KR102452470B1 - 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진 출구측에 배치된 출구수온센서의 고장을 진단하여 차량의 사고 위험을 예방하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 유량제어밸브의 유동정지 상태에서 출구수온센서의 고장을 진단함으로써, 유량제어밸브가 유동정지 상태에 장시간 머무르게 되는 것을 방지하게 되고, 이에 엔진 냉각수의 오버 히팅이 발생하는 것을 방지하게 되는바, 엔진 과열에 의한 사고 위험을 방지하고 차량 운전의 안전성을 높이는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법이 소개된다.

Description

차량용 냉각수온센서 고장 진단방법{FAULT DIAGNOSIS METHOD OF COOLANT TEMPERATURE SENSOR FOR VEHICLES}
본 발명은 엔진 출구측에 배치된 출구수온센서의 고장을 진단하여 차량의 사고 위험을 예방하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법을 제공하는 데 있다.
차량의 시동 초기 냉간 조건에서 엔진은 충분히 웜업된 조건 대비 연비가 좋지 않다. 그 이유는, 냉간시 오일 온도가 낮은 상태에서 오일의 높은 점도로 인해 엔진의 마찰이 크고, 또한 실린더 벽면의 온도가 낮아 벽면으로의 열손실이 크며, 연소 안정성이 떨어지기 때문이다.
따라서, 차량의 연비 향상 및 엔진 내구성 향상을 위해서는 시동 초기에 엔진의 온도를 정상 온도로 빠르게 승온시켜주는 것이 필요하다.
이를 위해, 엔진에서 발생하는 열을 엔진 웜업에 최대한 활용하는 엔진의 열관리 제어 기술이 요구되고 있으며, 대표적인 기술로는 유동정지밸브, 전동식 워터펌프, 통합형 유량제어밸브 등이 있다.
이 중 통합형 유량제어밸브는, 각 유로와 연결된 토출포트의 개도량을 모터의 제어를 통해 목표값에 도달하도록 조절하여, 각 포트를 개방 또는 폐쇄 작동시킬 수 있고, 이를 통해 각 포트를 통해 유출입되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.
따라서, 냉각수의 유량 조절을 통해 엔진 내에 냉각수를 유동 정지하는 유동정체 제어 뿐만 아니라, 유량을 가변적으로 미소 제어하여 오일 워머 혹은 ATF 워머 등에 승온된 냉각수를 우선 공급하여 엔진 오일과 변속기 오일, 그리고 엔진 전체의 온도를 동시에 빠르게 승온할 수 있어 엔진의 빠른 웜업을 최적으로 구사할 수 있다.
그런데, 상기 유량제어밸브를 작동하는 모터의 제어는 엔진 출구에 배치된 출구수온센서에서 측정되는 냉각수온을 기반으로 제어가 이루어지게 되는바, 상기 출구수온센서의 고장이 발생하면 냉각수온이 상승해도 센싱값이 변하지 않고 낮은 냉각수온값이 그대로 검출이 된다.
따라서, 유량제어밸브가 최초 유동정지 상태에서 벗어날 수 없어, 엔진 냉각수온이 지속적으로 상승하게 되고, 결국 유량제어밸브가 유동정지 상태에 장시간 머무르게 됨으로써, 엔진 냉각수의 오버 히팅이 발생하게 되는바, 엔진 과열에 의한 사고 위험은 물론, 차량 안전성을 저해하는 문제로 이어지게 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 2004-137981 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 엔진 출구측에 배치된 출구수온센서의 고장을 진단하여 차량의 사고 위험을 예방하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가 유량제어밸브에 의해 냉각수의 유동을 정체시키고 있는 유동정지 상태인지 판단하는 유동정지 판단단계; 컨트롤러가 상기 유동정지 상태인 경우, 엔진출구 냉각수 모델온도를 확보하는 모델온도 확보단계; 및 컨트롤러가 상기 냉각수 모델온도가 기준온도 이상이고, 유량제어밸브에 의해 유동정지 상태를 유지하는 경우, 엔진 출구측 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 출구수온센서에 의해 측정되는 출구냉각수온의 최대값 및 최소값을 저장하는 저장단계; 상기 출구냉각수온의 최대값과 최소값의 차이가 일정범위 이내인 경우, 상기 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 유동정지 상태로 판단한 경우, 유동정지된 시간을 카운트하는 카운트단계; 상기 유동정지된 시간이 기준시간 이상인 경우, 상기 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 더 포함할 수 있다.
입구수온센서 및 출구수온센서에 의해 입구냉각수온 및 출구냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출단계; 상기 입구냉각수온이 출구냉각수온보다 큰 경우, 상기 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 출구수온센서의 고장으로 진단한 경우, 유량제어밸브의 토출포트를 통해 냉각수의 유동이 이루어지도록 유량제어밸브를 작동하여 유동정지 상태를 해제하는 유동정지 해제단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 유동정지 해제단계에서는, 히터코어와 연결되는 토출포트를 통해 냉각수가 최대로 유동되도록 하는 위치로 유량제어밸브를 작동할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 유량제어밸브의 유동정지 상태에서 출구수온센서의 고장을 진단함으로써, 유량제어밸브가 유동정지 상태에 장시간 머무르게 되는 것을 방지하게 되고, 이에 엔진 냉각수의 오버 히팅이 발생하는 것을 방지하게 되는바, 엔진 과열에 의한 사고 위험을 방지하고 차량 운전의 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 차량용 냉각회로를 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 따라 냉각수온센서의 고장을 진단하는 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 차량용 냉각회로의 구성을 예시한 도면으로, 엔진(20)의 입구측 유로 상에 입구수온센서(WTS2)가 설치되고, 엔진(20)의 출구측 유로 상에 출구수온센서(WTS1)가 설치되며, 상기 출구수온센서(WTS1)의 후단에 유량제어밸브(1)가 설치된다.
이러한, 유량제어밸브(1)는 밸브 내부에 구비된 밸브몸체 단독의 작동으로 4개의 포트를 한 번에 가변 제어하는 4포트 제어가 가능하도록 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 유량제어밸브(1)에는 적어도 3개 이상의 토출포트가 각각 마련되고, 상기 각 토출포트는 라디에이터(30)와, 오일워머(40) 등의 오일열교환기와, 히터코어(50)가 배치된 유로에 각각 연결되어, 이들 유로에 토출되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.
그리고, 엔진(20) 실린더블록(20a)의 냉각수출구와, 실린더헤드(20b)의 냉각수출구가 상기 유량제어밸브(1)에 각각 독립적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 유량제어밸브(1)의 일부에는 블록포트가 마련되고, 상기 블록포트가 상기 실린더블록(20a)의 냉각수출구와 이어져 유량제어밸브(1)에 유입되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.
한변, 상기 유량제어밸브(1)는 상기 출구수온센서(WTS1)에서 측정된 냉각수온을 기반으로 그 작동이 제어될 수 있는바, 상기 유량제어밸브(1)의 정확한 동작을 위해 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단할 수 있는 방안이 필요하다.
이에, 상기 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단하기 위한 본 발명의 고장 진단방법을 살펴보면, 컨트롤러(C)가 유량제어밸브(1)에 의해 냉각수의 유동을 정체시키고 있는 유동정지 상태인지 판단하는 유동정지 판단단계; 컨트롤러(C)가 상기 유동정지 상태로 판단한 경우, 엔진출구 냉각수 모델온도를 확보하는 모델온도 확보단계; 및 컨트롤러(C)가 상기 냉각수 모델온도가 기준온도 이상이고, 유량제어밸브(1)에 의해 유동정지 상태를 유지하는 경우, 엔진출구 냉각수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 포함하여 구성이 될 수 있다.
상기 엔진출구 냉각수 모델온도는 엔진(20)의 운전조건(차속, 엔진회전수, 기어단수, 외기온 등)을 바탕으로 결정되는 냉각수온일 수 있다.
즉, 차량의 시동 초기에는 엔진(20)의 신속한 웜업을 위해 유량제어밸브(1)의 토출포트를 모두 폐쇄하여 냉각수가 엔진(20) 내에서만 유동하도록 제어하게 되지만, 차량의 시동 후 일정시간이 경과하여 냉각수온이 상승되면, 상승된 냉각수온을 기반으로 유량제어밸브(1)의 작동이 제어되어 유동정지 상태에서 벗어나게 된다.
그런데, 출구수온센서(WTS1)의 이상이 발생하면, 냉각수 모델온도가 일정온도 이상으로 증가해도, 유량제어밸브(1)가 여전히 유동정지 상태에 위치하게 되는바, 이는 출구수온센서(WTS1)에서 측정되는 냉각수온 센싱값이 증가하지 않았음을 의미하는 것으로, 출구수온센서(WTS1)의 고장 상황으로 진단할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 냉각수 모델온도를 이용하여 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단하게 됨으로써, 유량제어밸브(1)가 유동정지 상태에 장시간 머무르게 되는 것을 방지하게 되고, 이에 엔진(20) 냉각수의 오버 히팅이 발생하는 것을 방지하게 되는바, 엔진(20) 과열에 의한 사고 위험을 방지하고 차량 운전의 안전성을 높일 수 있게 된다.
아울러, 상기 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단하는 다른 예시로서, 본 발명에서는 엔진 출구측 출구수온센서(WTS1)에 의해 측정되는 출구냉각수온의 최대값 및 최소값을 저장하는 저장단계와, 상기 출구냉각수온의 최대값과 최소값의 차이가 일정범위 이내인 경우, 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단하는 고장진단단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.
예컨대, 차량의 시동 이 후, 출구수온센서(WTS1)에 의해 출구냉각수온을 측정하되, 출구냉각수온의 최대값과 최소값을 각각 지속적으로 갱신하여 저장할 수 있다.
즉, 출구수온센서(WTS1)가 정상인 경우에는, 차량의 시동 이 후 엔진운전시간이 경과함에 따라 냉각수온이 빠르게 상승하여 최대값과 최소값 차이가 일정온도 이상 벌어져야 하는데, 이처럼 최대값과 최소값 차이가 크지 않게 되면 출구냉각수온 센싱값이 증가하지 않았음을 의미하는 것으로, 출구수온센서(WTS1)의 고장 상황으로 진단할 수 있다.
더불어, 상기 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단하는 다른 예시로서, 본 발명에서는 상기 유동정지 판단단계를 통해 유량제어밸브(1)의 유동정지 상태로 판단한 경우, 유동정지된 시간을 카운트하는 카운트단계와, 상기 유동정지된 시간이 기준시간 이상인 경우, 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단하는 고장진단단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.
여기서, 상기 기준시간은 엔진(20) 시동시 엔진 입구측 또는 출구측 수온센서에서 측정된 냉각수온을 기준으로 결정될 수 있다.
즉, 출구수온센서(WTS1)가 정상인 경우에는, 차량의 시동 이 후 엔진운전시간이 일정 시간 경과하면 냉각수온이 빠르게 상승하여 유량제어밸브(1)의 유동정지 상태를 벗어나야 하는데, 이처럼 유량제어밸브(1)의 유동정지 상태가 장시간 지속되는 경우 냉각수온 센싱값이 증가하지 않았음을 알 수 있는바, 출구수온센서(WTS1)의 고장 상황으로 진단할 수 있다.
그리고, 상기 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단하는 또 다른 예시로서, 본 발명에서는 입구수온센서(WTS2) 및 출구수온센서(WTS1)에 의해 입구냉각수온 및 출구냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출단계와, 상기 입구냉각수온이 출구냉각수온보다 큰 경우, 엔진출구 냉각수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.
즉, 출구수온센서(WTS1)가 정상인 경우에는, 엔진 입구에서 유입되는 냉각수에 엔진 발열량이 더해져서 엔진 출구냉각수온으로 출력되므로, 입구냉각수온이 출구냉각수온보다 높을 수 없다. 이에, 입구냉각수온이 출구냉각수온보다 높은 경우 출구냉각수온 센싱값이 증가하지 않았음을 알 수 있는바, 출구수온센서(WTS1)의 고장 상황으로 진단할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 고장 진단방법에 따라 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단하게 되면, 유량제어밸브(1)의 토출포트를 통해 냉각수의 유동이 이루어지도록 유량제어밸브(1)를 작동하여 유동정지 상태를 해제하는 유동정지 해제단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.
즉, 각 유로와 연결된 유량제어밸브(1)의 토출포트 중 적어도 하나 이상의 토출포트를 개방하도록 제어함으로써, 개방된 토출포트를 통해 냉각수의 유동이 이루어지게 되고, 이에 유동정지 상태를 해제하여 냉각수의 오버히트 현상을 방지할 수 있게 된다.
특히, 유량제어밸브(1)의 토출포트 모두가 개방되는 위치로 유량제어밸브(1)를 제어할 수도 있고, 바람직하게는 히터코어와 연결되는 토출포트를 통해 냉각수가 최대로 유동되도록 하는 위치로 유량제어밸브(1)를 작동하도록 제어할 수 있다.
즉, 유량제어밸브(1)는 차량의 시동 초기에 빠른 웜업을 위해 유동정지 상태가 되도록 포트 개도율이 정해지는 것이 일반적이긴 하지만, 강한 실내 난방이 요구되는 운전상황 등의 경우 최대 난방성능의 구현을 위해 히터코어 측으로 상대적으로 많은 양의 냉각수를 유동하는 최대 난방상태로 포트 개도율이 정해질 수도 있다.
따라서, 수온센서의 고장시, 차량의 시동 초기에 세팅이 가능한 위치 중의 하나인 최대 난방상태로 유량제어밸브(1)를 제어함으로써, 이 후 운전상황에 따라 토출포트의 개폐 제어가 가능한 환경을 만들어 차량을 주행하도록 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 차량용 냉각수온센서 고장 진단 제어과정을 전체적으로 살펴보기로 한다.
차량의 시동시, 유량제어밸브(1)가 유동정지 상태인지 판단하고(S10), 판단 결과 유동정지 상태인 경우 출구냉각수온의 최대값 및 최소값을 검출하고(S20), 시동 이 후에 유동정지 상태가 시작된 시점부터 타이머 카운팅을 시작한다(S30).
이어서, 출구냉각수온 모델온도가 기준온도 이상인지 판단하고(S40), 판단 결과 기준온도 이상인 경우 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단한다(S80).
반면, S40의 판단 결과 기준온 미만인 경우 출구냉각수온의 최대값과 최소값의 차이가 일정범위 이내에 있는지 판단하고(S50), 판단 결과 일정범위 이내에 있는 경우 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단한다(S80).
반면, S50의 판단 결과 일정범위를 벗어난 경우 유동정지된 시간이 기준시간 이상인지 판단하고(S60), 판단 결과 기준시간 이상인 경우 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단한다(S80).
반면, S60의 판단 결과 기준시간 미만인 경우 입구냉각수온이 출구냉각수온을 초과하는지 판단하고(S70), 판단 결과 초과하는 경우 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단한다(S80).
그리고, S80에서 출구수온센서(WTS1)의 고장으로 진단하면, 유량제어밸브(1)의 토출포트를 통해 냉각수의 유동이 이루어지도록 유량제어밸브(1)를 작동하여 유동정지 상태를 해제하도록 제어한다(S90).
상술한 바와 같이, 본 발명은 유량제어밸브(1)의 유동정지 상태에서 출구수온센서(WTS1)의 고장을 진단함으로써, 유량제어밸브(1)가 유동정지 상태에 장시간 머무르게 되는 것을 방지하게 되고, 이에 엔진(20) 냉각수의 오버 히팅이 발생하는 것을 방지하게 되는바, 엔진(20) 과열에 의한 사고 위험을 방지하고 차량 운전의 안전성을 높일 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 유량제어밸브 20 : 엔진
WTS1 : 출구수온센서 WTS2 : 입구수온센서
C : 컨트롤러

Claims (6)

  1. 컨트롤러가 유량제어밸브에 의해 냉각수의 유동을 정체시키고 있는 유동정지 상태인지 판단하는 유동정지 판단단계;
    컨트롤러가 상기 유동정지 상태인 경우, 엔진출구 냉각수 모델온도를 확보하는 모델온도 확보단계; 및
    컨트롤러가 상기 냉각수 모델온도가 기준온도 이상이고, 유량제어밸브에 의해 유동정지 상태를 유지하는 경우, 엔진 출구측 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 포함하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출구수온센서에 의해 측정되는 출구냉각수온의 최대값 및 최소값을 저장하는 저장단계;
    상기 출구냉각수온의 최대값과 최소값의 차이가 일정범위 이내인 경우, 상기 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동정지 상태로 판단한 경우, 유동정지된 시간을 카운트하는 카운트단계;
    상기 유동정지된 시간이 기준시간 이상인 경우, 상기 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    입구수온센서 및 출구수온센서에 의해 입구냉각수온 및 출구냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출단계;
    상기 입구냉각수온이 출구냉각수온보다 큰 경우, 상기 출구수온센서의 고장으로 진단하는 고장진단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 출구수온센서의 고장으로 진단한 경우, 유량제어밸브의 토출포트를 통해 냉각수의 유동이 이루어지도록 유량제어밸브를 작동하여 유동정지 상태를 해제하는 유동정지 해제단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유동정지 해제단계에서는, 히터코어와 연결되는 토출포트를 통해 냉각수가 최대로 유동되도록 하는 위치로 유량제어밸브를 작동하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수온센서 고장 진단방법.
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