KR100410518B1 - 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법에 관한 것으로, 냉각수온에 따라 1차설정된 개변지연시간을 흡입공기량에 따라 보정하고, 이 개변지연시간을 실시간 감소시켜 개변지연시간의 감소가 완료된 상태에서 그때의 냉각수온과 기설정된(82℃) 개변온도를 비교하여 냉각수온이 개변온도에 미치지 못하였으면 고장으로 판정하는 서모스탯 진단방법에 있어서, 외기온을 산출하고 공조장치의 블로어 작동시간을 측정하여 이들에 따라 상기 개변온도를 보정할 수 있게 됨으로써 외기온과 블로어 작동에 따른 냉각수온 상승정도가 반영되어 보다 신뢰성 있는 서모스탯 진단이 이루어질 수 있게 되었다.

Description

자동차 엔진의 서모스탯 진단방법{a thermostat diagnosis method of engine for vehicles}

본 발명은 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법에 관한 것으로, 특히 서모스탯이 정상임에도 불구하고 고장으로 진단되는 오류가 발생되지 않도록 된 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 냉각수와의 열교환을 통한 수냉식 엔진이며, 냉각수는 엔진의 실린더블록과 실린더헤드에 형성된 냉각수통로를 순환하며 엔진을 냉각시킨뒤 라디에이터에서 외기와 열교환하여 냉각된후 다시 엔진으로 공급되는 과정을 반복하면서 엔진을 냉각시키게 된다.

한편, 엔진 자체의 온도 즉, 연소실 벽면의 온도는 연료의 연소효율에 영향을 주는 요소이며, 따라서 엔진은 시동후 적정온도로 가열되어야 비로소 정상적인 출력을 발생하고, 배기가스내 유해성분의 함량도 줄어들게 된다.

이러한 측면에서 볼때 시동초기 저온상태의 냉각수는 엔진이 신속히 적정온도로 가열되는데 오히려 방해가 되는 요소이며, 이에 따라 실린더헤드의 라디에이터측 출구에 서모스탯(thermostat)을 설치하여 수온이 일정온도 이하일 때는 냉각수의 라디에이터측 흐름을 차단하고 바이패스통로를 통하여 엔진내에서만 순환토록 하여 엔진이 신속히 적정온도로 가열될 수 있도록 하고 있다.

한편, 엔진제어유니트(ECU)에서 이루어지는 연료량 분사의 피드백제어는 냉각수온의 함수로 이루어져 있으며 냉각수온이 일정 온도 이상일 때에만 수행되기 때문에 냉각수온의 상승이 지연되면 연료량 분사가 오픈루프제어(open-loop control)되는 시간이 증가하여 배기가스 중의 유해성분 함량이 증가한다.

따라서, 냉각수의 흐름을 제어하여 냉각수의 온도를 조절하는 상기 서모스탯의 정상작동여부는 운전초기의 엔진에 있어서 출력향상과 배기가스내 유해성분 저감에 큰 영향을 끼치며, 이에 따라 서모스탯의 정상작동여부를 판단하기 위하여 서모스탯 진단이 실시된다.

상기 서모스탯 진단을 위하여 종래의 엔진제어유니트는 도 1에 도시된 바와 같이 냉각수온 및 HFM신호로부터 읽혀지는 흡입공기량에 의해 서모스탯의 개변지연시간을 설정 및 보정하고, 이후 보정된 개변지연시간이 경과한 시점에서 냉각수온과 개변온도를 비교하여 고장진단을 행하였었다.

좀 더 자세하게는 도 2의 순서도에 나타난 바와 같이, 시동시 냉각수온을 측정하여 그때의 온도로부터 서모스탯이 개방되어야 할 개변온도(약 82℃로서 설정값이다.)까지 냉각수온이 상승되는 시간인 개변지연시간을 1차 설정한다.

냉각수온이 낮을수록 냉각수가 상기 개변온도까지 가열되는데 시간이 오래 걸리므로 이를 감안하여 개변지연시간을 설정한다.

그리고, HFM신호로부터 흡입공기량을 산출하여, 엔진의 부하상태에 따른 개변지연시간 보정(2차 설정)을 행하는데, 엔진의 부하증가에 따라 흡입공기량도 증가되므로 이를 감안하여 1차 설정된 개변지연시간의 보정을 행한다.

이와 같이 보정단계를 거쳐 개변지연시간의 설정이 완료되면, 이 시간을 1초씩 실시간으로 감소시킨다.

이후, 현재 엔진의 상태가 속타임(sock time; 엔진이 정지후 전체가 균일한 온도로 충분히 냉각되는 시간으로서 대략 운전정지시점으로부터 6∼7시간 정도의 시간이 소요됨)이 충분히 지났는지를 파악하여 서모스탯 진단이 이루어져도 좋은 상태인지를 판단하고, 이와 같은 모니터링 가능상태에서 개변지연시간이 완전히 감소(time=0일때까지)할때를 기다린후, 개변지연시간의 감소가 완료된 시점에서 측정된 냉각수온과 개변온도(82℃)를 비교하여 측정된 냉각수온이 개변온도보다 크면 서모스탯이 정상인 것으로 판정하고, 냉각수온이 정상 개변온도보다 작으면 고장인 것으로 판정한다.

개변지연시간이 완전히 경과한 시점에서 냉각수온이 상기 개변온도에 이르지 못하였다면 서모스탯이 일찍 개방되어 냉각수가 라디에이터로 순환됨으로써 냉각수온의 상승이 지연된 것으로 볼 수 있으므로 개변지연시간이 0 으로 감소된 시점에서 냉각수온과 상기 설정된 개변온도를 비교함으로써 서모스탯의 정상여부를 진단할 수 있는 것이다.

한편, 냉각수의 온도상승 속도는 외기온도와 차량 공조장치의 블로워(blower) 작동에 크게 영향을 받는데, 외기온도가 낮을 경우 냉각수 온도가 개변온도까지 상승하는데 시간이 많이 걸리게 되고, 또한 블로워가 작동하여도 공기의 강제대류가 일어나 냉각수온의 온도상승속도가 더뎌지게 된다.

그런데, 종래의 서모스탯 고장 진단시에는 상기와 같은 외기온도와 블로워의 작동에 의한 냉각수온의 상승속도 둔화현상이 고려되지 않음으로써, 개변지연시간의 감소가 완료된 시점에서 서모스탯이 정상상태임에도 불구하고 냉각수온이 개변온도에 이르지 못하여 고장상태인 것으로 오판하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정상상태인 서모스탯이 고장상태인 것으로 오판되지 않도록 외기온도와 블로워 작동상태를 고려하여 서모스탯 진단이 이루어질 수 있도록 된 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 서모스탯 진단방법의 개요를 나타내는 블록도,

도 2는 종래 서모스탯 진단방법의 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 서모스탯 진단방법의 개요를 나타내는 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 서모스탯 진단방법의 순서도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외기온을 산출하고 블로워 작동시간을 측정하여 그때의 상황에 맞도록 개변온도를 보정하고, 이 보정된 개변온도와 개변지연시간 감소가 완료된 시점의 냉각수온을 비교하여 서모스탯의 고장진단이 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 서모스탯 진단방법의 개요를 나타내는 블록도로서, 본 발명에 따라 엔진제어유니트는 냉각수온 및 HFM신호로부터 산출되는 흡입공기량에 따라 서모스탯의 개변지연시간을 설정 및 보정함은 물론, 흡기온에 의해 산출된 외기온과 블로워 작동시간에 따라 개변온도의 보정을 실시하고, 이후 개변지연시간이 모두 경과한 시점에서 냉각수온과 상기 보정된 개변온도를 비교하여 서모스탯의 고장진단을 행하게 된다.

즉, 외기온과 블로워 작동시간에 따라 개변온도를 가변설정할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

자세한 과정은 도 4의 순서도에 나타난 바와 같은 바, 우선 엔진시동시 냉각수온을 측정하여 이 냉각수온에 따라 예상되는 개변지연시간을 설정한다.

이어 엔진부하상태에 따른 냉각수온 상승속도 변동을 감안하기 위하여 HFM신호를 적산하여 흡입공기량을 산출하고, 이 흡입공기량에 따라 상기 1차설정된 개변지연시간을 보정하여 2차 설정한후, 타이머를 작동시켜 개변지연시간을 1초간격으로 실시간 감소시킨다.

이후 속타임(soak time)을 고려한 모니터링조건을 만족하는가를 판단하고, 모니터링조건이 만족되었으면 흡기온을 측정하여 외기온을 산출하고, 블로워의 총 작동시간을 측정하여, 외기온과 블로워의 작동시간에 따라 82℃로 설정되어 있던 개변온도를 보정한다.

차량이 일정속도 이상으로 주행할 때 흡기온과 외기온이 거의 일치하게 되는 현상을 이용하여 흡기온측정을 통하여 외기온을 알 수 있으며, 개변온도 보정에 있어서 외기온이 낮고 블로워가 오랜 시간 작동할수록 냉각수의 온도상승이 지연되므로 산출된 외기온이 낮고 블로워의 작동시간이 길수록 개변온도를 낮게 설정해준다.

이와 같이 현 상황에 맞도록 개변온도의 보정이 이루어진 후에는, 개변지연시간이 모두 경과(timer time = 0)하기를 기다렸다가, 개변지연시간이 완전히 경과된 시점에서 측정된 냉각수온과 상기 보정된 개변온도를 비교하여, 냉각수온이 개변온도보다 크면 정상으로 판정하고, 냉각수온이 개변온도보다 작으면 고장으로 판정하게 된다.

이와 같은 서모스탯 진단은 개변온도 보정을 통하여 차량이 운행되는 실제 상황 즉, 주변 외기온과 블로어 작동시간에 따른 냉각수온의 상승속도 변동이 반영되어 이루어진 것으로서, 서모스탯이 정상상태임에도 불구하고 외기온이나 블로어작동에 의하여 개변지연시간 경과시점에서 냉각수온이 미처 개변온도에 이르지 못하여 고장상태로 판정되던 오류가 발생하지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 서모스탯 진단제어가 실시됨에 있어서 외란에 의한 영향을 보다 상세히 반영할 수 있게 됨으로써 보다 정확한 진단이 이루어지는 효과가 있다.

즉, 외기온과 블로어 작동시간에 따라 개변온도가 가변설정될 수 있게 됨으로써 외기온과 블로어 작동여부(작동시간 포함)에 따라 변동되는 냉각수온 증가속도를 감안한 고장판정이 이루어지게 됨으로써 외기온이 낮거나 블로어가 오래 작동되어 개변지연시간 경과후 냉각수온도가 개변온도에 이르지 못한 상황에서 정상인 서모스탯이 고장으로 판정되는 오류가 발생하지 않게 된다.

Claims (2)

1. 시동시 냉각수온을 측정하여 개변지연시간을 1차설정하고, 흡입공기량을 산출하여 엔진부하상태를 고려한 개변지연시간 보정을 실시하며, 보정된 개변지연시간을 실시간 감소시키고, 속타임 경과여부에 따라 모니터링조건을 판정하며, 모니터링조건일 경우 측정된 흡기온으로부터 외기온을 연산하여 개변온도를 보정하고, 상기 개변지연시간이 완전히 경과한 시점에서 냉각수온을 측정하며, 이 냉각수온을 상기 보정된 개변온도와 비교하여 냉각수온이 개변온도보다 작으면 고장판정을 내리도록 된 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법.
2. 시동시 냉각수온을 측정하여 개변지연시간을 1차설정하고, 흡입공기량을 산출하여 엔진부하상태를 고려한 개변지연시간 보정을 실시하며, 보정된 개변지연시간을 실시간 감소시키고, 속타임 경과여부에 따라 모니터링조건을 판정하며, 모니터링조건일 경우 공조장치의 블로어 작동시간을 측정하여 블로어 작동시간에 따라 개변온도를 보정하고, 상기 개변지연시간이 완전히 경과한 시점에서 냉각수온을 측정하며, 이 냉각수온을 상기 보정된 개변온도와 비교하여 냉각수온이 개변온도보다 작으면 고장판정을 내리도록 된 자동차 엔진의 서모스탯 진단방법.