KR102417911B1 - 차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량 엔진의 동작중에 도징 인젝터(dosing injector)를 냉각시키기 위한 전동식워터펌프(Electric Water Pump, EWP)를 이용하여 냉각수의 부족을 검출함으로써, 냉각수 부족으로 인한 도징 인젝터의 열화를 미연에 방지할 수 있는 차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 냉각수 부족 검출 장치에 있어서, 차량의 배기관에 요소수를 분사하는 요소수 인젝터; 상기 요소수 인젝터를 냉각시키는 펌프; 및 상기 펌프에 기준전류를 인가하고 상기 펌프의 RPM이 기준 RPM에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하며, 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교를 통해 상기 펌프 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING LACK OF COOLING WATER IN VEHICLE}
본 발명은 차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 엔진 차량에서 도징 인젝터(dosing injector)를 냉각(cooling)시키기 위한 전동식워터펌프(Electric Water Pump, EWP)를 이용하여 냉각수의 부족을 검출하는 기술에 관한 것이다.
디젤 엔진에서 배출되는 배기가스에는 심각한 대기오염을 유발하는 질소산화물(NOx)이 포함되어 있다. 이를 제거하기 위해 디젤 엔진의 배기관에는 배기가스 중 PM(Particulate Matter)을 물리적으로 포집하여 제거하기 위한 배기가스 후처리 장치의 일종인 DOC(Diesel Oxidation Catalyst) 또는 DPF(Diesel Particulate Filter)와, NOx를 효과적으로 제거하기 위한 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매가 순차적으로 장착되어 있다.
이러한 SCR 촉매 시스템은 일종의 환원제인 요소수(Urea)를 SCR 촉매에 분사하여 NOx를 효과적으로 저감시키는 시스템으로서, 요소수 탱크 내의 요소수를 도징 인젝터(요소수 인젝터)를 이용하여 SCR 촉매에 분사하여 NOx를 저감시킨다. 즉, SCR 촉매 시스템은 배기관에서 분사된 요소수가 배기관 내의 열에 의해 열분해 되거나 SCR 촉매와 접촉하여 분해되어 한 분자의 요소는 두 분자의 암모니아로 전환되고, 이렇게 전환된 암모니아는 배기가스 중의 질소산화물과의 SCR 반응에 이용됨으로써, 반응 결과의 산물인 무해한 질소와 물을 외부로 배출시키는 시스템이다.
이때, 엔진 룸 내의 온도가 상승하면 그 전도열에 의하여 요소수가 고온에 노출되게 되고, 이로 인해 요소수 고체 결정 및 부산물이 발생하여 요소수 도징 인젝터의 노즐이 막혀 요소수가 분사되지 않는 작동 불량을 유발한다.
이에 따라 도징 인젝터는 효과적인 냉각 기능을 수행할 수 있도록 공랭식 냉각 구조 또는 수랭식의 냉각구조를 가진다.
공랭식 냉각 구조는 수랭식 냉각 구조에 비해 장착 위치가 자유롭고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있지만, 수랭식 냉각 구조에 비해 냉각 능력이 부족한 단점이 있다.
수랭식 냉각 구조는 공랭식 냉각 구조에 비해 냉각 능력이 우수한 장점이 있지만, 장착 위치의 제약이 많고 냉매가 유동할 수 있는 추가 배관 등의 설치가 필요한 단점이 있다. 즉, 수랭식 냉각 구조는 일반적으로 차량의 엔진룸에 위치한 냉각수를 냉매로 사용하는데, 상기 냉각수를 차량의 후미에 위치한 요소수 분사장치까지 공급하기 위해 많은 배관 및 워터펌프가 필요하기 때문에 공랭식 냉각 구조에 비해 구조가 복잡하고 비용의 소모도 더 크다.
도징 인젝터(dosing injector)를 냉각시키기 위한 전동식워터펌프는 냉각수 라인의 누수 현상 등으로 인해 냉각수의 유량이 부족한 경우에 냉각수 부족 현상을 검출할 수 있는 검출수단이 필요하다.
종래의 냉각수 부족 검출 기술은 냉각수 리저버 탱크에 수위센서를 설치하고, 상기 설치된 수위센서를 통해 냉각수 리저버 탱크의 수위를 감지한 후 이에 기초하여 냉각수의 부족 여부를 검출하였다.
따라서, 종래의 기술은 수위센서의 적용에 따른 부품 수 증가로 원가를 상승시키는 문제점이 있다.
대한민국공개특허 제1998-0002693호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량 엔진의 동작중에 도징 인젝터(dosing injector)를 냉각시키기 위한 전동식워터펌프(Electric Water Pump, EWP)를 이용하여 냉각수의 부족을 검출함으로써, 냉각수 부족으로 인한 도징 인젝터의 열화를 미연에 방지할 수 있는 차량의 냉각수 부족 검출 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 냉각수 부족 검출 장치에 있어서, 차량의 배기관에 요소수를 분사하는 요소수 인젝터; 상기 요소수 인젝터를 냉각시키는 EWP(Electric Water Pump); 및 상기 EWP에 기준전류를 인가하고 상기 EWP의 RPM이 기준 RPM에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하며, 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교를 통해 상기 EWP 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 측정된 시간이 기준시간의 범위에 포함되지 않으면 상기 EWP 내에 냉각수가 부족하다고 판단할 수 있다.
상기 제어부는 차량 네트워크에 접속하여 기어의 단 정보와 엑셀 페달의 위치정보를 수집할 수 있다.
상기 제어부는 기어가 중립인 상태에서 상기 EWP에 기준전류를 인가할 수 있다.
상기 제어부는 엑셀 페달이 오프된 상태에서 상기 EWP에 기준전류를 인가할 수 있다.
상기 제어부는 듀티 70% 이상의 기준전류를 상기 EWP에 인가할 수 있다.
이러한 본 발명의 장치는 상기 제어부가 검출한 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 냉각수 부족 검출 방법에 있어서, EWP(Electric Water Pump)에 기준전류를 인가하는 단계; 상기 EWP의 RPM(Revolutions Per Minute)을 측정하는 단계; 상기 EWP에 기준전류를 인가한 시점부터 상기 EWP의 RPM이 기준 RPM에 도달하는 시점까지의 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교결과에 기초하여 EWP 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계는 상기 측정된 시간이 기준시간의 범위에 포함되지 않으면 상기 EWP 내에 냉각수가 부족하다고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준전류를 인가하는 단계는 듀티 70% 이상의 기준전류를 상기 EWP에 인가하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 방법은 상기 검출한 결과를 표시하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 차량의 냉각수 부족 검출 방법에 있어서, 차량 네트워크에 접속하여 기어의 단 정보와 엑셀 페달의 위치정보를 수집하는 단계; 기어가 중립인 상태 또는 엑셀 페달이 오프된 상태에서 EWP(Electric Water Pump)에 기준전류를 인가하는 단계; 상기 EWP의 RPM(Revolutions Per Minute)을 측정하는 단계; 상기 EWP에 기준전류를 인가한 시점부터 상기 EWP의 RPM이 기준 RPM에 도달하는 시점까지의 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교결과에 기초하여 EWP 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계는 상기 측정된 시간이 기준시간의 범위에 포함되지 않으면 상기 EWP 내에 냉각수가 부족하다고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준전류를 인가하는 단계는 듀티 70% 이상의 기준전류를 상기 EWP에 인가하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 다른 방법은 상기 검출한 결과를 표시하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명은, 차량 엔진의 동작중에 도징 인젝터(dosing injector)를 냉각시키기 위한 전동식워터펌프(Electric Water Pump, EWP)를 이용하여 냉각수의 부족을 검출함으로써, 냉각수 부족으로 인한 도징 인젝터의 열화를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 요소수 도징 인젝터 냉각 시스템의 일예시도,
도 2 는 본 발명에 이용되는 전동식워터펌프의 외형도,
도 3 은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 5 는 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 장치의 제어부의 상세 구성도,
도 6 은 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 7 은 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 요소수 도징 인젝터 냉각 시스템의 일예시도로서, 상기 요소수 도징 인젝터 냉각 시스템에 리저버 탱크의 냉각수를 이용하여 도징 인젝터를 냉각시키는 방식, 엔진 내부의 냉각수를 이용하여 도징 인젝터를 냉각시키는 방식, 상기 두 방식의 혼합 방식 중 어느 방식이 적용되든 상관없이 본 발명은 적용 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 요소수 도징 인젝터 냉각 시스템은, 요소수 도징 인젝터(4)에 리저버 탱크(8)의 냉각수를 공급하여 요소수 도징 인젝터(4)를 냉각시키기 위해, 요소수 도징 인젝터(4)로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부(10)와, 요소수 도징 인젝터(4)로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입부(12)가 형성된 리저버 탱크(8)와, 리저버 탱크(8)로부터 요소수 도징 인젝터(4)로 리저버 탱크(8)의 냉각수를 순환시키는 전동식워터펌프(EWP, 14)를 포함한다.
리저버 탱크(8)에서 냉각수 공급부(10)는 냉각수 유입부(12)보다 낮은 위치에 형성되며, 전동식워터펌프(14)에 의해 리저버 탱크(8)의 냉각수가 요소수 도징 인젝터(4)로 공급되고, 다시 리저버 탱크(8)로 유입 되게 된다.
리저버 탱크(8)는 엔진 룸에 위치한 라디에이터(18)의 측면에 라디에이터(18)의 오버플로우 관(20)과 연결되어 위치하며, 엔진 룸으로 유입되는 차량의 주행풍에 의해 냉각된다.
리저버 탱크(8)에는 차량이 전진하는 방향을 향해 방열핀(16)이 설치되어 차량의 주행풍과의 접촉 면적을 넓혀 리저버 탱크(8)의 냉각 효과를 더욱 증대시키게 된다.
상기와 같은 요소수 도징 인젝터(4) 냉각 장치의 운전 방식은 다음과 같다.
먼저, 요소수 도징 인젝터(4)의 운전온도를 측정한 후, 요소수 도징 인젝터(4)의 한계온도 대비 운전온도가 한계 마진 설정 온도보다 낮으면, 엔진 내부 냉각수 라인(6)을 통해 요소수 도징 인젝터(4)로 흐르는 냉각수를 차단하는 동시에, 리저버 탱크(8)의 냉각수를 요소수 도징 인젝터(4)로 공급하는 방식이다.
예를 들어, 상기 한계 마진 설정 온도를 30℃로 하고 요소수 도징 인젝터(4)의 한계 온도가 120℃라고 할 때, 상기 운전 온도가 90℃ 이상이 되면 상기 엔진 내부에서의 냉각수의 공급을 중단하는 동시에 평균 온도가 50℃인 리저버 탱크(8)의 냉각수를 요소수 도징 인젝터(4)로 공급하여 요소수 도징 인젝터(4)를 냉각시키게 된다.
상기와 같은 요소수 도징 인젝터(4)를 냉각시키는 다른 운전 방식은 다음과 같다.
먼저, 요소수 도징 인젝터(4)의 운전온도를 측정한 후, 요소수 도징 인젝터(4)의 한계온도 대비 운전온도가 한계 마진 설정온도보다 낮으면, 리저버 탱크(8)의 냉각수량을 확인하게 된다.
리저버 탱크(8)의 냉각수가 일정 수위 이상이면 엔진 내부로부터의 냉각수 공급을 중단하는 동시에 리저버 탱크(8)의 냉각수를 요소수 도징 인젝터(4)로 공급하게 되지만, 리저버 탱크(8)의 냉각수가 일정 수위 미만이면 엔진 내부로부터의 냉각수의 공급을 유지하면서 리저버 탱크(8)의 냉각수와 엔진 내부로부터의 냉각수를 혼합한 후 요소수 도징 인젝터(4)로 공급한다.
예를 들어, 한계 마진 설정온도를 30℃로 하고 요소수 도징 인젝터(4)의 한계온도가 120℃라고 할 때, 운전온도가 90℃ 이상이 되면 리저버 탱크(8)의 냉각수량을 확인한다.
리저버 탱크(8)의 냉각수가 일정 수위 이상일 경우 엔진 내부로부터의 냉각수 공급을 중단하는 동시에 리저버 탱크(8)의 냉각수를 요소수 도징 인젝터(4)로 공급하게 되고, 리저버 탱크(8)의 냉각수가 일정 수위 미만일 경우 리저버 탱크(8)의 냉각수가 부족하기 때문에 엔진 내부로부터의 냉각수 공급을 유지하면서 리저버 탱크(8)의 냉각수와 엔진 내부로부터의 냉각수를 혼합한 후 요소수 도징 인젝터(4)로 공급하여 요소수 도징 인젝터(4)를 냉각시킨다.
리저버 탱크(8)의 냉각수와 엔진 내부에서의 냉각수는 요소수 도징 인젝터(4)에 유입되기 전에 위치한 믹서(22)에서 혼합된다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 전동식워터펌프(14)의 일실시예 구조에 대해 살펴보기로 한다.
전동식워터펌프(14)는 회전축(1)과, 상기 회전축(1)의 외주면에 결합되며 펌핑되는 냉각수가 유동할 수 있도록 된 공간 내에 회전 가능하게 설치된 회전자어셈블리(3)와, 상기 회전자어셈블리(3)를 감싸도록 설치되어 외부로부터 제공되는 전기에 의해 상기 회전자어셈블리(3)를 회전시키는 자기력을 제공하는 고정자어셈블리(5)와, 상기 회전자어셈블리(3)의 외주면과 갭을 형성하도록 상기 고정자어셈블리(5)의 내측면을 형성하면서, 상기 회전자어셈블리(3) 및 상기 회전축(1)의 후방단부를 완전히 감싸서 회전 가능하게 지지하는 용기형상의 실링캔부(7)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 실링캔부(7)는 상기 고정자어셈블리(5)의 일부를 이루면서 상기 회전자어셈블리(3) 및 상기 회전자어셈블리(3)의 회전축(1) 후방단부 모두를 감싸서 지지할 수 있는 용기 형상으로 형성됨으로써, 상기 회전자어셈블리(3)가 위치한 상기 실링캔부(7) 내측공간으로 유동하는 냉각수가 상기 실링캔부(7) 외측으로 누수되지 않도록 하는 보다 확실한 방수 성능을 제공하도록 된 것이다.
상기 회전축(1)의 전방단부에는 냉각수를 펌핑하기 위한 임펠러(9)가 장착되며, 상기 실링캔부(7)는 상기 회전축(1)의 임펠러(9)가 장착된 전방단부를 향하는 방향으로는 개구되고, 상기 회전축(1)의 임펠러(9)가 장착된 반대편의 후방단부를 감싸도록 밀폐된 형상으로 형성된다.
상기 회전축(1)의 후방단부에는 리어베어링(11)이 결합되며, 상기 실링캔부(7)에는 상기 리어베어링(11)을 지지하는 지지리브(13)가 내측으로 돌출되어 형성되고, 상기 지지리브(13)는 상기 실링캔부(7)의 후방 내측면으로부터 단차를 형성하면서 돌출되어 상기 리어베어링(11) 및 회전축(1)의 후방단부와의 사이에 냉각수가 유동할 수있는 냉각수통로(15)를 형성하도록 구성된다.
따라서, 상기 회전축(1)의 후방단부는 상기 실링캔부(7) 내에서 상기 지지리브(13)에 의해 지지되는 리어베어링(11)에 의해 회전 가능한 상태로 고정되게 되며, 상기 냉각수통로(15)에 의해 상기 리어베어링(11) 및 회전축(1)의 후방에도 냉각수가 유동함에 의해 이 부분의 냉각이 가능하도록 함은 물론 냉각수의 완충작용에 의해 상기 회전축(1)의 회전 진동에 의한 상기 지지리브(13) 등의 지지부의 파손이 방지되도록 하며, 후술하는 드라이버공간(17)에 구비되는 드라이버(19)를 냉각하는 효과도 얻을 수 있게 된다.
상기 고정자어셈블리(5)는 상기 실링캔부(7) 외측에 위치하는 다수의 인슐레이터(21)와 상기 인슐레이터(21)에 감긴 코일(23) 및 상기 인슐레이터(21)를 고정하는 고정자코어(25)를 포함하며, 상기 실링캔부(7) 외측에 상기 인슐레이터(21)와 코일(23) 및 고정자코어(25)를 고정한 상태에서 고압으로 압축 사출되어 상기 실링캔부(7)와 인슐레이터(21), 코일(23) 및 고정자코어(25)와 함께 일체화되는 BMC(Bulk Mold Compound)케이스(27)를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 실링캔부(7)는 엔지니어링 플라스틱의 일종인 PPS(Polyphenylene sulfide) 재질로 사출되어 형성된다.
즉, 상기 고정자어셈블리(5)는 상기 실링캔부(7)를 일차적으로 사출하여 형성한 후, 그 외측에 상기 인슐레이터(21), 코일(23) 및 고정자코어(25)를 고정한 상태에서 저수축재인 칼륨계를 포함하는 복합원료인 상기 BMC를 이중 사출함으로써 일체화하여 형성하는 것이다.
상기와 같이 이중 사출에 의해 상기 고정자어셈블리(5)를 구성하면, 상기 고정자어셈블리(5) 내부에 서로 다른 재질과 부품의 조합에 의해 발생할 수 있는 공기층이 존재하지 않는 상태로 고정자어셈블리를 구성할 수 있어서, 모터의 효율 감소를 방지하여 모터의 성능을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 모터 성능의 균일성을 향상시키는 데에 도움을 준다.
또한, 상기 BMC 재질은 방열특성이 우수한 바, 상기 실링캔부(7)의 형상과 상기 PPS 재질에 의한 완전한 방습 및 방수 기능과, 상기 BMC케이스(27)에 의한 원활한 방열특성은 궁극적으로 전동식 워터펌프의 작동 신뢰성을 크게 향상시키게 된다.
한편, 상기 BMC케이스(27) 내부에는 상기 회전자어셈블리(3)의 회전을 센싱하는 홀센서를 구비한 홀센서기판(29)도 삽입되어 일체화되도록 하는 것이 바람직할 것이다.
상기 실링캔부(7)의 전방단부에는 반경방향 외측으로 돌출되어 상기 BMC케이스(27)로 삽입되어 결합력을 강화시키는 돌출걸림단(31)이 형성되며, 상기 돌출걸림단(31)으로부터 전방 쪽으로 돌출되어 내주면이 실링재(33)를 압착 지지할 수 있도록 하여 상기 실링캔부(7) 내측와 외측을 밀폐하여 차단하는 실링결합단(35)이 형성된다.
따라서, 상기 실링캔부(7)는 상기 돌출걸림단(31)에 의해 상기 BMC케이스(27)와 보다 긴밀하고 견고한 일체를 이루게 된다.
한편, 냉각수가 유입되는 유입구(37)와 냉각수가 유출되는 유출구(39) 및 임펠러(9)가 회전하는 펌핑공간(41)을 형성하는 펌프커버(43)와, 상기 펌프커버(43)에 결합되어 상기 펌핑공간(41)을 함께 형성하며, 상기 펌핑공간(41)과는 별도로 내부에 모터를 구성하는 상기 고정자어셈블리(5)와 회전자어셈블리(3)가 설치될 모터공간(45)을 형성하는 바디커버(47)와, 상기 바디커버(47)에 결합되어 상기 모터공간(45)을 함께 형성하며, 상기 모터공간(45)과는 별도로 내부에 모터를 제어하는 드라이버(19)가 설치될 드라이버공간(17)을 형성하는 드라이버케이스(49)와, 상기 드라이버케이스(49)를 밀폐시키는 드라이버커버(51)를 포함하여 구성된다.
결국, 전동식워터펌프(14)는 회전축(1)과, 상기 회전축(1)의 전방단부에 장착되어 냉각수를 펌핑하기 위한 임펠러(9)와, 상기 회전축(1)의 외주면에 결합되며 펌핑되는 냉각수가 유동할 수 있도록 된 공간 내에 회전 가능하게 설치된 회전자어셈블리(3)와, 상기 회전자어셈블리(3)를 감싸도록 설치되어 외부로부터 제공되는 전기에 의해 상기 회전자어셈블리(3)를 회전시키는 자기력을 제공하는 고정자어셈블리(5)와, 상기 회전자어셈블리(3)의 외주면과 갭을 형성하도록 상기 고정자어셈블리(5)의 내측면을 형성하면서, 상기 회전자어셈블리(3) 및 상기 회전축(1)의 후방단부를 완전히 감싸서 회전 가능하게 지지하고, 상기 회전축(1)의 임펠러(9)가 장착된 전방단부를 향하는 방향으로는 개구되며, 상기 회전축(1)의 임펠러(9)가 장착된 반대편의 후방단부를 감싸도록 밀폐된 형상으로 형성된 실링캔부(7)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 요소수 도징 인젝터(4)에 냉각수를 공급하는 전동식워터펌프(14)는 보통 차량의 엔진이 정지한 후에 동작하여 요소수 도징 인젝터(4)의 열화를 방지한다.
실제, 엔진이 정지한 후에도 엔진의 열이 요소수 도징 인젝터(4)에 전달되어 요소수 도징 인젝터(4)의 온도를 높이기 때문에 전동식워터펌프(14)의 동작이 필수적으로 요구된다.
하지만, 냉각수가 부족한 경우에는 전동식워터펌프(14)가 아무리 동작해도 요소수 도징 인젝터(4)를 냉각시킬 수 없기 때문에 냉각수 부족 여부를 확인할 수 있는 방안이 요구되며, 이하 그 방안에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 장치(400)는, 저장부(storage, 410), 차량 네트워크 접속부(interface module, 420), 표시부(display, 430), 제어부(controller, 440), 입력부(input, 450)를 포함할 수 있다. 본 발명을 실시하는 방식에 따라서 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구비될 수 있으며, 발명을 실시하는 방식에 따라서 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다.
먼저, 저장부(410)는 냉각수 부족 여부를 판단하는데 이용되는 기준데이터를 저장한다. 즉, 저장부(410)는 기준전류에 상응하는 기준 RPM에 도달하는데 걸리는 기준시간을 저장한다. 여기서, 기준전류는 전동식워터펌프(14)를 최대로 구동시키는 전류로서, 듀티가 70% 이상이 바람직하다. 그 이유는 듀티가 70% 이하에서는 노이즈의 영향이 커지기 때문이다(신호 변별력 약화). 기준시간은 정확한 시간을 의미할 수도 있고, 소정의 시간범위를 의미할 수도 있다.
저장부(410)는 차량의 냉각수 부족 검출 장치(400)가 수행하는 각종 기능을 지원하기 위한 데이터를 저장할 수도 있다.
저장부(410)는 제어부(440)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들을 임시 저장할 수도 있다.
저장부(410)는 차량에 장착된 전동식워터펌프(14)의 사양정보, 성능정보 등을 저장할 수도 있다.
이러한 저장부(410)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Rrandom Access Memory; RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory; ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
다음으로, 차량 네트워크 접속부(420)는 차량 네트워크에 접속하기 위한 모듈로서, 네트워크 접속 인터페이스를 제공한다. 이때, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented Systems Transport) 등을 포함한다.
다음으로, 표시부(430)는 클러스터로 구현될 수 있으며, 각종 알림 정보를 운전자에게 제공한다. 특히, 표시부(430)는 제어부(440)의 제어하에 냉각수 부족이 발생했음을 표시할 수 있다. 여기서, 클러스터는 디지털 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 디지털 방식의 클러스터는 차량정보 및 주행정보를 영상으로 표시할 수 있고, 배터리 충전량에 기초하여 산출된 차량의 주행가능거리를 표시할 수 있다. 또한, 클러스터는 타코미터, 속도계, 냉각수 온도계, 방향전환 지시등, 상향등 표시등, 경고등, 안전벨트 경고등, 주행거리계, 주행 기록계, 자동변속 선택 레버 표시등, 도어 열림 경고등, 엔진 오일 경고등, 배터리부족 경고등을 포함할 수 있다.
표시부(430)는 AVN(Audio Video Navigation) 시스템의 디스플레이로 구현될 수도 있다.
표시부(430)는 근접센서를 통해 표시창 내에서 근접 터치를 감지할 수도 있다. 예를 들면, 표시부(430)는 포인터(예를 들면, 손가락 또는 스타일러스 팬(stylus pen))가 근접 터치 될 때 그 근접 터치의 위치를 검출하고, 그 검출된 위치에 대응하는 위치정보를 제어부(440)에 출력한다.
본 발명은 소리를 통해 냉각수 부족을 경고하는 경고부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 제어부(440)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다. 이러한 제어부(440)는 하드웨어 또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있으며, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 존재할 수 있다. 바람직하게는, 제어부(440)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제어부(440)는 일례로 듀티 70% 이상의 기준전류를 전동식워터펌프(14)에 인가하고 상기 전동식워터펌프(14)의 RPM이 기준 RPM에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하며, 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교를 통해 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출한다.
제어부(440)는 상기 측정된 시간이 기준시간을 만족하면 전동식워터펌프(14) 내에 냉각수가 부족하지 않다고 판단하고, 기준시간을 만족하지 않으면(보통, 기준시간 미만) 전동식워터펌프(14) 내에 냉각수가 부족하다고 판단한다.
차량의 엔진이 정지한 상태에서는 엔진의 토크에 의한 영향을 받지 않고 냉각수의 부족 여부를 검출할 수 있기 때문에 상술한 기능만으로 정상적으로 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출할 수 있다.
하지만, 차량의 엔진이 동작하고 있는 경우(주행중)에는 엔진의 토크에 의한 영향을 받지 않는 시점에 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출해야 검출결과의 정확성을 높일 수 있다.
이에 본 발명은 테스트를 통해 엔진의 공회전 상태(기어가 중립(N)인 상태), 엑셀 페달이 오프된 상태(운전자가 엑셀 페달을 밟지 않은 상태), 운전자가 밟고 있는 엑셀 페달에서 발을 뗀 후 임계시간(일례로, 1초)이 경과한 시점 등에 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 경우 정확도 높은 검출결과를 얻을 수 있었다.
이를 반영하여, 제어부(440)는 기어가 중립인 상태, 엑셀 페달이 오프된 상태에서, 일례로 듀티 70% 이상의 기준전류를 전동식워터펌프(14)에 인가하고, 상기 전동식워터펌프(14)가 기준 RPM에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하며, 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교를 통해 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출할 수 있다.
한편, 제어부(440)는 입력부(450)를 통한 사용자의 설정(일례로, 사용자의 조작에 의한 스위치 on)에 따라 활성화되어 냉각수 부족 여부를 검출하는 과정을 수행할 수 있다.
제어부(440)는 차량 네트워크 접속부(420)를 통해 차량 네트워크에 접속하여 각종 차량 데이터를 수집할 수 있다. 즉, 제어부(440)는 일례로 차량의 엔진의 동작 여부, 차량의 속도, 엑셀 페달의 눌림 정도(Accel Position Sensor, APS), 엔진의 RPM(Revolutions Per Minute), 엔진의 토크, 엔진의 오버런(Over-run) 여부, 기어 단(N, R, D), 클러치(clutch) 체결 여부 등을 수집할 수 있다. 이때, 제어부(440)는 상황에 따라 필요한 정보만을 선택적으로 수집할 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 장치의 제어부의 상세 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(440)는 전류인가모듈(441)과 RPM 측정 모듈(442) 및 타이머(443)를 구비할 수 있다.
전류인가모듈(441)은 차량에 탑재된 배터리(미도시)를 기반으로 전동식워터펌프(14)에 기준전류를 인가할 수 있다.
RPM 측정 모듈(442)은 전동식워터펌프(14)의 RPM을 측정할 수 있다. 일례로, RPM 측정 모듈(442)은 홀센서를 이용하여 전동식워터펌프(14)의 RPM을 측정할 수 있다.
타이머(443)는 전동식워터펌프(14)에 기준전류가 인가된 시점부터 전동식워터펌프(14)의 RPM이 기준 RPM이 되는 시점까지의 시간을 측정한다.
도 6 은 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 엔진 정지중에 차량의 냉각수 부족을 검출하는 과정을 나타낸다. 차량의 엔진이 정지중에는 엔진에 의한 영향을 받지 않기 때문에 입력부(450)를 통한 사용자의 설정에 따라 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 체크하면 된다.
먼저, 제어부(440)는 기준전류를 전동식워터펌프(14)에 인가한다(601). 이때, 기준전류는 듀티 70% 이상으로 인가되는 소정 레벨의 전류가 바람직하다.
이후, 제어부(440)는 상기 전동식워터펌프(14)의 RPM을 측정한다(602).
이후, 제어부(440)는 상기 전동식워터펌프(14)에 기준전류를 인가한 시점부터 상기 전동식워터펌프(14)의 RPM이 기준 RPM에 도달하는 시점까지의 시간을 측정한다(603).
이후, 제어부(440)는 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교결과에 기초하여 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출한다(604). 이때, 제어부(440)는 상기 측정된 시간이 기준시간을 만족하면 전동식워터펌프(14) 내에 냉각수가 부족하지 않다고 판단하고, 기준시간을 만족하지 않으면(보통, 기준시간 미만이면) 전동식워터펌프(14) 내에 냉각수가 부족하다고 판단한다.
이러한 방식을 통해 본 발명은 차량에 장착된 전동식워터펌프(14)를 이용하여 상기 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 차량의 냉각수 부족 검출 방법에 대한 다른 실시예 흐름도로서, 주행중에 차량의 냉각수 부족을 검출하는 과정을 나타낸다. 차량의 엔진이 동작중에는 엔진의 토크에 의한 영향을 받기 때문에 정확도 높게 냉각수 부족을 검출하기 위해서는 검출시점을 한정할 필요가 있다. 이렇게 검출시점을 한정하는 구성은 본 발명의 특징 중의 하나이다.
먼저, 제어부(440)는 차량 네트워크 접속부(420)를 통해 차량 네트워크에 접속하여 기어 단 정보, 엑셀 페달의 위치정보 등을 수집한다(701). 이러한 수집 과정은 입력부(450)를 통해 사용자의 설정을 입력받은 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.
이후, 제어부(440)는 기어가 중립인 상태 또는 엑셀 페달이 오프된 상태에서, 기준전류를 전동식워터펌프(14)에 인가한다(702). 이때, 기준전류는 듀티 70% 이상으로 인가되는 소정 레벨의 전류가 바람직하다.
이후, 제어부(440)는 상기 전동식워터펌프(14)의 RPM을 측정한다(703).
이후, 제어부(440)는 상기 전동식워터펌프(14)에 기준전류를 인가한 시점부터 상기 전동식워터펌프(14)의 RPM이 기준 RPM에 도달하는 시점까지의 시간을 측정한다(704).
이후, 제어부(440)는 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교결과에 기초하여 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출한다(705). 이때, 제어부(440)는 상기 측정된 시간이 기준시간을 만족하면 전동식워터펌프(14) 내에 냉각수가 부족하지 않다고 판단하고, 기준시간을 만족하지 않으면(보통, 기준시간 미만이면) 전동식워터펌프(14) 내에 냉각수가 부족하다고 판단한다.
이러한 방식을 통해 본 발명은 차량이 주행중인 경우에도 차량에 장착된 전동식워터펌프(14)를 이용하여 상기 전동식워터펌프(14) 내의 냉각수 부족 여부를 검출할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
14 : 전동식워터펌프
410 : 저장부
420 : 차량 네트워크 접속부
430 : 표시부
440 : 제어부
450 : 입력부

Claims (17)

  1. 차량의 배기관에 요소수를 분사하는 요소수 인젝터;
    상기 요소수 인젝터를 냉각시키는 펌프; 및
    상기 펌프에 기준전류를 인가하고 상기 펌프의 RPM이 기준 RPM(Revolutions Per Minute)에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하며, 상기 측정된 시간과 기준시간의 비교를 통해 상기 펌프 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 제어부
    를 포함하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 시간이 기준시간의 범위에 포함되지 않으면 상기 펌프 내에 냉각수가 부족하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량 네트워크에 접속하여 기어의 단 정보와 엑셀 페달의 위치정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기어가 중립인 상태에서 상기 펌프에 기준전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    엑셀 페달이 오프된 상태에서 상기 펌프에 기준전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 차량 네트워크는,
    CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented Systems Transport) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    듀티 70% 이상의 기준전류를 상기 펌프에 인가하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가 검출한 결과를 표시하는 표시부
    를 더 포함하는 차량의 냉각수 부족 검출 장치.
  9. 펌프에 기준전류를 인가하는 단계;
    상기 펌프의 RPM(Revolutions Per Minute)을 측정하는 단계;
    상기 펌프에 기준전류를 인가한 시점부터 상기 펌프의 RPM이 기준 RPM에 도달하는 시점까지의 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 시간과 기준시간의 비교결과에 기초하여 상기 펌프 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계
    를 포함하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계는,
    상기 측정된 시간이 기준시간의 범위에 포함되지 않으면 상기 펌프 내에 냉각수가 부족하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준전류를 인가하는 단계는,
    듀티 70% 이상의 기준전류를 상기 펌프에 인가하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출한 결과를 표시하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  13. 차량 네트워크에 접속하여 기어의 단 정보와 엑셀 페달의 위치정보를 수집하는 단계;
    기어가 중립인 상태 또는 엑셀 페달이 오프된 상태에서 펌프에 기준전류를 인가하는 단계;
    상기 펌프의 RPM(Revolutions Per Minute)을 측정하는 단계;
    상기 펌프에 기준전류를 인가한 시점부터 상기 펌프의 RPM이 기준 RPM에 도달하는 시점까지의 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 시간과 기준시간의 비교결과에 기초하여 상기 펌프 내의 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계
    를 포함하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉각수 부족 여부를 검출하는 단계는,
    상기 측정된 시간이 기준시간의 범위에 포함되지 않으면 상기 펌프 내에 냉각수가 부족하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준전류를 인가하는 단계는,
    듀티 70% 이상의 기준전류를 상기 펌프에 인가하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량 네트워크는,
    CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented Systems Transport) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출한 결과를 표시하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 냉각수 부족 검출 방법.
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