KR101939171B1 - 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 써모스탯 오진단 방지방법이 개시된다. 본 발명의 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법은, a) 엔진 시동시, 엔진오프타이머 값을 제공받고, 엔진룸의 공기온도 값을 제공받아 냉간 시동인지, 재 시동인지를 판단하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 냉간 시동으로 판단되면 엔진룸의 공기온도 값을 외기온도 값으로 판정하고, 재 시동으로 판단되면 시동을 끄기 이전의 외기온도 값을 현재의 외기온도 값으로 판정하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 판정된 외기온도 값을 토대로 엔진 시동 이후 냉각수 온도 값을 모델링하여 산출하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계에서 산출된 냉각수 온도 값과 실제 냉각수 온도 값을 토대로 써모스탯의 정상 또는 비정상을 판정하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 엔진오프타이머를 토대로 정확한 외기온도를 산출하고, 이를 냉각수 온도를 모델링하고, 모델링된 냉각수 온도와 실제 냉각수 온도를 비교하여 써모스탯의 열림고착 오감지를 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

자동차의 써모스탯 오진단 방지방법{METHOD FOR PREVENTION WRONG-DIAGNOSING THERMOSTAT OF CAR}

본 발명은 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시동키 오프 타이머와 외기온도를 이용하여 냉각수온도 모델링을 한 후, 이를 토대로 써모스탯의 정상 또는 비정상을 판정하도록 된 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉각 장치는 엔진을 냉각하여 과열을 방지함과 아울러 적온으로 유지하는 장치로써, 외기를 이용하여 엔진의 외부를 직접 냉각하는 공랭식과 냉각수를 엔진 내부로 순환시켜 냉각하는 수냉식이 있다.

상기 수냉식 냉각 장치는 도 1에 나타내는 바와 같이 실린더(10)와 연소실(20)을 둘러싸는 워터 재킷(30), 물을 실린더(10) 내로 압송 순환시키는 워터 펌프(40), 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터(50), 라디에이터(50)의 통풍을 돕는 팬(60), 시동 직후에 냉각수를 빨리 적정 온도로 올리기 위한 써모스테이트(100) 등으로 구성되어 있으며, 워터 펌프(40)에 의해 냉각수를 실린더(10)를 둘러싸는 워터 재킷(30) 내부에 순환시켜서 실린더 블록(70) 및 실린더 헤드(80)에 발생되는 열을 냉각시키도록 한 후, 워터 재킷(30)에서 데워진 냉각수를 라디에이터(50)로 끌어들여 방열한다. 그리고, 라디에이터(50)에서 방열된 물은 다시 워터 재킷(30)으로 순환시켜서 엔진을 냉각하게 된다.

또한, 상기 팬은 외기를 강제적으로 라디에이터(50)와 접촉되도록 하여 방열 효과를 좋게 하며, 워터 재킷(30)과 라디에이터(50) 사이의 상부 유로(90)에는 냉각수의 온도의 변화에 따라 자동으로 개폐가 제어되어 라디에이터(50)로 흐르는 유량을 제어함으로써, 냉각수의 온도를 적정 온도로 유지하는 써모스탯(100 - THERMOSTAT)가 설치되어 있어서 온도에 따라 냉각수의 순환 경로를 변환하게 되어 있다.

즉, 써모스탯(수온조절기)은 엔진과 라디에이터 사이(Intake manifold)에 설치되어 있으며 냉각수 온도 변화에 따라 자동적으로 개폐하여 라디에이터로 흐르는 유량(流量)을 조절함으로써 냉각수의 적정온도를 유지하는 역할을 한다.

이러한 써모스탯에는 펠릿형(Pellet type)과 벨로스형(Bellows type)이 있으며 벨로스형에 비해 수압의 영향을 덜 받아 온도를 정확히 제어할 수 있는 펠릿형을 많이 사용한다.

펠릿형 써모스탯의 작동은 수온이 규정온도(약 80℃)까지 높아지면 펠릿안의 왁스가 팽창하여 고무부분을 압축함으로써 그 중심부에 있는 스핀들을 밀어 올리려고 하나 스핀들은 케이스에 고정되어 있으므로 펠릿이 밑으로 내려가서 밸브가 열린다.

반대로 수온이 낮아지면 팽창했던 왁스가 수축되고 고무의 압축이 제거되어 펠릿은 스프링에 의해 원위치로 돌아가면서 밸브는 닫힌다.

이러한 써모스탯의 주요 역할은 엔진의 온도를 일정하게 하므로 엔진의 성능을 최고로 발휘시킬 수 있고, 과열 및 과냉을 방지하며, 오일의 노화방지 및 엔진 수명을 연장시키고, 차내 난방효과를 높이게 된다. 그리고, 냉각수의 소모를 방지한다.

이와 같이 엔진의 작동에 중요한 역할을 하는 써모스탯의 고장은 엔진에 막대한 손상을 초래하므로, 써모스탯의 고장을 미리 진단하는 방법들이 개시되어 있다.

예를 들면, 자동차의 주행중에 냉각수 온도의 변화를 기초로 고장을 진단하는 방법이 제시되었다.

그러나, 이러한 종래기술은, 가상의 냉각수 온도를 모델링하고, 모델링된 냉각수 온도가 목표값에 도달했음에도 불구하고, 실제 냉각수 온도가 기준값보다 낮은 경우 써모스탯이 열림 고착되었다고 고장 판단을 하였다.

즉, 가상의 냉각수 온도를 모델링은 차속, 시동시 냉각수온도, 엔진부하조건에 따라 가상의 냉각수 온도의 상승속도를 조정하게 된다. 그러나, 외기온도에 대한 냉각효과가 고려되지 않고 시동시 냉각수 온도만을 토대로 가상의 냉각수온도를 모델링하도록 구성되었기 때문에, 외부기온이 아주 낮은 겨울에 엔진 시동을 끈지 얼마 지나지 않은 상태에서 냉각수 온도가 외기온도만큼 떨어지지 않은 상태로 다시 시동을 걸어 주행을 할 경우, 실제 냉각수 온도는 주변의 낮은 온도로 인해 느리게 상승하게 되므로, 가상의 냉각수 온도보다 더 빨리 증가하였고, 이러한 현상을 써모스탯의 열림고착으로 오진단을 하는 문제점이 있었다.

다시 설명하면, 종래기술은 시동을 걸 때의 냉각수 온도만을 기준으로 가상의 냉각수 온도를 증가시키기 때문에 외기온도에 상관없이 시동시 냉각수 온도만 같다면 냉각수 온도의 상승 속도는 같게 되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은, 동일한 속도로 주행을 하더라도 외기온도에 따라서 실제 냉각수 온도의 상승 속도가 다르다는 사실을 고려하여, 계산된 외기온도에 따라서 가상 냉각수 온도 모델의 상승속도를 조절하여 보다 정확한 냉각수 온도를 모델링하고, 이를 토대로 차량에 장착된 써모스탯의 정상 또는 비정상을 정확하게 판단할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, a) 엔진 시동시, 엔진오프타이머 값을 제공받고, 엔진룸의 공기온도 값을 제공받아 냉간 시동인지, 재 시동인지를 판단하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 냉간 시동으로 판단되면 엔진룸의 공기온도 값을 외기온도 값으로 판정하고, 재 시동으로 판단되면 시동을 끄기 이전의 외기온도 값을 현재의 외기온도 값으로 판정하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 판정된 외기온도 값을 토대로 엔진 시동 이후 냉각수 온도 값을 모델링하여 산출하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계에서 산출된 냉각수 온도 값과 실제 냉각수 온도 값을 토대로 써모스탯의 정상 또는 비정상을 판정하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법에 의하여 달성된다.

상기 a) 단계는, 엔진오프타이머 값이 기 설정된 임계값1 보다 크면 냉간 시동으로 판정하고, 엔진오프타이머 값이 기 설정된 임계값1 보다 작으면 재 시동으로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 d)단계는, d-1) 실제 냉각수 온도 값이 기 설정된 임계값2에 도달하면, 써모스탯을 정상으로 판정하는 단계; d-2) 실제 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달하지 못하면, 모델링되어 산출된 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달했는지 확인하는 단계; d-3) 모델링으로 산출된 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달하면, 실제 냉각수 온도 값이 기 설정된 한계값 보다 작은지 확인하여, 실제 냉각수 온도 값이 한계값보다 작은 경우 써모스탯 열림고착으로 판정하는 단계; 및 실제 냉각수 온도 값이 한계값보다 크거나 같으면 정상판정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 엔진오프타이머를 토대로 정확한 외기온도를 산출하고, 이를 냉각수 온도를 모델링하고, 모델링된 냉각수 온도와 실제 냉각수 온도를 비교하여 써모스탯의 열림고착 오감지를 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 자동차의 냉각장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법이 적용된 상태를 도시한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법을 설명하기 위한 개략적 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법을 설명하기 위한 순서도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법이 적용된 상태를 도시한 그래프이다.

본 발명이 적용되는 자동차의 냉각 장치는, 외기 온도, 엔진 상태 정보에 따라 냉각팬(12)을 구동시키고, 이 후 수신되는 냉각수 온도 변화를 기초로 하여 써모스탯(종래도면 도 1 참조)의 고장을 진단하는 제어부(10)로 구비되고, 제어부(10)의 출력측에는 써모스탯의 진단결과를 운전자 또는 정비자에게 인식시키기 위한 표시부(14)를 더 포함한다.

이때, 제어부(10)는 엔진오프타이머 값과 온도감지 센서로부터 수신된 엔진룸의 공기온도를 토대로 외기온도로 판정하고, 이 외기온도 값과 엔진의 부하에 대한 정보 및 시동시 냉각수 온도 값 등을 토대로 냉각수 온도를 모델링하여, 모델링된 냉각도 온도 값과 실제 냉각수 온도 값을 비교하여 써모스탯의 정상 또는 비정상을 판정하는 것이다. 이와 같이 엔진오프타이머를 통하여 외기온도 값을 정확하게 파악한 후 이를 토대로 냉각수 온도를 모델링 하게 되므로 외기온도를 고려하지 않고 써모스탯의 고장진단을 함으로써 발생되는 오진단을 방지하거나 최소화시킬 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 자동차의 써모스탯 오진단 방지방법을 첨부된 도면 중에서 도 3를 토대로 설명하면 다음과 같다.

이하에서, 임계값1, 임계값 2, 한계값 등은 자동차 제작자에 의해 임의로 설정된 값이다. 또한, 냉각수 온도의 상승속도를 모델링하는 것은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

엔진이 시동되면, 써모스탯의 진단조건에 대한 정보를 수신하여 진단조건을 만족하는지 확인하고, 만족되지 않으면 써모스탯의 정상 또는 비정상 판정을 보류한다.(S1)

즉, 엔진의 시동시 각종 센서들이나 장치들이 정상적으로 작동되는지에 대한 정보를 수신하여, 정상적으로 작동되는 것으로 판단되지 않을 경우에 판정을 보류하는 것이다.

이어서, 엔진오프타이머 값을 제공받아(S2) 냉간 시동인지, 재 시동인지를 판단한다.(S3)

이때, 엔진오프타이머 값이 기 설정된 임계값1 보다 크면 냉간 시동으로 판정하고(S4), 엔진오프타이머 값이 기 설정된 임계값1 보다 작으면 재 시동으로 판정한다.(S5)

즉, 엔진시동을 끈지 얼마 되지 않아 냉각수 온도가 외기온도만큼 떨어지지 않은 상태에서 다시 시동을 걸어 주행을 할 경우에, 실제 냉각수 온도는 주변의 낮은 온도로 인하여 느리게 상승하고, 모델링된 가상의 냉각수 온도가 외기온을 고려하지 못하고 시동시 냉각수온도만 고려하게 되면 가상의 냉각수 온도가 빨리 상승하게 되므로 인하여 써모스탯을 열림고착으로 오진단하는 것을 방지하기 위해서, 엔진오프타이머 값을 토대로 정확한 외기온도 값을 얻고, 이를 토대로 냉간 첫 시동인지 재 시동인지를 판정하는 것이다.

이와 같은 과정으로 냉간 시동으로 판단되면 엔진룸의 공기온도 값을 외기온도 값으로 판정하고, 가상의 냉각수온도를 정상적으로 증가시키지만, 재 시동으로 판단되면 시동을 끄기 이전의 외기온도 값을 현재의 외기온도 값으로 판정하여 가상의 냉각수온도를 느리게 증가시킨다.

이어서, 전술한 과정으로 판정된 외기온도 값을 토대로 엔진 시동 이후 냉각수 온도 값을 모델링하여 산출한다.(S6)

그리고, 모델링되어 산출된 냉각수 온도 값과 실제 냉각수 온도 값을 토대로 써모스탯의 정상 또는 비정상을 판정한다.

즉, 실제 냉각수 온도 값이 기 설정된 임계값2에 도달하면(S7), 써모스탯을 정상으로 판정한다.(S11)

만약, 실제 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달하지 못하면, 모델링되어 산출된 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달했는지 확인한다.(S8) 이때, 도달하지 못하면 다시 판정된 외기온도 값을 토대로 엔진 시동 이후 냉각수 온도 값을 모델링하여 산출하는 단계(S6)로 진행한다.

이어서, 모델링으로 산출된 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달하면, 실제 냉각수 온도 값이 기 설정된 한계값 보다 작은지 확인한다.(S9), 실제 냉각수 온도 값이 한계값보다 작으면 써모스탯을 열림고착으로 판정하고(S10), 실제 냉각수 온도 값이 한계값보다 크거나 같으면 정상판정한다.(S11)

첨부된 도면 중에서 도 4는 본 발명이 적용된 상태를 도시한 그래프이다.

도 4의 조건은 엔진의 시동시 냉각수 온도는 28℃이고, 실제 외기온도는 9℃이며, 엔진시동을 끄고 2시간이 경과된 후 재시동한 상태를 나타내고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 외기온도를 고려하지 않은 냉각수 온도 모델링 값과, 외기온도를 고려한 냉각수 온도 모델링 값이 다름을 명확하게 알 수 있다.

즉, 외기온도를 고려할 경우에는 제어부(10)에서 정상판정을 하게 되나, 외기온도를 고려하지 않을 경우에는 써모스탯의 열림고착으로 오진단을 판정하게 되는 것이다.

이와 같이 엔진의 시동시 냉각수 온도만을 토대로 냉각수 온도를 모델링하지 않고, 엔진오프타이머를 참조하여 정확한 외기온도를 계산하고, 이를 냉각수 온도를 모델링하여 이를 토대로 실제 냉각수 온도와 임계값2를 비교하고, 다시 모델링된 냉각수 온도와 임계값2를 비교하며, 다시 실제 냉각수 온도와 한계값을 비교하도록 구성됨으로써, 써모스탯의 열림고착의 오감지를 최소화할 수 있게 되어 자동차의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 제어부 12 : 냉각팬
14 : 표시부

Claims (3)

1. a) 엔진 시동시, 엔진오프타이머 값을 제공받고, 엔진룸의 공기온도 값을 제공받아 냉간 시동인지, 재 시동인지를 판단하는 단계;
   b) 상기 a) 단계에서 냉간 시동으로 판단되면 엔진룸의 공기온도 값을 외기온도 값으로 판정하고, 재 시동으로 판단되면 시동을 끄기 이전의 외기온도 값을 현재의 외기온도 값으로 판정하는 단계;
   c) 상기 b) 단계에서 판정된 외기온도 값을 토대로 엔진 시동 이후 냉각수 온도 값을 모델링하여 산출하는 단계; 및
   d) 상기 c) 단계에서 산출된 냉각수 온도 값과 실제 냉각수 온도 값을 토대로 써모스탯의 정상 또는 비정상을 판정하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   자동차의 써모스탯 오진단 방지방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 a) 단계는,
   엔진오프타이머 값이 기 설정된 임계값1 보다 크면 냉간 시동으로 판정하고, 엔진오프타이머 값이 기 설정된 임계값1 보다 작으면 재 시동으로 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   자동차의 써모스탯 오진단 방지방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 d)단계는,
   d-1) 실제 냉각수 온도 값이 기 설정된 임계값2에 도달하면, 써모스탯을 정상으로 판정하는 단계;
   d-2) 실제 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달하지 못하면, 모델링되어 산출된 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달했는지 확인하는 단계; 및
   d-3) 모델링으로 산출된 냉각수 온도 값이 상기 임계값2에 도달하면, 실제 냉각수 온도 값이 기 설정된 한계값 보다 작은지 확인하여, 실제 냉각수 온도 값이 한계값보다 작은 경우 써모스탯 열림고착으로 판정하는 단계; 및 실제 냉각수 온도 값이 한계값보다 크거나 같으면 정상판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   자동차의 써모스탯 오진단 방지방법.
   
   
   
   

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