KR102030108B1 - 물 펌프 제어량을 이용한 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

물 펌프 제어량을 이용한 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물 펌프 제어량을 이용한 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 일 실시예로 물 펌프에 의해 펌핑된 물을 엔진의 흡입계로 분사하는 인젝터의 고장을 진단하는 시스템에 있어서, 인젝터의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정부; 상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단부; 물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 연산부; 상기 물 펌프 이상 진단부에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 보정부; 및 상기 보정부에서 산출된 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단부;를 포함하는 인젝터 고장 진단 시스템을 제공한다.

Description

물 펌프 제어량을 이용한 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법{Injector failure diagnosis system and method using water pump control volume}
본 발명은 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 물 펌프의 제어량(Duty)을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck)과 클로즈 스턱(close stuck) 고장을 진단할 수 있는 물 펌프 제어량을 이용한 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
노킹은 점화에 의해 화염이 전파되기 전에 미연소 혼합가스가 자체 발화를 일으켜 압력과 온도가 급격하게 상승하면서 연소실 벽을 작은 해머로 빠르게 두드리는 것과 같은 소리를 발생시키는 현상을 의미하며, 노킹이 발생하면 내연 기관의 출력이 급격히 저하되거나, 배기밸브나 피스톤이 고장 나는 등의 문제가 발생하게 되므로, 노킹을 제어하기 위한 다양한 방법들이 제안되고 있다.
종래에는 노크 센서를 이용하여 노킹 여부 및 노킹 강도를 판단하고, 노킹 강도에 따라서 점화 시기를 지각시켜 노킹을 제어하려는 방안이 제안된 바 있으나, 노크 센서를 이용하여 점화 시기를 지각시키는 방식은 엔진의 토크 및 출력 감소를 수반한다는 문제가 있었고, 최근에는 토크 저하를 방지하면서 노킹을 제어하기 위해 공기 보조 분사 시스템, 연료 분사량 증대(Fuel enrichment)를 적용한 EGR 시스템, 물 분사 시스템 등의 다양한 노킹 제어 방안들이 제안되고 있는 실정이다.
상기 방안들 중 연비와 에미션(Emission)에 영향을 주지 않고서는 노킹 제어를 효과적으로 할 수 있는 방안이 바로 물 분사 시스템(Water injection system)이며, 특히 물 분사 시스템은 실린더 안에 고압의 물을 분사함으로써, 엔진의 열을 낮춰 노킹 발생을 방지하고, 과급 압력과 성능을 높일 수 있는 것이 특징이다.
보다 구체적으로, 물 분사 시스템에서는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(40)의 양 측에 흡기계(41)와 배기계(42)가 연결되며, 흡기계(41) 측에는 흡기계(41) 내로 물을 분사하여 엔진(40)의 연소실(43) 내로 물을 투입시킬 수 있는 인젝터(30)가 배치되고, 상기 인젝터(30)는 물 공급 레일(50)을 따라 물 탱크(10)와 연결되며, 물 탱크(10) 내부에는 물 펌프(20)가 배치되어, 물 탱크(10) 내부의 물을 펌핑시켜 물 공급 레일(50)로 토출시킬 수 있으며, 상기 인젝터(30)에서는 물 분사 시기를 조절하여 엔진(40)의 연소실(43) 내부에 물을 분사함으로써, 엔진(40)의 열을 낮춰 노킹 발생을 방지할 수 있는 것이 특징이다.
이 때, 상기 인젝터(30)가 오픈 스턱(Open stuck) 고장이 발생한 경우에는 엔진(40) 내에 침수가 발생할 수 있고, 클로즈 스턱(Close stuck) 고장이 발생한 경우에는 과열로 인한 엔진 파손 등의 치명적인 문제가 발생할 수 있는데, 종래에 제안되었던 물 분사 시스템에는 인젝터(30)의 고장을 진단할 수 있는 마땅한 방안이 마련되어 있지 않아 인젝터(30) 고장에 따른 침수, 파손 등의 문제를 사전에 방지하기 어렵다는 문제가 있었다.
한국등록특허공보(제10-0680536호) “배기응축방식의 물-수증기 병용분사 시스템을 이용한 가솔린 엔진의 노킹 제어장치 및 그 제어방법 ”
본 발명은 물 펌프의 제어량(Duty)을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck)과 클로즈 스턱(close stuck) 고장을 진단할 수 있는 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법을 제공함으로써, 종래의 물 분사 시스템이 갖는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 물 펌프에 의해 펌핑된 물을 엔진의 흡입계로 분사하는 인젝터의 고장을 진단하는 시스템에 있어서, 인젝터의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정부; 상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단부; 물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 연산부; 상기 물 펌프 이상 진단부에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 보정부; 및 상기 보정부에서 산출된 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단부;를 포함하는 인젝터 고장 진단 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 물 펌프 이상 진단부는 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값보다 작은 경우에는 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단하고, 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값 이상인 경우에는 물 펌프에 이상이 있는 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연산부는 상기 물 펌프 이상 진단부에서 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단되는 경우에만 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 보정부는 상기 연산부에서 계산된 제1 물 펌프 제어량 값에 상기 물 펌프 이상 진단부에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율 값을 곱하여 제2 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인젝터 고장 진단부는 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율을 토대로 인젝터의 오픈 스턱 또는 클로즈 스턱 고장을 진단하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 인젝터 고장 진단부는 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제1 기준값보다 작은 경우에는 인젝터가 클로즈 스턱 고장인 것으로 진단하고, 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제2 기준값보다 큰 경우에는 인젝터가 오픈 스턱 고장인 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예로 물 펌프에 의해 펌핑된 물을 엔진의 흡입계로 분사하는 인젝터의 고장을 진단하는 방법에 있어서, 인젝터의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정 단계; 상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단 단계; 물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 제1 물 펌프 제어량 계산 단계; 상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 제2 물 펌프 제어량 산출 단계; 및 상기 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단 단계;를 포함하는 인젝터 고장 진단 방법을 제공한다.
여기서, 상기 물 펌프 이상 진단 단계는 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값보다 작은 경우에는 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단하고, 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값 이상인 경우에는 물 펌프에 이상이 있는 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 물 펌프 제어량 계산 단계는 상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단되는 경우에만 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제2 물 펌프 제어량 산출 단계는 상기 제1 물 펌프 제어량 계산 단계에서 계산된 제1 물 펌프 제어량 값에 상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율 값을 곱하여 제2 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인젝터 고장 진단 단계는 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제1 기준값보다 작은 경우에는 인젝터가 클로즈 스턱 고장인 것으로 진단하고, 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제2 기준값보다 큰 경우에는 인젝터가 오픈 스턱 고장인 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래에 제안되었던 물 분사 시스템들과는 달리 물 펌프 제어량을 이용하여 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(close stuck) 고장을 진단할 수 있으므로, 인젝터 고장에 의해 엔진 침수, 엔진 파손 등의 문제가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 물 분사 시스템의 구성 요소들을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터 진단 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터 진단 시스템의 인젝터 진단 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인젝터 진단 방법의 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터 고장 진단 시스템에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 1은 물 분사 시스템의 구성 요소들을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터 진단 시스템의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터 진단 시스템의 인젝터 진단 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 일 실시예로 물 펌프(20)에 의해 펌핑된 물을 엔진(40)의 흡입계(41)로 분사하는 인젝터(30)의 고장을 진단하는 시스템에 있어서, 인젝터(30)의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정부(100), 상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단부(200), 물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 연산부(300), 상기 물 펌프 이상 진단부(200)에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 연산부(300)에서 계산된 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 보정부(400) 및 상기 보정부(400)에서 산출된 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단부(500)를 포함하는 인젝터 고장 진단 시스템을 제공한다.
즉, 본 발명의 인젝터 고장 진단 시스템은 물 펌프(20)를 구동시키는 물 펌프 제어량(Duty)을 활용하여 물 펌프(30)에 가해지는 부하 정도를 판단하고, 이를 토대로 인젝터(30)의 오픈 스턱 또는 클로즈 스턱 고장을 진단할 수 있다는 것이 특징이며, 이하에서는 본 발명의 인젝터 고장 진단 시스템의 구성 요소에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
여기서, 물 펌프 제어량(Duty)은 물 펌프(20)를 구동시키는 일(Work)량에 대응되는 값이고, 인젝터(30)의 오픈 스턱 고장은 인젝터(30)가 닫히지 않아 엔진(40) 내로 물이 지속적으로 분사되는 고장을 의미하며, 인젝터(30)의 클로즈 스턱 고장은 인젝터(30)가 열리지 않아 엔진(40) 내로 물이 분사되지 않는 고장을 의미한다.
먼저, 상기 물 펌프 제어량 측정부(100)는 물 펌프(30)로부터 인젝터(30)에서 엔진(40)으로 분사되는 물 분사량이 '0'일 때의 물 펌프 제어량 값인 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 역할을 하며, 상기 물 펌프 제어량 측정부(100)에서 측정된 기본 물 펌프 제어량 값은 후술할 물 펌프 이상 진단부(200)로 송신되어 물 펌프(20) 이상 여부를 진단하는데 활용될 수 있다.
이 때, 물 펌프(20)는 물 분사를 준비하는 차원에서 물 공급 레일(50) 내의 압력이 일정 압력 이상이 유지되도록 구동되어야 바, 인젝터(30)에서 엔진(40)으로 분사되는 물 분사량이 '0'임은 별론, 기본 물 펌프 제어량의 값은 '0'이 아님은 당연하다.
다음으로, 상기 물 펌프 이상 진단부(200)는 ⅰ) 기 습득된 펌프 제어량 대비 상기 기본 물 펌프 제어량의 비율(물 펌프 제어량 / 기 습득된 펌프 제어량)을 계산하고, ⅱ) 계산된 기 습득된 펌프 제어량 대비 상기 기본 물 펌프 제어량의 비율을 활용하여 물 펌프(20)의 이상 여부를 진단하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 상기 물 펌프 이상 진단부(200)는 기 습득된 펌프 제어량 대비 상기 기본 물 펌프 제어량의 비율과 기 저장된 설정값을 비교하여 ⅰ) 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값보다 작은 경우(물 펌프 제어량 / 기 습득된 펌프 제어량 < 설정값)에는 물 펌프(20)가 정상 구동하는 것으로 진단하고, ⅱ) 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값 이상인 경우(물 펌프 제어량 / 기 습득된 펌프 제어량 ≥ 설정값)에는 물 펌프(20)에 이상이 있는 것으로 진단할 수 있다.
이 때, 상기 기 습득된 펌프 제어량은 일종의 레퍼런스(Reference) 값의 일종으로, 일반적인 물 펌프(20)에서 인젝터(30)의 물 분사량이 0일 때의 물 펌프 제어량 값을 의미하는데, 본 발명의 물 펌프 이상 진단부(200)는 기 습득된 펌프 제어량 대비 기본 물 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 그 계산 결과를 통해 차량에 탑재된 물 펌프(20)의 특성을 파악할 수 있다.
예를 들어, 기 습득된 펌프 제어량 값이 10이고, 기본 물 펌프 제어량이 11인 경우에는 기 습득된 펌프 제어량 대비 기본 물 펌프 제어량의 비율이 1.1(11/10)으로 계산되는데, 이는 해당 차량에 탑재된 물 펌프(20)가 물 공급 레일(50) 내의 일정한 압력으로 유지하기 위해서는 일반적인 물 펌프(20)에서 하는 일(Work)보다 1.1배만큼의 일을 해야 한다는 것을 의미하는 것이므로, 해당 차량에 탑재된 물 펌프(20)가 물 공급 레일(50) 내의 압력을 유지하기 위하여 일반적인 물 펌프(20)에 더 많은 일이 필요한 펌프라는 것을 파악할 수 있다.
또한, 물 펌프 이상 진단부(200)에서 계산된 기 습득된 펌프 제어량 대비 기본 물 펌프 제어량의 비율 값은 후술할 제2 물 펌프 제어량을 산출하는데 활용될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
다음으로, 상기 연산부(300)는 인젝터(30)의 오픈 스턱 또는 클로즈 스턱 고장 진단에 기초가 되는 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 역할을 하며, 특히 상기 연산부(300)는 물 펌프 이상 진단부(200)에서 물 펌프(20)에 이상이 있는 것으로 진단되는 경우에는 물 펌프 제어량을 통한 인젝터 고장 진단 결과를 신뢰할 수 없으므로, 물 펌프 이상 진단부(200)에서 물 펌프(20)가 정상인 것으로 진단되는 경우에만 제1 물 펌프 제어량을 계산한다.
물 소모량은 물 분사량과 물 펌프의 회전 속도의 곱을 통하여 계산(물 소모량 = 물 분사량 * 물 펌프 회전 속도)할 수 있고, 물 소모량의 평균치는 평균 물 분사량과 평균 물 펌프 회전 속도의 곱을 통하여 계산(물 소모량의 평균치 = 평균 물 분사량 * 평균 물 펌프 회전 속도)할 수 있으므로,
상기 연산부(300)는 레퍼런스 값으로 기 저장된 평균 물 분사량과 평균 물 펌프 회전 속도를 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 물 펌프(20)가 해야 하는 일에 대응되는 제1 물 펌프 제어량을 계산할 수 있다.
다음으로, 보정부(400)는 상기 연산부(300)에서 계산된 제1 물 펌프 제어량을 보정하여, 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 해당 차량에 탑재된 물 펌프(20)에서 해야 하는 일에 대응되는 제2 물 펌프 제어량을 계산하는 역할을 한다.
앞서 연산부(300)에서 계산한 제1 물 펌프 제어량은 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 일반적인 물 펌프(20)에서 해야 하는 일에 대응되는 값인데, 본 발명의 보정부(400)에서는 상기 제1 물 펌프 제어량 값에 상기 물 펌프 이상 진단부(200)에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율(물 펌프 제어량 / 기 습득된 펌프 제어량) 값을 곱하는 보정을 수행함으로써, 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 해당 차량에 탑재된 물 펌프(20)에서 해야 하는 일에 대응되는 제2 물 펌프 제어량(제2 물 펌프 제어량 = 제1 물 펌프 제어량 *
Figure 112018114921225-pat00001
)을 산출해낼 수 있다.
예를 들어, 연산부(300)에서 제1 물 펌프 제어량이 50으로 계산되고, 물 펌프 이상 진단부(200)에서 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 1.1로 계산된 경우라면, 상기 보정부(400)에서는 제2 물 펌프 제어량 값을 55로 산출해낼 수 있다.
즉, 상기 보정부(400)는 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 일반적인 물 펌프(20)에서 해야 하는 일에 대응되는 제1 물 펌프 제어량 값에 차량의 특성이 반영된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율 값을 곱함으로써, 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 해당 차량에 탑재된 물 펌프(20)에서 해야 하는 일에 대응되는 제2 물 펌프 제어량을 산출해낼 수 있는 것이며, 이와 같이 산출된 제2 물 펌프 제어량 값은 인젝터 고장 진단부(500)에 송신되어, 인젝터(30) 고장 진단에 활용될 수 있다.
마지막으로, 인젝터 고장 진단부(500)는 상기 보정부(400)에서 산출된 제2 물 펌프 제어량을 토대로 인젝터(30)가 오픈 스턱 고장인지 또는 클로즈 스턱 고장인지 진단하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 상기 인젝터 고장 진단부(500)는 ⅰ) 인젝터(30)의 물 분사가 이루어질 때의 물 펌프 제어량을 측정하고, 이를 토대로 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위한 물 펌프 평균 제어량을 계산한 후, ⅱ) 상기 계산된 물 펌프 평균 제어량 값과 해당 차량의 물 펌프(20)가 정상 구동할 때의 물 펌프 제어량 값인 제2 물 펌프 제어량 값을 토대로 인젝터(30)의 고장 여부 및 고장 종류를 진단할 수 있다.
특히, 상기 인젝터 고장 진단부(500)는 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율(물 펌프 평균 제어량 / 제2 물 펌프 제어량)을 토대로 인젝터의 오픈 스턱 또는 클로즈 스턱 고장을 진단할 수 있으며, ⅰ) 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 기 설정된 제1 기준값보다 작은 경우(
Figure 112018114921225-pat00002
< 제1 기준값)에는 인젝터(30)가 엔진(40) 내로 물을 분사하지 못하여 물 펌프(20)가 정상 작동할 때보다 더 적은 양의 일을 하는 것이므로, 인젝터(30)가 클로즈 스턱 고장인 것으로 진단하고, ⅱ) 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 기 설정된 제2 기준값보다 큰 경우(
Figure 112018114921225-pat00003
> 제2 기준값)에는 인젝터(30)가 엔진(40) 내로 너무 많은 물을 분사하여 물 펌프(20)가 정상 작동할 때보다 더 많은 양의 일을 하는 것이므로, 인젝터(30)가 오픈 스턱 고장인 것으로 진단할 수 있다.
또한, ⅲ) 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제1 기준값 이상 제2 기준값 이하인 경우(제1 기준값 ≤
Figure 112018114921225-pat00004
≤ 제2 기준값)에는 노이즈로 인하여 제2 물 펌프 제어량 값과 물 펌프 평균 제어량 값의 차이가 발생하는 것이므로, 인젝터(30)가 정상인 것으로 진단할 수 있다.
이 때, 제2 기준값은 제1 기준값보다 큰 값이며, 실시예에 따라 상기 제1 기준값, 제2 기준값이 가변될 수 있음은 당연하다.
다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인젝터 고장 진단 방법에 대하여 살펴보도록 한다.
이 때, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인젝터 진단 방법의 순서도이며, 본 발명의 인젝터 고장 진단 방법의 각 과정(단계)에 대한 구체적인 설명은 앞서 설명한 바와 동일하므로, 이하에서는 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로 물 펌프에 의해 펌핑된 물을 엔진의 흡입계로 분사하는 인젝터의 고장을 진단하는 방법에 있어서, 인젝터의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정 단계(S210), 상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단 단계(S220), 물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 제1 물 펌프 제어량 계산 단계(S230), 상기 물 펌프 이상 진단 단계(S220)에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 제2 물 펌프 제어량 산출 단계(S240) 및 상기 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단 단계(S250)를 포함하는 인젝터 고장 진단 방법을 제공한다.
앞서 언급했던 바와 같이 상기 제1 물 펌프 제어량은 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 일반적인 물 펌프에서 해야 하는 일의 값에 대응되는 값이며, 제2 물 펌프 제어량은 물 소모량 평균치만큼의 물을 분사하기 위해 해당 차량에 탑재된 물 펌프에서 해야 하는 일의 값에 대응되는 값이다.
이 때, 상기 물 펌프 이상 진단 단계(S220)는 ⅰ) 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값보다 작은 경우에는 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단하고, ⅱ) 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값 이상인 경우에는 물 펌프에 이상이 있는 것으로 진단할 수 있다.
또한, 상기 물 펌프 이상 진단 단계(S220)에서 물 펌프에 이상이 있는 것으로 진단되는 경우에는 물 펌프 제어량을 통해 진단한 인젝터 고장 진단 결과를 신뢰할 수 없으므로, 상기 제1 물 펌프 제어량 계산 단계(S230)는 상기 물 펌프 이상 진단 단계(S220)에서 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단되는 경우에만 제1 물 펌프 제어량을 계산한다.
아울러, 상기 제2 물 펌프 제어량 산출 단계(S240)는 상기 제1 물 펌프 제어량 계산 단계에서 계산된 제1 물 펌프 제어량 값에 상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율 값을 곱하여 제2 물 펌프 제어량(제2 물 펌프 제어량 = 제1 물 펌프 제어량 *
Figure 112018114921225-pat00005
)을 계산할 수 있고, 상기와 같이 계산된 제2 물 펌프 제어량은 인젝터 고장 진단 단계(S250)에서 인젝터 고장 진단 시, 물 펌프가 정상 작동할 때의 기준값으로 활용될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 인젝터 고장 진단 단계(S250)는 ⅰ) 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 기 설정된 제1 기준값보다 작은 경우(
Figure 112018114921225-pat00006
< 제1 기준값)에는 인젝터가 엔진내로 물을 분사하지 못하여 물 펌프가 정상 작동할 때보다 더 적은 양의 일을 하는 것이므로, 인젝터가 클로즈 스턱 고장인 것으로 진단하고, ⅱ) 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 기 설정된 제2 기준값보다 큰 경우(
Figure 112018114921225-pat00007
> 제2 기준값)에는 인젝터가 엔진 내로 너무 많은 물을 분사하여 물 펌프가 정상 작동할 때보다 더 많은 양의 일을 하는 것이므로, 인젝터가 오픈 스턱 고장인 것으로 진단하며, ⅲ) 제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제1 기준값 이상 제2 기준값 이하인 경우(제1 기준값 ≤
Figure 112018114921225-pat00008
≤ 제2 기준값)에는 노이즈로 인하여 제2 물 펌프 제어량 값과 물 펌프 평균 제어량 값의 차이가 발생하는 것이므로, 인젝터가 정상인 것으로 진단할 수 있다.
정리하면, 본 발명은 상기와 같이 물 펌프의 부하를 활용하여 인젝터의 고장 여부 및 고장 유형까지 진단할 수 있는 인젝터 고장 진단 시스템 및 방법을 제공하여 인젝터 고장에 의해 엔진 침수, 엔진 파손 등의 문제가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 물 탱크
20 : 물 펌프
30 : 인젝터
40 : 엔진
41 : 흡기계
42 : 배기계
43 : 연소실
50 : 물 분사 레일
100 : 물 펌프 제어량 측정부
200 : 물 펌프 이상 진단부
300 : 연산부
400 : 보정부
500 : 인젝터 고장 진단부

Claims (11)

  1. 물 펌프에 의해 펌핑된 물을 엔진의 흡입계로 분사하는 인젝터의 고장을 진단하는 시스템에 있어서,
    인젝터의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정부;
    상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단부;
    물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 연산부;
    상기 물 펌프 이상 진단부에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 보정부; 및
    상기 보정부에서 산출된 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단부;를 포함하는 인젝터 고장 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물 펌프 이상 진단부는,
    기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값보다 작은 경우에는 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단하고,
    기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값 이상인 경우에는 물 펌프에 이상이 있는 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 물 펌프 이상 진단부에서 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단되는 경우에만 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 연산부에서 계산된 제1 물 펌프 제어량 값에 상기 물 펌프 이상 진단부에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율 값을 곱하여 제2 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인젝터 고장 진단부는,
    제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율을 토대로 인젝터의 오픈 스턱 또는 클로즈 스턱 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인젝터 고장 진단부는,
    제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제1 기준값보다 작은 경우에는 인젝터가 클로즈 스턱 고장인 것으로 진단하고,
    제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제2 기준값보다 큰 경우에는 인젝터가 오픈 스턱 고장인 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 시스템.
  7. 물 펌프에 의해 펌핑된 물을 엔진의 흡입계로 분사하는 인젝터의 고장을 진단하는 방법에 있어서,
    인젝터의 물 분사량이 0일 때의 기본 물 펌프 제어량을 측정하는 물 펌프 제어량 측정 단계;
    상기 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 계산하고, 이를 토대로 물 펌프 이상 여부를 진단하는 물 펌프 이상 진단 단계;
    물 펌프 회전 속도와 물 분사량을 토대로 물 소모량의 평균치를 계산하고, 상기 계산된 물 소모량 평균치를 토대로 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 제1 물 펌프 제어량 계산 단계;
    상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율을 토대로 상기 제1 물 펌프 제어량을 보정하여 제2 물 펌프 제어량을 산출하는 제2 물 펌프 제어량 산출 단계; 및
    상기 제2 물 펌프 제어량과 물 펌프 평균 제어량을 토대로 인젝터의 오픈 스턱(Open stuck) 또는 클로즈 스턱(Close stuck) 고장을 진단하는 인젝터 고장 진단 단계;를 포함하는 인젝터 고장 진단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 물 펌프 이상 진단 단계는,
    기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값보다 작은 경우에는 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단하고,
    기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율이 설정값 이상인 경우에는 물 펌프에 이상이 있는 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 물 펌프 제어량 계산 단계는,
    상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 물 펌프가 정상 구동하는 것으로 진단되는 경우에만 제1 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 물 펌프 제어량 산출 단계는,
    상기 제1 물 펌프 제어량 계산 단계에서 계산된 제1 물 펌프 제어량 값에 상기 물 펌프 이상 진단 단계에서 계산된 기본 물 펌프 제어량과 기 습득된 펌프 제어량의 비율 값을 곱하여 제2 물 펌프 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 인젝터 고장 진단 단계는,
    제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제1 기준값보다 작은 경우에는 인젝터가 클로즈 스턱 고장인 것으로 진단하고,
    제2 물 펌프 제어량 대비 물 펌프 평균 제어량의 비율이 제2 기준값보다 큰 경우에는 인젝터가 오픈 스턱 고장인 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 방법.
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