KR101646277B1 - 오차보정된 에어클리너 필터 점검주기 인지시스템 - Google Patents

오차보정된 에어클리너 필터 점검주기 인지시스템 Download PDF

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Abstract

본발명의 일실시예에 따르면, 에어클리너 필터 교환 주기를 인지하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 상기 시스템에 전원을 공급하는 전원부; 필터 유닛과 연결되는 배출구에 설치되어 필터의 압력을 측정하는 압력 감지 센서; 상기 압력 감지 센서로부터의 측정값을 기설정된 형태로 변환하는 변환부; 상기 필터 교환 주기의 압력을 나타내는 기준값을 조절하기 기준값 조절부; 상기 압력 측정 주기를 조절하기 위한 주기 변경부; 상기 변환 회로로부터 변환된 측정값을 수신하여 상기 기준값과 대조하는 프로세서; 필터 교체주기를 표시하는 표시부;를 포함한다.

Description

오차보정된 에어클리너 필터 점검주기 인지시스템{System for checking filter of air cleaner having function of correction for error }
본 발명은 자동차의 엔진내부로 공기를 흡입시, 공기중에 포함된 이물질을 제거하는 에어클리너 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 이러한 에어클리너 장치에 포함되는 필터의 점검주기를 인지하며 그에 대한 오차를 보정하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 에어클리너 장치는 에어필터, 에어클리너 박스 또는 에어클리너 바디, 에어클리너 커버로 구성되어 흡입공기 중의 더스트(규사, 알루미나 등 경질물이 포함되어 있다)가 엔진속으로 들어가 마모를 촉진하는 것을 방지하게 된다.
에어클리너 필터 및 흡기계의 여과기능은, 에어클리너 내에 필터를 설치하여 흡입공기 중의 이물질을 제거하며 엔진을 보호하기 위한 것으로서, 이때 필터는 주기적으로 교환하게 된다.
기존에는, 필터 교환 인지 시스템이 없어 오너스 매뉴얼을 보고 교환시점에서 교환을 하여야만 했다. 또한, 필터 교환 확인 시스템이 있는 경우라도, 기계식 밸브가 부착되어 있는 에어클리너 부위, 즉 엔진룸내 및 에어클리너 장착된 차량 외부)에서 사용자가 엔진룸내 및 에어클리너에서 직접 확인을 해야만 하는 불편함이 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 운전자가 운전상태의 클라스터에서 필터 교환 시점을 확인하는 전자식 장치가 고안되어 사용될 수 있으나, 대량 생산시 아날로그 부분에 의해 기본 오차가 발생하여 필터의 실제 교체주기가 변동되는 문제점이 있었다.
이를 위해, 기존에는 프로그램으로 기준값을 기 설정하거나 오차를 최소화하기 위해 고정밀 부품을 사용하는 등의 방법으로 오차를 줄일 수 있었다. 또한 전압변환기를 사용하여 오차를 최소화하기도 했었다. 그러나 이경우에도 센서의 오차는 해결하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인지시스템의 오차를 최소화 하여 보다 정확하고 효율적으로 필터 교환 시기를 인지할 수 있도록 하여 궁극적으로는 차량 양산성 향상에 기여하기 위함이다.
본발명의 일실시예에 따르면, 에어클리너 필터 교환 주기를 인지하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 상기 시스템에 전원을 공급하는 전원부; 필터 유닛과 연결되는 배출구에 설치되어 필터의 압력을 측정하는 압력 감지 센서; 상기 압력 감지 센서로부터의 측정값을 기설정된 형태로 변환하는 변환부; 상기 필터 교환 주기의 압력을 나타내는 기준값을 조절하기 기준값 조절부; 상기 압력 측정 주기를 조절하기 위한 주기 변경부; 상기 변환 회로로부터 변환된 측정값을 수신하여 상기 기준값과 대조하는 프로세서; 필터 교체주기를 표시하는 표시부;를 포함한다.
본발명의 일실시예에 따르면, 상기 비교 회로부 및 상기 주기 변경부는, 가변저항을 포함하여 복수개의 저항으로 구성될 수 있다.
본발명의 일실시예에 따르면, 상기 비교 회로부 및 상기 주기 변경부는, 복수개의 병렬 포트로 구성될 수 있다.
본발명의 일실시예에 따르면, 상기 압력 감지 센서는 압전소자로 구성될 수 있다.
본발명의 일실시예에 따르면, 상기 표시부는 LED 램프일 수 있다.
본발명의 일실시예에 따르면, 상기 표시부는 상기 프로세서에서의 대조 결과에 따라, 점등 또는 소등될 수 있다.
본발명의 일실시예에 따르면, 상기 에어클리너의 필터가 교환되면 상기 시스템은 자동으로 리셋되도록 구성될 수 있다.
본발명의 일실시에에 따르면, 상기 기준값은 프로그램 또는 DIP 스위치로 설정될 수 있다.
에어클리너 필터 점검시기 인지 시스템의 오차를 보정하여, 필터 교환 시기를 보다 정확하고 효율적으로 인지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 오차 보정 기능을 갖는 필터 점검시기 인지 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 기준값 조절부와 주기 변경부에 적용될 수 있는, 일실시예에 따른 회로를 도시한 것이다.
도 3은 기준값 조절부와 주기 변경부에 적용될 수 있는, 일실시예에 따른 회로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 오차 보정 방법을 도시한 것이다.
본 발명에서는 전자식 센서를 이용하여 압력을 감지함으로써, 인지 시스템을 구현한다. 상기 전자식 센서는 압전식일 수 있다.
에어필터에 먼지 등의 불순물이 퇴적되면 압력이 증가되는 원리를 이용하여, 차량 운행시 적정값 이상의 압력이 지속적으로 감지되면 자동차 계기판의 경고등에 점등 표시하게 된다. 자체 ECU 프로그램에 의해 메인 ECU와 통신없이 구현 가능하며, 리셋 스위치 없이 구현 가능한 장점이 있다.
에어필터 유닛에서 필터를 거친 부분에서 별도 배출 구조를 형성하여 전자식 압력 센서에 공기압을 전달한다. 그 다음, 압력센서에서 아날로그 형태 전압을 측정하거나 별도 변환회로를 거쳐 디지털 방식으로 압력수치를 측정한다.
마이크로 프로세서를 이용하여 일정 간격마다 압력을 측정한다. 정해진 압력 이상의 값이 일정시간 이상 지속된 경우 계기판의 경고등을 점등시킨다. 이때에는 일반적인 운전자의 급가속 시간을 고려할 수 있다. 에어필터 유닛을 교체한 경우는 자동으로 경고등이 소등되도록 한다.
전자식 센서를 이용한 압력 감지원리에 대해 설명한다. 압력을 가하면 기전력이 발생하는 피에조저항(Piezoresistive) 효과를 이용하여 압전소자에 압력을 가할 때 나타나는 전기량의 변화로 압력의 정도를 측정한다.
본 발명에서 적용되는 반도체식 압력 센서는 압전소자를 이용하여 압력의 변화에 따른 저항값의 변화를 발생하게 한 것으로 내부 또는 외부에 적절한 변화량을 갖도록 증폭 회로가 포함되며 정밀한 측정을 위해서는 온도 보정 회로를 포함하기도 한다.
본 발명에서는 기본 제어 보드를 생산한 후 차종에 따라 회로 변경없이 프로그램 또는 DIP 스위치로 설정값(동작 압력) 변경이 가능하다. 이러한 기준값 변경기능으로 인해 전체적인 차량의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 적정 측정 주기 또는 샘플링 주기를 가변적으로 하여 배터리 전류 소비를 고려한 기능과 오동작을 방지할 수 있다.
차량제어에는 일반적으로 엔진, 자동변속기, ABS 등의 상태를 컴퓨터로 제어하는 전자제어 장치가 사용된다. 이러한 전체적인 전자제어 장치를 ECU(electronic control unit)라 하는데, 애초의 개발 목적은 당시에는 점화시기와 연료분사, 공회전, 한계값 설정 등 엔진의 핵심 기능을 정밀하게 제어하는 것이었다.
그러나 차량과 컴퓨터 성능의 발전과 함께 자동변속기 제어를 비롯해 구동계통, 제동계통, 조향계통 등 차량의 모든 부분을 제어하는 역할까지 하고 있다.
엔진제어를 예로 들면, 엔진의 회전수와 흡입 공기량, 흡입 압력, 액셀러레이터 개방 정도 등에 맞추어 미리 정해 놓은 점화시기 MAP(Manifold Absolute Pressure) 값과 연료분사 MAP 값 등을 조회하여 수온센서, 산소센서 등을 보정하고 인젝터의 개폐율을 조정한다. 이렇게 하여 연료의 분사량과 점화시기를 결정한다. 엔진이 망가지지 않도록 각 항목별 수치에 한계값이 설정되어 있다.
그러나, 본 발명의 압력 차이에 의한 자동차 운행 상태 자동 검지 기능에 따르면, ECU와 통신이 없는 스탠드 얼론(Alone) 기능의 구현이 가능하다. 또한, 단순한 구조로 고장을 최소화하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
자동 감지에 의한 리셋 기능으로, 필터 교체시 및 오동작후 리셋을 위한 스위치가 불필요하다.
또한, 실시간 압력 상태를 출력하기 위한 통신 포트를 구비하며, 출력 표시 수단으로서는 LED를 채택할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 에어클리너 필터 점검주기 인지 시스템에 대해 설명한다. 본 발명의 인지 시스템은, 센서(1), 변환부(2), 기준값 조절부(7), 주기 변경부(8), AD 컨버터(9), 프로세서(3), 전원회로(4)를 포함하는 제어 보드(10)와 표시등 인터페이스(5)로 구성될 수 있다.
센서(1)는 전자식 또는 압전식 압력 센서일 수 있으며, 노출된 압력에 상응하는 기전력을 발생한다. 상기 기전력을 아날로그 방식에서는 전압으로 변화하고, 디지털 방식의 경우는 압력값을 직접 수치로 변환한다. 상기 전자식 센서를 이용할 경우 압력 감지의 기준값을 변경하는 것이 가능하다. 종래에는 기계식의 on/off 스위치 개념으로 기준값의 다양한 설정이 용이하지 않았으나, 각종 외부 상황에 따라 임의의 기준값으로 변경하여 설정하는 것이 가능하다. 즉, 0 에서부터 특정의 최대 감지 범위에 대한 다양한 기준값을 회로 변경없이 프로그램에 의해 변경하는 것이 가능하다. 예컨데, 상기 감지 범위는 0 내지 300mmH2O일 수 있다.
제어보드(10)는 변환부(2), 기준값 조절부(7), 주기 변경부(8), 프로세서(3), 전원회로(4), 표시등 인터페이스(5)를 구현한 회로 기판일 수 있다.
변환부(2)는 센서에서 변화된 저항값을 AD컨버터 입력에 적절히 인가하기 위한 안정화 회로 또는 노이즈 제거를 위한 필터회로일 수 있다.
기준값 조절부(7)는 AD컨버터의 4~16개의 채널 중 하나의 채널을 이용하여 교체 기준값을 보완 설정한다. 제어부 사용전원은 차량마다 상이할 수 있으므로, 저항 R1을 거쳐 R2와 VR1에 의해 입력값이 조절될 수 있다. R2는 VR1이 미세조정이 가능하도록 하기 위한 기본 저항이다.
주기 변경부(8)는 AD컨버터의 채널 중 하나의 채널을 이용하여 측정 주기를 보완 설정한다. 제어부 사용전원은 차량마다 상이할 수 있으므로, 주기 변경부는 상기 기준값 조절부와 마찬가지로 입력값을 조절할 수 있다.
프로세서(3)는 전체 기능을 구현하기 위한 마이크로 컨트롤러이며, 센서 인터페이스, 상태 판단, 점등/소등 제어에 사용된다. 본발명에서는 초절전 프로세서를 이용하기 때문에 저전력 모드로 구동하는 것이 가능하다. 프로세서 자체 대기 모드 20㎂/5V 이하 동작시 200㎂/5V 이하 가능하나, 12VDC에서 5VDC 전압 변경시 손실 및 센서부, LED부 소비량을 포함할 수 있다.
전원회로(4)는 자동차 배터리로부터 전원을 공급받아 전체 회로에 공급될 알맞은 전압으로 변경하기 위한 회로부이다.
AD컨버터(6)는 센서에서 발생된 저항 변동값을 전압으로 변경하기 위한 회로 부품과 그 주변회로일 수 있다. 프로세서 내장형일 수 있으며 별도의 단독 부품 형태일 수도 있다. 센서가 디지털 방식인 경우에는 상기 AD 컨버터는 불필요하다.
표시등 인터페이스(5)는 자동차 계기판에 에어필터 사용상태를 알려주기 위해 설치될 수 있으며, 예컨데, LED 또는 일반 램프와 그 주변회로로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하여 기준값 조절부와 주기 변경부에 적용되는 회로에 대해 설명한다. 제어부 사용전원은 일반적으로 5 또는 3.3VDC를 사용하나, 차량마다 상이할 수 있다. 저항 R1을 거쳐 R2와 VR1에 의해 입력값을 조절한다. R2는 VR1이 미세조정이 가능하도록 하기 위한 기본저항이다. 프로그램 기본값에 ADC 포트로 읽은 값을 이용하여 더하거나 빼서 값을 미세 조정한다. 예컨데, 8비트 ADC로 가정하면 00~127은 (-)로, 128~255는 (+)로 정할 수 있다. 예를 들어, 16씩 1로 정하면, 만약 ADC 포트 값이 46이면 -3이 된다(0~15은 -1, 16~31은 -2, 32~47은 -3). 프로그램 최초 설정값이 35였다면, 35-3에 의해 32로 설정값이 조절된다.
이하, 도 3을 참조하여, 기준값 조절부와 주기 변경부에 적용되는 또다른 회로에 대해 설명한다. 구성방식은, 3개 채널에서 측정된 값을 동시 또는 순차로 생산용 치구 또는 PC에 전송하는 방식이다. 구체적으로, 가변 저항이 아닌 병렬 포트에 의한 방식으로 미세값을 조절한다. 가변저항 방식에 비해 저가로 구현 가능하다.
다수의 일반포트를 이용함으로써, 프로그램 기본값에 일반포트로 읽은 값을 이용하여 더하거나 빼서 값을 미세 조정할 수 있다. 예를 들어, P1이 로직 1인 경우를 (+)로, 로직 0인 경우를 (-)로 정하고, 포트값이 101이면 프로그램 기본값인 35에 1을 더하여 36으로 조정할 수 있다.
이하 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 인지 시스템의 조정 동작에 대해 설명한다. 시스템이 시작되어 전원이 투입되면 조정 모드에 진입한다(110). 이 때, 필터를 교체한 경우에는 자동 감지에 의해 시스템은 자동으로 리셋될 수 있다.
센서부로 필터에 가해지는 압력을 측정한다(111). 그 후 측정값을 변환하여 프로세서로 전달한다(112). 압력이 기 설정된 교체 기준치에 도달하지 않았다면 기준값을 조정한다(117). 압력이 기 설정된 교체 기준치에 도달하면(113), 그 다음 샘플링 주기를 측정한다(114). 자동차 배터리의 전력손실을 최소화하기 위해 적정시간마다 샘플링할 수 있으며 샘플링 주기는 가변적으로 설정 가능하다. 예컨데, 1 내지 180초의 범위 내에서 설정할 수도 있다. 상기 샘플링 주기는 동작 전류 소비를 고려하여 변경할 수 있다. 급가속에 의해 일시적으로 압력이 증가되어 발생되는 오동작을 방지하기 위해 일정 횟수를 검출한다. 측정된 샘플링 주기값은 프로세서로 전송한다. 주기값이 설정된 기준치에 도달하였으면 조정 동작을 종료하고, 그렇지 않으면 기준값을 조정한다(118).

Claims (8)

  1. 에어클리너 필터 교환 주기를 인지하는 시스템으로서,
    상기 시스템에 전원을 공급하는 전원부;
    필터 유닛과 연결되는 배출구에 설치되어 필터의 압력을 측정하는 압력 감지 센서;
    상기 압력 감지 센서로부터의 측정값을 기설정된 형태로 변환하는 변환부;
    상기 필터 교환 주기의 압력을 나타내는 기준값을 조절하기 기준값 조절부;
    상기 압력 측정 주기를 조절하기 위한 주기 변경부;
    3개 채널에서 상기 변환 회로로부터 변환된 측정값을 수신하여 상기 기준값과 대조하는 AD 컨버터를 갖는 프로세서; 및
    필터 교체주기를 표시하는 표시부;를 포함하며,
    상기 기준값 조절부 및 상기 주기 변경부는, 복수개의 병렬 포트로 구성되며,
    상기 기준값은 프로그램 기본값으로 설정되며, 상기 기준값의 조절은 상기 프로그램 기본값에 일반포트로 읽은 값을 이용하여 더하거나 빼서 값을 미세 조정하고,
    상기 에어클리너의 필터가 교환되면 상기 시스템은 자동으로 리셋되 는 인지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력 감지 센서는 압전소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 인지 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시부는 LED 램프인 것을 특징으로 하는 인지 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 표시부는 상기 프로세서에서의 대조 결과에 따라, 점등 또는 소등되는 것을 특징으로 하는 인지 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
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