KR100444682B1 - 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 임펠러의 펌핑 작동에 의한 냉각수의 압송 순환을 통해 엔진을 냉각시키는 워터펌프에 있어서, 상기 워터펌프의 이상유무를 감지하기 위해 엔진에서 라디에이터로 연결되는 냉각수라인에 냉각수량측정수단을 장착하고, 베어링의 온도를 측정하는 온도측정수단을 상기 베어링부위에 설치하며, 라디에이터에서 리저버탱크로 연결되는 냉각수라인에 공기량측정수단을 장착하여, 냉각수량과 온도 및 공기량의 이상이 감지될 시, 경고신호를 출력하는 제어수단 및 상기 제어수단으로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 경고등을 구비하여 상기 워터펌프의 이상유무를 판단함으로써, 엔진의 과열 및 이로 인한 다른 고장을 미연에 방지할 수 있는 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법{Apparatus and its control method for sensing change of water pump for automobile}

본 발명은 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 워터펌프의 이상유무를 감지하기 위해 엔진에서 라디에이터로 연결되는 냉각수라인에 냉각수량측정수단을 장착하고, 베어링의 온도를 측정하는 온도측정수단을 상기 베어링부위에 설치하며, 라디에이터에서 리저버탱크로 연결되는 냉각수라인에 공기량측정수단을 장착하여, 냉각수량과 온도 및 공기량의 이상이 감지될 시, 경고신호를 출력하는 제어수단 및 상기 제어수단으로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 경고등을 구비하여 상기 워터펌프의 이상유무를 판단함으로써, 엔진의 과열 및 이로 인한 다른 고장을 미연에 방지할 수 있는 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차란 차량 자체의 동력원으로서 엔진을 가지고, 그 발생 동력에 의해 노면 위를 자유롭게 운전 및 주행할 수 있는 차량을 말한다.

이와 같은 자동차는 통상의 인화성 연료를 사용하게 되며, 엔진은 이 연료로서 동력을 발생시키게 된다.

따라서, 이와 같은 엔진에서는 주행중 열이 발생하게 되므로, 통상의 자동차에서는 이러한 엔진의 열을 냉각시키기 위한 냉각 시스템이 필수적으로 적용된다.

도 4는 이와 같은 종래의 자동차 엔진의 냉각 계통도이다.

여기서, 도면부호 100은 워터펌프, 200은 리저버탱크, 300은 라디에이터, 400은 서모스탯, 500은 실린더헤드, 그리고 600은 실린더블록이다.

상기 리저버탱크(200)는 엔진냉각을 위한 냉각 보충수가 저장되고, 필요시 라디에이터(300)에 공급된다.

상기 워터펌프(100)는 냉각수를 펌핑하여 엔진의 실린더헤드(500) 및 실린더블록(600)을 거쳐 라디에이터(300)와 서모스탯(400) 쪽으로 순환시킨다.

상기 라디에이터(300)는 실린더헤드(500) 및 실린더블록(600)을 거쳐 더워진 냉각수를 외부공기와 열교환시켜 냉각시킨다.

상기 서모스탯(400)는 냉각수의 온도를 측정하고 그 온도에 따라 개방/폐쇄되어, 라디에이터(300) 쪽으로 냉각수를 순환시키거나 또는 워터펌프(100) 쪽으로 바이패스 시킨다.

도 5는 종래의 워터펌프를 나타내는 측면도이다.

상기 워터펌프(100)의 일측에는 타이밍체인(미도시)이 감겨지는 풀리(110)가형성되고 타측에는 임펠러(130)가 형성된다.

상기 임펠러(130)는 커버(미도시)에 삽입되고 따라서, 풀리(110)가 타이밍체인(미도시)에 의해 회전되면, 커버에 삽입된 임펠러(130)가 회전하게 되어 그 내부의 냉각수를 순환시킨다.

아울러, 상기 풀리(110)에는 그 회전을 원활하게 하는 베어링(120)이 구비되고, 이 베어링(120)에는 그리스(grease) 등의 윤활제가 도포된다.

그러나, 이와 같은 종래 자동차의 워터펌프(100)는 타이밍체인의 장력 및 냉각수의 발열온도에 의해 베어링(120), 임펠러(130) 등이 변형 또는 손상되는 경우가 발생한다.

따라서, 종래에는 이와 같은 워터펌프(100)의 이상유무를 감지할 수 없으므로, 이 상태를 방치한 채로 계속 차량을 운행시킬 경우, 냉각수가 원활히 순환되지 못하여 엔진이 과열되거나, 이로 인해 기타 다른 고장을 유발시키는 등의 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 임펠러의 펌핑 작동에 의한 냉각수의 압송 순환을 통해 엔진을 냉각시키는 워터펌프에 있어서, 상기 워터펌프의 이상유무를 감지하기 위해 엔진에서 라디에이터로 연결되는 냉각수라인에 냉각수량측정수단을 장착하고, 베어링의 온도를 측정하는 온도측정수단을 상기 베어링부위에 설치하며, 라디에이터에서 리저버탱크로 연결되는 냉각수라인에 공기량측정수단을 장착하여, 냉각수량과 온도 및 공기량의 이상이 감지될 시, 경고신호를 출력하는 제어수단 및 상기 제어수단으로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 경고등을 구비하여 상기 워터펌프의 이상유무를 판단함으로써, 엔진의 과열 및 이로 인한 다른 고장을 미연에 방지할 수 있는 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치를 나타내는 블록도

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치의 제어방법을 나타내는 순서도

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 중, 온도측정수단이 장착된 장착상태를 나타내는 측면도

도 4는 종래의 자동차 엔진의 냉각 계통을 나타내는 블록도

도 5는 종래의 워터펌프를 나타내는 측면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 워터펌프 10a : 풀리

10b : 베어링 10c : 임펠러

11 : 리저버탱크 12 : 라디에이터

13 : 서모스탯 14 : 실린더헤드

15 : 실린더블록 16 : 냉각수량측정수단

17 : 온도측정수단 18 : 공기량측정수단

19 : 제어수단 20a, 20b, 20c : 경고등

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 엔진 냉각을 위한 냉각 보충수를 저장하고, 필요 시, 라디에이터(300)에 공급하는 리저버탱크(200)와, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(300)와, 냉각수의 온도를 측정하고 그 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(300)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 서모스탯(400)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더헤드(500) 및 실린더블록(600)으로 공급하는 워터펌프(100)로 구성된 자동차의 냉각 시스템에 있어서,

상기 엔진에서 라디에이터(12)로 연결되는 냉각수라인에 장착된 냉각수량측정수단(16)과;

상기 워터펌프(10)의 베어링(10b)부위에 설치되어 베어링(10b)의 온도를 측정하는 온도측정수단(17)과;

상기 라디에이터(12)에서 리저버탱크(11)로 연결되는 냉각수라인에 장착되는 공기량측정수단(18)과;

상기 측정수단(16, 17, 18)의 가변량을 측정ㆍ판단한 후, 냉각수량과 온도 및 공기량의 이상이 감지될 시, 규정값과 비교하여 경고신호를 출력하는 제어수단(19)과;

상기 제어수단(19)으로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 경고등(20a, 20b, 20c)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 워터펌프의 이상유무 감지장치의 제어방법은 냉각수라인의 냉각수량과 공기량 및 워터펌프(10)의 베어링(10b)의 온도에 대한 감지 신호가 제어수단(19)에 입력되면, 상기 제어수단(19)은 기(旣) 설정된 데이터와 입력신호를 비교하여 워터펌프(10)의 고장여부를 판단하는 단계와;

입력신호에 의해 엔진의 rpm과 스로틀위치센서(Throttle Position Sensor : TPS)의 전압이 일정값 이상이 아니면 판단을 보류하고, 일정값 이상일 경우에는 냉각수량이 정상수준인가를 판단하는 단계와;

상기 냉각수량이 정상수준이면 베어링(10b)의 온도가 정상온도인가를 판단하는 단계와;

상기 베어링(10b)의 온도가 정상온도이면 판단을 보류하고, 정상온도가 아니면 베어링(10b)의 파손이나 회전불량의 발생을 추정하는 경고등(20a)을 온작동하는 단계와;

상기 경고등(20a)이 온작동한 후, 특정 rpm에서 연료를 차단하는 단계와;

상기 냉각수량의 정상수준여부를 판단하여 정상이 아니면 라디에이터(12)에서 발생되는 공기량이 정상수준인가를 판단하는 단계와;

상기 라디에이터(12)의 공기량이 정상수준이면 임펠러(10c)의 파손 발생을 추정하는 경고등(20b)을 온작동하는 단계와;

상기 라디에이터(12)의 공기량이 정상수준이 아니면 냉각수 부족 경고등(20c)을 온작동하는 단계와;

상기 경고등(20b, 20c)이 온작동한 후, 엔진의 점화시기 지연과 연료량을 일정치만큼 증가시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치의 제어방법을 나타내는 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 중, 온도측정수단이 장착된 장착상태를 나타내는 측면도이다.

여기서, 도면부호 10은 워터펌프를 나타낸다.

상기 워터펌프(10)는 냉각수를 펌핑하여 엔진의 실린더헤드(14) 및 실린더블록(15)을 거쳐 라디에이터(12)와 서모스탯(13)쪽으로 압송 순환시키고, 리저버탱크(11)는 엔진 냉각을 위한 냉각 보충수를 저장하여 필요 시, 라디에이터(12)에 공급시키며, 상기 라디에이터(12)는 실린더헤드(14) 및 실린더블록(15)을 거쳐 더워진 냉각수를 외부공기와 열교환시켜 냉각시키고, 서모스탯(13)은 냉각수의 온도를 측정하고 그 온도에 따라 개폐되어 라디에이터(12) 쪽으로 냉각수를 순환시키거나 또는 워터펌프(10) 쪽으로 바이패스 시킨다.

상기와 같은 기술 구성에 의한 작동은 종래기술과 동일하다.

이러한 구성을 지닌 냉각 시스템에 있어서, 본 발명의 바람직한 구현예는 상기 냉각 시스템의 이상유무를 미연에 방지할 수 있는 방안을 구현한 것으로서, 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 워터펌프(10)의 이상을 감지하기 위해 엔진에서 라디에이터(12)로 연결되는 냉각수라인에 차압을 이용한 냉각수량측정수단(16)을 장착하고, 상기 워터펌프(10)의 베어링(10b)의 온도를 측정하는 온도측정수단(17)을 상기 베어링(10b)부위에 설치하며, 라디에이터(12)에서 리저버탱크(11)로 연결되는 냉각수라인에 공기량측정수단(18)을 장착하여 상기 측정수단(16, 17, 18)의 가변량을 측정ㆍ판단한 후, 냉각수량과 온도 및 공기량의 이상이 감지될 시, 규정값과 비교하여 경고신호를 출력하는 제어수단(19) 및 상기 제어수단(19)으로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 경고등(20)으로 구성되어 있다.

한편, 미설명 부호 10a는 풀리, 10b는 베어링, 10c는 임펠러를 각각 나타낸다.

이하, 상기한 구현예에 의한 본 발명의 제어방법을 도 2의 순서도를 통해 상세하게 설명하자면 다음과 같다.

본 발명은 냉각수라인의 냉각수량과 공기량 및 워터펌프(10)의 베어링(10b)의 온도에 대한 감지 신호가 제어수단(19)에 입력되면, 상기 제어수단(19)은 기(旣) 설정된 데이터와 입력신호를 비교하여 워터펌프(10)의 고장여부를 판단하게 된다.

입력신호에 있어서, 엔진의 rpm과 스로틀위치센서(Throttle Position Sensor : TPS)의 전압이 일정값 이상인가를 판단하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 2500rpm이상과 TPS 2.5V이상으로 이때, 상기와 같은 일정값 이상이 아니면 판단을 보류하고, 일정값 이상일 경우에는 냉각수량이 정상수준인가를 판단하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서의 정상수준은 0.1l/sec이상이다.

이때, 상기와 같은 정상수준여부를 판단하여 정상이면 베어링(10b)의 온도가 정상온도인지 판단하게 된다.

이것도 마찬가지로 본 발명의 바람직한 구현예에서는 120도 이하이다.

여기서, 120도 이하이면 판단을 보류하고, 120도를 초과하면 베어링(10b)의 파손이나 베어링(10b)의 회전불량으로 판단하게 되는데, 그 이유는 베어링(10b) 접촉부위가 줄어들게 되면 적은 면적으로 동일한 하중을 받게되어 정상보다 더 높은 열이 발생하게 되므로 경고등(20a)을 온(on)작동하도록 하며, 워터펌프(10)의 치명적인 고장을 방지하기 위해 특정 rpm 즉, 최소 3000rpm에서 연료를 자동으로 차단하도록 한다.

한편, 상기 냉각수량이 정상수준이 아니면 즉, 0.1l/sec 미만이면 라디에이터(12)에서 발생되는 공기량이 정상인가를 판단하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 0.001l/sec로 이때, 상기와 같은 정상여부를 판단하여 정상이면 또 다른 다발적인 고장을 나타내는 임펠러(10c)의 파손 발생을 추정하는 경고등(20b)이 온작동하게 된다.

한편, 상기 공기량이 0.001l/sec를 초과하면 냉각수량이 부족하다고 판단하게 되는데, 이것은 냉각수가 부족하게 되면 냉각수라인에 공간이 생겨 증기가 발생하게 되고, 그 발생한 증기가 라디에이터(12)를 통해 빠져나오게 되는 바, 그 발생한 공기량이 정상값보다 높다면 냉각수량이 부족하다는 것을 나타낸다.

따라서, 냉각수량이 부족하다고 판단하면 경고등(20c)이 온작동하게 되어 엔진의 과열을 방지하기 위해 점화시기를 베이스 매핑 데이터(Base Mapping Data)에서 일정치 지연(Retard)시키고, 연료량을 베이스 매핑 데이터에서 일정치 증가시켜 분사하도록 한다.

상기와 같은 이유는 점화시기 지연과 연료량 증가는 배기 매니폴드의 온도가 내려가기 때문이다.

상기 배기 매니폴드는 엔진의 온도 상승에 상당한 역할을 하기 때문에 배기 매니폴드의 온도를 낮춰 냉각수 온도 상승을 조금이라도 낮추는 것이다.

따라서, 상기와 같은 제어방법에 의한 워터펌프(10)의 이상유무를 판단ㆍ표시하여 냉각 계통의 고장으로 인한 엔진 과열을 미연에 방지할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치 및 그 제어방법은 워터펌프의 손상, 비정상적인 소음, 회전불량 등을 점검하여 워터펌프의 이상유무를 판단ㆍ표시함으로써, 엔진의 과열 및 이로인한 다른 고장을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 엔진 냉각을 위한 냉각 보충수를 저장하고, 필요 시, 라디에이터(300)에 공급하는 리저버탱크(200)와, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(300)와, 냉각수의 온도를 측정하고 그 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(300)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 서모스탯(400)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더헤드(500) 및 실린더블록(600)으로 공급하는 워터펌프(100)로 구성된 자동차의 냉각 시스템에 있어서,

   상기 엔진에서 라디에이터(12)로 연결되는 냉각수라인에 장착된 냉각수량측정수단(16)과;

   상기 워터펌프(10)의 베어링(10b)부위에 설치되어 베어링(10b)의 온도를 측정하는 온도측정수단(17)과;

   상기 라디에이터(12)에서 리저버탱크(11)로 연결되는 냉각수라인에 장착되는 공기량측정수단(18)과;

   상기 측정수단(16, 17, 18)의 가변량을 측정ㆍ판단한 후, 냉각수량과 온도 및 공기량의 이상이 감지될 시, 규정값과 비교하여 경고신호를 출력하는 제어수단(19)과;

   상기 제어수단(19)으로부터 출력되는 경고신호에 의해 점등되는 경고등(20a, 20b, 20c)으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치.
2. 냉각수라인의 냉각수량과 공기량 및 워터펌프(10)의 베어링(10b)의 온도에 대한 감지 신호가 제어수단(19)에 입력되면, 상기 제어수단(19)은 기(旣) 설정된 데이터와 입력신호를 비교하여 워터펌프(10)의 고장여부를 판단하는 단계와;

   입력신호에 의해 엔진의 rpm과 스로틀위치센서(Throttle Position Sensor : TPS)의 전압이 일정값 이상이 아니면 판단을 보류하고, 일정값 이상일 경우에는 냉각수량이 정상수준인가를 판단하는 단계와;

   상기 냉각수량이 정상수준이면 베어링(10b)의 온도가 정상온도인가를 판단하는 단계와;

   상기 베어링(10b)의 온도가 정상온도이면 판단을 보류하고, 정상온도가 아니면 베어링(10b)의 파손이나 회전불량의 발생을 추정하는 경고등(20a)을 온작동하는 단계와;

   상기 경고등(20a)이 온작동한 후, 특정 rpm에서 연료를 차단하는 단계와;

   상기 냉각수량의 정상수준여부를 판단하여 정상이 아니면 라디에이터(12)에서 발생되는 공기량이 정상수준인가를 판단하는 단계와;

   상기 라디에이터(12)의 공기량이 정상수준이면 임펠러(10c)의 파손 발생을 추정하는 경고등(20b)을 온작동하는 단계와;

   상기 라디에이터(12)의 공기량이 정상수준이 아니면 냉각수 부족 경고등(20c)을 온작동하는 단계와;

   상기 경고등(20b, 20c)이 온작동한 후, 엔진의 점화시기 지연과 연료량을 일정치만큼 증가시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 워터펌프의 이상유무 감지장치의 제어방법.