KR102586917B1

KR102586917B1 - 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102586917B1
Application number: KR1020180100513A
Authority: KR
Inventors: 정재경; 봉하동
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2023-10-10
Also published as: DE102019116385A1; US10598091B2; KR20200023962A; US20200063668A1

Abstract

본 발명은 노킹센서가 엔진의 노킹을 감지하는 영역 이외의 영역에서 운동부위에 설치되어 마찰을 저감시키는 베어링의 손상을 감지함으로써, 베어링 소착에 의한 엔진의 시동꺼짐 또는 파손을 방지할 수 있고, 운전자에게 베어링의 소착으로 진행되지 않도록 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법은, 엔진(10)이 노킹이 발생하지 않는 영역에서 운전중이면서, 상기 엔진(10)에 장착된 노킹센서(15)롤 입력되는 진동의 크기가 미리 설정된 베어링 손상 판단 진동 크기보다 큰 것으로 판단되면, 크랭크 축과 커넥팅 로드(11) 사이에 설치된 베어링(13)이 손상된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

Description

노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTION SEIZURE OF BEARING USING KNOCKING SENSOR}

본 발명은 노킹센서가 엔진의 노킹(연소에 의한 이상연소, 연소노킹)을 감지하는 영역 이외의 영역에서 운동부위에 설치되어 마찰을 저감시키는 베어링의 손상을 감지함으로써, 베어링 소착에 의한 엔진의 시동꺼짐 또는 파손을 방지할 수 있고, 운전자에게 베어링의 소착으로 진행되지 않도록 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

차량의 엔진에는 여러 가지 부품이 서로 결합된 상태에서 작동하게 되고, 각 부품이 결합되어 작동하는 부위에는 마찰을 저감시키기 위해 베어링이 장착된다.

도 1a에는 커넥팅 로드(11)와 크랭크 축이 결합되는 부위가 도시되어 있다. 상기 커넥팅 로드(11)의 대단부는 상기 크랭크 축에서 크랭크 핀(12)을 감싸도록 체결되고, 상기 커넥팅 로드(11)의 대단부와 상기 크랭크 핀(12) 사이에는 베어링(13)이 구비된다. 또한, 상기 커넥팅 로드(11)의 대단부와 상기 크랭크 핀(12) 사이에는 엔진오일이 채워져 상기 작동시 상기 커넥팅 로드(11)의 대단부와 상기 크랭크 핀(12) 사이의 마찰을 저감시킨다. 정상적인 상태(도 1a 참조)에서는 상기 베어링(13)과 상기 크랭크 핀(12) 사이의 간극이 작고, 그 사이에 오일에 의한 유막이 형성되어 소음과 진동이 작다.

하지만, 상기 엔진이 비정상적인 조건(예, 이물유입, 오일부족, 불량한 콘로드 저널 가공상태 등)에서 장기간 내구가 진행되면(도 1b 참조), 상기 베어링(13)이 마모되어 손상된 상태로 계속 운전되면, 상기 베어링(13)과 상기 크랭크 핀(12) 사이의 간극(G)이 커지고, 엔진 작동 시 상기 커넥팅 로드(11)와 상기 크랭크 핀(12)의 타격에 의해 소음과 진동이 발생한다.

이러한 상태가 지속되면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 베어링(13)이 상기 크랭크 핀(12)에 소착되어 상기 커넥팅 로드(11)의 대단부와 상기 크랭크 핀(12) 사이에 오일의 공급이 차단된다. 이와 같이, 상기 베어링(13)이 상기 커넥팅 로드(11)에 손상된 상태에서 엔진이 작동하게 되면, 소착으로 진행되고 상기 베어링(13), 상기 커넥팅 로드(11)의 대단부 등에 금속 접촉이 발생하여 정상 범위를 벗어나는 소음과 진동이 발생한다. 또한, 상기 베어링(13) 등이 파손되는 현상이 발생된다.

상기 베어링(13)에 파손되면, 마찰저항의 증가로 인하여, 차량의 시동꺼짐 현상이 발생한다. 즉, 상기 베어링(13)이 파손되면 마찰저항의 증가로 엔진의 출력이 저하되고, 이를 만회하기 위하여 가속페달을 조작하면 엔진의 회전수(rpm)은 증가한다. 하지만, 엔진 회전수의 증가는 상기 베어링(13)이 설치된 부위의 마찰저항을 다시 상승시키는 악순환이 반복된다. 이때 마찰저항의 증가로 상기 마찰부위의 온도가 상승하여, 상기 베어링(13)의 온도가 높아짐에 따라 소착을 가속시키고, 상기 베어링(13)에 인접한 부품, 즉 상기 커넥팅 로드(11), 상기 크랭크 핀(12)도 손상을 입게 된다.

이와 같이, 상기 베어링(13)의 소착이 발생하는 경우, 상기 엔진의 총체적인 문제로 이어져 시동꺼짐과 같은 문제가 발생하고, 이는 어느 하나의 부품의 수리나 교체만으로는 해결할 수 없고, 상기 엔진 전체를 정비하거나 교체해야 하였다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '직렬 4기통 엔진용 밸런스 샤프트 불평형 질량과 베어링 위치 선정 방법'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2010-0062421 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 엔진의 노킹을 감지하는 노킹센서가 노킹(연소시 이상연소, 연소 노킹 또는 Pre-Ignition)이 발생하지 않는 영역에서 상기 엔진의 진동을 감지하여, 엔진의 내부에서 베어링의 손상이 발생하면 이를 감지하여 소착으로 진행되는 것을 방지할 수 있도록 한 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 베어링의 손상을 사전에 감지하여, 운전자에게 경고 신호를 보냄으로써, 운전자가 상기 베어링의 손상을 미리 인지하여, 소착을 방지하고 사전에 정비, 수리를 유도할 수 있도록 한 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 베어링의 손상이 감지되면, 상기 엔진을 림프 홈 모드(Limp Home Mode)로 진입되도록 한 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템은, 엔진의 일측에 설치되어, 상기 엔진으로부터 전달되는 진동을 측정하여 상기 엔진의 노킹을 감지하는 노킹센서와, 상기 엔진의 운전을 제어하고, 상기 엔진이 노킹이 발생하지 않는 영역인 베어링 손상 감지 영역에서 운전되면, 상기 노킹센서로부터 입력되는 상기 엔진의 진동의 크기가 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 엔진의 베어링이 손상된 것으로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 엔진의 회전수와 상기 엔진의 부하, 상기 엔진으로 유입되는 공기량 또는 스로틀 개도 중 어느 하나와의 관계로부터 상기 베어링 손상 감지 영역을 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 엔진의 회전수와 부하가 각각 정해진 범위로 복수의 베어링 손상 감지 윈도우를 설정하고, 각 베어링 손상 감지 윈도우별로 상기 베어링의 손상을 감지하는 임계값을 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 노킹센서로 측정된 상기 엔진의 진동의 크기가 정해진 사이클 이내에서 미리 정해진 누적횟수 이상으로 상기 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 베어링이 손상된 것으로 확정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 노킹센서가 정상인지를 판단하고, 상기 노킹센서가 정상이면, 상기 베어링의 손상을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부가 상기 베어링이 손상된 것으로 판단하면, 탑승자에게 상기 베어링의 손상을 알람하는 경고수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 경고수단은 차량의 실내 일측 또는 상기 차량의 계기판에 설치되는 경고등인 것을 특징으로 한다.

상기 베어링이 손상된 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 베어링의 손상이 더 이상 진행되지 않도록 미리 설정된 안전 최고 엔진 회전수 이하로 상기 엔진의 운전을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링이 손상된 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 엔진의 시동이 꺼지지 않도록 미리 설정된 시동 유지 최저 엔진 회전수로 상기 엔진의 운전을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 노킹 센서로 유입되는 신호 중 연소에 의한 노킹과 베어링 소착에 의한 타음을 다른 주파수 영역을 사용하여 신호처리를 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법은, 엔진이 연소에 의한 노킹이 발생하지 않는 영역에서 운전중이면서, 상기 엔진에 장착된 노킹센서롤 입력되는 진동의 크기가 미리 설정된 베어링 손상 판단 진동 크기보다 큰 것으로 판단되면, 크랭크 축과 커넥팅 로드 사이에 설치된 베어링이 손상된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

엔진이 노킹이 발생하지 않는 영역에서 운전중이면서, 상기 노킹센서로 측정된 상기 엔진의 진동의 크기가 미리 정해진 크기를 넘는지를 감지하여 상기 베어링에 손상이 시작된 것으로 판단하는 베어링 손상 판단 단계와, 상기 노킹센서로 측정된 상기 엔진의 진동의 크기가 반복하여 미리 정해진 크기를 넘으면, 상기 베어링에 손상이 발생한 것으로 확정하는 베어링 손상 확정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링 손상 판단 단계는, 상기 엔진이 상기 베어링의 손상을 감지하는 베어링 손상 감지 영역에서 운전중인지를 판단하는 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계와, 상기 노킹센서로 측정된 진동의 크기가 상기 베어링이 손상된 것으로 미리 설정된 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 베어링이 손상된 것으로 결정하는 베어링 손상 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계에서는 상기 엔진의 회전수와 상기 엔진의 부하, 상기 엔진으로 유입되는 공기량, 스로틀 개도 중 어느 하나의 관계로 상기 베어링 손상 감지 영역을 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링 손상 결정 단계에서는, 상기 엔진의 회전수와 부하가 각각 정해진 범위로 복수의 베어링 손상 감지 윈도우를 설정하고, 각 베어링 손상 감지 윈도우별로 상기 베어링의 손상을 감지하는 임계값을 설정하여, 상기 베어링의 손상을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 노킹센서로부터 출력되는 값이 상기 엔진의 노킹을 감지하는 범위 이내인지와 노킹신호 이외의 이상신호를 포함하고 있는 지를 판단하는 노킹센서 점검 단계를 더 포함하고, 상기 노킹센서 점검 단계와 상기 베어링 손상 판단 단계를 모두 만족하면, 상기 베어링 손상 확정 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링 손상 확정 단계에서는, 상기 노킹센서로 측정된 진동의 크기가 상기 베어링 손상 판단 임계값 보다 큰 횟수를 누적하여, 정해진 사이클 이내에서 누적횟수가 미리 설정된 값보다 크면 상기 베어링이 손상된 것을 확정하는 것을 특징으로 한다.

상기 노킹센서 점검 단계는, 상기 노킹센서의 출력값이 상기 노킹센서를 모니터링하는 영역으로 진입하였는지를 판단하는 노킹센서 모니터링 영역 진입 판단 단계와, 상기 노킹센서의 출력값이 상기 노킹센서를 모니터링하는 영역으로 진입하였으면, 상기 노킹센서의 출력값에 이상이 있는지를 판단하는 노킹센서 신호 점검 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링 손상 확정 단계 이후에는, 차량의 실내에 설치되고, 상기 베어링의 손상 시 탑승자에게 상기 베어링의 손상을 알람하는 경고수단을 작동시키는 경고수단 작동 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링 손상 확정 단계 이후에는, 상기 엔진이 미리 설정된 안전 최고 엔진 회전수 이하로 상기 엔진의 회전수를 제한하는 림프 홈 모드 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 림프 홈 모드 단계에서는 상기 엔진이 미리 설정된 시동 유지 최저 엔진 회전수 이상으로 회전수를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 노킹센서 점검 단계에서 연소에 의한 노킹에 의한 신호와 베어링 소착에 의한 타음의 신호처리 시 다른 주파수 영역을 사용하여 베어링 손상을 감지하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템 및 방법은, 노킹센서가 엔진을 노킹이 발생하지 않는 영역에서 상기 노킹센서를 이용하여 상기 베어링의 손상을 감지하여, 상기 베어링의 소착을 미리 방지할 수 있다.

또한, 베어링의 손상을 감지하면, 이를 운전자에게 알람하여, 운전자가 엔진을 정비, 수리할 수 있도록 한다.

아울러, 베어링의 손상이 감지되면, 림프 홈 모드로 진입하여, 엔진의 회전수를 제한하도록 하여, 상기 베어링이 소착으로 더 이상 진행되지 않도록 함과 동시에, 시동꺼짐까지 방지하여 안전지대 또는 정비소까지 운행이 가능하도록 한다.

도 1a 내지 도 1c는 엔진에서 커넥팅 로드와 크랭크 핀이 연결되는 부위에서 베어링이 소착되는 과정을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법을 도시한 순서도.
도 4 및 도 5는 엔진의 운전 영역 중에서, 노킹이 발생하는 구역과 그렇지 않을 구역을 도시한 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소작 방지 시스템 및 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템은, 엔진(10)의 일측에 설치되어, 상기 엔진(10)으로부터 전달되는 진동을 측정하여 상기 엔진의 노킹을 감지하는 노킹센서(15)와, 상기 엔진(10)의 운전을 제어하고, 상기 엔진(10)이 노킹이 발생하지 않는 영역인 베어링 손상 감지 영역에서 운전되면, 상기 노킹센서(15)로부터 입력되는 상기 엔진(10)의 진동의 크기가 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 엔진(10)의 베어링(13)이 손상된 것으로 판단하는 제어부(20)를 포함한다.

엔진(10)의 일측에는 상기 엔진(10)의 작동시 상기 엔진(10)으로부터 발생되는 진동으로 노킹을 감지하는 노킹센서(15)가 설치된다.

상기 노킹센서(15)는 통상 노킹이 발생하는 영역으로 상기 엔진(10)이 운전되는 경우, 상기 엔진(10)의로부터 발생되는 진동으로 상기 엔진(10)의 노킹을 감지한다. 상기 엔진(10)은 회전수에 따라 일정 부하 이상에서 노킹이 발생하므로, 노킹이 발생할 수 있는 영역(도 4에서 노킹발생 영역)에서 진동의 크기로 노킹을 감지하고, 그 이하의 영역(도 4에서 노킹 미발생 영역)에서는 노킹을 감지하지 않았다. 상기 노킹 미발생 영역은 부하가 낮은 영역으로 연소에 의한 진동보다 기타 기계류의 작동진동에 의한 진동이 크기 때문에, 노킹을 오감지할 수 있어서 상기 노킹 미발생 영역에서는 노킹을 판단하지 않았다. 통상 점화시기를 진각시킬 때, 최대 제동 토크(MBT, Maximum Brake Torque)가 발생하는 점화시기가 노킹 발생 점화 시기(DBL, Detonation Boarder Line)보다 빠르면, 노킹 미발생 영역으로 볼 수 있다. 엔진(10)의 회전수와 부하의 관계에서 노킹 발생 영역과 노킹 미발생 영역을 그래프로 도시하면, 도 4와 같이 도시할 수 있다. 그리고, 상기 노킹 미발생 영역에서 상기 노킹센서(15)로 입력되는 진동을 후술되는 제어부(20)에서 분석함으로써, 상기 베어링(13)의 손상을 감지한다. 즉, 본 발명에서는 노킹 미발생 영역이 베어링 손상 감지 영역이 된다.

한편, 회전수와 부하의 관계에 따라 노킹 발생 영역과 노킹 미발생 영역(베어링 손상 감지 영역)으로 나눌 수 있으나, 상기 엔진(10)의 회전수와 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기량의 관계 또는 상기 엔진(10)의 회전수와 스로틀(throttle) 개도의 관계로 노킹 발생 영역과 노킹 미발생 영역을 나눌 수 있다. 즉, 도 4의 그래프에서 부하 대신에 공기량 또는 스로틀 개도가 y축이 될 수 있다.

또한, 상기 노킹센서(15)로 상기 엔진(10)의 노킹을 감지할 때, 노킹 윈도우(knocking Window)를 설정하여 노킹을 감지하는 것과 마찬가지로, 상기 노킹센서(15)로 상기 베어링(13)의 손상을 감지할 때에도 도 5에 도시된 바와 같이, 베어링 손상 감지 윈도우를 복수로 설정하여 상기 베어링(13)의 손상을 감지할 수 있다. 여기서, 윈도우는 엔진의 회전수(rpm)와 부하가 각각 정해진 범위의 영역으로 정의할 수 있다.

한편, 베어링 손상 감지 윈도우는 연소에 의한 노킹 감지 윈도우와 다르게 설정하거나, 동일하게 설정할 수 있다. 최대의 진동이 발생하는 크랭크 앵글이 다를 때에는 상기 베어링 손상 감지 윈도우와 상기 연소에 의한 노킹 감지 윈도우를 다르게 설정할 수 있다. 다만, 상기 베어링 손상 감지 윈도우와 상기 연소에 의한 노킹 감지 윈도우에서 상기 베어링의 손상을 감지하는 임계값(Threshold)과 노킹을 감지하는 임계값은 서로 다르게 적용된다. 또한, 각 베어링 손상 감지 윈도우별로 상기 베어링(13)의 손상을 감지하는 임계값도 다르게 적용된다.

상기 노킹센서(15)는 통상 I형 4기통 엔진(10)의 경우 하나가 설치되고, V형 엔진의 경우 2개가 설치된다. 이때, 각 기통의 크랭크 앵글을 기초로 하여, 각 실린더의 커넥팅 로드 베어링(13)에 대하여 진동신호를 입력받을 수 있다. 이때, 회전수 부하에 따라 상기 베어링 손상 모니터링 윈도우로 입력되는 신호처리를 통해서 어느 기통의 베어링(13)이 손상되었는지도 확인할 수 있다.

통상적으로 TDC(Top Dead Center)전에 커넥팅 로드(11)와 크랭크 핀(12)의 접촉면이 바뀌는 시점에 소음이 극대화되지만, 엔진의 특성에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 크랭크 축의 회전 각도에 따라 진동의 크기가 최대가 되는 크랭크 각도를 각 기통별로 할당하면, 어느 기통의 베어링(13)이 손상되었는지를 파악할 수 있다. 상기 베어링(13)의 손상에 의해 발생하는 진동을 진동전달경로에 따라 상기 크랭크 축과 상기 커넥팅 로드(11)의 타격음이 발생하는 위치가 다르므로, 상기 베어링 손상 모니터링 윈도우를 각 기통별로 나누어 사용할 수 있다.

다만, 상기와 같이, 베어링(13)에 손상이 발생한 기통을 알아낼 수도 있지만, 반드시 베어링의 손상이 발생한 기통을 파악할 필요는 없다. 그 이유는 상기 엔진(10)의 어느 한 기통에서라도 베어링(13)의 손상이 발생하였다면, 엔진의 분해, 교체 등과 같은 정비가 필요하므로, 베어링(13)의 손상 발생 여부만 판단하면 되기 때문이다.

제어부(20)는 운전자의 조작에 따라 상기 엔진(10)의 연소를 제어하면서, 상기 노킹센서(15)로부터 입력되는 신호를 처리하여, 상기 커넥팅 로드 베어링(13)의 손상여부를 판단한다. 예컨대, 상기 제어부(20)는 운전자의 조작에 따라 상기 엔진(10)의 연소를 제어하는 엔진 제어부(21)와, 상기 노킹센서(15)로부터 신호가 입력되는 신호 입력부(22)와, 상기 신호 입력부(22)로부터 입력되는 신호로 베어링(13)의 손상을 판단하는 상기 베어링 손상 판단부(23)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(20)에는 후술되는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법이 로직으로 저장되어 있어서, 상기 제어부(20)에 의해 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법이 수행된다.

상기 엔진 제어부(21)는 운전자의 조작, 상기 차량의 주행 상태 등에 따라 상기 엔진(10)이 상기 요구 토크를 발생할 수 있도록 상기 엔진(10)의 연소를 제어한다. 상기 엔진 제어부(21)에 의한 상기 엔진(10)의 제어는 통상적인 엔진(10)의 제어에 해당하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

신호 입력부(22)는 상기 노킹센서(15)로부터 출력된 신호가 입력된다. 상기 신호 입력부(22)로 입력된 신호를 상기 제어부(20)에서 처리하여, 상기 베어링(13)의 손상을 감지한다.

베어링 손상 판단부(23)는 상기 엔진 제어부(21)로부터 획득한 상기 엔진(10)의 부하와 회전수에 따라 상기 엔진(10)이 노킹 미발생 영역중에서 운전 중인지를 판단하고, 상기 엔진(10)이 노킹 미발생 영역에서 운전중이면, 상기 노킹센서(15)를 통하여 입력된 진동을 이용하여 상기 베어링(13)의 손상여부를 판단한다. 상기 베어링 손상 판단부(23)는 상기 노킹센서(15)로 입력되는 진동의 크기가 베어링 손상 판단 임계값보다 크면 잠정적으로 상기 베어링(13)의 손상을 결정한다. 또한 상기 노킹센서(15)로 측정한 진동의 크기가 베어링 손상 판단 임계값을 초과하는 횟수를 누적하여, 그 누적횟수가 정해진 사이클 이내에서 미리 정해진 횟수를 넘어서면, 상기 베어링(13)의 손상을 확정한다. 상기 베어링 손상 판단부(23)에서 후술되는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법이 실질적으로 수행되어 베어링(13)의 손상여부를 판단한다.

한편, 상기 베어링 손상 판단부(23)가 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 판단되면, 상기 엔진 제어부(21)에 의해 상기 엔진(10)을 림프 홈 모드로 작동하도록 한다. 상기 베어링(13)은 손상이 시작되면, 손상은 급격히 진행되므로, 추가적인 손상을 방지하기 위해, 상기 엔진 제어부(21)는 상기 엔진(10)을 미리 설정된 안전 최고 엔진 회전수 이하로 운전되도록 제어한다. 또한, 상기 엔진 제어부(21)는 상기 엔진 제어부(21)는 상기 엔진(10)의 시동이 꺼지는 것을 방지하기 위해 미리 설정된 시동 유지 최저 엔진 회전수로 상기 엔진(10)의 운전을 제어한다. 이때, 상기 엔진 제어부(21)는 상기 베어링 손상 판단부(23)에서 한 번이라도 상기 노킹센서(15)로부터 입력된 진동의 크기가 상기 베어링 손상 판단 임계값을 초과한 것으로 판단하면, 림프 홈 모드에 진입하도록 한다.

경고수단은 상기 제어부(20)로부터 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 판단하면, 상기 베어링(13)의 손상을 탑승자가 인지할 수 있도록 알람한다.

예컨대, 상기 경고수단은 상기 차량의 실내 또는 계기판에 설치되는 경고등(31)이 될 수 있다. 상기 제어부(20)는 상기 베어링(13)의 손상을 감지하면, 상기 경고등(31)을 점등시켜 탑승자가 상기 베어링(13)의 손상을 인지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 경고수단의 다른 예로서, 상기 차량의 실내 일측에 설치되는 스피커가 될 수 있다. 상기 스피커는 상기 베어링(13)의 손상이 감지되면, 경고음을 발생시켜 상기 탑승자가 상기 베어링(13)의 손상을 감지할 수 있도록 한다.

상기 경고수단도 한 번이라도 상기 베어링 손상 판단 조건을 초과한 것으로 판단하면, 작동한다.

이하에서는 도 3을 이용하여, 본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법은, 앞서 설명한 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템에 의해 수행되는 것으로서, 엔진(10)이 노킹이 발생하지 않는 영역에서 운전중이면서, 상기 엔진(10)에 장착된 노킹센서(15)롤 입력되는 진동의 크기가 미리 설정된 베어링 손상 판단 진동 크기보다 큰 것으로 판단되면, 크랭크 축과 커넥팅 로드(11) 사이에 설치된 베어링(13)이 손상된 것으로 판단한다.

본 발명에서는 노킹센서(15)가 정상적으로 작동하고 있는 상태에서, 상기 엔진(10)이 노킹 미발생 영역에서 운전시 상기 노킹센서(15)로부터 베어링 손상 판단 임계값 보다 큰 진동이 입력되면, 베어링이 손상된 것으로 판단한다.

노킹센서 점검 단계(S110)는 상기 노킹센서(15)로부터 출력되는 값이 상기 엔진(10)의 노킹을 감지하는 범위 이내인 지와 베어링 손상과 같은 이상신호가 유입되는 지를 판단한다. 베어링 손상 시 연소노킹이 발생하는 영역과 연소노킹이 발생하지 않는 영역 모두에서 노킹센서로 베어링 손상에 의한 타격 신호는 모두 유입되는데, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)는 베어링손상감지 영역에서의 신호만을 보고 베어링 손상으로 오판하는 것을 방지하기 위해 수행된다. 상기 노킹센서 점검 단계(S110)를 통하여, 상기 노킹센서(15)가 정상적으로 작동 중인 지를 판단함으로써, 후술되는 베어링 손상 판단 단계(S120)만으로 상기 베어링(13)의 손상 감지 시 발생하는 오류를 줄일 수 있다. 즉, 베어링 손상으로 노킹센서의 신호가 최대치 혹은 일정값 이상이 연속적으로 발생할 경우 연소노킹이 아닌 베어링에 의한 비정상 진동과 같은 이상진동으로 판단하거나 연소노킹 영역에서 노킹으로 판단하여 점화지각을 시켰음에도 동일 수준의 노킹 신호가 지속적으로 발생할 경우에는 노킹센서로 연소노킹 이외의 이상신호가 유입된다고 판단되거나, 연소노킹 감지 주파수와는 다른 베어링 손상에 의하여 발생되는 특정 주파수에서 이상신호가 지속적으로 발생하면, 베어링 손상을 감지하는 로직이 수행되도록 한다.

이를 위하여, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)는, 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 노킹센서(15)를 모니터링하는 영역으로 진입하였는지를 판단하는 노킹센서 모니터링 영역 진입 판단 단계(S111)와, 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 노킹센서(15)를 모니터링하는 영역으로 진입하였으면, 상기 노킹센서(15)의 출력값에 베어링 손상과 같은 이상 신호가 있는지를 판단하는 노킹센서 신호 점검 단계(S112)를 포함한다.

노킹센서 모니터링 영역 진입 판단 단계(S111)는 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 노킹센서(15)를 모니터링 하는 영역에 있는지를 판단하여, 상기 노킹센서(15)의 출력값이 통상의 노킹센서신호보다 큰 신호가 일정 횟수 반복되거나 노킹감지에 의한 점화지각이 발생하였음에도 동일조건에서 신호가 정상수준으로 돌아오지 않거나, 연소노킹와 다른 주파수 영역대에서 비정상의 이상신호가 발생하면, 이후 단계가 진행되도록 한다. 베어링(13)에 손상이 발생하면 연소노킹이 발생하는 영역과 연소노킹이 발생하지 않은 영역에서 모두 상기 노킹센서(15)로 유입된다. 연소에 의한 노킹 발생영역에서 연소에 의한 노킹과 베어링 손상에 의한 신호 증가를 구분하기 위해 연소에 의한 노킹의 주파수를 엔진고유의 특성에 맞는 특정주파수를 사용하고, 연소 노킹에 의한 주파수 영역 이외의 주파수에서 베어링손상에 의한 진동 특성을 가장 잘 나타내는 주파수를 선택하여 이 주파수에서 베어링손상을 감지할 수 있다. 이를 통하여 연소노킹이 발생하는 영역에서도 연소노킹과 혼동되지 않고 베어링 손상을 감지할 수 있다. 이는 연소노킹이 발생하지 않는 영역에서 베어링손상을 감지하는 방법과 함께 상기 노킹센서(15)로부터 출력되는 신호의 증가가 연소노킹에 의한 것인지 또는 베어링 손상에 의한 것인지를 구분하기 위한 방법 중의 하나이다.

노킹센서 신호 점검 단계(S112)는 상기 노킹센서(15)로부터 제어부(20)로 상기 노킹센서(15)에 연소노킹 이외의 비정상 신호가 유입되는지를 판단한다. 즉, 상기 노킹센서 신호 점검 단계(S112)는 상기 노킹센서(15)의 출력값의 최대치 또는 보정(calibration)에 의한 값이 미리 정해진 값 이상일 경우, 베어링 손상과 같은 외부 노이즈에 의한 이상신호가 유입되고 있는 것으로 판단한다.

상기 노킹센서 신호 점검 단계(S112)에서 상기 노킹센서(15) 신호에 베어링 손상과 같은 이상신호 유입여부를 판단하고, 상기 노킹센서(15) 신호가 정상이 아닌 경우에 한하여, 상기 노킹센서(15)를 이용하여 상기 베어링(13)의 손상을 감지하도록 한다.

한편, 상기 노킹센서 모니터링 영역 진입 판단 단계(S111), 상기 노킹센서 신호 점검 단계(S112)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 처음으로 리턴되도록 한다. 즉 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 노킹센서(15)를 모니터링하지 않는 범위이거나, 또는 상기 노킹센서 신호 점검 단계(S112)에서 상기 노킹센서(15)의 출력값에 베어링 손상과 같은 이상신호가 없는 것으로 판단되면, 처음으로 리턴 된다.

한편, 노킹센서 신호 점검 단계(S112)는 베어링 손상감지의 오감지를 방지하기 위한 방법으로 베어링 손상 감지영역(연소에 의한 노킹이 발생하지 않는 영역)에서의 신호로 명백하게 베어링 손상감지를 판단할 수 있다면, 생략될 수도 있다.

베어링 손상 판단 단계(S120)는 상기 노킹센서(15)의 출력값을 이용하여 베어링의 손상을 판단한다.

이를 위하여, 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)는 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 베어링(13)이 손상을 감지하는 영역인지를 판단하는 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계(S121)와, 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 미리 설정된 신호값보다 크면, 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 결정하는 베어링 손상 결정 단계(S122)를 포함한다.

베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계(S121)는 회전수에 대한 부하의 관계를 토대로, 상기 엔진(10)이 상기 베어링 손상 감지 영역에서 운전되고 있는지를 판단한다.

상기 엔진(10)은 회전수에 따라 일정 부하 이상에서 노킹이 발생하므로, 노킹이 발생할 수 있는 영역(도 4에서 노킹발생 영역)에서 진동의 크기로 노킹을 감지하고, 그 이하의 영역(도 4에서 노킹 미발생 영역)에서는 노킹을 감지하지 않는다. 이를 그래프로 도시하면, 도 4와 같이 도시할 수 있고, 노킹을 감지하지 않은 상기 노킹 미발생 영역을 베어링 손상 감지 영역으로 정하고, 상기 노킹센서(15)로 입력되는 진동을 분석함으로써, 상기 베어링(13)의 손상을 감지한다.

따라서, 상기 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계(S121)에서는 상기 엔진(10)이 상기 노킹 미발생 영역, 즉 베어링 손상 감지 영역에서 운전 중인지를 판단한다.

한편, 회전수와 부하의 관계에 따라 노킹 발생 영역과 노킹 미발생 영역(베어링 손상 감지 영역)으로 나눌 수 있으나, 상기 엔진(10)의 회전수와 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기량의 관계 또는 상기 엔진(10)의 회전수와 스로틀 개도의 관계로 노킹 발생 영역과 노킹 미발생 영역을 나눌 수 있다.

베어링 손상 결정 단계(S122)는 상기 엔진(10)은 노킹 미발생 영역에서 운전되면서, 상기 노킹센서(15)로부터 출력되는 신호, 즉 진동의 크기가 미리 설정된 베어링 손상 판단 조건을 만족하면, 베어링이 손상된 것으로 결정한다. 여기서, 베어링 손상 판단 조건은 상기 노킹센서(15)에서 측정한 진동의 크기가 임계값을 넘는 경우가 일정 횟수 반복되는 경우가 된다.

즉, 상기 노킹센서(15)의 출력값이 상기 베어링 손상 판단 임계값보다 큰 횟수를 누적계산하고, 누적횟수가 정해진 사이클 이내에서 미리 정해진 베어링 손상 결정 회수를 넘으면 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 결정한다.

상기 엔진(10)의 노킹을 감지할 때, 노킹 윈도우(knocking Window)를 설정하여 노킹을 감지하는 것과 마찬가지로, 상기 베어링(13)의 손상을 감지 시에도, 베어링 손상 감지 윈도우를 설정하여 상기 베어링(13)의 손상을 감지할 수 있다.

한편, 베어링 손상 감지 윈도우는 연소에 의한 노킹 감지 윈도우와 다르게 설정하거나, 동일하게 설정할 수 있다. 최대의 진동이 발생하는 크랭크 앵글이 다를 때에는 상기 베어링 손상 감지 윈도우와 상기 연소에 의한 노킹 감지 윈도우를 다르게 설정할 수 있다. 다만, 상기 베어링 손상 감지 윈도우와 상기 연소에 의한 노킹 감지 윈도우에서 상기 베어링의 손상을 감지하는 임계값(Threshold)과 노킹을 감지하는 임계값은 서로 다르게 적용된다.

상기 노킹센서(15)는 통상 4기통 엔진(10)의 경우 하나가 설치된다. 이때, 각 기통의 크랭크 앵글을 기초로 하여, 각 실린더의 커넥팅 로드 베어링(13)에 대하여 하는 진동신호를 입력받을 수 있다. 이때, 회전수 부하에 따라 상기 베어링 손상 모니터링 윈도우로 입력되는 신호처리를 통해서 어느 기통의 베어링(13)이 손상되었는지도 확인할 수 있다.

통상적으로 TDC(Top Dead Center)전에 커넥팅 로드(11)와 크랭크 축의 접촉면이 바뀌는 시점에 소음이 극대화된다. 따라서, 상기 크랭크 축의 회전 각도에 따라 진동의 크기가 최대가 되는 크랭크 각도를 각 기통별로 할당하면, 어느 기통의 베어링(13)이 손상되었는지를 파악할 수 있다. 상기 베어링(13)의 손상에 의해 발생하는 진동을 진동전달경로에 따라 상기 크랭크 축과 상기 커넥팅 로드(11)의 타격음이 발생하는 위치가 다르므로, 상기 베어링 손상 모니터링 윈도우를 각 기통별로 나누어 사용할 수 있다.

베어링 손상에 의해 발생된 커넥팅 로드(11)와 크랭크 핀(12)의 타격음은 여러 가지 주파수를 가지기 때문에 그들 중 연소에 의해 발생되는 노킹의 주파수와 다르게 설정할 수 있다.

만약, 상기 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계(S121) 또는 상기 베어링 손상 결정 단계(S122) 중 어느 하나라도 만족하지 않는 경우에는 처음으로 리턴된다. 즉, 상기 엔진(10)의 운전범위가 상기 베어링 손상감지 영역이 아니거나, 상기 노킹센서(15)로부터 입력되는 진동의 크기가 베어링 손상 판단 임계값보다 크지 않다면, 상기 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계(S121) 이전으로 리턴된다. 다만, 그러나 상기 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계(S121)는 상기 베어링 손상 결정단계(S122)만으로 판단이 명확하게 가능하다면, 수행되지 않아도 된다.

한편, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)와 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)는 동시에 수행될 수 있다. 후술되는 베어링 손상 확정 단계(S130)는 상기 노킹센서 점검 단계(S110)와 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)를 모두 만족하는 경우에 한하여 수행되는 것이 바람직하다. 그러나 상기 노킹센서 점검 단계(S110)는 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)만으로 베어링 손상 판단을 명확하게 할 수 있다면, 수행되지 않아도 된다.

또한, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)와 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)는 어느 하나가 먼저 수행되고, 나머지 하나가 나중에 수행될 수도 있다. 이 경우에도, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)와 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)가 모두 만족하는 경우에 베어링 손상 확정 단계(S130)가 수행된다.

아울러, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)를 수행하지 않고 상기 베어링 손상 판단 단계(S120) 만으로도 상기 베어링(13)의 손상을 감지할 수도 있다. 그러나, 상기 노킹센서(15)의 정상여부를 판단하지 않아, 상기 베어링(13)의 손상 판단 시 오판의 가능성이 있으므로, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)와 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)가 모두 수행되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 노킹센서 점검 단계(S110)에서 상기 노킹센서(15)의 신호값이 점화지각이 노킹이 발생하지 않는 수준으로 발생하였음에도 지속발생 할 경우 베어링 손상 확정단계(S130)이 바로 수행될 수도 있다.

베어링 손상 확정 단계(S130)는 상기 베어링 손상 확정 단계(S130)에서는 상기 노킹센서 점검 단계(S110)의 조건을 만족하면서, 상기 베어링 손상 판단 단계(S120)에서 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 판단되는 경우, 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 확정한다.

경고수단 작동 단계(S141)는 상기 베어링 손상 확정 단계(S130)에서 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 확정이 되면, 탑승자가 이를 인지할 수 있도록, 상기 차량에 설치된 경고수단을 작동시킨다. 예컨대, 상기 차량의 실내 일측 또는 상기 계기판에는 경고등이 설치되는데, 상기 경고등(31)을 점등시킴으로써, 상기 탑승자가 상기 베어링(13)의 손상을 인지하도록 한다. 한편, 상기 경고수단 작동 단계(S141)에서는 상기 경고등(31)을 점등시키는 것뿐만 아니라, 경고음, 진동 등을 통하여 탑승자에게 베어링의 손상을 알람하여 소착으로 진행되는 것으로 피할 수 있다.

특히, 상기 경고수단 작동 단계(S141)에서는 상기 베어링 손상 결정 단계(S122)에서 1회만 상기 노킹센서(15)에 의해 측정된 진동의 크기가 상기 베어링 손상 판단 임계값을 넘더라도, 상기 경고수단을 작동시킬 수 있다. 상기 베어링 손상 결정 단계(S122)에서 1회만 진동의 크기가 상기 베어링 손상 판단 임계값을 넘으면, 시동을 껐다 켜는 등의 부수적인 절차 없이 바로 경고수단이 작동되도록 한다. 이는 상기 베어링(13)이 손상이 진행되면, 급격히 진행되기 때문에, 추가적인 베어링의 손상을 방지하기 위함이다.

림프 홈 모드 단계(S142)는 상기 베어링 손상 확정 단계(S130)에서 상기 베어링(13)이 손상된 것으로 확정이 되면, 상기 베어링(13)이 소착으로 더 이상 진행되지 않도록 상기 엔진(10)이 미리 설정된 안전 최고 엔진 회전수 이하로 운전되도록 한다.

뿐만 아니라, 상기 림프 홈 모드 단계(S142)에서는 상기 엔진(10)의 시동이 유지될 수 있도록 미리 설정된 시동 유지 최저 엔진 회전수로 상기 엔진(10)이 운전되도록 한다.

상기 림프 홈 모드 단계(S142)를 통하여 베어링의 손상이 발생한 경우, 시동을 유지한 상태에서 출력이 제한된 상태로 상기 차량이 주행되도록 함으로써, 상기 차량이 정비가 가능한 곳까지 이동이 가능토록 한다.

한편, 상기 림프 홈 모드 단계(S142)에서도 1회만 상기 노킹센서(15)에 의해 측정된 진동의 크기가 상기 베어링 손상 판단 조건(예컨대, 정해진 크기 이상, 누적횟수가 일정 회수 이상)을 넘더라도, 상기 림프 홈 모드 단계(S142)가 수행되도록 한다.

10 : 엔진 11 : 커넥팅 로드
12 : 크랭크 핀 13 : 베어링
15 : 노킹센서 20 : 제어부
21 : 엔진 제어부 22 : 신호 입력부
23 : 베어링 손상 판단부 31 : 경고등
S110 : 노킹센서 점검 단계
S111 : 노킹센서 모니터링 영역 진입 판단 단계
S112 : 노킹센서 신호 점검 단계
S120 : 베어링 손상 판단 단계
S121 : 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계
S122 : 베어링 손상 결정 단계
S130 : 베어링 손상 확정 단계
S141 : 경고수단 작동 단계
S142 : 림프 홈 모드 단계

Claims

엔진의 일측에 설치되어, 상기 엔진으로부터 전달되는 진동을 측정하여 상기 엔진의 노킹을 감지하는 노킹센서와,
상기 엔진의 운전을 제어하고, 상기 엔진이 노킹이 발생하지 않는 영역인 베어링 손상 감지 영역에서 운전되면서, 상기 노킹센서로부터 입력되는 상기 엔진의 진동의 크기가 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 엔진의 베어링이 손상된 것으로 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 노킹센서의 출력값이 상기 노킹센서를 모니터링하는 영역으로 진입하였는지를 판단하고,
상기 노킹센서의 출력값이 상기 노킹센서를 모니터링하는 영역으로 진입하였으면, 상기 노킹센서의 출력값에 이상이 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 엔진의 회전수와 상기 엔진의 부하, 상기 엔진으로 유입되는 공기량 또는 스로틀 개도 중 어느 하나와의 관계로부터 상기 베어링 손상 감지 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 엔진의 회전수(rpm)와 부하가 각각 정해진 범위로 복수의 베어링 손상 감지 윈도우를 설정하고, 각 베어링 손상 감지 윈도우별로 상기 베어링의 손상을 감지하는 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 노킹센서로 측정된 상기 엔진의 진동의 크기가 정해진 사이클 이내에서 미리 정해진 누적횟수 이상으로 상기 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 베어링이 손상된 것으로 확정하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 노킹센서에 이상신호가 유입되고 있음을 판단하고, 상기 노킹센서에 연소에 의한 노킹이외의 신호가 감지되고 있음을 확인하면, 상기 베어링의 손상을 판단하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부가 상기 베어링이 손상된 것으로 판단하면, 탑승자에게 상기 베어링의 손상을 알람하는 경고수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제6항에 있어서,
상기 경고수단은 차량의 실내 일측 또는 상기 차량의 계기판에 설치되는 경고등인 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 베어링이 손상된 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 베어링의 손상이 더 이상 진행되지 않도록 미리 설정된 안전 최고 엔진 회전수 이하로 상기 엔진의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 베어링이 손상된 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 엔진의 시동이 꺼지지 않도록 미리 설정된 시동 유지 최저 엔진 회전수로 상기 엔진의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 노킹 센서로 유입되는 신호 중 연소에 의한 노킹과 베어링 소착에 의한 타음을 다른 주파수 영역을 사용하여 신호처리를 하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 시스템.
엔진이 노킹이 발생하지 않는 영역에서 운전중이면서, 상기 엔진에 장착된 노킹센서로 입력되는 진동의 크기가 미리 설정된 베어링 손상 판단 진동 크기보다 큰 것으로 판단되면, 크랭크 축과 커넥팅 로드 사이에 설치된 베어링이 손상된 것으로 판단하고,
상기 노킹센서로부터 출력되는 값이 상기 엔진의 노킹을 감지하는 범위 이내인지와 노킹신호 이외의 이상신호를 포함하고 있는 지를 판단하는 노킹센서 점검 단계를 더 포함하며,
상기 노킹센서 점검 단계는,
상기 노킹센서의 출력값이 상기 노킹센서를 모니터링하는 영역으로 진입하였는지를 판단하는 노킹센서 모니터링 영역 진입 판단 단계와,
상기 노킹센서의 출력값이 상기 노킹센서를 모니터링하는 영역으로 진입하였으면, 상기 노킹센서의 출력값에 이상이 있는지를 판단하는 노킹센서 신호 점검 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제11항에 있어서,
엔진이 노킹이 발생하지 않는 영역에서 운전중이면서, 상기 노킹센서로 측정된 상기 엔진의 진동의 크기가 미리 정해진 크기를 넘는지를 감지하여 상기 베어링에 손상이 시작된 것으로 판단하는 베어링 손상 판단 단계와,
상기 노킹센서로 측정된 상기 엔진의 진동의 크기가 반복하여 미리 정해진 크기를 넘으면, 상기 베어링에 손상이 발생한 것으로 확정하는 베어링 손상 확정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제12항에 있어서,
상기 베어링 손상 판단 단계는,
상기 엔진이 상기 베어링의 손상을 감지하는 베어링 손상 감지 영역에서 운전중인지를 판단하는 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계와,
상기 노킹센서로 측정된 진동의 크기가 상기 베어링이 손상된 것으로 미리 설정된 베어링 손상 판단 임계값보다 크면, 상기 베어링이 손상된 것으로 결정하는 베어링 손상 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제13항에 있어서,
상기 베어링 손상 감지 영역 진입 판단 단계에서는 상기 엔진의 회전수와 상기 엔진의 부하, 상기 엔진으로 유입되는 공기량, 스로틀 개도 중 어느 하나의 관계로 상기 베어링 손상 감지 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제13항에 있어서,
상기 베어링 손상 결정 단계에서는,
상기 엔진의 회전수(rpm)와 부하가 각각 정해진 범위로 복수의 베어링 손상 감지 윈도우를 설정하고,
각 베어링 손상 감지 윈도우별로 상기 베어링의 손상을 감지하는 임계값을 설정하여, 상기 베어링의 손상을 결정하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제12항에 있어서,
상기 노킹센서 점검 단계와 상기 베어링 손상 판단 단계를 모두 만족하면, 상기 베어링 손상 확정 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제13항에 있어서,
상기 베어링 손상 확정 단계에서는,
상기 노킹센서로 측정된 진동의 크기가 상기 베어링 손상 판단 임계값보다 큰 횟수를 누적하여, 정해진 사이클 이내에서 누적횟수가 미리 설정된 값보다 크면 상기 베어링이 손상된 것을 확정하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
삭제
제12항에 있어서,
상기 베어링 손상 확정 단계 이후에는,
차량의 실내에 설치되고, 상기 베어링의 손상 시 탑승자에게 상기 베어링의 손상을 알람하는 경고수단을 작동시키는 경고수단 작동 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제12항에 있어서,
상기 베어링 손상 확정 단계 이후에는, 상기 엔진이 미리 설정된 안전 최고 엔진 회전수 이하로 상기 엔진의 회전수를 제한하는 림프 홈 모드 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제20항에 있어서,
상기 림프 홈 모드 단계에서는 상기 엔진이 미리 설정된 시동 유지 최저 엔진 회전수 이상으로 회전수를 유지하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.
제16항에 있어서,
상기 노킹센서 점검 단계에서 연소에 의한 노킹에 의한 신호와 베어링 소착에 의한 타음의 신호처리 시 다른 주파수 영역을 사용하여 베어링 손상을 감지하는 것을 특징으로 하는 노킹센서를 이용한 베어링 소착 방지 방법.