KR101731482B1 - 차량 연료펌프 고장진단 장치 및 방법 - Google Patents

차량 연료펌프 고장진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료펌프의 고장진단에 관한 것으로써, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 연료펌프의 고장진단 방법은, 연료펌프의 고장진단 센서를 통해 고장여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과 고장이 아닌 경우 연료탱크의 압력을 측정하고 이로부터 연료탱크의 온도를 모델링하는 단계; 상기 연료탱크의 압력과 온도를 기설정된 압력과 온도의 임계치와 비교하는 단계; 상기 비교결과 상기 압력과 온도가 상기 각각의 임계치를 초과하는 경우 연료펌프의 고장발생이 예상되는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 고장발생이 예상되는 것으로 판단되는 경우 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 연료펌프 고장진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING FUEL PUMP OF CAR}
본 발명은 차량의 고장진단에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량의 연료펌프상의 고장진단센서가 감지하지 못하는 연료펌프의 고장을 미리 감지하는 차량 연료펌프용 고장진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 배터리와 모터를 사용하는 전기차나 모터와 내연기관을 동시에 사용하는 하이브리드 자동차가 많이 보급되고 있지만, 여전히 대다수의 자동차는 가솔린이나 디젤유를 사용하는 내연기관을 동력으로 하여 움직이고 있다.
자동차용 엔진은 내연기관의 연료탱크로부터 연료펌프를 이용하여 공급되는 연료를 기화시키고 압축, 착화, 폭발의 과정을 거치며 이 폭발에너지를 회전에너지로 변환시켜 바퀴를 구동시킴으로써 자동차가 앞으로 나아가게 하는 힘을 얻는 구조이다.
따라서 연료펌프는 엔진에 연료를 공급하기 위한 중요한 역할을 담당하고 있고, 연료펌프의 고장이 발생하면 엔진에 원활한 연료의 이송이 안되므로 연소불안, 배출가스 증대, 시동 꺼짐 등의 현상이 발생할 수 있다.
주행 중 연료펌프의 고장이 발생하여 시동 꺼짐 등의 현상이 발생한다면 매우 위험한 상황에 처할 수 있으므로 연료펌프의 고장을 계속 모니터링 하는 것은 안전과 직결되는 매우 중요한 기능인데 종래 자동차 연료펌프의 고장진단장치는 연료펌프 모터의 회전수 등을 측정하여 이미 고장이 난 뒤에만 이를 감지하고 표시하기 때문에 사용자가 미리 이에 대한 대처를 하지 못하고, 자칫 큰 사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 연료펌프의 고장가능성을 미리 판단하여 연료펌프의 고장가능성이 높은 상황이 발생하면 엔진출력을 제한하는 등의 연료펌프 보호동작을 수행하고 사용자에게 알려 적절한 조치를 취할 수 있도록 하는 연료펌프의 고장진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 연료펌프의 고장진단 방법은, 연료펌프의 고장진단 센서를 통해 고장여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과 고장이 아닌 경우 연료탱크의 압력을 측정하고 이로부터 연료탱크의 온도를 모델링하는 단계; 상기 연료탱크의 압력과 온도를 기설정된 압력과 온도의 임계치와 비교하는 단계; 상기 비교결과 상기 압력과 온도가 상기 각각의 임계치를 초과하는 경우 연료펌프의 고장발생이 예상되는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 고장발생이 예상되는 것으로 판단되는 경우 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 연료펌프 고장진단 장치는, 연료펌프 고장진단 센서와 연료탱크 압력센서를 포함하는 센서부; 상기 압력센서로 측정한 제1 압력값을 이용하여 제1 온도값을 계산하고, 상기 제1 압력값과 제1 온도값이 기설정된 압력값과 온도값의 임계치를 초과하면 연료펌프의 고장발생 이 예상되는 것으로 판단하는 연산부; 및 상기 연산부에 의해 연료펌프의 고장발생이 예상되는 것으로 판단되면 상기 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차량 연료펌프의 고장 전에 연료펌프의 이상을 미리 판단하여 사용자가 그에 따른 조치를 취할 수 있도록 할 수 있기 때문에 안전운행에 도움이 되고 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 차량의 연료탱크와 관련된 증발가스 제어 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고장 진단 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장진단 방법의 흐름도.
도 4는 본 발명에 다른 실시예에 따른 고장진단 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 장치의 구조도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고장진단 장치의 구조도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 차량의 연료계통의 증발가스 제어 시스템의 구조도를 나타낸다.
연료탱크(110)에는 가솔린이나 디젤 연료가 저장되어 있고 연료펌프(111)는 연료를 연료탱크(110)에서 엔진(미도시)으로 전달한다.
압력센서(112)는 연료탱크(110) 내부의 압력을 측정하는데, 연료탱크(110) 내부의 연료가 기화되어 연료탱크(110) 내부의 빈 공간을 채우므로 이의 압력을 측정하여 기화된 증발가스가 외부로 누설되는지 점검하는 역할을 한다.
증발가스가 연료탱크(110) 외부로 방출되면 환경오염 및 인체에 유해하므로 이를 규제하는 법규를 만족시키기 위함이다.
캐니스터(120)는 연료탱크(110) 내부의 증발가스가 외부로 유출되는 것을 막기 위해 증발가스를 수집한다. 이렇게 수집된 증발가스는 캐니스터(120) 내부에 저장되었다가 캐니스터 퍼지밸브(121)의 조절에 따라 엔진으로 전달되어 연료의 혼합가스와 함께 연소된다.
캐니스터 클로즈밸브(122)는 연료탱크(110) 내의 압력을 높이기 위해서 사용된다.
전자제어유닛(Electronic Control Unit: ECU)은 연료펌프(111)에 의해 엔진으로 전달되는 연료량을 제어하고, 압력센서(112)로 측정한 연료탱크(110) 내의 압력을 캐니스터 클로즈밸브(122)로 조절한다. 또한 캐니스터 퍼지밸브(121)를 개폐하여 캐니스터(120) 내부에 저장된 증발가스를 엔진의 연소실로 전달하는 것을 제어한다.
연료탱크(110) 내부의 연료펌프(111)에는 자체적으로 고장진단을 위한 센서가 장착되어 있으나 연료펌프(111)내부의 모터 회전 수 등으로 고장을 판단하고 고장이 실제로 발생한 경우에만 사용자에게 경고를 할 수 있다.
하지만 이미 연료펌프가 고장 난 후에 이를 사용자에게 경고한다면 시동 꺼짐 등의 위험한 상황이 발생할 수 있으므로 본 발명에서는 연료펌프의 고장상황을 미리 예측하여 그러한 상황을 예방할 수 있고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고장진단 방법의 흐름도를 나타낸다.
연료펌프 고장센서에 의해 고장을 판단하고(S210), 고장인 경우라면 바로 연료펌프 보호를 위한 조치인 림프홈(Limphome) 제어를 수행한다.
림프홈 제어를 수행하기 전에 엔진의 종류를 먼저 판단하고(S250), GDI(Gasoline Direct Injection)엔진인 경우에는 고압제어를 해제하여 저압제어를 활성화 함으로써 연료펌프를 추가적으로 보호하는 동작을 수행한다.
연료펌프 고장센서에 의해 고장이 아니라고 판단된 경우라도 고장이 예상되는지 판단하기 위해 연료탱크의 압력을 측정하고(S220), 측정된 압력을 바탕으로 연료탱크의 모델링된 온도를 구한다(S230).
압력과 온도를 기설정된 임계치와 비교하여 고장이 예상되는지 판단하는데(S240), 압력과 온도의 임계치는 차량의 종류와 엔진의 종류에 따라 달라지기 때문에 실험에 의해 최적값을 구하여 사용한다.
압력 또는 온도가 기설정된 임계치 이하인 경우에는 정상 상황인 것으로 판단하고 다시 연료펌프 고장을 판단하는 단계(S210)를 반복한다.
압력 및 온도가 기설정된 임계치를 초과하는 경우에는 연료펌프 고장센서에 의해 고장이라고 판단된 경우와 마찬가지로 연료펌프 보호를 위한 림프홈 제어를 수행한다(S270).
연료탱크의 압력과 온도가 임계치를 초과하면 고장이 높은 확률로 예상되는 경우이므로 연료탱크의 압력과 온도를 낮추기 위한 조치들을 수행하는데, 냉각을 위해 냉각 팬(Cooling Fan)을 강제로 가동시키고, 엔진 회전수나 엔진 부하를 일정 수준 이하로 낮춰준다.
또한, 개별 기통의 연료를 차단하여 엔진 부하를 낮춰주는데, 예컨대 4기통 엔진에서 한 개 기통의 연료를 차단하고 나머지 세 개의 기통으로만 엔진을 구동하여 연료펌프의 부담을 줄일 수도 있고, 공기와 연료의 비율인 목표 공연비를 상향 조정하여 혼합연료의 연료 비를 낮춰줌으로써 마찬가지로 연료펌프를 보호할 수 있다.
그 외에 캐니스터와 연결된 캐니스터 퍼지밸브와 캐니스터 클로즈밸브를 개방함으로써 연료탱크의 압력과 온도를 직접적으로 낮춰주는 것도 가능하다.
이상과 같은 조치에 의해 연료탱크의 온도와 압력이 떨어진다면 연료펌프가 다시 정상적인 동작을 하는 것으로 판단하여 림프홈 조치들을 해제하지만, 그럼에도 불구하고 계속 온도와 압력이 일정수준 이상을 유지한다면 그에 대한 추가조치가 필요하다.
도 3은 이렇게 림프홈 조치 후의 추가판단과 추가조치를 나타내는 흐름도이다.
림프홈 조치 후에 이러한 조치가 효과가 있는지 판단하기 위해 다시 한 번 연료탱크의 압력을 측정하고(S310) 연료탱크의 온도 모델링을 통해 온도값을 얻는다(S320).
측정한 압력과 온도를 기설정된 임계치와 비교하고(S330) 압력 또는 온도가 임계치 이하이면 림프홈 조치에 의해 연료펌프가 정상적인 상황으로 돌아온 것으로 보고 고장진단 방법을 종료한다.
하지만 림프홈 조치에도 불구하고 압력과 온도가 모두 임계치를 초과하면 시동 꺼짐 등 더 위험한 상황이 올 수 있으므로 차량을 안전하게 정지시키기 위한 추가조치를 수행한다.
우선 차량이 운행 중인지 판단하고(S340) 차량이 이미 정차했다면 연료를 차단하여 연료펌프를 보호하고, 차량의 계기판에 연료펌프 보호조치에 대한 사용자 경고를 표시한다. 이 표시에 의해 사용자는 가까운 정비소 등으로 차량을 이동시켜 연료펌프의 고장을 수리하는 조치를 취할 수 있다.
차량이 아직 운행 중이라면 계기판상에 연료펌프 고장으로 인한 시동 꺼짐의 위험성이 있음을 표시하여 사용자에게 경고하고 차량의 정차를 유도한다. 차량이 정차할 때까지 사용자에게 경고를 반복하고 차량이 정차한 후에는 전술한 바와 같이 연료를 차단하고 사용자에게 정보를 표시한다.
이와 같은 연료펌프의 고장상황을 미리 판단하여 필요한 조치를 취하고 사용자에게 이에 대비할 수 있도록 함으로써 주행 중 시동 꺼짐 등의 더 위험한 상황을 미연에 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료펌프 고장진단장치(500)의 구조도이다.
연료펌프 고장진단장치(500)는 센서부(510), 연산부(520) 및 제어부(530)를 포함한다.
센서부(510)는 압력센서를 포함하며 연료탱크에 부착되어 연료탱크 내부의 압력을 측정한다.
연산부(520)는 센서부(510)로부터 획득한 연료탱크의 압력 값인 제1 압력값을 이용하여 연료탱크 내부의 온도를 모델링하고 제1 온도값을 계산한다. 제1 압력값과 제1 온도값이 모두 기설정된 임계치를 초과하는 경우 연료펌프의 고장이 예상되는 것으로 판단하고 제어부(530)에 고장 예방을 위한 조치를 지시하게 된다.
제어부(530)는 연산부(520)의 판단결과에 따라 연료펌프 고장 예방을 위한 림프홈 조치를 취하게 되는데, 냉각팬 강제 가동, 엔진 회전수/부하 제한, 개별 기통 연료차단, 목표 공연비 상향 및 캐니스터 퍼지밸브/클로즈밸브 개방 중 하나 이상의 동작을 수행하여 연료탱크의 압력과 온도를 낮춤으로써 연료펌프를 보호하는 역할을 한다.
이렇게 림프홈 조치를 취한 후에 센서부(510)는 다시 한 번 압력값을 측정하여 제2 압력값으로 저장하고, 연산부(520)는 센서부(510)로부터 획득한 제2 압력값을 이용하여 제2 온도값을 모델링한다.
림프홈 조치 후에 압력과 온도를 이용하여 연료펌프가 정상상태로 돌아왔는지 판단하기 위함인데, 측정한 제2 압력값과 제2 온도값이 여전히 임계치보다 크다면 엔진의 시동 꺼짐이 예상되는 상황이기 때문에 이에 대한 대처가 필요하다.
연산부(520)는 제2 압력값과 제2 온도값이 모두 임계치보다 크다고 판단되면, 차량의 정차여부를 추가로 판단한다.
차량이 주행중이면 시동 꺼짐의 위험성을 사용자에게 알려서 차량의 정차를 유도하고, 차량이 정차할 때까지 반복적으로 사용자에게 경고하는데 자동차 계기판에 시동 꺼짐 위험성에 대한 표시를 경고등이나 경고소리 등을 통하여 사용자에게 전달하여 경고한다.
연산부(520)의 판단결과 차량이 정차 중이거나, 경고에 의해 사용자가 차량을 멈춘 후에는 연료펌프의 작동을 중지시키고 시동을 끔으로써 연료펌프를 고장으로부터 보호한다.
이상과 같은 고장진단 장치에 의해 사용자는 차량을 안전하게 정차시킬 수 있고, 자동차 정비를 받을 수 있는 곳으로 이동시켜 연료펌프의 이상을 진단하고 이상이 있는 경우 수리하여 운행함으로써 주행 중 시동 꺼짐 등의 큰 사고를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 고장진단 방법은 컴퓨터 시스템(400)에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(400)은 적어도 하나 이상의 프로세서(421)와, 메모리(423)와, 사용자 입력 장치(426)와, 데이터 통신 버스(422)와, 사용자 출력 장치(427)와, 저장소(428)를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스(422)를 통해 데이터 통신을 한다.
컴퓨터 시스템은 네트워크에 커플링된 네트워크 인터페이스(529)를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서(421)는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리(423) 및/또는 저장소(428)에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.
상기 메모리(423) 및 상기 저장소(428)는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 메모리(423)는 ROM(424) 및 RAM(425)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 고장진단 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 고장진단 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 발명에 따른 인식 방법을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 연료펌프의 고장진단 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 연료탱크
111: 연료펌프 112: 압력센서
120: 캐니스터
121: 캐니스터 퍼지밸브 122: 캐니스터 클로즈밸브
130: 전자제어유닛
500: 연료펌프 고장진단 장치 510: 센서부
520: 연산부 530: 제어부

Claims (6)

  1. 연료펌프의 고장진단 센서를 통해 고장여부를 판단하는 단계;
    상기 판단결과 고장이 아닌 경우 연료탱크의 압력을 측정하고 이로부터 연료탱크의 온도를 모델링하는 단계;
    상기 연료탱크의 압력과 온도를 기설정된 압력과 온도의 임계치와 비교하는 단계;
    상기 비교결과 상기 압력과 온도가 상기 각각의 임계치를 초과하는 경우 연료펌프의 고장발생이 예상되는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 고장발생이 예상되는 것으로 판단되는 경우 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 단계;
    를 포함하는 연료펌프의 고장진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 단계 이후에
    상기 연료탱크의 압력을 측정하고 상기 연료탱크의 온도를 모델링하는 단계;
    상기 연료탱크의 압력과 온도를 상기 기설정된 압력과 온도의 임계치와 비교하는 단계;
    상기 비교결과 상기 압력과 온도가 상기 각각의 임계치를 초과하는 경우 시동 꺼짐이 예상되는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 시동 꺼짐이 예상되는 것으로 판단되는 경우 차량의 정차여부를 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 정차여부를 판단한 결과 차량이 정차중이면 연료를 차단하고 연료펌프의 작동을 중지시키고, 정차중이 아니면 사용자에게 알림을 표시하는 단계;
    를 더 포함하는 연료펌프의 고장진단 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 단계는
    연료탱크의 냉각팬 구동, 엔진 회전수와 부하 제한, 엔진 개별기통의 연료차단, 공연비 상향, 캐니스터 퍼지 밸브 개방 및 캐니스터 클로즈 밸브 개방 중 적어도 하나 이상을 수행하는 것
    인 연료펌프의 고장진단 방법.
  4. 연료펌프 고장진단 센서와 연료탱크 압력센서를 포함하는 센서부;
    상기 압력센서로 측정한 제1 압력값을 이용하여 제1 온도값을 계산하고, 상기 제1 압력값과 제1 온도값이 기설정된 압력값과 온도값의 임계치를 초과하면 연료펌프의 고장발생 이 예상되는 것으로 판단하는 연산부; 및
    상기 연산부에 의해 연료펌프의 고장발생이 예상되는 것으로 판단되면 상기 연료펌프를 보호하는 동작을 수행하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 고장진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 연료펌프를 보호하는 동작을 수행한 후에,
    상기 센서부는 연료탱크의 제2 압력값을 측정하고,
    상기 연산부는 상기 측정한 제2 압력값을 이용하여 상기 연료탱크의 제2 온도값을 계산하여 기설정된 상기 압력값과 온도값의 임계치를 초과하면 시동 꺼짐이 예상되는 것으로 판단하고, 상기 시동꺼짐이 예상되는 것으로 판단되면 차량의 정차여부를 판단하고,
    상기 제어부는 상기 연산부가 시동 꺼짐이 예상되는 것으로 판단하고, 차량이 정차중이면 연료펌프의 작동을 중지시키고 정차중이 아니면 사용자에게 시동꺼짐 위험을 알리는 것
    인 연료펌프 고장진단 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 연료펌프를 보호하는 동작은
    연료탱크의 냉각팬 구동, 엔진 회전수와 부하 제한, 엔진 개별기통의 연료차단, 공연비 상향, 캐니스터 퍼지 밸브 개방 및 캐니스터 클로즈 밸브 개방 중 적어도 하나 이상을 수행하는 것
    인 연료펌프 고장진단 장치.
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