KR100398529B1 - 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법에 관한 것으로서,

종래의 타이밍벨트 교환시기 감지장치는 대부분이 엔진룸내에 별도의 부가적인 장치를 설치하여 타이밍벨트의 장력을 직접적으로 측정하는 방식이기 때문에 생산원가 측면에서 매우 불리할 뿐만 아니라 그 구조가 복잡해져 제품의 생산이 어렵고, 생산성이 하락하게되는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 크랭크센서와 캠포지션센서를 이용하여 타이밍벨트의 장력 이상여부를 추정하고, 그 추정결과에 따라 운전자에게 경고하여줄 수 있도록 하므로서, 간단한 구성으로서 타이밍벨트의 교환시기를 정확하게 감지할 수 있고, 별도의 장치를 엔진에 추가 설치않아도 됨에 따라 전체적인 차량의 무게가 감소하게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법{Sensing device of timing belt exchange and control method thereof}

본 발명은 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 간단한 구성으로서 타이밍벨트의 교환시기를 정확하게 감지할 수 있고, 별도의 장치를 엔진에 추가 설치하지 않아도 됨에 따라 전체적인 차량의 무게가 감소하게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이밍벨트는 엔진이 구동함에 따라 크랭크축이 회전하게되고, 이 크랭크축의 회전력을 캠, 워터펌프 등에 전달하여 엔진이 정상적으로 구동하도록 하는 아주 중요한 부품이다.

종래에는 타이밍벨트의 교환시기를 차량구입시 제공받는 설명서나 엔진 등에 적정 교환주기를 명기함으로써 운전자들에게 인식시키고 있는 실정이다.

그러나, 실제 차량 운전조건이나 운저자의 성향에 따라 그 실제 요구되는 교환주기는 다를 수 있게되므로 운전자에 따라 제조회사에서 제시하는 교환주기보다 일찍 교환하기도 하여 자원의 낭비를 초래하고 있다.

또한 교환시기를 놓치는 경우 타이밍벨트의 단락으로 인해 엔진에 치명적인 손상을 입히게되어 운행중 운전자의 생명을 위협하는 위험한 상황이 발생하는 원인으로 작용하는 문제점이 발생하고 있었다.

상기와같은 문제점을 해결하기 위해 타이밍벨트의 교환시기를 감지하기위한 장치가 제공되고 있으나 종래의 장치는 대부분이 엔진룸내에 별도의 부가적인 장치를 설치하여 타이밍벨트의 장력을 직접적으로 측정하는 방식이기 때문에 생산원가 측면에서 매우 불리할 뿐만 아니라 그 구조가 복잡해져 제품의 생산이 어렵고, 생산성이 하락하게되는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 크랭크센서와 캠포지션센서를 이용하여 타이밍벨트의 장력 이상여부를 추정하고, 그 추정결과에 따라 운전자에게 경고하여줄 수 있도록 하므로서, 간단한 구성으로서 타이밍벨트의 교환시기를 정확하게 감지할 수 있고, 별도의 장치를 엔진에 추가 설치하지 않아도 됨에 따라 전체적인 차량의 무게가 감소하게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

엔진 크랭크샤프트의 회전각을 감지하여 파형으로 출력하는 크랭크센서와;

캠의 회전위치를 감지하여 파형으로 출력하는 캠포지션센서와;

상기 크랭크센서와 캠포지션센서에서 출력되는 파형을 입력받아 크랭크센서 신호로부터 1번 실린더의 상사점 위치를 검출하고, 그때의 캠포지션센서 신호의 상승엣지를 검출하여 "A-B"의 연산에 의해 시간차를 연산하되,

상기 연산된 시간차가 미리 설정된 오차범위를 벗어날 경우 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판단하는 ECU; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 ECU는 검출되는 시간차가 오차범위를 벗어나는 경우가 기준치 이상 발생할때 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것을 경고해주기 위한 경고신호를 출력하고, 운전석의 계기판 상에는 상기 ECU의 경고신호에 의해 점등되는 표시수단을 더 형성한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 구성된 타이밍벨트의 교환시기 감지장치의 제어방법으로서,

엔진이 구동하면 크랭크센서의 출력신호와 캠 포지션센서의 출력신호를 입력받는 제 1 단계와;

입력되는 크랭크센서신호에서 1번실린더의 상사점 위치를 검출하고, 또 캠포지션센서 신호로부터 상승엣지를 검출하는 제 2 단계와;

"상사점위치-상승엣지"의 식에 따라 시간차를 연산하는 제 3 단계와;

제 3 단계에서 검출된 시간차가 오차범위를 벗어나지 않으면 제 1 단계를 재실행하고, 시간차가 오차범위를 벗어나면 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판명하는 제 4 단계와;

타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판명된 횟수가 기준값 이상이면 표시수단으로 경고신호를 출력하고, 그렇지 않으면 1단계 부터 재실행하는 제 5 단계; 로 진행되는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 타이밍벨트의 교환시기 감지장치를 보인 블럭도.

도 2 는 본 발명의 각부 출력파형을 나타낸 그래프.

도 3 은 본 발명의 제어과정을 보인 플로우챠트,

도 4 는 본 발명에 의해 타이밍벨트의 교환시기를 검출하는 것을 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 크랭크센서 2 : 캠포지션센서

3 : 회전수센서 4 : ECU

5 : 표시수단

도면 도 1 내지 도 4 는 본 발명의 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법을 보인 것으로서, 이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 엔진 크랭크샤프트의 회전각을 감지하여 파형으로 출력하는 크랭크센서를 나타내며, 상기 크랭크센서(1)에서 감지된 신호는 ECU(4)로 공급된다.

도면부호 2 는 캠의 회전위치를 감지하여 파형으로 출력하는 캠포지션센서(2)를 나타내며, 이 캠포지션센서(2)의 출력신호 또한 ECU(4)로 공급된다.

ECU(4)는 상기 크랭크센서(1)와 캠포지션센서(2)로부터 입력되는 신호들로부터 소정의 시간차(T)를 연산하고, 이 연산된 시간차(T)가 오차범위(-t~+t)를 넘어설경우 현재의 타이밍벨트의 장력이 이상이 있는 것으로 판단한다.

상기 크랭크센서(1)에서 출력되는 신호와 캠포지션센서(2)에서 출력되는 신호는 도 2 에 도시된 바와같으며, 이때 크랭크센서신호의 A지점이 1번실린더의 상사점위치라 하고, 그때의 캠포지션센서(2)의 주기를 B-C라 할때 타이밍벨트의 장력이 항상 일정하다고 가정하면 상기 1번실린더의 상사점위치(A)가 항상 캠포지션센서신호의 주기(B-C)중 일정한 지점에 위치하게된다.

하지만, 타이밍벨트의 장력에 이상이 생기게되면 상기 1번실린더의 상사점위치(A)가 캠포지션센서신호의 주기(B-C)중 다른 지점에 위치하게된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 상사점위치(A)에서 캠포지션센서신호의 상승엣지(B)뺀 값, 즉, 시간차(T)가 일정오차범위(-t~+t)를 벗어날경우 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판단하는 것이다.

하지만, 실제에 있어서는 타이밍벨트의 장력이상여부의 확인을 보다 정확하게 검출하기위해 상기 설명과같이 타이밍벨트이 장력에 이상이 있는 것으로 판명된 것이 일정횟수 이상일때에 비로서 운전자에게 알려주기위한 경고신호를 출력한다.

상기 오차범위(-t~+t)는 엔진의 회전수에 따라 타이밍벨트의 장력이 가변되는 것을 감안하여 도 4 에 도시된 바와같이 일정한 갭을 갖도록 설정하였다.

그리고, 본 발명에는 상기 구성된 ECU(4)로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 표시수단(5)을 운전석의 계기판 상에 설치하였다.

상기 표시수단(5)은 일반적인 점등램프 또는 발광다이오드를 사용하는 것이 바람직하며, 이외에도 경고수단으로서 부저를 설치하여도 무방하다.

이와같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진이 구동하면, 크랭크센서(1)는 크랭크샤프트의 회전각을 감지하여 ECU(4)로 출력하고, 캠포지션센서(2)는 캠의 회전위치를 감지하여 ECU(4)로 출력한다.

상기 ECU(4)는 도 2 와같이 크랭크센서(1)와 캠포지션센서(2)로부터 입력되는 신호를 이용하여 1번실린더의 상사점위치(A)와 캠포지션센서(2)신호의 상승엣지(B)를 검출한다.

그리고, ECU(4)는 "B-A"의 연산식에 의해 시간차(T)를 연산한다.

상기 연산된 시간차(T)가 사전에 설정되어있는 오차범위를 벗어나지 않으면 ECU(4)는 현재의 타이밍벨트 장력이 정상인 것으로 판단하여 이전단계, 즉, 크랭크센서신호와 캠포지션센서신호를 입력받는 단계로 되돌아간다.

예를들어, 상기 연산된 시간차(T)가 도 4 와같은 파형을 이룬다고 하였을때 시간차(T)가 -t 를 벗어나는 P 지점을 제외하고는 모든 영역에서 시간차(T)가 오차범위 내에 존재하게되므로 ECU(4)는 타이밍벨트의 장력이 정상인 것으로 판단하는 것이다.

하지만 상기 연산된 시간차(T)가 사전에 설정되어있는 오차범위(-t~+t)를 벗어나게되면 ECU(4)는 현재의 타이밍벨트 장력에 이상이 있는 것으로 인식한 후 그 인식횟수(N)에 "1"을 증가시키고 인식횟수(N)가 기준값을 넘어서게되면 표시수단(5)으로 경고신호를 출력하여 운전자가 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것을 인식할 수 있도록 한다.

만약, 상기 인식횟수(N)가 기준값을 넘어서지 않게되면 ECU(4)는 다시 처음으로 돌아가 시간차(T)를 새로 구하여 타이밍벨트의 장력 이상여부를 감지하게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 크랭크센서와 캠포지션센서를 이용하여 타이밍벨트의 장력 이상여부를 추정하고, 그 추정결과에 따라 운전자에게 경고하여줄 수 있도록 하므로서, 간단한 구성으로서 타이밍벨트의 교환시기를 정확하게 감지할 수 있고, 별도의 장치를 엔진에 추가 설치하지 않아도 됨에 따라 전체적인 차량의 무게가 감소하게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 타이밍벨트의 교환시기 감지장치와 그 제어방법을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 엔진 크랭크샤프트의 회전각을 감지하여 파형으로 출력하는 크랭크센서(1)와;

   캠의 회전위치를 감지하여 파형으로 출력하는 캠포지션센서(2)와;

   상기 크랭크센서(1)와 캠포지션센서(2)에서 출력되는 파형을 입력받아 크랭크센서 신호로부터 1번 실린더의 상사점 위치(A)를 검출하고, 그때의 캠포지션센서(2) 신호의 상승엣지(B)를 검출하여 "A-B"의 연산에 의해 시간차(T)를 연산하되,

   상기 연산된 시간차(T)가 미리 설정된 오차범위(-t~+t)를 벗어날 경우 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판단하는 ECU(4); 로 구성된 것을 특징으로 하는 타이밍벨트의 교환시기 감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 ECU(4)는 검출되는 시간차(T)가 오차범위를 벗어나는 경우가 기준치 이상 발생할때 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것을 경고해주기 위한 경고신호를 출력하고, 운전석의 계기판 상에는 상기 ECU(4)의 경고신호에 의해 점등되는 표시수단(5)을 더 형성한 것을 특징으로 하는 타이밍벨트의 교환시기 감지장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 오차범위(-t~+t)는 엔진의 회전수 변화에 따라 가변되는 타이밍벨트의 장력 변화를 반영하여 설정한 것을 특징으로 하는 타이밍벨트의 교환시기 감지장치.
4. 엔진이 구동하면 크랭크센서의 출력신호와 캠 포지션센서의 출력신호를 입력받는 제 1 단계와;

   입력되는 크랭크센서신호에서 1번실린더의 상사점 위치(A)를 검출하고, 또 캠포지션센서 신호로부터 상승엣지(B)를 검출하는 제 2 단계와;

   "상사점위치(A)-상승엣지(B)"의 식에 따라 시간차(T)를 연산하는 제 3 단계와;

   제 3 단계에서 검출된 시간차(T)가 오차범위(-t~+t)를 벗어나지 않으면 제 1 단계를 재실행하고, 시간차(T)가 오차범위를 벗어나면 타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판명하는 제 4 단계와;

   타이밍벨트의 장력에 이상이 있는 것으로 판명된 횟수가 기준값 이상이면 표시수단으로 경고신호를 출력하고, 그렇지 않으면 1단계 부터 재실행하는 제 5 단계; 로 진행되는 것을 특징으로하는 타이밍벨트의 교환시기 감지방법.