KR100439433B1 - 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기감지장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 연료주입량을 누적 연산하여 연료의 사용량을 추정하고, 그 추정된 연료사용량에 따라 엔진오일의 교환시기를 알려주도록 함과 동시에, 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 함으로써 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어질 수 있도록 하여 자동차의 수명을 연장할 수 있는 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 뜨개의 상하에 따라 움직이는 접촉아암에 의해 저항값이 다르게 변화되는 가변저항을 포함하는 밸런싱 코일식 연료계에 있어서, 상기 가변저항의 입력단에 연결되어 입력전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 1 A/D변환기와, 상기 가변저항의 출력단에 연결되어 연료량에 비례하여 출력되는 전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 2 A/D변환기와, 상기 제 1, 제 2 A/D변환기의 출력단에 연결되어 시스템의 전체를 제어하고 연료량에 비례하는 가변저항의 출력전압이 다수 단계별로 샘플링 저장되어 연료주입량의 적산 및 엔진오일의 교환회수를 누적 계수하는 마이크로프로세스유니트와, 상기 마이크로프로세스유니트의 출력단에 연결되어 드라이브를 통해 연료의 지속적인 연료주입에 따른 연료적산량을 표시하는 연료적산표시부와, 상기 마이크로프로세스유니트의 출력단에 연결되어 교환대상의 부품명칭을 표시하는 표시창과 교환시기를 알리는 경고등이 설치된 부품교환표시부와, 상기 마이크로프로세스유니트의 입력단에 연결되어 연료주입 커버의 개폐상태에 따라 접점이 변화되는 커버감지스위치와, 상기 마이크로프로세스유니트의 입력단에 연결되어 엔진오일 교체시 접점이 변화되는 드레인스위치와, 상기 마이크로프로세스유니트의 입력단에 연결되어 차량 배터리의 방전시 일정시간 데이터를 유지하기 위해 전원을 공급하는 백업배터리가 접속되어 구성된 것에 특징이 있다.

Description

자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치 및 방법{ Method and Apparatus for sensing the changing time of lubricant and parts on the basis of the amount of fuel consumed in car}

본 발명은 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료주입량을 누적 연산하여 연료의 사용량을 추정하고, 그 추정된 연료사용량에 따라 엔진오일의 교환시기를 알려주도록 함과 동시에, 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 함으로써 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어질 수 있도록 하여 자동차의 수명을 연장할 수 있는 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어 엔진오일은 엔진 윤활부에서 발생하는 마찰이나 마모를 감소시키는 작용외에 냉각, 청정, 밀봉, 응력분산, 방척작용을 하는 것으로 엔진이 가동되는 동안 마찰과 마모, 연소실 내 고온연소로 산화 및 탄화가 진행되고, 첨가물의 감소와 연료유, 수분 등의 이물질 혼입으로 점도의 증감 현상이 일어나게 된다.

이와 같이 엔진오일의 점도가 소정치 이하로 감소되면 금속 접촉면의 마모로 엔진의 성능저하 또는 파손에 이르게 할 수 있고, 증가시에는 동력의 손실 및 엔진 과열로 인한 엔진 고장을 일으킬 수 있다.

따라서, 엔진오일은 주기적으로 교환되어야 하며, 이러한 엔진오일 교환주기는 자동차 메이커의 정비지침서에 10,000km로 되어 있으며, 또한 가혹 조건일 경우 5,000㎞로 되어있다. 그럼에도 불구하고 일부 운전자의 경우에는 정비업소의 권유로 3,000㎞에서 교환하는 경우도 10％정도 되고 있는 것이 현실이다.

또한, 정비지침서와 정비업소에 따라 교환주기는 2∼3배 차이를 보이고 있으며, 매스컴에서도 출연자마다 차이가 심해 운전자의 혼란은 지금도 계속되고 있다.

이렇게 오일교환의 기준이 각각이거나 확실한 기준이 없는 것은 막연한 주행거리를 기준으로 할 수 밖에 없으며, 이러한 주행거리를 기준으로 각종 오일의 교환시기를 운전자에게 알려주는 장치는 널리 알려져 있다.

즉, 특허 제 240699호(등록일자 1999.10.29)와, 공개특허 제 98-47174호(공개일자 1998.09.15) 및 공개실용신안 제 99-2105호(공개일자 1999.01.15)에서는 차량의 주행거리를 누적 연산하고, 이 누적된 주행거리가 일정수준에 도달 할 경우 오일 교체시기를 운전자에게 알려주기 위한 경고등의 점멸과 경고음을 송출하도록 되어 있다.

상기와 같은 종래의 기술은 주행거리를 기준으로 각종 오일의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 되어 있으나, 시내주행과 고속도로 주행을 비교해 보면 시내 주행시 평균 시속 20∼40㎞이며, 고속도로 주행시 80∼110㎞로서 동일 거리에 엔진 가동 시간은 무려 4∼6배의 차이를 보이고 있고, 연비도 도심 주행과 60㎞ 정속 주행 사이는 약 2~3배 정도의 차이를 나타냄으로써 주행거리를 기준으로 오일의 교환시기를 알려주는 방법은 실효성이 없는 문제점이 있는 것이다.

또한, 각종 오일의 교환시기를 판단하는 다른 방법으로서는 공개실용신안 제 99-24925호(공개일자 1999.07.05)에서와 같이 오일의 점도를 측정하여 그 점도가 일정범위를 벗어날 경우 오일 교체시기를 운전자에게 알려주기 위한 경고등의 점멸과 경고음을 송출하도록 되어 있다.

상기와 같이 오일의 점도를 측정하여 오일 교체시기를 운전자에게 알려주는 종래의 기술은 수입에 의존하는 고가의 점도감지센서를 사용하여야 할 뿐만 아니라 오일팬 내부에 설치됨으로써 실제 오일팬 내부에는 오일의 극심한 출렁임과 비산, 크랭크축 회전에 따른 와류, 블로바이가스의 유동 등 가혹한 환경으로 인해 오일의점도 감지능력이 감소되어 정밀성이 저하됨은 물론, 점도감지센서 설치시 오일팬 또는 엔진블록에 구멍을 내거나 변형하는 경우가 대부분으로 설치상에 많은 문제점이 있는 것이다.

상기의 모든 제반 문제점을 해소하고자 본 출원인은 공개특허 제 2002-67995호(공개일자:2002.08.24)에서와 같이 연료사용량을 기준으로 엔진오일의 교환시기를 알려주고, 또한 엔진오일의 교환회수에 비례하여 각종 오일 및 부품의 교체시기를 알려주도록 하고 있다.

이와 같이 연료사용량을 기준으로 삼는 이유는 가솔린 및 디젤 자동차의 엔진은 열역학법칙에 따라 열이 일로 변하는 열기관으로서, 연소실에 공급된 가솔린의 연소 열량은 일과 방출열량으로 변환되고, 엔진이 일한 만큼 마찰, 마모, 산화, 탄화, 연료유의 혼입이 일어나고 엔진오일은 열화될 것이다.

따라서, 엔진오일과 각종 부품의 교환주기의 기준을 주행거리로 설정할 경우 도심도로의 저속주행 및 신호등에 의한 잦은 정차, 교통체증, 급출발, 급제동, 에어컨 가동, 화물적재, 엔진의 노후 등은 주행거리에 전혀 반영되지 않으나, 연료사용을 기준으로 할 경우 이들까지 정확히 반영할 수 있다.

즉, 본 출원인에 의해 제출된 공개특허 제 2002-67995호에서의 연료사용량 측정방법으로서는 ECU에서 인젝터의 솔레노이드 코일에 인가되는 분사신호를 클럭화하여 계수하고, 상기 계수된 클럭으로 연료사용량을 누적 연산토록 하고 있으나, 이러한 방법을 사용할 경우 가솔린 엔진의 인젝터와 커먼레일식 디젤엔진에는 적용이 용이하나, 구형 디젤엔진과 LPG엔진에는 적용할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 밸런싱 코일식 연료계를 사용하는 모든 차종에 적용시킬 수 있도록 하기 위하여 밸런싱 코일식 연료계를 구성하는 가변저항의 입.출력전압 레벨에 의해 연료 주입량을 적산(積算)하여 연료사용량을 추정하고, 이 추정된 연료사용량을 기준으로 엔진오일의 교환시기를 운전자에게 알리도록 함과 동시에 상기 엔진오일의 교환회수를 적산하여 기타 여러 부품의 교환시기를 알리도록 한 것이다.

따라서, 간단한 방법에 의해 연료사용량의 정확한 측정이 가능함으로서 연료사용량이란 보다 정확한 근거에 의해 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지할 뿐만 아니라, 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어지게 되어 자동차의 안전운행과 수명연장 및 공해방지는 물론, 운전자는 각종 윤활유와 부품의 교환시기 정도를 항시 시각적으로 확인 및 예측할 수 있으며, 각 윤활오일 또는 부품의 교환주기 마다 정비업소를 방문하지 않고 엔진오일 교환시기에 맞추어 동시에 교환함으로서 차량의 관리에 보다 효율적으로 대처할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 뜨개의 상하에 따라 움직이는 접촉아암에 의해 저항값이 다르게 변화되는 가변저항을 포함하는 밸런싱 코일식 연료계에 있어서, 상기 가변저항의 입력단에 연결되어 입력전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 1 A/D변환기와, 상기 가변저항의 출력단에 연결되어 연료량에 비례하여 출력되는 전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 2 A/D변환기와, 상기 제 1, 제 2 A/D변환기의 출력을읽어들여 가변저항의 최고, 최저전압을 평균백분로 연산하고, 이 연산결과에 따라 저장된 프로그램에 의해 연료주입량의 적산 및 엔진오일의 교환회수를 누적 계수하여 소정의 제어신호를 출력하는 마이크로프로세스유니트와, 상기 마이크로프로세스유니트의 출력단에 연결되어 드라이브를 통해 연료의 지속적인 연료주입에 따른 연료적산량을 표시하는 연료적산표시부와, 상기 마이크로프로세스유니트의 출력단에 연결되어 교환대상의 부품명칭을 표시하는 표시창과 교환시기를 알리는 경고등이 설치된 부품교환표시부와, 상기 마이크로프로세스유니트의 입력단에 연결되어 연료주입 커버의 개폐상태에 따라 접점이 변화되는 커버감지스위치와, 상기 마이크로프로세스유니트의 입력단에 연결되어 엔진오일 교체시 접점이 변화되는 드레인스위치와, 상기 마이크로프로세스유니트의 입력단에 연결되어 차량 배터리의 방전시 일정시간 데이터를 유지하기 위해 전원을 공급하는 백업배터리가 접속되어 구성된 것에 특징이 있다.

또한, 본 발명은 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지방법에 있어서, 연료주입커버의 개방에 의해 주유 준비 상태임을 인지하는 주유준비 판단과정과, 상기 주유준비 판단과정에서 주유 준비 상태임이 판단되면 밸런싱 코일식 연료계인 가변저항의 입.출력 최고,최저전압값을 일정시간 동안 읽어 백분율로 연산하고, 연산된 백분율을 평균하여 평균백분율을 산출하는 잔여유량 연산과정과, 상기 잔여유량 연산과정에서 산출된 평균율을 롬에 저장된 데이터와 비교 분석 후 현재 연료탱크의 잔여유량을 연산하여 램에 저장하는 잔여유량 판단과정과, 상기 잔여유량 판단과정을 진행 후 연료주입커버의 닫힘에 의해 주유완료 상태임을 인지하는 주유완료 판단과정과, 상기 주유완료 판단과정에서 주유 완료 상태임이 판단되면 밸런싱 코일식 연료계인 가변저항의 입.출력 최고,최저전압값을 일정시간 동안 읽어 백분율로 연산하고, 연산된 백분율을 평균하여 평균백분율을 산출하는 현재유량 연산과정과, 상기 현재유량 연산과정에서 산출된 평균율을 롬에 저장된 데이터와 비교 분석하여 현재 연료탱크의 유량을 연산한 다음, 램에 저장된 잔여유량을 읽어들여 연료주입량을 연산 및 적산하여 하는 연료주입량 연산과정과, 상기 연료주입량 연산과정을 통해 적산된 연료주입량을 연료적산표시부에 표시하는 연료적산 표시과정과, 상기 연료주입량 연산과정을 통해 적산된 연료사용량을 판독하여 연료사용량이 롬에 저장된 엔진오일 교환주기에 해당될 때 엔진오일의 교환시기임을 알리는 엔진오일 교환시기 판단과정과, 상기 엔진오일 교환시기 판단과정 후 엔진오일의 교환중임이 인지되면 엔진오일의 교환회수를 누적 계수하는 엔진오일 교환 계수과정과, 상기 엔진오일 교환 계수과정를 완료되면 엔진오일의 교환 회수를 판단하는 엔진오일 교환회수 판단과정과, 상기 교환회수 판단과정에서 판단된 교환회수에 따라 교환대상의 부품 교환시기임을 알리는 교환부품 표시과정으로 이루어진 것에 특징이 있다.

도 1은 자동차의 일반적인 연료계의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지

장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지

장치에 있어 연료커버 개폐감지 스위치의 설치상태도.

도 4는 본 발명에 따른 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지

장치에 있어 드레인스위치의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료

탱크에 주입된 연료량에 따른 출력전압을 나타낸 그래프.

도 6은 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료

주입 전.후의 연료량 측정시기를 나타낸 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료

소모량의 누적연산 흐름도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에

있어 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기의 흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

2 : 계기부 3 : 탱크유닛부 4 : 가변저항

5 : 접촉아암 6 : 뜨개 7 : 가동철편

8a, 8b : 제 1, 제 2 코일 10 : 밸런싱 코일식 연료계

21a : 제 1 A/D변환기 21b : 제 2 A/D변환기

22 : 마이크로프로세스유니트(MPU) 23 : 중앙처리장치

24 : 롬 25 : 램 26 : 커버감지스위치

27 : 드레인스위치 28 : 드라이브 29 : 연료적산표시부

30 : 부품교환표시부 31 : 부품표시창 32 : 그래픽표시창

34 : 경고등 35,36 : 업/다운버튼 40 : 백업배터리

61 : 연료주입커버 62 : 가압편 63 : 공간부

70 : 엔진오일팬 71 : 드레인볼트 72 : 접점와셔

이하 첨부된 도 2 내지 도 8b에 의해 구성 및 작용관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 자동차의 일반적인 밸런싱 코일식 연료계(10)의 구성도로서, 계기부(2)와 탱크유닛부(3)로 되어 있으며, 탱크유닛부(3)에는 뜨개(6)의 상하에따라 움직이는 접촉아암(5)에 의해 저항값이 다르게 변화되는 가변저항(4)이 들어 있다.

이러한 밸런싱 코일식 연료계(10)는 연료가 조금 있을 때에는 뜨개(6)가 하부 방향으로 치우치게 되고, 이로 인해 접촉아암(5)이 가변저항(4)의 일측 종단부에 위치하게 됨으로서 저항값이 커지게 되어 제 2코일(8b)의 흡인력 보다도 제 1코일 (8a)의 흡인력이 세기 때문에 바늘이 E쪽에 있게 된다.

이와 반대로 연료가 많을 때에는 뜨개(6)가 상부 방향으로 상승하게 되고, 이로 인해 접촉아암(5)이 가변저항(4)의 타측 종단부에 위치하게 됨으로서 저항값이 작아지게 되어 제 1코일(8a)의 흡인력 보다도 제 2코일(8b)의 흡인력이 세기 때문에 바늘이 F쪽에 있게 되는 것이다.

이와 같은 밸런싱 코일식 연료계(10)에 있어 가변저항(4)의 입력단에 인가되는 전압은 차량의 시동상태에 따라 비교적 큰 폭의 전압차가 생기게 된다. 즉 차량의 종류에 따라 다소 차이는 있으나 차량의 시동이 켜진 상태에서는 약 14V가 가변저항(4)에 인가되고, 차량의 시동이 끄진 상태에서는 약 12.6V가 가변저항(4)에 인가된다.

본 발명에서는 상기와 같은 사안에 착안하여 차량의 시동 유무에 관계없이 연료주입 전.후에 일정시간 동안 가변저항(4)의 입.출력단 최고, 최저전압을 읽어들여 백분율로 환산하고, 그 환산된 백분율을 다시 평균값으로 환산하여 연료주입량을 적산함으로서 연료사용량을 추정하고, 이 추정된 연료사용량을 기준으로 엔진오일의 교환시기를 운전자에게 알리도록 함과 동시에 상기 엔진오일의 교환회수를적산하여 기타 여러 부품의 교환시기를 알리도록 한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 구성도로서, 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입력단에는 상기 가변저항(4)에 인가되는 입력전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 1 A/D변환기 (21a)가 연결되고, 상기 가변저항(4)의 출력단에는 상기 가변저항(4)의 출력전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 2 A/D변환기(21b)가 연결된다.

상기 제 1, 제 2 A/D변환기(21a)(21b)의 출력단에는 설정된 프로그램에 의해 연료주입 전.후에 일정시간 동안 가변저항(4) 입.출력단의 전압을 백분율로 연산하여 평균값을 산출하고, 그 평균값의 차이로 연료주입량을 적산하여 시스템을 제어하는 중앙처리장치(23)와, 가변저항(4)의 입.출력단 전압의 백분율 평균값에 따라 연료 유입량이 단계별로 샘플링되어 테이블 형태의 테이터로 저장된 롬(24)과, 적산된 연료량 등 특정 데이터를 일시적으로 기억하여 저장하는 램(25)으로 이루어진 마이크로프로세스유니트(22)가 연결되어 있다.

상기 마이크로프로세스유니트(22)의 일측 출력단에는 드라이브(28)를 통해 연료의 지속적인 주입에 따른 연료의 적산량을 표시하는 연료적산표시부(29)가 연결되며, 상기 마이크로프로세스유니트(22)의 타측 출력단에는 교환대상의 오일 또는 부품의 명칭을 나타내는 부품표시창(31)과, 교환대상의 부품 교환시기를 막대그래프상으로 표시하는 그래픽표시창(32)과, 특정 부품이 교환시기에 도달될 경우 운전자에게 알리기 위한 경고등(34)과, 운전자의 조작에 의해 각각의 부품 교환시기를 확인할 수 있도록 부품표시창(31)의 부품명칭을 선택할 수 있는업/다운버튼(35)(36)으로 이루어진 부품교환표시부(30)가 접속된다.

상기 마이크로프로세스유니트(22)의 일측 입력단에는 연료를 주입하기 위해 연료주입 커버의 개폐상태에 따라 접점이 변화되는 커버감지스위치(26)와, 엔진오일 교체시 접점이 변화되는 드레인스위치(27)가 연결되어 있으며, 상기 마이크로프로세스유니트(22)의 타측 입력단에는 차량 배터리의 방전시 일정시간 데이터를 유지하기 위해 전원을 공급하는 백업배터리(40)가 접속되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 연료주입 커버감지스위치(26)의 설치상태도로서 연료주입커버(61)의 내면 일측에는 가압편(62)이 형성되고, 상기 가압편(62)과 대응되는 위치의 공간부(63)에는 커버감지스위치(26)가 차체에 고정 설치되어 있어 연료주입커버(61)의 개폐상태에 의해 가압편(62)이 커버감지스위치(26)를 해제 및 가압하도록 되어 있으며, 이 커버감지스위치(26)에 Vcc의 전원이 인가되어 있어 마이크로프로세스유니트(22)에서는 커버감지스위치(26)로부터의 온.오프신호에 의해 연료주입 준비 및 완료상태를 인지하도록 프로그래밍되어 있다.

여기서 연료주입 준비 및 완료상태를 인지하는 수단으로서는 차속센서로부터 출력되는 신호를 이용할 수 있으나, 연료주입 준비 및 완료 급정지 또는 급출발로 인하여 연료의 출렁임이 발생되어 잔여유량 및 주입유량을 정확히 측정할 수 없게되는 것이다.

또한, 운전자가 주유소에 도착하여 연료를 보충하거나 또는 보충완료 후에 연료주입커버(61)의 개폐하기까지의 시간은 최소 2~3초동안 소요되며, 이 시간은 연료의 출렁임을 최소화할 수 있는 시간이다. 따라서, 연료주입커버(61)의 개폐상태로서 연료주입 준비 및 완료상태를 인지할 경우 가장 효율적이며 정확한 연료량을 측정할 수 있게되는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 드레인스위치(27)의 구성도로서 접지(그라운드)되어 있는 엔진오일팬(70)내에 엔진오일을 유입 또는 배출시키기 위해 결합되며 상시 미소전류(Vcc)가 흐르는 드레인볼트(71)에는 마이크로프로세스유니트(22)와 전선으로 연결되는 접점와셔(72)가 결합 설치되어 있으며, 상기 드레인볼트(71)가 엔진오일팬 (70)으로부터 분리시 드레인스위치(27)가 오프상태가 되어 마이크로프로세스유니트 (22)는 상기 드레인스위치(27)의 오프상태를 감지하여 엔진오일의 교환회수를 판단하도록 되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료탱크에 주입된 연료량에 따라 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입.출력단 전압을 아래의 수식에서와 같이 백분율로 연산하여 평균값으로 산출된 값을 여러 단계로 샘플링하여 테이블을 작성 후 마이크로프로세스유니트(22)의 롬(24)에 데이터로서 저장한다.

.........(수식 1)

그 이유로서는, 자동차 연료탱크는 차량의 종류에 따라 그 형상이나 용량이 매우 다양하여 연료탱크에 주입된 연료량에 비례하는 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4)의 출력전압이 모두 동일하지 않을 뿐만 아니라, 차량의 시동 유무에 따라 가변저항(4)의 입출력단 전압 차이가 발생하기 때문이며, 이러한 이유로 인해차종의 연료탱크 마다 테이블을 작성하여 롬(24)에 저장하여야 한다.

즉, 도 5에서와 같이 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입.출력단 전압값을 측정하여 백분율로 연산하고, 그 연산된 백분율 값이 5%씩 증가될 때 연료주입량의 변화를 측정한 후, 아래의 표 1에서와 같이 테이블화하여 마이크로프로세스유니트(22)의 롬(24)에 데이터로서 저장하여 기준 데이터로서 운용하게 된다.

(표 1) 롬(24)에 저장된 백분율 값에 따른 연료주입량을 나타낸 테이블.

(단위:%)	연료주입량(단위:ℓ)
100	70
95	68
90	64
85	58
...	...
20	6
15	4.5
10	3
5	2
0	0

본 발명에서는 편의상 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입.출력단 전압 백분율 변화단위를 5%로 구분하였으나, 정밀성을 높이기 위해서는 1% 단위로 구분할 수 있다.

또한, 롬(24)에는 아래의 표 2에서와 같이 엔진오일 교환시점에 해당하는 연료사용량의 데이터가 저장되며, 엔진오일의 교환 회수에 따라 각종 오일 및 교환대상의 부품이 테이블화하여 저장되어 있다.

(표 2) 롬(24)에 저장된 연료사용량에 따른 엔진오일교환시점 및 엔진오일의 교환회수에 따른 교환대상의 부품 테이블.

교환 부품명	연료소모량(ℓ)	엔진오일 교환회수	가혹주행(시내주행)조건시 해당주행거리(연비:6.5㎞/ℓ)
엔진오일	800	1	5,000
변속기오일	6,400	8	4,000
앞브레이크라이닝	3,200	4	2,000
뒤브레이크라이닝	6,400	8	4,000
타이밍벨트	6,400	8	4,000
연료필터	6,400	8	4,000
점화플러그	3,200	4	2,000
냉각수	3,200	4	2,000
브레이크오일	6,400	8	4,000
케니스터	12,800	16	80,000

(상기의 표 2는 현재 출고된 소나타Ⅱ 차종에 대하여 예를 든 것이며, 차종에 따라 적정한 데이터를 얻어 저장하도록 한다.)

도 6은 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료주입 전.후의 연료량 측정시기를 나타낸 예시도로서, 운전자가 연료주입 연료을 위해 주유소에 차랑을 정지시키거나, 연료주입 완료 후 즉시 출발할 경우 연료탱크에 유입된 연료가 출렁이는 현상이 발생하게 되고, 이럴 경우 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 출력 전압값이 불규칙하게 변화되어 정확한 연료량을 측정할 수 없게 된다.

이와 같이 울렁임 정도의 차이는 있으나 대개 연료가 출렁임이 시작된 후 약 5~12초 사이에 출렁임이 없어지게 되며, 이러한 시간을 기다리게 될 경우 이미 연료의 주입이 시작되는 가능성이 있게되어 연료주입전의 잔존유량을 파악할 수 없는 것이다.

따라서, 도 6은 주유전 또는 주유 완료후 약 3초 동안 밸런싱 코일식 연료계(10)인 가변저항(4)의 최고, 최저 입.출력 전압값을 읽어들여 백분율을 구한 후, 이 백분율을 다시 평균값으로 연산하고, 그 평균값과 롬(24)에 저장된 테이블과 비교하여 주유전의 잔존 연료량과 주유 후의 연료량을 비교 연산하여 최종 주입량을 연산함으로써 정밀성을 높이도록 한 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료소모량의 적산흐름도이며, 도 8은 본 발명에 따른 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기의 흐름도이다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명에 따른 자동차 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 작용관계를 도 2 내지 도 8에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에서와 같이 운전자가 차량에 연료를 보충하기 위해 주유소에 정차한 후, 연료주입커버(61)를 개방하게 되면 커버감지스위치(26)를 가압하고 있는 가압편(62)이 커버감지스위치(26)로부터 분리되어 상기 커버감지스위치(26)를 온상태로 접속하게 되며, 이때, 상기 커버감지스위치(26)가 온상태로 접속(단계 101)되면 마이크로프로세스유니트(22)에 Vcc전원이 인가됨에 따라 주유 준비 상태임을 인지(단계 102)하는 주유준비 판단과정(L1)을 진행한다.

상기 주유준비 판단과정(L1)을 진행하여 주유 준비 상태임이 판단되면 밸런싱 코일식 연료계(10)인 가변저항(4)의 입.출력 전압값을 3초간 읽어(단계 103)들인 후, 상기 읽어들인 데이터 중에서 가변저항(4)의 출력단값이 최저전압시 그때의 입력단전압과 출력단최고전압을 추출하여 백분율로 연산(단계 104)하고, 연산된 백분율을 다시 평균하여 평균백분율을 산출(단계 105)하는 잔여유량 연산과정(L2)을 실행하게 된다.

즉, 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입력단에 가해지는 아날로그형태의 전압은 제 1 A/D변환기(21a)로 인가됨으로서 디지털신호로 변환되어 마이크로프로세스유니트(22)로 전송되며, 이와 동시에 가변저항(4)의 출력단에 인가되는 아날로그 형태의 전압은 제 2 A/D변환기(21b)를 통해 디지털신호로 변환되어 마이크로프로세스유니트(22)로 각각 전송된다.

이때, 상기 마이크로프로세스유니트(22)의 중앙처리장치(23)에서는 설정된 프로그램에 의해 제 1, 제 2 A/D변환기(21a)(21b)의 출력을 3초간 읽어들인 다음, 상기 읽어들인 데이터 중에서 최고 및 최저전압을 추출하여 아래의 수식 2, 3에서와 같이 입.출력전압의 비를 백분율로 각각 연산(단계 104)한다.

= A ...........(수식 2)

= B ...........(수식 3)

상기 단계 104에서 연산된 최저전압의 백분율값(A)과 연산된 최고전압의 백분율값(B)을 아래의 수식 4에서와 같이 평균하여 평균백분율을 산출(단계 105)하는 잔여유량 연산과정(L2)을 실행하게 된다.

(A + B) ÷2 .................................(수식 4)

여기서 커버감지스위치(26)가 온되는 시점부터 가변저항(4) 입.출력단 최고, 최저전압을 읽어들여 백분율로 연산하는 이유는, 운전자가 엔진의 시동을 걸린 상태에서 주유할 경우에는 가변저항(4)의 입력단에는 약 14V가 인가되는 반면에, 차량의 시동이 끄진 상태에서는 약 12.6V가 가변저항(4)에 인가됨으로써 시동의 유무에 따라 전압차이가 발생됨으로 인해 정확한 연료탱크내에 유입된 연료량을 검출하기가 어렵게 된다.

따라서, 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입.출력단 최고, 최저전압을 백분율로 연산할 경우 시동 유무에 따라 변화되는 전압의 변화를 보상하게 됨으로써 연료탱크에 유입된 연료량을 정확히 측정할 수 있도록 한 것이다.

또한, 3초동안 밸런싱 코일식 연료계(10)의 가변저항(4) 입.출력단 전압을 읽어들여 최고, 최저전압의 백분율로 연산한 다음, 다시 평균백분율을 산출하는 이유는, 전술한 바와 같이 정차 및 급출발시에 발생될 수 있는 연료의 유동에 의한 오차를 최소화하여 정확한 유입량을 측정하기 위한 것이다.

상기 잔여유량 연산과정(L2)을 실행한 후, 이 과정에서 산출된 평균백분율을 롬(24)에 저장된 표 1과 같은 테이블과 비교 분석하여 현재 연료탱크의 잔여유량을 연산(단계 106)하여 램(25)에 일시적으로 저장(단계 107)하는 잔여유량 판단과정 (L3)을 실행한다.

상기 잔여유량 판단과정(L3)을 진행한 다음 연료의 주입이 완료되어 연료주입커버(61)를 닫게 되면 커버감지스위치(26)가 가압편(62)에 의해 가압되어 상기 커버감지스위치(26)를 오프상태로 전환하게 되고, 이때 상기 커버감지스위치(26)가 닫힘상태로 판단(단계 108)되면 마이크로프로세스유니트(22)의 a1단자에 Vcc 전원이 차단됨에 따라 주유완료 상태임을 인지(단계 109)하는 주유완료 판단과정(L4)을 수행하게 된다.

상기 주유완료 판단과정(L4)을 진행하여 완료 상태임이 판단되면 밸런싱 코일식 연료계(10)인 가변저항(4)의 입.출력 전압값을 3초간 읽어(단계 110)들인 후,상기 읽어들인 데이터 중에서 최고 및 최저전압을 추출하여 상기의 수식 1, 2에서와 같이 입.출력전압의 비를 백분율로 각각 연산(단계 111)한 다음, 상기의 수식 4에서와 같이 평균하여 평균백분율을 산출(단계 112)하는 현재유량 연산과정(L5)을 실행한다.

상기 현재유량 연산과정(L5)을 실행한 후, 이 과정에서 산출된 평균백분율을 롬(24)에 저장된 표 1과 같은 테이블과 비교 분석하여 현재 연료탱크의 유량을 연산(단계 113)한 다음, 램(25)에 일시적으로 저장된 잔여유량을 읽어(단계 114)들여 현재 연료량과 잔여 연료량을 차감 연산하여 연료주입량을 연산(단계 115)하고, 이 연산된 연료주입량을 적산하여 램(25)에 저장(단계 116)하는 연료주입량 연산과정(L6)을 실행하게 된다.

이 후, 상기 연료주입량 연산과정(L6)을 통해 적산된 연료주입량을 드라이브 (28)를 통해 연료적산표시부(29)에 표시하는 연료적산 표시과정(L7)을 실행하여 운전자가 지금까지 주입한 연료의 적산량을 확인할 수 있게 되는 것이며, 이러한 연료의 적산량은 바로 연료사용량으로 추정할 수 있으므로 이하의 설명에서는 '연료사용량'으로 나타내기로 한다.

상기와 같은 과정을 반복 실행함으로써 마이크로프로세스유니트(22)는 주입되는 연료를 누적 연산하여 연료사용량을 적산하게 되며, 이 적산된 연료사용량이 표 2에서와 같이 롬(24)에 저장된 엔진오일 교환주기에 해당되는 만큼 연료를 소비하였을 경우 부품교환표시부(30)에 엔진오일의 교환시기임을 표시하게 된다.

즉, 도 8a에서와 같이 마이크로프로세스유니트(22)는 연료사용량을 지속적으로 적산 및 판독(단계 201)하게 되며, 이때 연료사용량이 롬(24)에 저장된 엔진오일 교환주기에 해당되는 만큼 연료를 소비(표 2에서의 800ℓ)한 것으로 판단(단계 202)되면 드라이브(28)를 통해 부품교환표시부(30)의 부품표시창(31)에 교환대상 품목인 '엔진오일'을 표시함과 동시에 경고등(34)을 점멸(단계 203)시키는 엔진오일 교환시기 판단과정(L8)을 수행하게 된다.

상기 엔진오일 교환시기 판단과정(L8)을 통해 점멸되는 경고등(34)을 운전자가 인지하여 엔진오일을 교환하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 엔진오일팬(70)에 설치된 드레인볼트(71)를 분리하여 폐 엔진오일을 배출하게 되면 상기 드레인볼트(71)와 결합되어 있는 접점와셔(72)가 엔진오일팬(70)으로부터 분리됨에 따라 그라운드를 유지하지 않는 오프(off)상태가 된다.

상기 접점와셔(72)가 엔진오일팬(70)으로부터 분리되어 그라운드를 유지하지 않는 오프상태가 되면 도 2에서와 같이 드레인스위치(27)의 접점이 개방되어 마이크로프로세스유니트(22)의 a2단자에 Vcc의 전원이 인가되지 않음에 따라 상기 마이크로프로세스유니트(22)는 엔진오일을 교환중임을 인지(단계 205)하게 되어 엔진오일의 교환회수를 누적계수(단계 206)하는 엔진오일 교환 계수과정(L9)을 실행하게 된다.

상기 엔진오일 교환 계수경고등(34)을 점멸하는과정(L9)를 완료하게 되면 마이크로프로세스유니트(22)에서는 도 8b에서와 같이 엔진오일의 교환 회수를 판단하는 엔진오일 교환회수 판단과정(L10)을 수행하고, 이 판단된 교환회수에 따라 표 2에서와 같이 롬(24)에 저장된 교환대상의 부품 테이블을 읽어들여 부품교환표시부(30)에 교환대상의 부품을 디스플레이함과 동시에 경고등(34)을 점멸하는 교환부품 표시과정(L11)을 실행하게 된다.

이때, 교환부품 표시과정(L11)을 실행할 때 그래픽표시창(32)에는 엔진오일의 교환이 완료되거나 또는 표 2에서 나타낸 엔진오일 교환회수에 따라 각 부품의 교환시기가 완료되면 교환부품에 해당하는 그래픽표시창(32)을 초기화시키는 그래픽표시창 초기화과정(L12)을 수행함으로서 일련의 과정을 완료하게 되는것이다.

즉, 상기 표 2에서 나타낸 바와 같이 800ℓ의 연료를 사용하였을 경우 엔진오일을 교체하게되고, 이 엔진오일을 8회 교환시 변속기오일, 뒤브레이크 라이닝, 타이밍벨트, 연료필터, 브레이크오일을, 그리고 엔진오일의 4회 교환시 앞브레이크 라이닝, 점화플러그, 냉각수를, 또한 엔진오일 16회 교환시 케니스터를 교환하도록 한 것이며, 이러한 교체시기 마다 부품교환표시부(30)에 교환대상의 부품명이 디스플레이됨과 동시에 경고등(34)이 점멸되는 것이다.

여기서 상기 부품교환표시부(30)에 설치된 그래픽창(32)은 각종 윤활유 및 부품의 교환시기까지의 진행 정도를 시각적으로 확인할 수 있게 막대그래프 형태로 디스플레이 되도록 한 것이며, 업/다운버튼(35)(36) 조작시 교환 대상의 부품을 순차적으로 볼 수 있도록 하는 기능을 갖는 것이다.

또한, 백업배터리(40)에 의해 배터리의 방전이나 교체시 마이크로프로세스유니트(22)에 일정시간 동안 지속적으로 구동전원을 공급하게 되어 현재의 정보를 유지하게 됨으로써 연료소모량 및 엔진교환 회수 등의 정보 손실을 방지할 수 있도록 하였다.

따라서, 본 발명은 연료소모량에 따라 각종 윤활오일과 부품의 열화 및 노화, 마모가 비례하여 일어나게 되므로 일정한 연료를 사용하였을 경우 엔진오일을 교환토록 하고, 이 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일 및 부품을 교환함으로써 보다 과학적인 근거에 의해 교환시기를 알려주도록 한 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 밸런싱 코일식 연료계를 사용하는 모든 차종에 적용시킬 수 있도록 하기 위하여 밸런싱 코일식 연료계를 구성하는 가변저항의 출력전류를 검출하여 연료의 주입량을 적산하여 연료사용량을 추정하고, 이 추정된 연료사용량을 기준으로 엔진오일의 교환시기를 운전자에게 알리도록 함과 동시에 상기 엔진오일의 교환회수를 적산하여 기타 여러 부품의 교환시기를 알리도록 한 것이다.

따라서, 간단한 방법에 의해 연료사용량의 정확한 측정이 가능함으로서 연료사용량이란 보다 정확한 근거에 의해 각종 윤활오일과 부품을 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지할 뿐만 아니라, 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어지게 되어 자동차의 안전운행과 수명연장 및 공해방지는 물론, 운전자는 각종 윤활유와 부품의 교환시기 정도를 항시 시각적으로 확인 및 예측할 수 있어 차량의 관리에 보다 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 운전자는 각종 윤활유와 부품의 교환시기까지의 진행정도를 항시 시각적으로 확인 가능함은 물론, 부품의 교환시기를 예측으로 인해 일일이 교환시기를 기억하거나 기록하는 번거러움을 해소할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 뜨개(6)의 상하에 따라 움직이는 접촉아암(5)에 의해 저항값이 다르게 변화되는 가변저항(4)을 포함하는 밸런싱 코일식 연료계(10)에 있어서,

   상기 가변저항(4)의 입력단에 연결되어 입력전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 1 A/D변환기(21a)와,

   상기 가변저항(4)의 출력단에 연결되어 연료량에 비례하여 출력되는 전압을 디지털신호로 변환하여 출력하는 제 2 A/D변환기(21b)와,

   상기 제 1, 제 2 A/D변환기(21a)(21b)의 출력을 읽어들여 가변저항(4)의 최고, 최저전압을 평균백분로 연산하고, 이 연산결과에 따라 저장된 프로그램에 의해 연료주입량의 적산 및 엔진오일의 교환회수를 누적 계수하여 소정의 제어신호를 출력하는 마이크로프로세스유니트(22)와,

   상기 마이크로프로세스유니트(22)의 출력단에 연결되어 드라이브(28)를 통해 연료의 지속적인 연료주입에 따른 연료적산량을 표시하는 연료적산표시부(29)와,

   상기 마이크로프로세스유니트(22)의 출력단에 연결되어 교환대상의 부품명칭을 표시하는 표시창과 교환시기를 알리는 경고등이 설치된 부품교환표시부(30)와,

   상기 마이크로프로세스유니트(22)의 입력단에 연결되어 연료주입 커버의 개폐상태에 따라 접점이 변화되는 커버감지스위치(26)와,

   상기 마이크로프로세스유니트(22)의 입력단에 연결되어 엔진오일 교체시 접점이 변화되는 드레인스위치(27)와,

   상기 마이크로프로세스유니트(22)의 입력단에 연결되어 차량 배터리의 방전시 일정시간 데이터를 유지하기 위해 전원을 공급하는 백업배터리(40)가 접속되어 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 커버감지스위치(26)는,

   연료주입구의 공간부(63) 일측에 차체와 고정 설치되며, 연료주입커버(61)의 내면 일측에 형성된 가압편(62)에 의해 접점이 변화되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서 상기 드레인스위치(27)는,

   엔진오일팬(30) 내에 엔진오일을 유출시키는 드레인볼트(71)에는 미세전류가 흐르는 전선으로 연결된 접점와셔(72)가 결합 설치되고,

   상기 드레인볼트(71)가 엔진오일팬(30)로부터 분리시 상기 마이크로프로세스유니트(22)에서 접점와셔(72)의 오프상태를 감지하여 엔진오일의 교환회수를 계수하고, 엔진오일 외에 만기된 부품의 초기화신호로 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치.
4. 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지방법에 있어서,

   연료주입커버의 개방에 의해 주유 준비 상태임을 인지하는 주유준비 판단과정 (L1)과,

   상기 주유준비 판단과정(L1)에서 주유 준비 상태임이 판단되면 밸런싱 코일식 연료계인 가변저항의 입.출력 전압값을 일정시간 동안 읽어들여 최고, 최저전압을 백분율로 연산하고, 연산된 백분율을 평균하여 평균백분율을 산출하는 잔여유량 연산과정(L2)과,

   상기 잔여유량 연산과정(L2)에서 산출된 평균율을 롬에 저장된 데이터와 비교 분석 후 현재 연료탱크의 잔여유량을 연산하여 램에 저장하는 잔여유량 판단과정 (L3)과,

   상기 잔여유량 판단과정(L3)을 진행 후 연료주입커버의 닫힘에 의해 주유완료 상태임을 인지하는 주유완료 판단과정(L4)과,

   상기 주유완료 판단과정(L4)에서 주유 완료 상태임이 판단되면 밸런싱 코일식 연료계인 가변저항의 입.출력 전압값을 일정시간 동안 읽어들여 최고, 최저전압을 백분율로 연산하고, 연산된 백분율을 평균하여 평균백분율을 산출하는 현재유량 연산과정(L5)과,

   상기 현재유량 연산과정(L5)에서 산출된 평균율을 롬에 저장된 데이터와 비교 분석하여 현재 연료탱크의 유량을 연산한 다음, 램에 저장된 잔여유량을 읽어들여 연료주입량을 연산 및 적산하여 하는 연료주입량 연산과정(L6)과,

   상기 연료주입량 연산과정(L6)을 통해 적산된 연료주입량을 연료적산표시부에 표시하는 연료적산 표시과정(L7)과,

   상기 연료주입량 연산과정(L6)을 통해 적산된 연료사용량을 판독하여 연료사용량이 롬에 저장된 엔진오일 교환주기에 해당될 때 엔진오일의 교환시기임을 알리는 엔진오일 교환시기 판단과정(L8)과,

   상기 엔진오일 교환시기 판단과정(L8) 후 엔진오일의 교환중임이 인지되면 엔진오일의 교환회수를 누적 계수하는 엔진오일 교환 계수과정(L9)과,

   상기 엔진오일 교환 계수과정(L9)를 완료되면 엔진오일의 교환 회수를 판단하는 엔진오일 교환회수 판단과정(L10)과,

   상기 교환회수 판단과정(L10)에서 판단된 교환회수에 따라 교환대상의 부품 교환시기임을 알리는 교환부품 표시과정(L11)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 연료소모량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지방법.