KR100655612B1 - 엔진 오일 상태 진단장치 및 그 진단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 오일의 물리적, 화학적 특성 및 오일량을 개별적인 각각의 센서 또는 복합센서를 통해 측정하고, 측정한 측정값을 DSP에서 기억하고, 운전조건 또는 운전이력 정보를 ECU에서 가져와 비교 연산하여 현재 오일 상태가 계속 사용 가능한 상태인가를 운전자가 판단할 수 있도록 계기판에 정보를 표시할 뿐 아니라, 현재 엔진에서 사용중인 오일 상태가 표시되도록 하고, 정비시 엔진오일의 교환 이력, 오일소모량, 오일점도, 산화도의 변화 이력 정보를 차량정비 스캐너에 제공할 수 있는 차량의 엔진 오일 상태 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것으로,

엔진 오일의 물리적 화학적 특성을 측정하기 위한 오일 상태측정수단과; 엔진의 운전상태를 측정하기 위한 엔진 운전상태측정 센서들로부터 엔진의 운전정보를 입력받는 엔진 ECU와; 엔진의 각 운전상태에 해당되는 오일상태가 설정값으로 저장되고, 상기한 오일 상태측정수단으로부터 입력된 측정값을 상기 설정값과 비교하기 위한 DSP와; 상기한 DSP에서의 연산결과값이 출력되기 위한 출력수단; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 센서에서 측정된 엔진 오일상태 중 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값을 DSP에 입력하는 단계와; 엔진의 운전상태를 측정하는 센서들로부터 엔진 ECU로 입력된 운전정보가 DSP에 입력되는 단계와; DSP의 엔진 운전상태 변화에 따른 오일의 설정값과, 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값을 비교하는 단계와; 상기한 이전단계의 측정값 및 비교 결과값을 저장수단에 저장하는 단계와; 상기한 이전단계의 측정값 및 비교 결과값을 출력수단을 통해 출력하는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

엔진 오일, 복합 센서, DSP, ECU, 오일 점도, 오일 산화도, 오일 레벨, 오일 온도

Description

엔진 오일 상태 진단장치 및 그 진단방법{Scaning apparatus for engine oil and scaning method thereof}

도 1은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단장치의 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단장치 중의 DSP의 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 오일 상태 진단장치에 적용되는 복합 센서의 구성도.

도 4 내지 도 5는 본 발명에 의한 복합 센서의 오일점도센서의 구성도.

도 6은 본 발명에 의해 측정되는 오일의 레벨과 오일 산화도에 의한 물리적 화학적 특성을 디지털 값으로 얻기 위한 원리를 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단방법을 설명하기 위한 플로우차트.

도 8은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단방법의 일실시예에 따른 플로우차트.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 복합센서 11 : 오일점도 센서

11a : 압전소자 11b : 피막

12 : 오일레벨 센서 13 : 오일온도 센서

14 : 오일산화도 센서 15 : 케이스

16 : 전극판 17 : 절연판

18 : 기판 19 : O-링

20 : DSP 21 : CPU

22 : 플래쉬 메모리 30 : ECU

40 : 계기판 50 : 정비 스캐너

본 발명은 차량의 엔진 오일 상태 진단장치과 그 진단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 오일의 물리적, 화학적 특성 및 오일량을 개별적인 각각의 센서 또는 복합센서를 통해 측정하고, 측정한 측정값을 DSP에서 기억하고, 운전조건 또는 운전이력 정보를 ECU에서 가져와 비교 연산하여 현재 오일 상태가 계속 사용 가능한 상태인가를 운전자가 판단할 수 있도록 계기판에 정보를 표시할 뿐 아니라, 현재 엔진에서 사용중인 오일 상태가 표시되도록 하고, 정비시 엔진오일의 교환 이력, 오일소모량, 오일점도, 산화도의 변화 이력 정보를 차량정비 스캐너에 제공할 수 있는 차량의 엔진 오일 상태 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것이다.

엔진오일은 원료, 첨가제 및 많은 제조 공정으로 물리, 화학적 다양성을 가지며, 오일 열화정도 또한 엔진의 상태, 사용연료, 운전조건, 환경적 조건의 다양성을 가진다. 따라서 오일상태 감지 시스템은 이러한 오일 특성을 극복하기 위하 여 보다 효과적으로 측정한 후, 현재의 오일상태 및 오일보충시기, 최적의 오일교환시점을 지시할 수 있는가에 그 목적이 있게 된다.

자동차의 엔진에서 엔진오일의 주요기능은 마찰감소, 냉각, 하중분산, 밀봉, 청정, 방청작용이다. 오일은 사용시간이 증가 함에 따라 이러한 기능이 감소하게 된다.

엔진오일은 고온의 연소실에 노출되어 오일이 산화되고, 연소 화합물이 오일에 함유되며, 인젝터에서 누유되는 가솔린, 디젤 등 연료가 오일에 희석되며, 또한 섭동부 마모로 인한 금속 부스러기가 침전 및 부유 되기도 한다. 그리고 엔진 이상 시는 부동액, 수분 등이 가스켓 등의 접합부를 통해 유입되기도 한다. 일반적으로 엔진 이상이 없다면 사용시간이 증가할수록 엔진 오일의 점도는 증가한다. 증가된 오일 점도는 엔진 운전시 과다한 마찰 손실을 초래한다.

하지만 엔진 상태에 따라 인젝터를 통한 연료의 누유량이나, 수분함량이 높아 질수록 점도가 떨어지기도 한다. 이러한 상태에서는 엔진 섭동부의 과다한 마모를 일으키게 된다. 즉, 오일상태에서 점도는 가장 중요한 물리적 특성이며 직접적으로 그 상태를 측정할 필요가 있다.

하지만 종래의 기술에서는 이러한 오일의 물리적 특성을 측정하기 위한 장치로서 단순히 코일에 흐르는 정전용량을 측정하는 방식이나, 반도체 가공형태로 그물 구조를 만들어진 센서로서 정전용량을 측정하는 방식이 주종을 이루고 있었으며, 이러한 방법으로는 정확한 오일의 점도를 측정하는 데에 한계가 있다.

한편, 엔진오일의 화학적 특성을 측정하는 방법에서도 코일이나, 반도체 형태로 정전 용량을 측정할 경우 오일에 함유 되는 각종 금속 마모분이 센서에 침전 또는 고형화되어 달라 붙는 현상이 발생되어 그 내구성을 확보하는 데 어려움이 많았다.

엔진 오일량을 측정하는 일반적인 방법은 오일레벨 게이지를 장착하여 운전자의 육안점검으로 수동적으로 확인하는 방법이 주종을 이루고 있다. 하지만 그 불편함이 크고, 차량 운행 중에는 측정할 수 없으며 대부분의 운전자는 오랜 기간이 경과해도 점검을 하지 않는 것이 사실이다. 일반적으로 장착되어 있는 오일 압력센서에 의한 압력저하 경고등은 오일레벨이 오일팬에 설치된 오일 흡입구보다 낮을 경우, 즉 오일 압력이 통상운전조건 약 5기압 보다 매우 낮을 경우 (약 0.5 기압 이하) 계기판에 경고등이 점등되나 이를 운전자가 확인하고 엔진을 정지해도, 아주 짧은 수초의 시간에도 이미 엔진의 주요 섭동 부는 손상을 받으며 이후 오일을 보충하여도 한번 손상된 상태를 회복할 수가 없다. 즉 상시 모니터 가능한 오일레벨 센서의 필요성이 증가되고 있다

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 고안된 것으로서, 엔진 오일의 물리적, 화학적 특성 및 오일량을 개별적인 각각의 센서 또는 복합센서를 통해 측정하고, 측정한 측정값을 DSP에서 기억하고, 운전조건 또는 운전이력 정보를 ECU에서 가져와 비교 연산하여 현재 오일 상태가 계속 사용 가능한 상태인가를 운전자가 판단할 수 있도록 계기판에 정보를 표시할 뿐 아니라, 현재 엔진에서 사용중인 오일 상태가 표시되도록 하고, 정비시 엔진오일의 교환 이력, 오일소모량, 오일점도, 산화도의 변화 이력 정보를 차량정비 스캐너에 제공할 수 있는 차량의 엔진 오일 상태 진단장치 및 진단방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

엔진 오일의 물리적 화학적 특성을 측정하기 위한 오일 상태측정수단과;

엔진의 운전상태를 측정하기 위한 엔진 운전상태측정 센서들로부터 엔진의 운전정보를 입력받는 엔진 ECU와;

엔진의 각 운전상태에 해당되는 오일상태가 설정값으로 저장되고, 상기한 오일 상태측정수단으로부터 입력된 측정값을 상기 설정값과 비교하기 위한 DSP와;

상기한 DSP에서의 연산결과값이 출력되기 위한 출력수단; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은,

센서에서 측정된 엔진 오일상태 중 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값을 DSP에 입력하는 단계와;

엔진의 운전상태를 측정하는 센서들로부터 엔진 ECU로 입력된 운전정보가 DSP에 입력되는 단계와;

DSP의 엔진 운전상태 변화에 따른 오일의 설정값과, 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값을 비교하는 단계와;

상기한 이전단계의 측정값 및 비교 결과값을 저장수단에 저장하는 단계와;

상기한 이전단계의 측정값 및 비교 결과값을 출력수단을 통해 출력하는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단장치 및 진단방법에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단장치 중의 DSP의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 오일 상태 진단장치에 적용되는 복합 센서의 구성도이며, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 의한 복합 센서의 오일점도센서의 구성도이고, 도 6은 본 발명에 의해 측정되는 오일의 레벨과 오일 산화도에 의한 물리적 화학적 특성을 디지털 값으로 얻기 위한 원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단방법을 설명하기 위한 플로우차트이며, 도 8은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단방법의 일실시예에 따른 플로우차트이다.

도면 중에 표시된 도면부호 20은 DSP(Digital Signal Process)로, 엔진 오일 의 물리적 특성 변화 및 화학적 특성 변화를 측정하는 각종의 개별적인 센서(11~14)들 또는 상기한 센서(11~14)들을 통합한 복합센서(10)에서 측정값을 입력받아 디지털 신호를 프로세싱하고, ECU(30)와 통신하여 얻어진 엔진 상태 정보를 이력화하여 현재 및 과거의 엔진 오일 열화도, 오일 교환시기, 오일 교환이력, 오일 레벨 등을 기억하고 계기판(40), 정비 스캐너(50) 및 ECU(30)로 이런 정보를 연산, 입출력할 수 있도록 하기 위한 전자장치의 하나이다.

그리고 도면부호 30은 엔진의 전자제어하기 위한 프로그램이 설정되어 있는 전자제어장치로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 ECU로 표시하기로 한다. 이 ECU(30)는 기존의 일반적인 차량에서 적용되고 있는 것과 동등한 것으로, 본 발명에 의해 형성된 DSP(20)와 신호를 주고 받을 수 있도록 자동차용 국제규약에 의한 통신 포트 등을 통하여 연결된다.

상기한 ECU(30)에는 종래의 일반적인 차량에서와 마찬가지로 엔진의 각종 운전정보를 입력받기 위한 각종의 엔진 운전상태측정 센서(31~36)들이 연결된다. 이 센서(31~36)들에는 차량의 운행속도를 측정하기 위한 차속 센서(31)와, 엔진으로 입력되는 흡입 공기량을 측정하기 위한 에어 플로우 센서(32)와, 엔진의 회전수를 측정하기 위한 크랭크 앵글 센서(33)와, 스로틀 밸브의 작동량을 측정하기 위한 TPS(34), 엔진의 아이들상태 운전을 측정하는 아이들 스위치(35), 차량의 이그니션 키의 ON 상태를 나타내는 스위치(36)가 포함되는 것이다.

상기한 센서(31~36)들에서 측정된 엔진의 각종 운전정보는 ECU(30)로 입력되고, 입력된 엔진의 각종 운전정보는 종래의 경우와 같이 엔진의 연료분사, 점화시기제어 및 엔진의 각종 보기류 등의 제어에 사용되어진다. 이들 정보는 상기 DSP(20)의 요구로 ECU(30)로부터 통신을 통해 DSP(20)로 전달되도록 구성된다.

상기한 DSP(20)의 구성은 도 2에 도시된 바와 같이, 오일 상태측정수단이 되는 각종 센서(11~14)들로부터 입력되는 엔진 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값과, 엔진 ECU(30)에서 제공되는 엔진의 운전상태를 기초로 현재 엔진의 구동상태에 따른 최적상태의 오일의 특성이 맵핑된 설정값과 비교 및 판단을 수행하기 위한 CPU(21)와, 상기한 오일 상태측정수단의 각종 센서(11~14)들로부터 입력된 측정값과 CPU(21)의 연산에 의해서 얻어진 결과값이 시계열적으로 기억되기 위한 플래쉬 메모리(22)와, 상기한 오일측정수단의 각종 센서(11~14)들로부터 측정된 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 디지털 신호를 CPU(21)에 입력시키고 상기 각종 센서(11~14)를 제어하기 위한 신호를 출력시킬 뿐만 아니라 상기 엔진 ECU(30)와의 통신을 위한 입출력 포트(23)와, 상기한 CPU(21)의 연산처리를 위한 프로그램이 기억되기 위한 ROM(24)과, 상기한 CPU(21)로 연산과정에서 생성되는 변수들을 일시 기억하기 위한 RAM(25)와, 상기한 CPU(21)에 시간정보를 제공하기 위한 타이머(26)와, 상기 CPU(21)로 전원으로부터의 정전압을 제공하기 위해 형성되는 정전압 전원회로(27)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기한 오일 상태측정수단의 각종 센서(11,12,13,14)들은 본 발명에 의한 엔진 오일 상태 진단 시스템의 보다 효과적인 적용을 위하여 하나의 몸체로 통합한 복합 센서(10)로 대체될 수 있는 것이다. 상기한 복합 센서(10)와 DSP(20)는 PWM(pulse width modulation)를 통해서 상호간에 제어신호가 전달된다.

한편, 상기한 DSP(20)로 엔진 오일의 특성 변화를 측정하여 입력하기 위한 복합 센서(10)는 도 3 내지 도 5와 같이 구성될 수 있는 것으로, 오일의 물리적 특성 값을 측정하기 위한 오일점도 센서(11), 오일레벨 센서(12), 오일온도 센서(13)와, 오일의 화학적 특성을 측정하기 위한 산화도 센서(14)를 포함하는 하나의 몸체로 구성된다. 즉, 오일점도 센서(11), 오일레벨 센서(12), 오일온도 센서(13) 및 오일산화도 센서(14)는 원통형의 케이스(15)의 내부 또는 외부에 수용되거나 부착되는 것이다.

상기한 복합 센서(10)는 케이스(15)의 내부에 파이프 형상의 전극판(16)이 수용되고, 상기한 전극판(16)의 내경보다는 작은 직경을 가지는 파이프 형상의 오일레벨 센서(12)가 전극판(16)의 내경과 소정의 간극을 둔 채로 형성된다. 또한, 상기한 오일레벨센서(12)의 하측으로는 절연판(17)을 사이에 두고 파이프 형상의 오일산화도 센서(14)가 위치된다. 한편, 상기한 오일산화도 센서(14)의 내부에는 오일의 점도를 측정하기 위한 오일점도 센서(11)가 위치되고, 상기 케이스(15)의 외부측에 오일의 온도측정을 위한 범용의 오일온도 센서(13)가 위치된다.

케이스(15)와 상기한 전극판(16)의 도중에는 케이스(15) 외측의 오일이 상기 한 각종의 센서가 위치된 케이스(15)의 내측으로 유입될 수 있도록 하기 위한 다수의 오일 홀(15a,16a)이 관통형성된다.

한편, 상기한 전극판(16)으로는 배터리에서 공급되는 소정의 전류가 흐르도록 구성되고, 상기한 전극판(16)을 흐르는 전류는 오일레벨 센서(12) 및 오일산화도 센서(14)로 유전되도록 구성된다. 이렇게 전극판(16)에서 오일레벨 센서(12) 및 오일산화도 센서(14)로 유전된 전류는 전선을 통해 기판(18)으로 인가되도록 형성된다. 한편, 상기한 오일점도 센서(11)로도 배터리에서 공급되는 소정의 전류가 인가되도록 하고, 상기 오일점도 센서(11)를 구성하는 압전소자(11a)를 통과한 전류가 전선을 통해 기판(18)으로 인가되도록 형성된다. 상기한 오일점도 센서(11)는 고무재로 된 O-링(19)에 의해서 상기한 오일산화도 센서(14)의 내경측에 지지된다.

오일의 점성의 변화를 측정하기 위한 상기한 오일점도 센서(11)는 압전소자(11a)의 진동 특성을 이용해 오일의 점성을 측정한다. 즉, 압전 소자(11a)의 분극 특성을 이용, 가해지는 전압을 진동시켜 압전소자를 진동을 일으킨다. 이 소자의 재료는 Piezoelectric 소자(PbO, ZrO₂, TiO_2, PbTiO₃, PbNb₂O ₆ 등)로 구성된다. 오일과 반대편의 압전 소자면은 공기에 접한다. 오일 방향의 한 면은 소자를 보호하기 위해 금속재의 피막(11b)을 둘 수 있다.

압전소자를 이용한 오일의 점도를 측정하는 원리를 설명한다. 엔진에서 주요 섭동부는 왕복피스톤과 실린더 내면의 접촉부, 캠 샤프트, 크랭크 샤프트, 각종 베어링 등이 있다. 압전소자를 이용한 점도 측정은 피스톤의 왕복운동과 상사한다. 즉, 유체의 전단응력을 측정하기 위해 압전소자 전극에 파동의 전압을 인가하여 소자를 진동시킨다. 이때 접촉하는 오일의 점성에 따라 감쇄력이 달라지며 이러한 특성으로 점도를 측정한다. 센서 단자의 회로는 리엑턴스와 임피던스 직렬 회로로 등가할 수 있다. 즉 이 리엑턴스와 임피던스의 변화량을 전기적으로 측정, 계산하여 오일의 점성을 측정한다.

한편, 상기한 오일점도 센서(11)에는 오일의 점도를 측정하는 기능 외에 부가 기능으로서 센서의 자기청정이 있다. 상기한 복합 센서(10) 내부에는 내구시간이 증가할수록 각종 침전물에 의해 센서 자체가 오염되고 열화될 수 있다. 본 발명에 의한 복합 센서(10)에는 상술한 바와 같이 압전소자(11a)로 구성된 오일점도 센서(11)가 파이프 형상의 케이스(15) 내부에 위치되므로서, 상기한 압전소자(11a)로 전류가 인가될 때에 발생되는 진동이 복합 센서(10)의 자기청정역할을 하게 되는 것이다. 즉, 상기한 압전소자(11a)에는 주기적으로 전류가 흐르게 되고, 그 결과 발생되는 진동이 센서 및 오일의 파동을 유도하므로서 상기한 각종 센서의 표면에 부착된 이물질을 분리시키게 되는 것이다.

한편, 압전소자(11a)의 부가 기능으로서 압전소자에서 일으킨 오일의 진동은 오일량에 따라 달라지는 오일 레벨의 공기 접합면에서 반사되어 센서쪽으로 초음파가 반사되어 돌아 온다. 주기적으로 초음파를 발신하고 이후 반사파가 돌아 오는 시간을 측정하여 오일 레벨을 계산한다. 이렇게 하여 측정된 오일레벨은 아래의 오 일레벨 센서(12)와 상호 보정하여 그 정도를 높이게 된다.

이하, 도 6을 참고하며 본 발명에 의한 복합센서의 산화도와 오일레벨을 측정하기 위한 원리를 설명한다.

오일의 산화도를 측정하기 위한 오일산화도 센서(14)는 2개의 관(도면에서는 도면부호 15번과 도면부호 16번) 사이에 커패스턴스(capacitance)를 측정하여 측정된 유전율을 기초로 오일의 산가, 전알카리가, TBN 등의 화학적 특성을 측정한다. 센서가 매끄러운 금속관으로 구성되어 있고 종래의 코일에 의한 정전용량 측정보다는 경시 변화에 의한 센서 자체의 열화는 없으며 센서 중앙부의 압전소자 진동에 의해 관로 표면은 주기적으로 청정화 된다. 오일 상태 및 레벨 측정 원리는 다음과 같다.

1) 동심관의 커패시턴스

유전율의 물질로 채워진, 바깥 관의 내경 D, 안쪽 관의 외경 d, 길이 L인 동심관 커패시터(capacitor);

즉, 커패시턴스는 유전율과 관의 길이에 비례한다.

진공 상태의 유전율을 1이라고 할 때, 각 유전체의 유전율(dielectric constant)

물질(Material)	유전율(ε)	물질(Material)	유전율(ε)
공기 (1 atm)	1.00054	20℃의 물	80.4
엔진 오일	4.5	25℃의 물	78.5

※ 엔진 오일의 유전율은 점도, 첨가제 등에 따라 바뀌나, 공기와 물의 사잇값이 된다.

- 오일에 첨가된 산화 방지제가 감소함에 따라 유전율(dielectric constant) 서서히 증가한다.

- 오일에 냉각수가 유입되면 유전율(dielectric constant) 급격히 증가한다.

- 오일 상태(Quality) 측정 원리는 다음과 같다.

- 도 5에서와 같이 오일산화도센서(14)의 전극은 항상 오일에 잠겨있는 구조.

신유(유전율 _NEW )일 때 커패시턴스(Capacitance):

※a 는 상수

- 사용유(유전율 e _USED )일 때 커패시턴스:

- 커패시턴스 변화:

- 오일 교환 및 신유의 판단은 오일레벨 센서(12)의 전극이 공기 중에 노출 되는 시점으로 엔진의 운전 사이클 간에 급격한 커패시턴스의 변화로 판단이 가능하다.

오일 레벨(Level) 측정 원리는 다음과 같다.

- 도 5의 오일레벨 센서(12)의 전극은 오일에 일부분만 잠기는 구조.

커패시터 2는 두개의 유전체(공기, 오일)로 채워진 커패시터(Capacitor)이므로, 커패시턴스는 각각 공기와 오일로 채워진 두개의 커패시터의 병렬 연결로 생각할 수 있다.

- 커패시터 2의 커패시턴스:

- 공기의 유전율은 1로 가정하고,

- 오일의 유전율은 커패시터 1로부터 구한다.

- 오일 레벨(h)은 다음과 같다.

그리고, 오일온도 센서(13)는 저항체(PT1000, NTC 등)로서 온도에 따른 저항의 변화를 브리지 회로를 통해 전기적 신호로 변환하여 온도를 측정한다.

상기와 같은 복합 센서(10)에서 측정된 오일의 물리적 화학적 변화량 측정값은 디지털 신호로 처리된 후에 DSP(20)에 마련된 플래쉬 메모리(22)에 저장이 되고, 입출력 포트(23)를 통해서 ECU(30)에서 입력된 엔진 운전 정보와 함께 계산된다.

DSP(20)에서는 ECU(30)에서 입력되는 엔진의 운전정보를 기초로 하는 엔진의 운전 영역 및 엔진의 운전 이력을 기초로 하는 엔진 오일의 최적 상태를 제시하기 위한 설정값이 설정된다. 이와 같은 설정값은 다이나모 엔진을 통한 실험치 및 실제 차량 상태에서 얻어진 여러 종류의 엔진 오일 및 엔진 상태 분석 등을 바탕으로 이루어지게 된다.

상기한 DSP(20)에는 상기와 같이 구성된 오일 상태 진단장치의 진단과정이 도 7에 제시된 플로우차트에서와 같은 단계를 거치며 작동이 제어되도록 프로그래밍된다.

즉, 본 발명에 의한 오일 상태 진단장치의 진단과정은 센서에서 측정된 엔진 오일상태 중 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값을 DSP에 입력하는 단계와; 엔진의 운전상태를 측정하는 센서들로부터 엔진 ECU로 입력된 운전정보가 DSP에 입 력되는 단계와; DSP의 엔진 운전상태 변화에 따른 오일의 설정값과, 오일의 물리적 또는 화학적 특성의 측정값을 비교하는 단계와; 상기한 이전단계의 측정값 및 비교 결과값을 저장수단에 저장하는 단계와; 상기한 이전단계의 측정값 및 비교 결과값을 출력수단을 통해 출력하는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지도록 설정되는 것이다.

또한, 상기한 단계들 중에서 오일의 물리적 특성의 변화량은 오일점도 센서를 통한 오일 점성 측정단계, 오일레벨 센서를 통한 오일량 측정단계, 오일온도 센서를 통한 오일 온도 측정단계 중 어느 하나 이상의 단계를 포함하여 이루어지도록 설정될 수 있다. 그리고 오일의 화학적변화 측정단계는 오일산화도 센서를 통한 오일의 유전율 측정단계를 포함하여 이루어지도록 설정될 수 있는 것이다.

한편, 상기한 단계들 중에서 엔진의 운전조건을 측정하는 단계는 차속 센서를 통한 주행속도 측정단계, 에어 플러우 센서를 통한 흡입공기량 측정단계 또는 크랭크 앵글 센서를 통한 엔진회전수 측정단계 중 어느 한 단계 이상을 포함하여 이루어지도록 설정될 수 있는 것이다.

특히, 상기한 DSP에 맵핑된 설정값은 엔진의 운전조건에 따라서 엔진의 운전 이력에 따라 보정되도록 하는 보정단계; 를 더 포함하여 이루어질 수 있는데, 상기한 보정단계는 DSP에 설정되는 오일 점도의 한계치가 엔진 오일의 온도변화량, 엔진의 회전수 변화량, 엔진의 운전 마일리지 변화량, 에어 플로우 센서에서 측정되는 흡입공기량 변화량 또는 엔진의 아이들(IDLE) 운전시의 공기량 변화량 중 어느 하나 이상의 변화량을 기준으로 이루어지도록 설정될 수 있다. 또한, 상기한 보정 단계는 DSP에 설정되는 오일 산화도의 한계치가 엔진 오일의 온도변화량, 엔진의 회전수 변화량, 엔진의 운전 마일리지 변화량, 에어 플로우 센서에서 측정되는 흡입공기량 변화량 중 어느 하나 이상의 변화량을 기준으로 이루어지도록 설정될 수도 있는 것이다.

도 8에 제시된 플로우차트는 본 발명에 의한 오일 상태 진단장치의 진단과정에 따른 일실시예를 설명하기 위해 제시된 것이다.

즉, 상기한 DSP(20)에는 보다 정확한 오일의 레벨 측정 및 오일의 산화도 측정을 위하여 엔진의 운전시와 엔진의 정지시별로 측정된 오일의 온도(oil_t)가 설정온도 한계치(oil_t_low, oil_t_high)와 비교되고, 측정된 엔진회전수(engine_rpm)가 설정회전수 한계치(rpm_low, rpm_high)와 비교되도록 프로그래밍될 수 있는 것이다.

특히, 엔진이 시동되었을 경우와 엔진의 운전이 정지되었을 경우가 구분되고, 엔진 운전시와 엔진 정지시에 측정되는 오일 상태변화를 구하여 평균값을 구할 수 있도록 설정될 수도 있는 것이다.

도 8의 플로우차트에서 표시된 i는 차량의 조립완성 후 출고전 초기화된 이후부터 엔진구동 사이클(엔진의 시동 on부터 시동 off까지)의 값을 표시하는 것이다.

상기와 같이, DSP(20)에 설정된 값과 상기한 오일의 특성 변화를 측정하기 위한 복합 센서(10) 또는 개별적인 각각의 센서(11~14)들에서 측정되는 오일의 물리적 화학적 특성 변화량에서 얻어지는 값을 비교하는 과정을 거치게 된다. 이 과정에서 복합 센서(10) 또는 각각의 개별적인 센서(11~14)들에서 측정된 오일의 특성변화 값이 DSP(20)에 기 설정된 설정값 내에 포함되면 상기한 DSP(20)에서는 엔진 오일을 점검하라는 식의 경고등은 동작시키지 않게 된다.

특히, 상기한 DSP(20)에서는 DSP(20)의 메모리에 기 맵핑된 설정 값을 ECU(30)에서 측정되는 운전영역의 변화에 따라서 보정되도록 하기 위한 보정단계를 거칠 수 있도록 설정될 수도 있는 것이다. 즉, DSP(20)에 설정되어 있는 오일 점도의 한계치가 엔진의 회전수 누적치, 차량의 운전 마일리지의 변화, 엔진의 아이들(IDLE) 운전시의 에어 플로우 센서(32)에서 측정되는 흡입 공기량의 변화량 등에서 어느 하나 이상의 값을 기준으로 보정되도록 설정될 수 있는 것이다. 또한, DSP(20)에 설정되어 있는 오일 산화도의 한계치가 엔진의 회전수 누적치 변화량, 차량의 운전 마일리지의 변화량, 엔진의 아이들(IDLE) 운전시의 에어 플로우 센서에서 측정되는 흡입 공기량의 변화량 등에서 어느 하나 이상의 변화량을 기준으로 보정되도록 설정된다

상기와 같이 보정된 엔진 오일의 설정 값에 의해서 엔진 오일의 물리적 화학적 변화가 측정된 측정값이 비교되고, 보정된 엔진 오일의 설정 값의 범위 내에 해당되는지를 판단하게 된다.

측정된 오일의 상태가 보정된 엔진 오일의 설정값 이내에서 벗어나게 되면, 상기한 DSP(20)에서는 엔진 오일 경고등이 작동되도록 하기 위한 제어 신호를 보내게 된다.

이상과 같이 측정된 엔진 오일의 측정값, 보정값, 현재 엔진의 이력에 최적상태가 제시되는 결과값 등은 DSP(20)의 플래쉬 메모리(22)에 저장되고, 상기한 값은 출력수단을 통하여 운전자 또는 차량의 정비자가 확인할 수 있도록 출력된다. 이러한 출력수단은 차량의 운전석에 마련되는 계기판(40)에 마련될 수도 있으며, 정비스캐너(50) 장비를 통한 엔진 체크 시에 상기 정비 스캐너(50)의 모니터에 디스플레이될 수 있도록 구성된다.

상기한 정비 스캐너(50)에 표시되는 값은 차량의 출고 시에서부터 그동안 엔진에 공급된 오일의 점도, 량, 압력, 산화도, 오염정도 등이 기억되었다가 출력되므로서, 차량의 운전자나 정비자로 하여금 엔진이 오일 상태 및 오일 상태의 이력을 알 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 자기청정 작용으로 센서 자체의 열화가 없고, 구조적으로 내구성에 유리하며, 엔진의 이력이나 엔진의 운전조건에서 필요로 하는 최적의 엔진 오일 상태를 차량의 운전자 또는 정비자에게 제시하여 단순한 마일리지 및 경시 변화에 따른 일률적인 엔진 오일의 보충 또는 교환이 아닌 다양한 엔진의 조건변화에 맞추어 가장 최적의 오일상태가 될 수 있도록 한다.

그리고 정비시 또는 중고 차량의 상품성 평가시, 차량의 출고 시부터 현재까지의 엔진에 대한 오일의 상태를 알 수 있도록 하므로서, 정비 시점에서 엔진 상태를 엔진 오일의 보충 및 교환 이력을 통한 오일 소모율, 오일 교환 정비 이력, 오일의 점도, 산화도의 경시 또는 주행거리에 따른 열화 정도를 알 수 있게 하여 엔진 섭동부 정비의 필요 여부를 판단할 수 있도록 하고, 엔진 상태를 통한 차량 상품성을 평가할 수 있게 하는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (18)

1. 엔진 오일의 물리적 화학적 특성을 측정하기 위한 오일 상태측정수단과, 엔진의 운전상태를 측정하기 위한 엔진 운전상태측정 센서들로부터 엔진의 운전정보를 입력받는 엔진 ECU와, 엔진의 각 운전상태에 해당되는 오일상태가 설정값으로 저장되고, 상기 오일 상태측정수단으로부터 입력된 측정값을 상기 설정값과 비교하기 위한 DSP와, 상기 DSP에서의 연산결과값이 출력되기 위한 출력수단으로 구성되는 엔진 오일 상태 진단장치에 있어서;

   상기 오일상태측정수단은 하나의 복합센서(10)로 구성되되, 상기 복합센서(10)는,

   내부가 빈 원통형상의 케이스(15)와,

   상기 케이스(15)의 내부에 수용되며 소정의 전류가 인가되도록 형성된 파이프 형상의 전극판(16)과,

   상기 전극판(16)의 내주연과는 소정 간격 떨어지도록 위치되며, 상기 전극판(16)으로부터 인가되는 전류를 수신하도록 형성된 파이프 형상의 오일레벨센서(12)와,

   상기 오일레벨센서(12)의 하측으로 절연판(17)을 매개로 위치되며, 상기 전극판(16)으로부터 인가되는 전류를 수신하도록 형성된 파이프 형상의 오일산화도센서(14)와,

   상기 오일산화도센서(14)의 내부에 위치되며, 중앙의 압전소자(11a)의 양측면에 금속제의 피막(11b)이 씌워진 오일점도센서(11)와,

   상기 케이스(15)의 일측에 형성된 오일온도센서(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일 상태 진단장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력수단은 차량의 운전석에 마련된 계기판(40) 또는 정비 스캐너(50)인 것을 특징으로 하는 엔진 오일 상태 진단장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일점도센서(11)의 압전소자(11a)는 전류가 인가될 때에 진동을 발생시켜 오일의 진동에 의한 자기청정 기능을 가진 것을 특징으로 하는 엔진 오일 상태 진단장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스(15)와 전극판(16)의 도중에는 오일의 통과를 위한 오일 홀(15a,16a)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일 상태 진단장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일점도센서(11)는 고무재의 O-링(19)에 의해서 상기 오일산화도센서(14)의 내부에 지지된 것을 특징으로 하는 엔진 오일 상태 진단장치.
9. 삭제
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