KR101976083B1 - 사물 인터넷 기반의 자동차 소모부품 수명 예지 시스템 - Google Patents
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Abstract
사물 인터넷 기반의 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은, 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 및 전염기가(Total Base Number)의 수치와, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치와, 엔진의 진동수치를 감지하는 엔진오일 상태 감지부와, 엔진오일 상태 감지부에서 전송되는 전산가 수치, 전염기가 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 상기 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 상기 엔진오일의 예상수명을 산출하는 제어부와, 제어부에서 산출된 엔진오일의 예상수명을 수신하여 표시하는 사용자 단말기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자동차 부품관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사물 인터넷 기반의 자동차 소모부품 수명 예지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 사용되고 있는 엔진은, 엔진의 하부에 배치된 오일탱크(sump tank)에 엔진오일을 수용한 상태에서 크랭크축의 회전시 오일을 상방으로 튀겨서 실린더 내벽에 도포하며, 오일펌프에 의해서 오일필터를 통과시킨 후 엔진상부에 배치된 캠축과 실린더 내측으로 공급하도록 구성된다. 즉, 엔진오일은 캠축의 회전을 원활하게 하며 피스톤이 실린더 내벽을 따라 원활하게 슬라이딩하도록 윤활기능을 한다. 그리고 엔진의 과열을 방지하는 냉각기능을 하며, 피스톤과 실린더 내벽 사이에 개재되어 연료 폭발 시 압축비가 향상되도록 기밀기능을 하게 된다.
또한, 피스톤과 실린더 내벽 사이의 마찰로 인해서 발생한 금속입자와 엔진의 고열에 의해서 발생한 슬러지나 간혹 미세하게 캐비테이션 현상에 의해 부식된 실린더 벽에서 냉각수가 미세하게 흘러나와 오염시킨 오일 슬러지 등을 오일필터를 이용하여 걸러 내고 있다.
그런데 이러한 엔진오일의 수명이 경과되거나 갑작스러운 이상상태 - 엔진 실린더 마모와 피스톤링 파손 등으로 인하여 블로바이 가스(Blow-by gas)압력이 과도하게 상승 - 할 경우, 엔진오일은 고온과 산소의 영향으로 산성화가 진행되면서 산화물질의 증가로 슬러지가 발생한다. 또한, 엔진 내의 많은 양의 오일이 유출되어 엔진오일이 예상보다 빠르게 감소하거나, 미량의 오일이 흡기로 재순환되면서 흡기계통을 끈적끈적하게 오염시켜 출력감소나 매연증가 현상과 아울러 출력 부조화를 일으키며 엔진오일의 점도가 변질이 되면 윤활기능을 상실하게 된다.
그래서 피스톤과 실린더 사이 그리고 캠축을 지지하는 베어링 부위에 적절한 윤활막을 형성하지 못하게 되어, 부품의 마모를 촉진시키고 마모된 슬러지가 포함된 엔진오일은 블로바이 가스의 상태를 악화시키면서 오염된 블로바이 가스는 전자적 메카니즘에 의해 구동되는 부품들 간의 소음과 진동의 원인이 되는 문제점이 있었다.
또한, 엔진 내부로 유입되는 연료 중의 황성분과 수분 및 산소, 질소가 엔진의 연소실 내에서 화학 반응을 하여 산성 물질인 황산과 질산이 생성된다. 그런데 이러한 산성 물질은 시간이 경과 할수록 엔진오일 내에 축적되어 엔진의 부품을 부식시키므로 엔진의 수명을 빠르게 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
물론 사용자는 딥스틱을 이용하여 육안으로 오일의 색상을 판별하고 양을 체크할 수 있지만, 번거로운 관계로 엔진오일의 교체시기를 놓치는 경우가 대부분이며 이로 인해 차량의 돌발고장을 유발한다.
또한, 엔진오일의 수명을 고려하지 않고 너무 빠른 교체주기로 오일을 교환하여 환경오염을 유발하게 되는 경우도 발생하고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 한국 공개특허 공개번호 제10-2014-0122627호 "자동차특징별로 예방정비를 안내하는 시스템"이 제안 되었다.
도 1은 선행문헌의 시스템 구성도이고, 도 2는 선행문헌의 시스템의 개념을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 선행문헌의 시스템은, 사용자가 예방정비시점을 자연스럽게 인지를 할 수 있도록 하며 , 편리하게 예방정비를 받을 수 있도록 예방 정비일을 주행거리계의 적산거리를 기준으로 고정하고 예방정비가 원스톱으로 이루어지도록 5000km주행거리를 기본단위로 하여 5000km범위 안에 들어있는 예방정비항목들을 모두 취합하여 예방정비 리스트를 안내할 수 있는 시스템을 제안하고 있다.
하지만, 이러한 종래기술에 의하면 엔진오일의 교체주기를 정비업자가 주도적으로 설정하기 때문에 주로 5,000km 이하로 교체주기를 입력하는게 대부분이다. 따라서 적정 교체시기 이전에 엔진오일을 교환하게 되어 운전자에게 부담을 가져다주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 엔진오일의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템을 제공한다.
또한, 미션오일의 색상수치, 미션오일의 온도수치 및 미션의 진동수치를 토대로 미션오일의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템을 제공한다.
또한, 압전진동 에너지 하베스팅부에서 전송되는 정보를 토대로 타이어의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템을 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 및 전염기가(Total Base Number)의 수치와, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치와, 엔진의 진동수치를 감지하는 엔진오일 상태 감지부와, 상기 엔진오일 상태 감지부에서 전송되는 상기 전산가 수치, 상기 전염기가 수치, 상기 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 상기 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 상기 엔진오일의 예상수명을 산출하는 제어부와, 상기 제어부에서 산출된 상기 엔진오일의 예상수명을 수신하여 표시하는 사용자 단말기를 포함하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 포함되는 상기 엔진오일 상태 감지부는, 상기 엔진오일의 전산가(Total ACID Number)를 감지하는 전산가 감지센서와, 상기 엔진오일의 전염기가(Total Base Number)를 감지하는 전염기가 감지센서와, 상기 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력을 감지하는 블로바이 가스 감지센서와, 상기 엔진의 진동수치를 감지하는 적어도 하나 이상의 엔진진동 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은, 미션오일의 색상수치와, 상기 미션오일의 온도수치와, 미션의 진동수치를 감지하는 미션오일 상태 감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 미션오일 상태 감지부에서 전송되는 상기 미션오일의 색상수치, 상기 미션오일의 온도수치 및 상기 미션의 진동수치를 토대로 상기 미션오일의 예상수명을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 상기 미션오일 상태 감지부는, 상기 미션오일의 색상수치를 미션오일 색상센서와, 상기 미션오일의 온도를 감지하는 미션오일 온도센서와, 상기 미션의 진동수치를 감지하는 적어도 하나 이상의 미션진동 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은, 타이어에 부착되는 복수의 압전소자를 이용하여 상기 타이어의 진동을 검출하는 압전진동 에너지 하베스팅부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 압전진동 에너지 하베스팅부에서 전송되는 정보를 토대로 상기 타이어의 예상수명을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은, 상기 제어부에서 산출된 정보를 수신하여 관리하는 관리서버를 더 포함하고, 상기 관리서버는 수신된 정보에 보정값을 반영하여 각 소모부품의 예상수명을 재산출한 후, 재산출된 예상수명과, 각각의 소모부품의 구입가능장소 및 정비가능장소를 상기 사용자 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은, 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 엔진오일의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있다.
또한, 미션오일의 색상수치, 미션오일의 온도수치 및 미션의 진동수치를 토대로 미션오일의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있다.
또한, 압전진동 에너지 하베스팅부에서 전송되는 정보를 토대로 타이어의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있다.
따라서 사용자는 소모부품의 문제를 초기에 인식하여 미리 대비할 수 있으므로, 큰 고장으로 이어지는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 차량의 엔진오일과 상관된 블로바이 가스(Blow-by gas) 그리고 진동상태 등을 검지하여 이상 징후가 감지되면 사용자 단말기로 이상신호를 전송하므로 적시에 엔진오일을 교환할 수 있다.
또한, 사용자의 직감 또는 정비업자의 일방적인 의견이 아닌, 자신의 차량에서 측정된 정보를 바탕으로 산출된 수명정보를 직접 확인한 후 오일교체 또는 소모성 부품 등의 교체를 직접 결정할 수 있으므로 과도한 정비를 방지할 수 있고 빠른 교체주기로 인한 자원의 낭비를 감소시킬 수 있다.
도 1은 선행문헌의 시스템 구성도
도 2는 선행문헌의 시스템의 개념을 설명하기 위한 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 구성도
도 4는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 엔진오일 상태 감지부(100)의 동작과정을 나타낸 도면
도 4a는 엔진오일 상태 감지부의 판단과정을 나타낸 도면
도 5는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 미션오일 상태 감지부(200)의 동작과정을 나타낸 도면
도 6은 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 압전진동 에너지 하베스팅부(300)의 동작과정을 나타낸 도면
도 2는 선행문헌의 시스템의 개념을 설명하기 위한 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 구성도
도 4는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 엔진오일 상태 감지부(100)의 동작과정을 나타낸 도면
도 4a는 엔진오일 상태 감지부의 판단과정을 나타낸 도면
도 5는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 미션오일 상태 감지부(200)의 동작과정을 나타낸 도면
도 6은 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 압전진동 에너지 하베스팅부(300)의 동작과정을 나타낸 도면
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 구성도이다.
본 실시예에 따른 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 3을 참조하면, 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)은 엔진오일 상태 감지부(100)와, 미션오일 상태 감지부(200)와, 압전진동 에너지 하베스팅부(300)와, 제어부(400)와, 관리서버(500)와, 사용자 단말기(600)를 포함하여 구성된다.
여기에서 엔진오일 상태 감지부(100)는 전산가 감지센서(110)와, 전염기가 감지센서(120)와, 블로바이 가스 감지센서(130)와, 엔진진동 감지센서(140)를 구비한다. 또한, 미션오일 상태 감지부(200)는 미션오일 색상센서(210)와, 미션오일 온도센서(220)와, 미션진동 감지센서(230)를 구비한다.
상기와 같이 구성되는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
엔진오일 상태 감지부(100)는 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 및 전염기가(Total Base Number)의 수치와, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치와, 엔진의 진동수치를 감지한다.
즉, 엔진오일 상태 감지부(100)는 전산가 감지센서(110)와, 전염기가 감지센서(120)와, 블로바이 가스 감지센서(130)와, 엔진진동 감지센서(140)를 이용하여 엔진오일의 상태를 감지한다.
전산가 감지센서(110)는 엔진오일의 전산가(Total ACID Number)를 감지하고, 전염기가 감지센서(120)는 엔진오일의 전염기가(Total Base Number)를 감지한다.
전산가 감지센서(110) 및 전염기가 감지센서(120)는 엔진오일 탱크 영역에 배치될 수 있는데,
전산가(Total ACID Number, TAN)의 수치는 엔진오일 중에 포함되어 있는 산성성분의 양을 나타내며, 윤활유를 사용하면 할수록, 특히 엔진오일의 주행 거리가 늘어나면 늘어날수록 윤활유 내부 산성 성분 증가에 따라 전산가(TAN)가 높아지게 된다.
또한, 전염기가(Total Base Number, TBN)의 수치는 엔진오일 중에 포함되어 있는 염기성분의 양을 나타내며 전산가(TAN)의 수치가 증가할수록 전염기가(TBN)의 수치는 내려가는 반비례 추이를 보인다.
블로바이 가스 감지센서(130)는 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력을 감지한다.
블로바이 가스 감지센서(130)는 엔진에서 블로바이 가스(Blow-by gas)가 통과하는 블로바이 가스관에 관통되어 장착된다.
엔진오일의 수명이 경과되거나 갑작스러운 이상상태 - 엔진 실린더 마모와 피스톤링 파손 등으로 인하여 블로바이 가스(Blow-by gas) 압력이 과도하게 상승 - 할 경우, 엔진오일은 고온과 산소의 영향으로 산성화가 진행되면서 산화물질의 증가로 슬러지가 발생한다. 또한, 엔진 내의 많은 양의 오일이 유출되어 엔진오일이 예상보다 빠르게 감소하거나, 미량의 오일이 흡기로 재순환되면서 흡기계통을 끈적끈적하게 오염시켜 출력감소나 매연증가 현상과 아울러 출력 부조화를 일으키며 엔진오일의 점도가 변질이 되면 윤활기능을 상실하게 된다. 따라서 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치를 통해 엔진오일의 수명을 간접적으로 파악할 수 있다.
엔진진동 감지센서(140)는 엔진의 진동수치를 감지한다. 엔진진동 감지센서(140)는 적어도 하나 이상이 배치될 수 있는데, 예를 들면 엔진의 외측면 및 차체와 블로바이 가스관에 각각 부착될 수 있다.
엔진오일의 양이 규정량 이하가 되거나 상태가 변하게 되면 윤활작용이 저하되어 진동이 증가되므로, 엔진의 진동수치를 통해 엔진오일의 수명을 간접적으로 파악할 수 있다.
참고적으로, 블로바이 가스관의 진동은 엔진의 진동과 비례하는 경향이 있으므로, 엔진진동 감지센서(140)는 블로바이 가스 감지센서(130)와 일체형으로 제작되어 블로바이 가스관에 부착될 수도 있을 것이다.
제어부(400)는 엔진오일 상태 감지부(100)에서 전송되는 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 엔진오일의 예상수명을 산출한다.
참고적으로 제어부(400)는 엔진오일 상태 감지부(100)에서 전송되는 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치를 내장된 무선통신모듈을 이용하여 관리서버(500)로 전송하고,
관리서버(500)가 수신된 정보를 각각의 기준수치와 비교하여 엔진오일의 예상수명을 산출한 후 사용자 단말기(600)로 엔진오일의 예상수명을 전송하는 방식으로 시스템이 구성될 수도 있을 것이다.
따라서 사용자 단말기(600)는 제어부(400)에서 산출된 엔진오일의 예상수명 또는 관리서버(500)에서 산출된 엔진오일의 예상수명을 수신하여 표시할 수 있다.
이때, 관리서버(500)는 사용자 단말기(600)의 위치를 기준으로, 소모부품(엔진오일)의 구입가능장소 및 정비가능장소를 사용자 단말기(600)로 전송하므로 사용자(운전자)는 엔진오일의 수명을 지속적으로 확인하면서 원하는 장소에서 엔진오일을 교환할 수 있다.
참고적으로, 전산가(Total ACID Number) 수치 및 전염기가(Total Base Number) 수치로 산출된 수명을 제1 엔진오일 예상수명이라고 정의하고, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치로 산출된 수명을 제2 엔진오일 예상수명이라고 정의하고, 엔진의 진동수치로 산출된 수명을 제3 엔진오일 예상수명이라고 정의하면, 제1 내지 제3 엔진오일 예상수명은 각각 사용자 단말기(600)로 전송되어 표시될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 엔진오일 예상수명 중 가장 짧은 엔진오일 수명이 사용자 단말기(600)로 전송되어 표시될 수도 있다.
미션오일 상태 감지부(200)는 미션오일의 색상수치와, 미션오일의 온도수치와, 미션의 진동수치를 감지한다.
즉, 미션오일 상태 감지부(200)는 미션오일 색상센서(210)와, 미션오일 온도센서(220)와, 미션진동 감지센서(230)를 이용하여 미션오일의 상태를 감지한다.
미션오일은 수명을 다하게 되면 어두운 색조를 띄게 되므로 미션오일 색상센서(210)는 미션오일의 색상을 감지한 후 제어부(400)로 전송하고, 제어부(400)는 미션오일의 색상을 복수의 등급으로 분류한 후 기준수치와 비교하여 미션오일의 수명을 간접적으로 파악할 수 있다.
또한, 미션오일의 온도변화가 빈번하거나 지나치게 고온(섭씨 100도 이상)의 상태를 오랫동안 유지할 경우, 미션오일의 산화가 가속화되므로 수명이 급격하게 감소할 수 있다. 따라서 미션오일 온도센서(220)는 미션오일의 온도변화를 실시간으로 제어부(400)로 전송하고, 제어부(400)는 미션오일의 온도변화를 기준 테이블과 비교하여 미션오일의 수명을 간접적으로 파악할 수 있다.
또한, 미션진동 감지센서(230)는 미션의 진동수치를 감지한다. 미션진동 감지센서(230)는 적어도 하나 이상이 배치될 수 있는데, 예를 들면 미션의 외측 상부 및 하부에 각각 부착될 수 있다.
미션오일의 양이 규정량 이하가 되거나 상태가 변하게 되면 윤활작용이 저하되어 진동이 증가되므로, 미션의 진동수치를 통해 미션오일의 수명을 간접적으로 파악할 수 있다.
즉, 제어부(400)는 미션오일 상태 감지부(200)에서 전송되는 미션오일의 색상수치, 미션오일의 온도수치 및 미션의 진동수치를 토대로 미션오일의 예상수명을 산출한다.
참고적으로 제어부(400)는 미션오일 상태 감지부(200)에서 전송되는 미션오일의 색상수치, 미션오일의 온도수치 및 미션의 진동수치를 내장된 무선통신모듈을 이용하여 관리서버(500)로 전송하고,
관리서버(500)가 수신된 정보를 각각의 기준수치와 비교하여 미션오일의 예상수명을 산출한 후 사용자 단말기(600)로 미션오일의 예상수명을 전송하는 방식으로 시스템이 구성될 수도 있을 것이다.
따라서 사용자 단말기(600)는 제어부(400)에서 산출된 미션오일의 예상수명 또는 관리서버(500)에서 산출된 미션오일의 예상수명을 수신하여 표시할 수 있다.
이때, 관리서버(500)는 사용자 단말기(600)의 위치를 기준으로, 소모부품(미션오일)의 구입가능장소 및 정비가능장소를 사용자 단말기(600)로 전송하므로 사용자(운전자)는 미션오일의 수명을 지속적으로 확인하면서 원하는 장소에서 미션오일을 교환할 수 있다.
참고적으로, 미션오일의 색상수치로 산출된 수명을 제1 미션오일 예상수명이라고 정의하고, 미션오일의 온도수치로 산출된 수명을 제2 미션오일 예상수명이라고 정의하고, 미션의 진동수치로 산출된 수명을 제3 미션오일 예상수명이라고 정의하면, 제1 내지 제3 미션오일 예상수명은 각각 사용자 단말기(600)로 전송되어 표시될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 미션오일 예상수명 중 가장 짧은 미션오일 예상수명이 사용자 단말기(600)로 전송되어 표시될 수도 있다.
압전진동 에너지 하베스팅부(300)는 타이어에 부착되는 복수의 압전소자를 이용하여 타이어의 진동을 검출하고, 제어부(400)는 압전진동 에너지 하베스팅부(300)에서 전송되는 진동정보를 토대로 타이어의 예상수명을 간접적으로 산술한다.
참고적으로 제어부(400)는 압전진동 에너지 하베스팅부(300)에서 전송되는 타이어 진동수치를 내장된 무선통신모듈을 이용하여 관리서버(500)로 전송하고,
관리서버(500)가 수신된 정보를 기준수치와 비교하여 타이어의 예상수명을 산출한 후 사용자 단말기(600)로 타이어의 예상수명을 전송하는 방식으로 시스템이 구성될 수도 있을 것이다.
따라서 사용자 단말기(600)는 제어부(400)에서 산출된 타이어의 예상수명 또는 관리서버(500)에서 산출된 타이어의 예상수명을 수신하여 표시할 수 있다.
이때, 관리서버(500)는 사용자 단말기(600)의 위치를 기준으로, 소모부품(타이어)의 구입가능장소 및 정비가능장소를 사용자 단말기(600)로 전송하므로 사용자(운전자)는 타이어의 수명을 지속적으로 확인하면서 원하는 장소에서 타이어를 교환할 수 있다.
도 4는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 엔진오일 상태 감지부(100)의 동작과정을 나타낸 도면이고, 도 4a는 엔진오일 상태 감지부(100)의 판단과정을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 4a를 참조하면, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치를 날짜 및 시간별로 수집하고 각각의 기준수치와 비교한 후 예상수명을 산출한다.
이때, 예상수명을 산출하기 전에도 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치가 각각의 위험경고수치를 초과할 경우, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 사용자 단말기(600)로 즉시 경고를 통보함으로써 사용자(운전자)가 즉각 대처할 수 있도록 동작할 수 있다.
제어부(400) 또는 관리서버(500)가 엔진오일의 예상수명을 산출하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 참고적으로 도면에 미도시되었으나, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 전자제어장치(Electronic Control Unit)로부터 엔진온도, 엔진오일의 온도, 미션온도, 미션오일의 온도, 차량속도, 차량 가속도, 시동상태, 엔진 회전수, 외부온도, 외부습도 등의 정보를 지속적으로 수신하고 있다고 가정한다.
우선, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 전산가 감지센서(110)로부터 전산가(Total ACID Number) 수치와, 전염기가 감지센서(120)로부터 전염기가(Total Base Number) 수치를 수신한다.
이때, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 엔진의 시동이 꺼진 후 30분 이상이 경과되고 엔진오일의 온도가 섭씨 70도 ~ 50도 사이의 조건에 해당되어 엔진오일이 안정화된 이후에, 전산가 감지센서(110) 및 전염기가 감지센서(120)로부터 전산가(Total ACID Number) 수치 및 전염기가(Total Base Number) 수치를 수신한다.
전산가(Total ACID Number) 수치 및 전염기가(Total Base Number) 수치는 각각 10 ~ 15 등급으로 세분화되어 평가되는데, 1등급이 가장 예상수명이 긴 상태이고 15등급으로 갈수록 예상수명이 짧아진 상태를 나타낸다고 가정한다.
한편, 하루 동안 전산가(Total ACID Number) 수치와, 전염기가(Total Base Number) 수치가 복수 번 측정된 경우, 최대값 및 최소값을 제외한 후 그 평균값이 산출되고 그 평균값의 범위를 10% 이상 초과한 수치가 있을 경우, 그 초과한 수치를 제외한 후 다시 평균값을 산출하여 해당하는 날의 전산가(Total ACID Number) 수치 또는 전염기가(Total Base Number) 수치로 설정한다.
참고적으로, 전산가 수치 또는 전염기가 수치를 기준으로 각각의 등급이 전환되는데,
각 등급이 전환되는 추가 인자로써 엔진오일이 최초로 주입된 시간이 추가로 반영될 수 있다. 즉, 전산가 수치 또는 전염기가 수치의 변경값이 적더라도 엔진오일이 주입된 시간이 오래 경과한 경우 등급이 전환될 수 있다.
또한, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 각 등급이 전환되기까지 소요되는 시간을 저장한 후 데이터베이스화하는데, 관리서버(500)는 동일한 차종에서 각 등급이 전환되는 평균시간을 산출한 후 그 평균시간의 범위를 벗어나는 차량에는 가중치를 적용하도록 제어할 수 있다. 즉, 각 등급이 전환되는 시간이 너무 빠르거나 너무 느린 경우, 동일한 차종의 등급 전환 데이터를 고려하여 등급이 전환되는 시간이 자동조절 될 수 있는 것이다.
이때 관리서버(500)는 기본적으로 동일한 차종의 등급 전환 데이터를 고려하나, 동일한 엔진규격을 사용하는 타 차량의 등급 전환 데이터까지도 추가적으로 고려하도록 설정될 수 있을 것이다. 참고적으로 관리서버(500)는 복수의 자동차의 제어부로부터 측정된 데이터를 각각 수신하여 종합적으로 관리한다고 가정한다.
다음으로, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 블로바이 가스 감지센서(130)로부터 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치를 수신한다.
블로바이 가스 감지센서(130)는 엔진에서 블로바이 가스(Blow-by gas)가 통과하는 블로바이 가스관에 관통되어 장착된다. 블로바이 가스관은 엔진의 피스톤과 실린더 사이로 누기되는 불완전연소의 블로바이 가스(Blow-by gas)를 다시 흡기밸브가 장착된 흡기구로 공급하여 재연소하도록 구성된 것이다.
블로바이 가스(Blow-by gas)의 통과량이 증가하게 되어 블로바이 가스관 내부의 압력이 증가하게 되는 것은, 엔진오일의 윤활기능이 약화되어 피스톤과 피스톤 내벽 사이에 마찰이 증가되고 간극이 커진다는 것을 의미할 수 있다.
다음으로, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 엔진진동 감지센서(140)로부터 엔진의 진동수치를 수신한다.
엔진진동 감지센서(140)는 적어도 하나 이상이 배치될 수 있는데, 예를 들면 엔진의 외측면 및 차체와 블로바이 가스관에 각각 부착될 수 있다. 엔진오일의 양이 규정량 이하가 되거나 상태가 변하게 되면 윤활작용이 저하되어 진동이 증가되므로, 엔진의 진동수치를 통해 엔진오일의 수명을 간접적으로 파악할 수 있다. 블로바이 가스관의 진동은 엔진의 진동과 비례하는 경향이 있으므로, 엔진진동 감지센서(140)는 블로바이 가스 감지센서(130)와 일체형으로 제작되어 블로바이 가스관에 부착될 수도 있을 것이다.
한편, 자동차가 운행 중일 경우, 노면의 상태 등과 같은 다른 조건에 의해 엔진의 진동수치가 왜곡될 수 있다. 따라서 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 1800 ~ 2500 rpm 의 엔진 회전수를 유지하면서 70 ~ 100km/h 의 속력이 1분 이상 유지되는 조건이 충족되는 동안에만 엔진진동 감지센서(140)로부터 엔진의 진동수치를 수신하고 기준수치와 비교한 후 예상수명을 산출한다. 참고적으로, 70 ~ 100km/h 의 속력이 유지되거나, 1800 ~ 2500 rpm 의 엔진 회전수가 유지되더라도 그 변화율이 기준 변화율을 초과할 경우 해당 구간의 진동수치는 제외되는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(400)는 압전진동 에너지 하베스팅부(300)로부터 전송된 타이어의 진동수치가 기준값을 초과하는 구간동안에는 노면에 의한 진동이 심하다고 판단하여, 해당 구간동안에는 엔진의 진동수치를 반영하지 않는다.
또한, 차량이 정지한 상태, 즉 엔진 공회전 상태의 엔진 진동수치가 추가로 반영될 수 있다. 즉, 최초 시동을 걸고 대기하는 상태, 차량 운행 중 신호등에서 정지한 상태 등과 같이 차량이 정지한 상태에 대한 엔진 진동수치가 추가로 반영될 수 있다.
최초 시동시의 엔진 진동수치는 엔진의 냉간 상태로 인해 운행 중 정지상태의 엔진 진동수치보다 더 큰 수치가 감지되므로, 엔진의 온도를 토대로 엔진 진동수치가 자동으로 보정되는 것이 바람직하다. 또한, 차량이 정지한 상태의 엔진 진동수치와, 차량이 운행 중일 때의 엔진 진동수치에 대한 반영비율은 설정값에 의해 조절될 수 있다.
엔진진동 감지센서(140)는 적어도 하나 이상이 배치될 수 있는데, 엔진의 외측면에 부착된 센서를 제1 엔진진동 감지센서라고 정의하고, 차체에 부착된 센서를 제2 엔진진동 감지센서라고 정의하고, 블로바이 가스관에 부착된 센서를 제3 엔진진동 감지센서라고 정의한다.
제어부(400) 또는 관리서버(500)는 기본적으로 제1 엔진진동 감지센서로부터 수신된 엔진의 진동수치를 통해 엔진오일의 예상수명을 산출한다.
이때, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 설정모드에 따라 제1 엔진진동 감지센서, 제2 엔진진동 감지센서 및 제3 엔진진동 감지센서의 진동수치를 모두 고려하여 엔진의 진동수치를 최종 산출할 수 있다.
예를 들면 제1 설정모드에서는 제1 엔진진동 감지센서, 제2 엔진진동 감지센서 및 제3 엔진진동 감지센서의 진동수치를 모두 평균해서 엔진의 진동수치를 산출한다.
제2 설정모드에서는 제1 엔진진동 감지센서, 제2 엔진진동 감지센서 및 제3 엔진진동 감지센서의 진동수치를 모두 평균해서 엔진의 진동수치를 산출하다가, 제2 엔진진동 감지센서의 수치가 제1 엔진진동 감지센서의 추치보다 10%를 초과할 경우, 제2 엔진진동 감지센서의 수치를 제외한 후, 제1 엔진진동 감지센서 및 제3 엔진진동 감지센서의 수치를 평균하여 엔진의 진동수치를 산출한다.
도 5는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 미션오일 상태 감지부(200)의 동작과정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 미션오일의 색상수치와, 미션오일의 온도수치와, 미션의 진동수치를 날짜 및 시간별로 수집하고 각각의 기준수치와 비교한 후 예상수명을 산출한다.
이때, 예상수명을 산출하기 전에도 미션오일의 색상수치와, 미션오일의 온도수치와, 미션의 진동수치가 각각의 위험경고수치를 초과할 경우, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 사용자 단말기(600)로 즉시 경고를 통보함으로써 사용자(운전자)가 즉각 대처할 수 있도록 동작할 수 있다.
제어부(400) 또는 관리서버(500)는 미션오일의 색상수치를 수신한다.
이때, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 차량의 시동이 꺼진 후 10분 이상이 경과되고 미션오일의 온도가 섭씨 60도 ~ 50도 사이의 조건에 해당되어 오일이 안정화된 이후에, 미션오일 색상센서(210)로부터 미션오일의 색상수치를 수신한다.
색상수치는 각각 10 ~ 15 등급으로 세분화되어 평가되는데, 1등급이 가장 예상수명이 긴 상태이고 15등급으로 갈수록 예상수명이 짧아진 상태를 나타낸다고 가정한다.
한편, 하루 동안 색상수치가 복수 번 측정된 경우, 최대값 및 최소값을 제외한 후 그 평균값이 산출되고 그 평균값의 범위를 10% 이상 초과한 수치가 있을 경우, 그 초과한 수치를 제외한 후 다시 평균값을 산출하여 해당하는 날의 색상수치로 설정한다.
참고적으로, 미션오일 색상수치를 기준으로 각각의 등급이 전환되는데,
각 등급이 전환되는 추가 인자로써 미션오일이 최초로 주입된 시간이 추가로 반영될 수 있다. 즉, 색상수치의 변경값이 적더라도 미션오일이 주입된 시간이 오래 경과한 경우 등급이 전환될 수 있다.
또한, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 각 등급이 전환되는 소요시간을 저장한 후 데이터베이스화하는데, 관리서버(500)는 동일한 차종에서 각 등급이 전환되는 평균시간을 산출한 후 그 평균시간의 범위를 벗어나는 차량에는 가중치를 적용하도록 제어할 수 있다. 즉, 각 등급이 전환되는 시간이 너무 빠르거나 너무 느린 경우, 동일한 차종의 등급 전환 데이터를 고려하여 등급이 전환되는 시간이 자동조절 될 수 있는 것이다.
이때 관리서버(500)는 기본적으로 동일한 차종의 등급 전환 데이터를 고려하나, 동일한 미션규격을 사용하는 타 차량의 등급 전환 데이터까지도 추가적으로 고려하도록 설정될 수 있을 것이다. 참고적으로 관리서버(500)는 복수의 자동차의 제어부로부터 측정된 데이터를 각각 수신하여 종합적으로 관리한다고 가정한다.
다음으로, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 미션진동 감지센서(230)로부터 미션의 진동수치를 수신한다.
자동차가 운행 중일 경우, 노면의 상태 등과 같은 다른 조건에 의해 미션의 진동수치가 왜곡될 수 있다. 따라서 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 차량이 정지한 상태, 즉 엔진 공회전 상태의 미션 진동수치를 사용한다. 즉, 최초 시동을 걸고 대기하는 상태, 차량 운행 중 신호등에서 정지한 상태 등과 같이 차량이 정지한 상태에 대한 미션 진동수치가 반영될 수 있다.
최초 시동시의 미션 진동수치는 미션의 냉간 상태로 인해 운행 중 정지상태의 미션 진동수치보다 더 큰 수치가 감지되므로, 미션의 온도를 토대로 미션 진동수치가 자동으로 보정되는 것이 바람직하다. 또한, 차량이 정지한 상태의 미션 진동수치와, 차량이 운행 중일 때의 미션 진동수치에 대한 반영비율은 설정값에 의해 조절될 수 있다.
또한, 제어부(400)는 압전진동 에너지 하베스팅부(300)로부터 전송된 타이어의 진동수치가 기준값을 초과하는 구간동안에는 노면에 의한 진동이 심하다고 판단하여, 해당 구간동안에는 미션의 진동수치를 반영하지 않는다.
도 6은 자동차 소모부품 수명 예지 시스템(1)의 압전진동 에너지 하베스팅부(300)의 동작과정을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 타이어의 진동수치를 날짜 및 시간별로 수집하고 기준수치와 비교한 후 예상수명을 산출한다.
이때, 예상수명을 산출하기 전에도 타이어의 진동수치가 위험경고수치를 초과할 경우, 제어부(400) 또는 관리서버(500)는 사용자 단말기(600)로 즉시 경고를 통보함으로써 사용자(운전자)가 즉각 대처할 수 있도록 동작할 수 있다.
압전진동 에너지 하베스팅부(300)는 다양한 응답 특성을 갖는 다중 진동 주파수를 검출할 수 있으므로, 타이어의 상태 변화를 효율적으로 감지할 수 있다. 타이어의 상태 변화는 타이어의 공기압의 이상, 타이어 손상, 타이어 변형(예를 들어, 다이 휠 변형 등), 타이어에 부착된 이물질 및 주행 중인 차량의 적재 중량 상태에 따른 타이어 이상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
압전진동 에너지 하베스팅부(300)는 복수 개의 압전 소자들 중 가장 큰 진폭을 갖는 주파수를 해당 타이어의 진동 주파수로 결정하거나, 기준 값 이상의 진폭을 갖는 주파수들의 평균값을 해당 타이어의 진동 주파수로 결정할 수 있다.
압전진동 에너지 하베스팅부(300)는 다중 진동 주파수에 의해 생성되는 전기 에너지(하베스팅 에너지)를 이용하여 차량 시스템(예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, Micro controller Unit) 또는 외부 장치(예를 들어, 스마트폰과 같은 이동통신 단말기 등)와의 통신을 수행할 수 있다. 여기에서 통신의 의미는 검출값에 대한 정보 또는 타이어의 상태 변화에 대한 정보를 송수신하기 위한 의미일 수 있다. 압전진동 에너지 하베스팅부(300)는 마이크로 컨트롤러 유닛이 이동통신 단말기와의 통신을 수행할 수 있도록 하베스팅 에너지를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은, 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 수치, 전염기가(Total Base Number) 수치, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 엔진오일의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있다.
또한, 미션오일의 색상수치, 미션오일의 온도수치 및 미션의 진동수치를 토대로 미션오일의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있다.
또한, 압전진동 에너지 하베스팅부에서 전송되는 정보를 토대로 타이어의 예상수명을 산출하고 알려줄 수 있다.
따라서 사용자는 소모부품의 문제를 초기에 인식하여 미리 대비할 수 있으므로, 큰 고장으로 이어지는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 차량의 엔진오일과 상관된 블로바이 가스(Blow-by gas) 그리고 진동상태 등을 검지하여 이상 징후가 감지되면 사용자 단말기로 이상신호를 전송하므로 적시에 엔진오일을 교환할 수 있다.
또한, 사용자의 직감 또는 정비업자의 일방적인 의견이 아닌, 자신의 차량에서 측정된 정보를 바탕으로 산출된 수명정보를 직접 확인한 후 오일교체 또는 소모성 부품 등을 교체를 직접 결정할 수 있으므로 과도한 정비를 예방할 수 있고 빠른 교체주기로 인한 자원의 낭비를 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 엔진오일 상태 감지부
110 : 전산가 감지센서
120 : 전염기가 감지센서
130 : 블로바이 가스 감지센서
140 : 엔진진동 감지센서
200 : 미션오일 상태 감지부
210 : 미션오일 색상센서
220 : 미션오일 온도센서
230 : 미션진동 감지센서
300 : 압전진동 에너지 하베스팅부
400 : 제어부
500 : 관리서버
600 : 사용자 단말기
110 : 전산가 감지센서
120 : 전염기가 감지센서
130 : 블로바이 가스 감지센서
140 : 엔진진동 감지센서
200 : 미션오일 상태 감지부
210 : 미션오일 색상센서
220 : 미션오일 온도센서
230 : 미션진동 감지센서
300 : 압전진동 에너지 하베스팅부
400 : 제어부
500 : 관리서버
600 : 사용자 단말기
Claims (6)
- 엔진오일의 전산가(Total ACID Number) 및 전염기가(Total Base Number)의 수치와, 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치와, 엔진의 진동수치를 감지하는 엔진오일 상태 감지부;
상기 엔진오일 상태 감지부에서 전송되는 상기 전산가 수치, 상기 전염기가 수치, 상기 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력수치 및 상기 엔진의 진동수치를 각각의 기준수치와 비교하여 상기 엔진오일의 예상수명을 산출하는 제어부;
상기 제어부에서 산출된 상기 엔진오일의 예상수명을 수신하여 표시하는 사용자 단말기; 및
상기 제어부에서 산출된 정보를 수신하여 관리하는 관리서버;를 포함하고,
상기 관리서버는 하루 동안 상기 전산가 수치 및 상기 전염기가 수치가 복수 번 측정된 경우, 최대값 및 최소값을 제외한 후 그 평균값을 산출하고, 그 평균값의 범위보다 10% 초과한 수치가 있을 경우, 그 초과한 수치를 제외한 후 다시 평균값을 산출하여 해당하는 날의 전산가 수치 및 전염기가 수치로 설정하고,
상기 전산가 수치 및 상기 전염기가 수치를 기준으로 각각의 등급을 설정하되, 각 등급이 전환되기까지 소요되는 시간을 저장한 후 데이터베이스화 하고, 동일한 차종 또는 동일한 엔진을 사용하는 타차량의 각 등급이 전환되는 평균시간을 산출한 후 그 평균시간의 범위를 벗어나는 차량에는 가중치를 적용하는 것을 특징으로 하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 엔진오일 상태 감지부는,
상기 엔진오일의 전산가(Total ACID Number)를 감지하는 전산가 감지센서;
상기 엔진오일의 전염기가(Total Base Number)를 감지하는 전염기가 감지센서;
상기 블로바이 가스(Blow-by gas)의 압력을 감지하는 블로바이 가스 감지센서; 및
상기 엔진의 진동수치를 감지하는 적어도 하나 이상의 엔진진동 감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은,
미션오일의 색상수치와, 상기 미션오일의 온도수치와, 미션의 진동수치를 감지하는 미션오일 상태 감지부;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 미션오일 상태 감지부에서 전송되는 상기 미션오일의 색상수치, 상기 미션오일의 온도수치 및 상기 미션의 진동수치를 토대로 상기 미션오일의 예상수명을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 미션오일 상태 감지부는,
상기 미션오일의 색상수치를 미션오일 색상센서;
상기 미션오일의 온도를 감지하는 미션오일 온도센서; 및
상기 미션의 진동수치를 감지하는 적어도 하나 이상의 미션진동 감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 자동차 소모부품 수명 예지 시스템은,
타이어에 부착되는 복수의 압전소자를 이용하여 상기 타이어의 진동을 검출하는 압전진동 에너지 하베스팅부;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 압전진동 에너지 하베스팅부에서 전송되는 정보를 토대로 상기 타이어의 예상수명을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 관리서버는 수신된 정보에 보정값을 반영하여 각 소모부품의 예상수명을 재산출한 후, 재산출된 예상수명과, 각각의 소모부품의 구입가능장소 및 정비가능장소를 상기 사용자 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 자동차 소모부품 수명 예지 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170169129A KR101976083B1 (ko) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 사물 인터넷 기반의 자동차 소모부품 수명 예지 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170169129A KR101976083B1 (ko) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 사물 인터넷 기반의 자동차 소모부품 수명 예지 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101976083B1 true KR101976083B1 (ko) | 2019-05-07 |
Family
ID=66656297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170169129A KR101976083B1 (ko) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 사물 인터넷 기반의 자동차 소모부품 수명 예지 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101976083B1 (ko) |
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| KR19980075065A (ko) * | 1997-03-28 | 1998-11-05 | 배순훈 | 엔진 마모 진단 장치 및 그 동작 제어 방법 |
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2017
- 2017-12-11 KR KR1020170169129A patent/KR101976083B1/ko active IP Right Grant
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