KR100681063B1 - Warning device for breakage of turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 터보차저의 구성도이다.1 is a block diagram of a general turbocharger.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저 소손 경고장치의 회로 구성도이다.2 is a circuit diagram of a turbocharger burnout warning device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 엔진시동상태판단부 20 : 급가속상태판단부10: engine start state determination unit 20: rapid acceleration state determination unit
30 : 빈도판단부 40 : 경고등부30: frequency judgment 40: warning light
50 : 고장코드 저장부50: fault code storage unit
본 발명은 터보차저 분야에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로 말하자면 운전자가 초기 시동시에 악셀페달을 완전히 밟고서 시동을 걸거나, 시동직후 급가속을 하는 경우에 터보차저가 소손될 수 있음을 운전자에게 경고하며, 터보차저 소손가능 고장코드를 메모리에 저장함으로써 후에 정비 작업자가 터보차저 소손여부를 점검할 수 있도록 하는, 터보차저 소손 경고장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of turbochargers, and more specifically, to warn the driver that the turbocharger may be burned out if the driver starts with the accelerator pedal fully pressed at initial startup or if the driver accelerates immediately after starting. The present invention relates to a turbocharger burnout warning device, which allows a maintenance worker to check whether a turbocharger is burned out by storing a turbocharger burnout fault code in a memory.
터보차저(turbocharger)는 엔진에서 손실 되는 동력, 즉 엔진에서 손실되는 배출가스를 이용하여 동력을 얻는 것으로서, 일반적으로 동일축상의 터빈과 컴프레서, 센터하우징 그리고 웨스트게이트 컨트롤액츄에이터로 구성되어 있다. 상기한 터빈과 컴프레서는 휠과 하우징으로 구성되며 휠은 축의 양끝단에 설치된다.A turbocharger is powered by the power lost from the engine, that is, the exhaust gas lost from the engine. A turbocharger is generally composed of a coaxial turbine, a compressor, a center housing and a Westgate control actuator. The turbine and the compressor are composed of a wheel and a housing, and the wheels are installed at both ends of the shaft.
오늘날 터보차저는 산업용 엔진과 트럭 상용차 부문등에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 커먼레일 디젤엔진을 탑재한 차량에는 배기가스의 힘을 이용해 흡입공기량을 증대시킴으로써 성능향상 및 배기가스 저감효과를 얻을 수 있는 터보차저가 기본적으로 장착되고 있다. 상기한 커먼레일 디젤엔진은, 차량상태를 ECU에서 제어하여 분사시기, 분사압력, 분사량을 최적화한후 커먼레일에 저장된 초고압 연료를 분사시킴으로써 연비를 향상시키고, 엔진의 소음과 진동 및 배기가스를 획기적으로 저감시킨 새로운 디젤엔진이다.Today turbochargers are widely used in industrial engines and truck commercial vehicles. In particular, a vehicle equipped with a common rail diesel engine is basically equipped with a turbocharger capable of improving performance and reducing exhaust gas by increasing the amount of intake air using the force of exhaust gas. The common rail diesel engine is controlled by the ECU to optimize the injection timing, injection pressure, and injection amount, and then improve fuel efficiency by injecting high-pressure fuel stored in the common rail, and dramatically reducing the noise, vibration and exhaust gas of the engine. It is a new diesel engine reduced by.
상기한 터보차저는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 15만 RPM 이상의 고회전을 하는 샤프트(1)와 베어링(2) 사이의 윤활을 위하여 엔진오일 유입구(3)를 통해서 엔진오일이 주입되는 구조로 이루어진다. As illustrated in FIG. 1, the turbocharger has a structure in which engine oil is injected through an
차량의 시동을 끄고서 하루 이상 차량을 방치한 후에 시동을 걸 경우에, 엔진 블록의 하단에 위치한 오일팬의 엔진오일이 오일펌프에 의해서 터보차저의 윤활부로 공급되기까지는 통상적으로 수초(최대 8초)가 소요되며, 이 시간은 차량을 방치해둔 시간과 비례한다.When starting the engine after leaving the vehicle for at least one day after starting the vehicle, it is usually several seconds (up to 8 seconds) until the engine oil of the oil pan located at the bottom of the engine block is supplied to the lubricator of the turbocharger by the oil pump. ), Which is proportional to the time the vehicle is left unattended.
이에따라, 종래의 터보차저는, 운전자가 초기 시동시에 악셀페달을 완전히 밟고서 시동을 걸거나, 시동직후 급가속을 하여 엔진이 4000 RPM 이상의 고회전으로 운전되는 경우에, 윤활용 엔진오일이 샤프트(1)와 베어링(2)의 윤활부에 도달하 기도 전에 터보 차저가 고회전하게 됨으로써 베어링(2)의 마모되는 것과 같이 터보차저 내구성에 치명적인 위험이 발생하게 되는 문제점이 있다.Accordingly, in the conventional turbocharger, the lubrication engine oil is applied to the shaft 1 when the driver starts the engine by fully stepping on the accelerator pedal at initial startup, or accelerates immediately after starting the engine at a high rotation of 4000 RPM or more. The turbocharger is rotated high before the lubrication portion of the
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운전자가 초기 시동시에 악셀페달을 완전히 밟고서 시동을 걸거나, 시동직후 급가속을 하는 경우에 터보차저가 소손될 수 있음을 운전자에게 경고하기 위한, 터보차저 소손 경고장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, the turbocharger may be damaged when the driver starts by fully stepping on the accelerator pedal at the initial start, or if the driver accelerates immediately after starting the engine. It is to provide a turbocharger burnout warning device to warn the driver of an accident.
본 발명의 다른 목적은, 운전자가 초기 시동시에 악셀페달을 완전히 밟고서 시동을 걸거나, 시동직후 급가속을 하는 경우에 터보차저 소손가능 고장코드를 메모리에 저장함으로써 후에 정비 작업자가 터보차저 소손여부를 점검할 수 있도록 하는, 터보차저 소손 경고장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to store a turbocharger damageable fault code in the memory when the driver starts the engine by fully stepping on the accelerator pedal at the initial start-up or if the driver accelerates immediately after starting the engine. It is to provide a turbocharger burnout warning device that can check whether or not.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 구성은, 엔진회전수 센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 엔진회전수가 크랭킹이 가능한 엔진회전수보다 크고 아이들 엔진회전수보다는 작은지를 즉 엔진이 시동상태에 있는지를 판단하는 엔진시동상태판단부와, 차속센서로부터 입력되는 신호 및 분사 연료량 정보를 이용하여 차량이 저속인 상태에서 분사 연료량이 일정치 이상인지를 즉 급가속상태인지를 판단하는 급가속상태판단부와, 시동직후 급출발 또는 급가속상태가 일정회수 이상 발생하는지를 판단하는 빈도판단부와, 시동직후 급출발 또는 급가속상태가 일정회수 이상 발생하는 경우에 운전자에게 경고를 하기 위한 경고등부와, 시동직후 급 출발 또는 급가속상태가 일정회수 이상 발생하는 경우에 고장코드를 저장하는 고장코드 저장부를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention, using the signal input from the engine speed sensor, whether the engine speed is greater than the engine speed capable of cranking and less than the idle engine speed, that is, the engine is in a starting state A rapid acceleration state that determines whether the amount of injected fuel is above a predetermined value, i.e., a sudden acceleration state, at a low speed state of the vehicle using an engine starting state judging unit for judging whether the vehicle is in A judgment unit, a frequency judging unit for judging whether the rapid start or rapid acceleration state occurs more than a predetermined number of times immediately after starting, a warning light for warning the driver when the rapid start or rapid acceleration state occurs more than a certain number of times immediately after starting the engine Fault code storage that stores the fault code when immediate start or rapid acceleration occurs more than a certain number of times Including ledger.
또한, 상기한 엔진시동상태판단부는, 입력 엔진 회전수 신호를 기준 엔진 회전수와 비교하기 위한 제1 비교기와, 상기한 제1 비교기의 출력에 의해 동작되는 타이머와, 상기한 타이머의 시간값을 기준 시간과 비교하기 위한 제2 비교기를 포함하여 이루어진다. The engine starting state determining unit may further include a first comparator for comparing the input engine speed signal with a reference engine speed, a timer operated by the output of the first comparator, and a time value of the timer. And a second comparator for comparing with a reference time.
또한, 상기한 급가속상태판단부는, 입력 차속 신호를 기준 차속과 비교하기 위한 제3 비교기와, 입력 분사 연료량 신호를 기준 분사 연료량과 비교하기 위한 제4 비교기와, 상기한 제3 비교기와 제4 비교기의 출력을 논리곱하여 출력하기 위한 제1 논리곱 소자를 포함하여 이루어진다. The rapid acceleration state determining unit may further include a third comparator for comparing the input vehicle speed signal with the reference vehicle speed, a fourth comparator for comparing the input injection fuel amount signal with the reference injection fuel amount, and the third comparator and the fourth And a first AND product for ANDing the output of the comparator.
또한, 상기한 빈도판단부는, 상기한 엔진시동상태판단부와 상기한 급가속상태판단부의 출력을 논리곱하여 출력하기 위한 제2 논리곱 소자와, 상기한 제2 논리곱 소자의 출력에 의해 동작되는 카운터와, 상기한 카운터의 카운터값을 기준 회수와 비교하기 위한 제5 비교기를 포함하여 이루어진다. In addition, the frequency judging unit is operated by a second logical multiplication device for performing an AND operation on the output of the engine startup state judging unit and the rapid acceleration state judging unit, and the output of the second logical multiplication device. And a fifth comparator for comparing the counter value of the counter with the reference number of times.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저 소손 경고장치의 회로 구성도이다.2 is a circuit diagram of a turbocharger burnout warning device according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저 소손 경고장치의 구성은, 엔진회전수 센서(미도시)로부터 입력되는 신호를 이용하여 엔 진회전수가 크랭킹이 가능한 엔진회전수보다 크고 아이들 엔진회전수보다는 작은지를 즉 엔진이 시동상태에 있는지를 판단하는 엔진시동상태판단부(10)와, 차속센서(미도시)로부터 입력되는 신호 및 분사 연료량 정보를 이용하여 차량이 저속인 상태에서 분사 연료량이 일정치 이상인지를 즉 급가속상태인지를 판단하는 급가속상태판단부(20)와, 시동직후 급출발 또는 급가속상태가 일정회수 이상 발생하는지를 판단하는 빈도판단부(30)와, 시동직후 급출발 또는 급가속상태가 일정회수 이상 발생하는 경우에 운전자에게 경고를 하기 위한 경고등부(40)와, 시동직후 급출발 또는 급가속상태가 일정회수 이상 발생하는 경우에 고장코드를 저장하는 고장코드 저장부(50)를 포함하여 이루어진다.As illustrated in FIG. 2, the configuration of the turbocharger burnout warning device according to an embodiment of the present invention is based on a signal input from an engine speed sensor (not shown). The vehicle is driven at a low speed by using the engine starting
상기한 엔진시동상태판단부(10)는, 입력 엔진 회전수 신호를 기준 엔진 회전수와 비교하기 위한 제1 비교기(11)와, 상기한 제1 비교기(11)의 출력에 의해 동작되는 타이머(12)와, 상기한 타이머(12)의 시간값을 기준 시간과 비교하기 위한 제2 비교기(13)를 포함하여 이루어진다. The engine start
상기한 급가속상태판단부(20)는, 입력 차속 신호를 기준 차속과 비교하기 위한 제3 비교기(21)와, 입력 분사 연료량 신호를 기준 분사 연료량과 비교하기 위한 제4 비교기(22)와, 상기한 제3 비교기(21)와 제4 비교기(22)의 출력을 논리곱하여 출력하기 위한 제1 논리곱 소자(23)를 포함하여 이루어진다. The rapid acceleration
상기한 빈도판단부(30)는, 상기한 엔진시동상태판단부(10)와 상기한 급가속상태판단부(20)의 출력을 논리곱하여 출력하기 위한 제2 논리곱 소자(31)와, 상기한 제2 논리곱 소자(31)의 출력에 의해 동작되는 카운터(32)와, 상기한 카운터의 카운터값을 기준 회수와 비교하기 위한 제5 비교기(33)를 포함하여 이루어진다. The
상기한 구성에 의한, 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저 소손 경고장치의 작용은 다음과 같다.By the above configuration, the operation of the turbocharger burnout warning device according to an embodiment of the present invention is as follows.
운전자가 시동을 하게 되면 엔진의 크랭크축이 회전하게 되며, 이에 따라 엔진회전수 센서(미도시)가 엔진의 회전수를 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환한 뒤에 엔진시동상태판단부(10)로 출력하게 된다.When the driver starts, the crankshaft of the engine rotates. Accordingly, the engine speed sensor (not shown) detects the engine speed and converts it into an electrical signal. Will print.
상기한 엔진 회전수에 관한 신호는 엔진시동상태판단부(10)의 제1 비교기(11)로 입력되어 제1 비교기(11)에서 기준 엔진회전수보다 큰지 비교된다. 상기한 기준 엔진 회전수는 크랭킹이 가능한 엔진 회전수로서 아이들 엔진회전수보다는 작은 범위, 즉 엔진이 시동상태에 있는지 판단할 수 있는 범위내에서 설정되는데, 본 발명의 실시예에서는 상기한 기준 엔진 회전수로서 600 rpm이 설정된다.The signal relating to the engine speed is input to the
엔진 회전수가 기준 엔진회전수보다 큰 경우에, 제1 비교기(11)의 출력은 타이머(12)를 동작시키게 된다. 그리고, 이와 같이 타이머(12)가 동작하는 경우에, 타이머(12)의 출력은 제2 비교기(13)로 입력되어 제2 비교기(13)에서 기준 시간보다 작은지 비교된다. 상기한 기준 시간은 초기 시동상태임을 판단할 수 있는 범위내에서 설정되는데, 본 발명의 실시예에서는 상기한 기준 시간으로서 8초가 설정된다.When the engine speed is greater than the reference engine speed, the output of the
만약, 타이머(12)가 동작하고 있는 도중에 엔진 회전수가 기준 엔진 회전수보다 작아지게 되면, 즉 시동이 꺼지게 되면 타이머(12)가 정지하게 되면서 0으로 리세트됨으로써 제2 비교기(13)로부터 논리적 로우상태가 출력된다. 그리고, 타이 머(12)의 시간값이 기준시간보다 큰 경우에도 제2 비교기(13)로부터 논리적 로우상태가 출력된다. 그러나, 엔진 회전수가 기준 엔진 회전수보다 큰 상태에서 타이머(12)의 시간값이 기준시간보다 작은 동안에는 제2 비교기(13)로부터 논리적 하이상태가 출력된다.If the engine speed becomes smaller than the reference engine speed while the
한편, 시동이 이루어지고 나면 차속센서(미도시)가 차량의 속력을 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환한 뒤에 급가속상태판단부(20)로 출력하게 된다. 이와 함께 분사연료량에 대한 정보도 급가속상태판단부(20)로 입력된다.On the other hand, after the start is made, the vehicle speed sensor (not shown) detects the speed of the vehicle, converts it into an electrical signal, and outputs it to the rapid acceleration
상기한 차속에 관한 신호는 급가속상태판단부(20)의 제3 비교기(21)로 입력되어 제3 비교기(21)에서 기준 속력보다 작은지 비교된다. 상기한 기준 속력은 차량이 출발 또는 서행되고 있는지를 판단할 수 있는 범위내에서 설정되는데, 본 발명의 실시예에서는 상기한 기준 속력으로서 10kph가 설정된다.The signal relating to the vehicle speed is input to the
그리고, 분사연료량에 관한 정보는 급가속상태판단부(20)의 제4 비교기(22)로 입력되어 제4 비교기(22)에서 기준 분사 연료량보다 큰지 비교된다. 상기한 기준 분사 연료량은 급출발 또는 급가속이 이루어지고 있는지를 판단할 수 있는 범위내에서 설정되는데, 본 발명의 실시예에서는 상기한 기준 분사 연료량으로서 40mcc가 설정된다.Then, the information on the injection fuel amount is input to the
만약, 차속이 기준 속력보다 작은 상태에서, 분사 연료량이 기준 분사 연료량보다 크면 즉 출발 또는 저속상태에서 급출발 또는 급가속이 이루어지게 되면 제1 논리곱소자(23)로부터 논리적 하이상태가 출력된다. If the injection speed is larger than the reference injection fuel amount in a state where the vehicle speed is smaller than the reference speed, that is, if a rapid start or rapid acceleration is made at the start or low speed state, a logical high state is output from the first
상기한 엔진시동상태판단부(10) 및 급가속상태판단부(20)로부터 논리적 하이 상태가 입력되면, 즉 엔진이 기준시간동안 시동되고 있으며 차량의 속력이 저속인 상태에서 급출발 또는 급가속이 이루어지게 되면, 빈도판단부(30)의 제2 논리곱 소자(31)는 논리적 하이상태를 출력함으로써 카운터(32)를 동작시킨다, When the logical high state is input from the engine start
상기한 빈도 판단부(30)의 카운터(32)의 출력은 제5 비교기(33)로 입력되어 제5 비교기(33)에서 기준 회수보다 큰지 비교된다. 상기한 기준 회수는 시동직후 급출발 또는 급가속이 터포차저에 소손을 발생시킬 수 있는 범위내에서 설정되며, 본 발명의 실시예에서는 5회로 설정된다. The output of the
만약, 시동직후 급출발 또는 급가속이 터포차저에 소손을 발생시킬 수 있는회수가 발생되면 제5 비교기(33)로부터 논리적 하이상태가 출력된다. If, immediately after starting, a recovery is generated in which rapid start or rapid acceleration may cause burnout in the porter charger, a logical high state is output from the
이와 같이 빈도 판단부(30)의 제5 비교기(33)로부터 논리적 하이상태가 출력되면 경고등부(40)가 동작하게 됨으로써 운전자에게 경고를 하게 되며,As such, when the logical high state is output from the
이와 함께 고장코드 저장부(50)에 고장코드가 저장됨으로써 후에 정비 작업자가 터보차저의 소손여부를 점검할 수 있도록 한다.In addition, the fault code is stored in the fault
지금까지, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.Up to now, the embodiments disclosed herein are only selected and presented the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은, 운전자가 초기 시동시에 악셀페달을 완전히 밟고서 시동을 걸거나, 시동직후 급가속을 하는 경우에 터보차저가 소손될 수 있음을 운전자에게 경고하며, 터보차저 소손가능 고장코드를 메모리에 저장함으로써 후에 정비 작업자가 터보차저 소손여부를 점검할 수 있도록 하는, 효과를 갖는다.As described in the above embodiment, the present invention warns the driver that the turbocharger may be burned out when the driver starts the vehicle by stepping on the accelerator pedal at the initial start-up or accelerates immediately after the start-up. By storing the turbocharger burnout fault code in the memory, the maintenance worker can later check whether the turbocharger burns out.
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