KR20050109423A - 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및부품 교환시기 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커먼레일식 디젤 엔진 차량의 연료 사용량을 연산하고, 연료 사용량을 누적 연산하여 적정 연료량을 사용하였을 때 마다 엔진오일을 교환하는 한편, 상기 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 함으로써 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어질 수 있게 하는 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 관한 것이다.

본 발명은 ECU의 일측단에 연결되어 상기 인젝터의 전압파형을 선택하는 전압선택스위치, 상기 전류코어센서로부터 출력되는 전류파형을 선택하는 전류선택스위치로 이루어진 모드선택부와, 상기 ECU 및 모드선택부 사이에 연결되어 상기 인젝터 및 전류코어센서로부터 출력되는 파형신호를 정형화시켜 클럭으로 변환하여 출력하는 파형정형회로와, 상기 ECU의 입력단에 연결되어 디젤 차량의 종류에 따라 가혹조건주행시 엔진오일교환시점을 지정하는 설정단수다이얼과, 상기 ECU의 입력단에 연결되어 각종 윤활오일 및 부품교환 종류를 선택적으로 지정하여 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기를 확인할 수 있는 업/다운버튼과,상기 ECU의 출력단에 연결되며 디젤 차량의 연료사용량이 누적 연산되어 수치로 표시되는 연료사용량 표시부, 교환부품 대상을 문자로 표시하는 교환부품표시부, 엔진오일의 교환회수 정도를 램프로 표시하는 진행표시부, 각종 윤활오일 및 부품 교환시기를 음성으로 송출하는 스피커로 이루어지는 디스플레이부와, 상기 ECU의 입력단에 연결되어 엔진오일 교환시 엔진오일팬과 분리 및 접촉되어 상기 진행표시부를 초기화시키는 드레인스위치로 구성된 것에 특징이 있다.

Description

디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치{Apparatus for sensing the changing time of lubricant and parts using calculated the amount of fuel consumed in a Common Rail type Diesel car}

본 발명은 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자제어 분사식 디젤 엔진 차량의 연료 사용량을 연산하고, 연료 사용량을 누적 연산하여 적정 연료량을 사용하였을 때 마다 엔진오일을 교환하는 한편, 상기 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 함으로써 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어질 수 있도록 자동차의 수명을 연장할 수 있는 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진오일은 엔진 윤활부에서 발생하는 마찰이나 마모를 감소시키는 작용외에 냉각, 청정, 밀봉, 응력분산, 방척작용을 하는 것으로 엔진이 가동되는 동안 마찰과 마모, 연소실 내 고온연소로 산화 및 탄화가 진행되고, 첨가물의 감소와 연료유, 수분 등의 이물질 혼입으로 점도의 증감 현상이 일어나게 된다.

이와 같이 엔진오일의 점도가 소정치 이하로 감소되면 금속 접촉면의 마모로 엔진의 성능저하 또는 파손에 이르게 할 수 있고, 증가시에는 동력의 손실 및 엔진 과열로 인한 엔진 고장을 일으킬 수 있다.

따라서, 엔진오일은 주기적으로 교환되어야 하고, 이러한 엔진오일 교환주기는 자동차 메이커의 정비지침서에 통상 10,000km로 되어 있으며, 또한 가혹 조건일 경우5,000㎞로 되어 있다. 그럼에도 불구하고 일부 운전자의 경우에는 정비업소의 권유로 3,000㎞에서 교환하는 경우도 10％정도 되고 있는 것이 현실이며, 또한 정비지침서와 정비업소에 따라 교환주기는 2∼3배 차이를 보이고 있으며, 매스컴에서도 출연자마다 차이가 심해 운전자의 혼란은 지금도 계속되고 있다.

이렇게 오일교환의 기준이 각각이거나 확실한 기준이 없는 것은 막연한 주행거리를 기준으로 할 수 밖에 없으며, 이러한 주행거리를 기준으로 각종 오일의 교환시기를 운전자에게 알려주는 장치는 널리 알려져 있다.

즉, 특허 제 240699호(등록일자 1999.10.29)와, 공개특허 제 98-47174호(공개일자 1998.09.15) 및 공개실용신안 제 99-2105호(공개일자 1999.01.15)에서는 차량의 주행거리를 누적 연산하고, 이 누적된 주행거리가 일정수준에 도달 할 경우 오일 교체시기를 운전자에게 알려주기 위한 경고등의 점멸과 경고음을 송출하도록 되어 있다.

상기와 같은 종래의 기술은 주행거리를 기준으로 각종 오일의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 되어 있으나, 시내 주행과 고속도로 주행을 비교해 보면 시내 주행시 평균 시속 20∼40㎞이며, 고속도로 주행시 80∼110㎞로서 동일 거리에 엔진 가동 시간은 무려 4∼6배의 차이를 보이고 있고, 연비도 도심 주행과 60㎞ 정속 주행 사이는 약 2~3배 정도의 차이를 나타냄으로써 주행거리를 기준으로 엔진오일의 교환시기 뿐만 아니라 부품교환시기를 알려주는 방법은 실효성이 없는 문제점이 있는 것이다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 출원인은 대한민국 공개특허 제 2002 -67995호(공개일자:2002.08.24)에서 인젝터의 솔레노이드 코일선에 접속되어 ECU로부터 인가되는 분사신호를 클럭화하여 계수하고, 상기 계수된 클럭으로 연료의 사용량을 누적 연산하여 설정된 연료량을 사용하였을 경우 엔진오일의 교환시기임을 알리고, 상기 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 운전자에게 알려주도록 한 제어부가 구비된 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치를 제안하였다.

또한, 본 출원인은 대한민국 특허출원 제 2002-56301호(출원일자: 2002. 09. 17)에서는 밸런싱 코일식 연료계를 구성하는 가변저항의 입.출력전압 레벨에 의해 연료 주입량을 적산하여 연료사용량을 추정하고, 이 추정된 연료사용량을 기준으로 엔진오일의 교환시기를 운전자에게 알리도록 함과 동시에 상기 엔진오일의 교환회수를 적산하여 기타 여러 부품의 교환시기를 알리도록 한 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치를 제안하였다.

이와 같이 본 출원인이 제안한 인젝터의 솔레노이드 코일선에 인가되는 분사신호를 클럭화하여 연료사용량을 누적 산출하는 공개특허 제 2002-67995호와, 밸런싱 코일식 연료계를 구성하는 가변저항의 입.출력전압 레벨에 의해 연료 주입량을 적산하여 연료사용량을 산출하는 특허출원 제 2002-56301호는 정밀성이 높은 이점이 있다.

그러나, 상기의 공개특허 제 2002-67995호는 차종에 따라 구조가 상이하여 실제로 장착시 전문지식이 필요하고 작업량이 많아 복잡하여 원가를 상승시킴으로로 실용화하기에 부적합 할 뿐만아니라, 차종에 따라 인젝터의 탈거가 어렵거나 전자제어유니트의 위치가 콘솔박스 하단에 있거나, 자기진단 단자가 엔진룸에 있는 등 다양한 차종에 신속히 대응하기에는 부적합 한 문제점이 있는 것이다.

특히, 본 출원인이 제안한 기술적인 사항은 가솔린 엔진을 사용하는 차량에 중점을 주고 있으나, 연료 공급방식이 상이한 디젤 차량에 적용하기에는 다소 어려운 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 디젤 차량의 연료 사용량이 정확히 측정된 데이터를 이용하여 적정 연료량을 사용하였을 때 마다 엔진오일의 교환시기를 알려주고, 이 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 디스플레이부를 통해 운전자에게 알려주도록 함으로써 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어지게 하여 디젤 차량의 수명을 연장할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 인젝터 및 인젝터의 전류코어센서로부터 출력되는 신호를 ECU에서 읽어 디젤 차량의 연료사용량을 누적 연산하여 그 연료사용량에 따라 엔진오일의 교환시기를 알리고, 엔진오일의 교환회수에 비례하여 윤활오일 및 부품 교환시기를 알려주도록 하는 디젤 커먼레일 차량의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어서, 상기 ECU의 일측단에 연결되어 상기 인젝터의 전압파형을 선택하는 전압선택스위치, 상기 전류코어센서로부터 출력되는 전류파형을 선택하는 전류선택스위치로 이루어진 모드선택부와, 상기 ECU 및 모드선택부 사이에 연결되어 상기 인젝터 및 전류코어센서로부터 출력되는 파형신호를 정형시켜 클럭으로 변환하여 출력하는 파형정형회로와, 상기 ECU의 입력단에 연결되어 디젤 차량의 종류에 따라 가혹조건주행시 엔진오일교환시점을 지정하는 설정단수다이얼과, 상기 ECU의 입력단에 연결되어 각종 윤활오일 및 부품교환 종류를 선택적으로 지정하여 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기를 확인할 수 있는 업/다운버튼과,상기 ECU의 출력단에 연결되며 디젤 차량의 연료사용량이 누적 연산되어 수치로 표시되는 연료사용량 표시부, 교환부품 대상을 문자로 표시하는 교환부품표시부, 엔진오일의 교환회수 정도를 램프로 표시하는 진행표시부, 각종 윤활오일 및 부품 교환시기를 음성으로 송출하는 스피커로 이루어지는 디스플레이부와, 상기 ECU의 입력단에 연결되어 엔진오일 교환시 엔진오일팬과 분리 및 접촉되어 상기 진행표시부를 초기화시키는 드레인스위치로 구성된 것에 특징이 있다.

일반적으로 자동차의 엔진은 열역학법칙에 따라 열이 일로 변하는 열기관으로서, 연소실에 공급된 연료의 연소 열량은 일과 방출 열량으로 변환되고, 엔진오일과 소모성부품은 엔진이 일한 만큼 열화, 마찰, 마모, 산화, 탄화가 발생된다.

그러므로 엔진오일과 각종 부품의 교환주기를 주행거리로 기준으로 할 경우 도심도로의 저속주행 및 신호등에 의한 잦은 정차, 교통체증, 급출발, 급제동, 에어컨 가동, 화물적재, 엔진의 노후 등은 주행거리에서는 전혀 나타나지 않으나, 연료사용량을 기준으로 할 경우 이들까지 정확히 반영할 수 있다.

따라서 본 발명은 디젤 차량의 연료 사용량을 산출하고, 이 연료 사용량을 누적 연산하여 적정 연료량을 사용하였을 때 마다 엔진오일을 교환시기를 운전자에게 알릴 뿐만 아니라 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 운전자에게 알려주고, 엔진오일과 타소모성 부품을 동시에 교환하여 시간과 비용을 절감할 뿐만 아니라, 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어져 자동차의 수명을 연장, 연료절감, 공해방지, 안전운전 및 편리성을 추구 할 수 있도록 한 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 7b에 의해 본 발명에 따른 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 구성 및 작용관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 외형도로서, 사각형의 케이스(69) 전면에는 디젤 차량의 연료사용량이 누적 연산되어 수치로 표시되는 연료사용량 표시부(61)와, 엔진오일의 교환회수 정도를 램프(62a~62j)로서 그래픽형태로 표시하는 진행표시부 (62), 각종 윤활오일 및 부품 교환시기를 음성으로 송출하는 스피커(64), 교환대상의 부품을 문자로 표시되는 교환부품표시부(63)로 이루어지는 디스플레이부 (60)가 설치된다.

또한, 상기 케이스(69) 전면의 디스플레이부(60) 하측에는 디젤 차량의 종류에 따라 엔진오일교환시점을 지정하는 설정단수다이얼(67)이 설치되며, 상기 설정단수다이얼(67)의 타측에는 각종 윤활오일 및 부품교환 종류를 차종 및 조건에 따라 선택적으로 지정하여 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기 및 진행상황을 확인할 수 있는 업/다운버튼(68)이 설치되고, 상기 케이스(69) 전면 하측에는 교환부품표시부(63)에 표시된 부품을 린위적으로 조작입력시킬 필요가 있을 경우 진행표시부(62)에 진행정도를 조작 입력시키는 입력버튼(65)과, 후술되는 드레인스위치의 기능과 동일한 초기화 리셋버튼(66)이 설치되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤 차량의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 회로도로서, 인젝터(40)의 전압파형 출력단자(V)와 전류코어센서(40a)의 전류파형 출력단자(A)는 모드선택부(49)에 의해 택일되어 파형정형회로(47)에 인가되고, 상기 파형정형회로(47)의 출력단에는 ECU(46)의 입력단에 연결되며, 상기 ECU(46)의 타측 입력단에는 인젝터(40)의 압력에 비례하는 전압을 출력하는 연료압력센서(41)가 접속되고, 상기 ECU(46)의 타측단에는 엔진오일교환시 엔진오일팬과 분리 및 접촉시에 상기 진행표시부(62)를 초기화시키는 드레인스위치(45)가 접속된다.

상기 ECU(46)의 출력단에는 디젤 차량의 연료사용량이 누적 연산되어 수치로 표시되는 연료사용량 표시부(61)와, 엔진오일의 교환 및 진행상황의 정도를 램프(62a~62j)로서 그래픽형태로 표시하는 진행표시부(62)와, 교환부품 대상을 문자로 표시하는 교환부품표시부(63)와, 각종 윤활오일 및 부품 교환시기를 음성으로 송출하는 스피커(64)로 이루어지는 디스플레이부(60)가 연결된다.

상기 ECU(46)의 입력단에는 디젤 차량의 종류에 따라 가혹조건주행시 엔진오일교환시점을 지정하는 설정단수다이얼(67)과, 각종 윤활오일 및 부품교환 종류를 선택적으로 지정하여 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기 및 진행상황을 확인할 수 있는 업/다운버튼(68)과, 엔진오일교환시 인위적으로 램프(62a~62j)를 초기화시키는 초기화 리셋버튼(66)이 연결되어 있다.

상기 ECU(46)의 타측단에는 인젝터(40)로부터 출력되는 전압파형을 선택하는 전압선택스위치(49a)와, 인젝터(40)의 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형을 선택하는 전류선택스위치(49b)로 이루어진 모드선택부(49)가 연결된다.

여기에서 모드선택부(49)를 두어 전압파형 또는 전류파형을 선택하도록 하는 이유는 디젤 차량의 종류에 따라 인젝터(40)로부터 출력되는 전압파형을 추출하기 좋은 차량이 있는 반면, 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형을 추출하기 좋은 경우가 있다. 즉 설치상의 편의에 따라 전압 또는 전류파형을 선택하도록 한 것이다.

상기 파형정형회로(47)는 인젝터(40) 및 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전압(또는 전류)파형을 일정레벨 이상은 커팅시켜 진폭을 제한하여 출력하는 리미터회로(42)와, 상기 리미터회로(42)의 출력단에 연결되어 진폭이 제한된 전압(또는 전류)파형을 구형파로 만들어 출력하는 구형파발생부(43)와, 상기 구형파발생부(43)로부터 출력되는 구형파를 일정한 주기의 클럭으로 발생시켜 출력하는 펄스발생부(44)로 구성되며, 이러한 구성의 파형정형회로(47)는 케이스 (69) 내부에 설치되어 있으나, ECU(46) 설계시 함께 내장하는 것이 바람직하다.

상기 드레인스위치(45)는 도 5에서와 같이 초기화 홈형와셔(92)에 원주를 따라 형성된 홈이 형성되고, 이 홈에 도선이 유입되어 감겨져 드레인볼트(91)가 회전시 도선이 따라 돌지 않도록 있으며, 이 도선은 ECU(46)와 연결되어 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 디젤 자동차의 연료사용량 산출방법을 도 6에 도시된 각종 데이터의 산출 과정도에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 디젤 차량에 있어 연료 사용량을 산출하는 방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다.

첫 번째는 연료분사시 인젝터에 전압이 가해지는 시간과 연료압력센서의 출력 전압값의 상관관계를 이용하여 연료사용량을 산출하는 방법이며, 두 번째는 연료분사시 인젝터에 전류가 흐르는 시간과 연료압력센서의 출력 전압값과의 상관관계를 이용하여 연료사용량을 산출하는 방법이다.

상기의 첫 번째 방법으로 디젤 차량 엔진 2회전 동안에 인젝터에 가해지는 전압 펄스폭시간을 검출하고, 이 제 1 펄스폭시간을 이용하여 공회전 800rpm (연료압 263bar)시의 펄스폭시간을 산출하고, 그 산출된 시간을 이용하여 제 2 펄스폭시간당 연료소모량을 산출하고, 연료압력센서(41)의 출력전압과 그때의 인젝터(또는 커먼레일)압력 관계에 의한 연료압상수를 산출하여야 한다.

먼저, 디젤 차량 엔진 2회전 동안에 인젝터에 가해지는 전압 펄스폭시간과 연료사용량의 관계를 설명하기 위해 펄스폭시간을 산출하기 위한 과정을 설명하면 다음과 같다. 디젤 엔진에 연료를 공급하기 위해서는 ECU(46)에서 인젝터(40)에 도 3a의 (가)와 같은 파형의 전압을 인가하게 되며, 이러한 전압파형은 도 2에 도시된 파형정형회로(42)를 경유함으로써 펄스를 출력시키게 되며, ECU(46)에서는 이 펄스를 계수하여 연료공급시간을 산출하게 된다.

즉, 디젤 엔진에 연료를 공급하기 위해 ECU(46)로부터 인젝터(40)에 도 3a의 (가)와 같은 파형의 전압을 인가하게 되면 상기 전압파형은 도 2에 도시된 파형정형회로(47)의 리미터회로(42)에 입력됨에 따라 일정레벨 이상은 커팅되어 도 3a의 (나)와 같이 진폭을 제한하여 출력하게 되며, 이러한 진폭이 제한된 전압파형은 구형파발생부(43)에 인가됨으로써 인젝터(40)에서 전압파형이 출력되는 구간동안 도 3a의 (다)와 같이 안전한 구형파를 출력하게 된다.

상기 구형파발생부(43)로부터 출력되는 안정된 구형파는 펄스발생부(44)로 인가되어 도 3a의 (라)와 같이 구형파가 출력되는 시간동안 펄스를 출력시키게 되며, 이러한 펄스를 ECU(46)에서 계수함으로써 펄스폭시간을 측정(도 6의 단계 101)게 된다

이와 같은 과정을 통해 도 3b에서와 같이 엔진 2회전시 인젝터(40)에 전압이 가해지는 펄스폭시간과 연료사용량이 비례적으로 증가하는 사실을 실험 및 측정과정에서 확인할 수 있었다.

따라서 본 발명에서는 설명의 편의상 국산 커먼레일 디젤 차량의 예를 들어 설명한다면, 통상적으로 엔진 회전속도가 공회전 800rpm에서의 연료압은 263bar로 연료압력센서의 출력전압은 1.2V이며, 크랭크가 2회전시 실측한 전압파형의 펄스폭시간은 17ms를 기준 값으로 설정하며, 이러한 펄스폭시간은 디젤 차량의 종류에 따라 아주 근소한 차이가 있으나, 오차범위 안에 들어가는 범위이므로 17ms를 기준으로 한다.

이와 같은 근거에 의해 디젤 차량 엔진 2회전 동안에 인젝터에 가해지는 전압 펄스폭시간을 이용하여 그때의 연료소모량 산출과정은 다음과 같다.

즉, 디젤 차량이 공회전 800rpm 상태에서 엔진전체 연료소모량은 0.01ℓ정도이며, 엔진 2회전시 펄스폭시간은 전술한 바와 같이 17ms이므로 아래의 수식(1)에서와 같이 공회전 800rpm 상태에서 전압 펄스폭시간(hr/min)은 6.8sec가 되며, 이러한 공회전 800rpm상태에서의 전압 펄스폭시간은 디젤 차량의 종류에 따라 그의 유사하므로 6.8sec/min를 평균값으로 설정한다.

공회전 800rpm상태에서의 1분당 전압 펄스폭시간 :

17ms × 800rpm × 1/2 = 6.8sec/min ......수식(1)(도 6의 단계 102)(여기서 1/2을 곱하는 이유는 공회전 800rpm의 경우 1개의 인젝터가 400번 분사하기 때문이다.)

따라서, 공회전 800rpm상태에서의 연료소모량은 아래의 수식(2)에서와 같이 1시간당 5.295ℓ로 산출되며, 공회전 800rpm상태에서 1ℓ의 연료가 소모될 때 까지의 전압 펄스폭시간은 아래의 수식(3)에서와 같이 0.1889(hr) 소요되며, 이러한 공회전 800rpm 상태에서의 전압 펄스폭시간(6.8sec/min)당 연료소모량은 디젤 차량의 종류에 따라 아주 근소한 차이가 있으나, 오차범위 안에 들어가는 범위이므로 5.295ℓ/hr를 기준으로 한다.

공회전 800rpm 상태에서의 1시간당 연료소모량 :

0.01ℓ/6.8sec × 3.600sec = 5.295ℓ/hr .....수식(2) (도 6의 단계 103)

1ℓ의 연료소모시 전압 펄스폭시간 : .......수식(3)

상기에서 산출된 내역을 표 1에 나타내었다.

(표 1) 디젤 차량의 공회전 800rpm시 전압 펄스폭시간당 연료소모량 산출표.

공회전 800rpm시 엔진전체 연료소모량	공회전 800rpm시 전압 펄스폭시간	공회전 800rpm시 전압 펄스폭시간당 연료소모량	연료소모량 1ℓ당전압펄스폭 누적시간
0.01ℓ/min	17ms×800rpm×1/2 = 6.8sec/min	0.01ℓ/6.8sec×3,600sec = 5.295ℓ/hr	1/5.295ℓ = 0.1889 hr/ℓ

다음은 인젝터(또는 커먼레일)압력과 연료사용량의 관계를 살펴보면 디젤 차량에 있어 연료사용량은 커먼레일(또는 인젝터)에 가해지는 압력의 제곱근에 비례하게 된다.

그 이유로서는 아래의 수식(4)에서와 같이 인젝터에 노즐의 공식을 적용하게 되면 연소실압력(P2)은 거의 일정하고 인젝터의 압력(P1)에 비해 매우 작으므로 연료분사량은 인젝터압력(P1)의 제곱근의 비례로 간주하여도 실용상 문제는 없게된다.

...........수식(4)

(여기서 Q는 노즐의 유량이고, ε는 보정계수로서 액체인 경우 1이며, A는 노즐의 단면적이고, g는 중력가속도로서 모두 값이 일정한 상수이다. 그리고 P1은 커먼레일(또는 인젝터)압력이며, P2는 연소실압력이다.)

또한, 디젤 차량에 있어 연료압력센서(41)는 같이 인젝터(40)의 압력이 0~ 1,500bar 범위내에서 약 0.2~4.5V의 전압을 비례적으로 출력하게 된다.

따라서, 상기의 노즐공식에 의한 유량 및 연료압력센서의 출력전압 값과의 관계에 따라 연료압상수를 산출하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

아래의 표 2는 연료압력센서(41)의 출력 전압값에 비례하는 인젝터(40)(또는 커먼레일)의 압력과, 노즐의 공식을 활용하여 연료압상수를 산출한 표이다.

(표 2)

연료압력센서 출력전압(V)	P1(인젝터 또는 커먼레일압력)(bar)	()	연료압 변환상수	비 고
4.5	1,500	38.7	2.39
4	1,313	36.2	2.23
3.5	1,125	33.5	2.06	엔진회전수 1,600rpm,연료압력 1,125bar 상태를 시내 평균주행으로 가정함
3	938	30.6	1.89
2.5	750	27.4	1.69
2	563	23.7	1.46
1.5	375	19.4	1.20
1.2	263	16.2	1	엔진회전수 800rpm,연료압력 263bar 상태를 공회전으로가정하고, 기준으로함
1.0	188	13.7	0.85

상기 표 2 및 도 3b에서 보는바와 같이 인젝터(또는 커먼레일)의 압력 (P1)이 증가할수록 연료압력센서(41)의 출력전압이 비례적으로 증가함을 알 수 있으며, 또한 상기 수식(4)에서와 같이 연료량(Q)은 인젝터 압력(P1)의 제곱근에 비례함에 따라 연료압력센서(41)의 출력전압에 의해 연료압변환상수를 산출할 수 있게 되는 것이다.

이때, 연료압력센서(41)의 출력전압이 1.2V, 인젝터(40)의 압력이 263bar이면 으로 16.2가 되고, 이 상태가 공회전 800rpm 상태로 가정하여 연료변환상수의 값을 '1'로 설정하여 기준값을 설정하면, 연료압력센서(41)의 출력 전압값에 대응되는 연료압변환상수가 아래의 수식(5)에 의해 산출된다.

연료압변환상수 = ......수식(5)(도 6의 단계 104)

즉, 상기 수식(5)에 의해 연료압력센서(41)의 출력전압이 2V인 경우의 연료압변환상수는 이며, 또한 연료압력센서(41)의 출력전압이 3.5V일 경우의 연료압변환상수는 이 되므로 연료압력센서(41)의 출력 전압값에 따라 연료압변환상수가 산출될 수 있는 것이며, 이러한 연료압변환상수는 디젤 차량의 종류에 따라 다르므로 후술되는 설정단수 다이얼의 조작으로 선택할 수 있게 한다.

이와같이 공회전 800rpm시의 전압 펄스폭시간과, 상기 수식(2)에서 산출된 전압 펄스폭시간당 연료소모량과, 상기 수식(5)에 의해 산출된 연료압변환상수를 이용하여 디젤 차량의 종류에 따라 선택적으로 조정할 수 있는 설정단수를 다수 단계로 설정하여 기준점을 설정한다.

즉, 아래의 표 3은 상기 표 2에서와 같이 연료압력센서(41)의 평균 출력전압이 3.5V 상태인 평균시속 25Km, 평균 엔진회전수 1,600rpm, 평균 연료압변환상수 2.06의 시내주행(이하의 조건을 '가혹조건주행조건'이라함) 상태를 기준으로 하여 설정단수를 산출한 것이다.

(표 3) 가혹조건주행시 전압 펄스폭누적시간과 연료사용량 및 연료압변환상수를 이용한 설정단수 산출표

설정단수(펄스폭 총길이(hr)×연료압 변환상수)	70	80	90	100	110	120	130	140	150	1(시험 주행 단수)
펄스폭 총길이(hr)(설정단수÷연료압 변환상수(2.06))	33.98	38.83	43.69	48.54	53.40	58.25	63.10	67.96	72.82	0.48
연료사용량(ℓ) (설정단수 × 5.295ℓ/hr)	371	427	477	529.5	582	635	688	741	794	5.295

상기 표 3에서와 같이 가혹조건주행시 인젝터(40)로부터 출력되는 전압파형의 펄스폭누적시간이 각각 33.98, 38.83, 43.69, 48.54, 53.40, 58.25, 63.10, 67.96, 72.82, 0.485 시간일 때, 아래의 수식(6)에서와 같이 각각의 펄스폭누적시간에 가혹조건주행시의 연료압변환상수 2.06을 곱한 값, 즉 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 1을 설정단수로 지정하게 되며, 이럴 경우 전압 펄스폭누적시간은 아래의 수식(6)에서와 같이 설정단수는 연료압변환상수로 나눈 값이 된다.

전압 펄스폭시간(hr) × 연료압변환상수 = 설정단수 ..........수식(6) (도 6의 단계 105)

설정단수 ÷ 연료압변환상수 = 전압 펄스폭시간 .........수식(7)

또한, 가혹조건주행시의 인젝터(40)로부터 출력되는 전압파형의 펄스폭누적시간이 각각 33.98, 38.83, 43.69, 48.54, 53.40, 58.25, 63.10, 67.96, 72.82, 0.485 시간일 때 연료사용량은 각각의 설정단수(70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 1)에 상기 수식(2)에서 산출된 공회전 800rpm 상태에서의 연료소모량 5.295ℓ를 곱한 값이 연료사용량이 되는 것이다.

설정단수 × 공회전 800rpm 상태에서의 연료소모량(ℓ/hr)= 연료사용량(ℓ) ....수식(8)(도 6의 단계 106)

이와 같이 디젤 차량의 종류에 따라 가혹조건주행시 전압파형의 펄스폭시간에 따라 연료사용량이 서로 다르나, 수식(6)에 의해 산출된 설정단수를 선택함으로서 적절히 대응할 수 있게 되는 것이다.

상기 표 3에서 설정단수 1단은 시험주행을 위한 것이다.

즉, 상기의 사항을 정리하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 상기 수식(1)에서와 같이 디젤 차량의 엔진 2회전시 인젝터(40)에 전압이 가해지는 펄스폭시간(17ms)과, 공회전 800rpm상태에서의 전압 펄스폭시간(6.8sec/min)을 각각 검출한 후, 상기 수식(2)에서와 같이 공회전 800rpm 상태에서의 연료소모량(5.295ℓ/hr)을 산출한다.

둘째, 디젤 차량에 있어 연료사용량은 커먼레일(또는 인젝터)에 가해지는 압력의 제곱근에 비례하는 노즐의 공식을 이용하여 가혹조건주행시를 기준으로 상기 수식(5)와 같은 연료압변환상수를 산출한다.

셋째, 상기 수식(6),(7),(8)에서와 같이 산출된 연료압상수와 전압 펄스폭누적시간을 이용하여 가혹조건주행시를 기준으로 하는 설정단수 및 연료사용량을 산출한다.

따라서, 평균시속 25Km, 엔진회전수 1,600rpm 상태의 가혹조건주행시 디젤의 차량 종류에 따라 그에 적당한 설정단수를 지정하게 됨으로써 연료사용량을 산출하게 되는 것이다.

가령, 예를 들어 쏘렌토는 연비 8km/ℓ일 때 5,000km 주행시 엔진오일 교환시점이라면 그 때의 연료 사용량이 625ℓ이며, 이때 설정단수는 625ℓ와 근사한 120단(635ℓ)을 지정하면 된다.

또한, 트라제 XG는 연비 10km/ℓ 일 때 5,000km 주행시 엔진오일 교환시점이라면 그 때의 연료 사용량이 500ℓ이며, 이때 설정단수는 500ℓ와 근사한 100단(529.5ℓ)을 지정하면 된다.

다음은 디젤 차량에 있어 연료사용량을 산출하는 두 번째 방법으로서 연료분사시 인젝터(40)의 전류코어센서(40a)에 전류가 흐르는 시간과 연료압력센서의 출력 전압과의 상관관계를 이용하여 연료사용량을 산출하는 방법이다.

상기의 두 번째 방법으로 디젤 차량 엔진 2회전 동안에 인젝터에 가해지는 전류 펄스폭시간을 검출하고, 이 펄스폭시간을 이용하여 공회전 800rpm시의 펄스폭시간을 산출하고, 그 산출된 시간을 이용하여 공회전 800rpm시 펄스폭시간당 연료소모량을 산출한 다음, 연료압력센서(41)의 출력전압과 그때의 인젝터(또는 커먼레일)압력 관계에 의한 연료압상수를 산출하여야 한다.

이와 같이 인젝터에 전류가 가해지는 펄스폭시간과 연료사용량의 관계를 설명하기 위해 전류 펄스폭시간을 산출하기 위한 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 디젤 엔진에 연료를 공급하기 위해서는 ECU(46)에서 인젝터(40)에 도 4의 (가)와 같은 파형의 전류를 인가하게 되며, 이러한 전류파형은 도 2에 도시된 파형정형회로(42)를 경유함으로써 클럭을 출력시키게 되며, ECU(46)에서는 이 클럭을 계수하여 연료공급시간을 산출하게 된다.

즉, 디젤 엔진에 연료를 공급하기 위해 ECU(46)로부터 인젝터(40)에 도 4의 (가)와 같은 파형의 전류를 인가하게 되면 상기 전류파형은 도 2에 도시된 파형정형회로(42)의 리미터회로(42)에 입력됨에 따라 일정레벨 이상은 커팅되어 도 4의 (나)와 같이 진폭을 제한하여 출력하게 되며, 이러한 진폭이 제한된 전류파형은 구형파발생부(43)에 인가됨으로써 인젝터(40)에서 전류파형이 출력되는 구간동안 도 4의 (다)와 같이 안전한 구형파를 출력하게 된다.

상기 구형파발생부(43)로부터 출력되는 안정된 구형파는 펄스발생부(44)로 인가되어 도 4의 (라)와 같이 구형파가 출력되는 시간동안 클럭을 출력시키게 되며, 이러한 펄스를 ECU(46)에서 계수함으로써 전류 펄스폭시간을 측정(도 6의 단계 101)하게 된다.

이와 같은 과정을 통해 크랭크가 2회전시 전류코어센서(40a)에 전류가 가해지는 펄스폭시간은 rpm 이 증가할수록 펄스폭시간의 합은 늘어나며, 이에 따라 연료사용량이 비례적으로 증가하는 사실을 실험 및 측정과정에서 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명에서는 설명의 편의상 국산 커먼레일 디젤 차량의 예를 등러 설명하면, 통상적으로 엔진 회전속도가 공회전 800rpm에서의 연료압력은 263bar로 연료압력센서의 출력전압은 1.2V이며, 크랭크가 2회전시 실측한 전류파형의 펄스폭시간은 12ms를 기준 값으로 설정하며, 이러한 전류 펄스폭시간은 디젤 차량의 종류에 따라 아주 근소한 차이가 있으나, 오차범위 안에 들어가는 범위이므로 12ms를 기준으로 한다.

이와 같은 근거에 의해 공회전 800rpm상태에서 전류 펄스폭시간당 연료사용량을 산출하는 과정은 다음과 같다.

즉, 디젤 차량이 공회전 800rpm 상태에서 1분당 엔진 전체 연료사용량이 0.01ℓ정도로서, 크랭크가 2회전시 전류 펄스폭시간은 전술한 바와 같이 12ms이므로 아래의 수식(9)에서와 같이 공회전 800rpm 상태에서 펄스폭(hr/min)은 4.8sec가 되며, 이러한 전류 펄스폭시간은 디젤 차량의 종류에 따라 아주 근소한 차이가 있으나, 오차범위 안에 들어가는 범위이므로 4.8sec를 기준으로 한다.

공회전 800rpm시 1분당 펄스폭시간 : 12ms × 800rpm × 1/2 = 4.8sec/min ....수식(9)(도 6의 단계 102)

(여기서 1/2을 곱하는 이유는 800rpm 동안 1개의 인젝터가 400번 분사하기 때문이다.)

따라서, 공회전 800rpm시 전류 펄스폭시간당 연료소모량은 아래의 수식(10)에서와 같이 1시간당 7.5ℓ로 산출되며, 1ℓ의 연료가 소모될 때 까지의 펄스폭시간은 아래의 수식(11)에서와 같이 0.1333(hr) 소요되며, 이러한 공회전 800rpm시 펄스폭시간당 연료소모량은 디젤 차량의 종류에 따라 아주 근소한 차이가 있으나, 오차범위 안에 들어가는 범위이므로 12ms를 기준으로 한다.

공회전 800rpm시 전류 펄스폭 1시간당 연료소모량 :

0.01ℓ/4.8sec × 3,600sec = 7.5ℓ/hr...........식(10)(도 6의 단계 103)

1ℓ 연료소모시 전류 펄스폭누적시간 : .....수식(11)

상기에서 산출된 내역을 표 4에 나타내었다.

(표 4) 디젤 차량의 공회전 800rpm 상태에서 전류 펄스폭시간당 연료소모량 산출표.

공회전 800rpm시 엔진전체 연료소모량	공회전 800rpm시 전류펄스폭 시간	공회전 800rpm시 펄스폭 시간당 연료소모량	연료소모량 1ℓ당전류펄스폭 누적시간
0.01ℓ/min	12ms×800rpm×1/2 = 4.8sec	0.01ℓ/4.8sec×3,600sec = 5.5ℓ/hr	1/7.5ℓ = 0.1333 hr/ℓ

이와같이 공회전 800rpm시 전류 펄스폭시간과, 상기 수식(10)에서 산출된 공회전 800rpm시 전류 펄스폭시간당 연료소모량과, 상기 수식(5)에 의해 산출된 연료압변환상수(도 6의 단계 104)를 이용하여 디젤 차량의 종류에 따라 선택적으로 조정할 수 있는 설정단수를 다수 단계로 설정하여 기준점을 설정한다.

즉, 아래의 표 5는 상기 표 2에서와 같이 연료압력센서(41)의 평균 출력전압이 3.5V 상태인 평균시속 25Km, 엔진회전수 1,600rpm, 평균연료압변환상수 2.06의 가혹조건주행 상태를 기준으로 하여 설정단수를 산출한 것이다.

(표 5) 가혹조건주행시 전류 펄스폭누적시간과 연료사용량 및 연료압변환상수를 이용한 설정단수 산출표

설정단수(전류펄스폭총길이(hr)× 연료압변환상수)	70	80	90	100	110	120	130	140	150	1(시험주행단수)
전류펄스폭총길이(hr) (설정단수÷연료압 변환상수(2.06))	33.98	38.83	43.69	48.54	53.40	58.25	63.10	67.96	72.82	0.485
연료사용량(ℓ)(설정단수×7.5ℓ/hr)	525	600	675	750	825	900	975	1,050	1,125	7.5

상기 표 5에서와 같이 가혹조건주행시 인젝터(40)의 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형의 펄스폭누적시간이 각각 33.98, 38.83, 43.69, 48.54, 53.40, 58.25, 63.10, 67.96, 72.82, 0.485 시간일 때, 아래의 수식(12)에서와 같이 각각의 펄스폭시간에 가혹조건주행시의 연료압변환상수 2.06을 곱한 값, 즉 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 1을 설정단수로 지정하게 되며, 이럴 경우 전류 펄스폭누적시간은 아래의 수식(13)에서와 같이 설정단수는 연료압변환상수로 나눈 값이 된다.

전류 펄스폭누적시간(hr) × 연료압변환상수 = 설정단수........수식(12)(도 6의 단계 105)

설정단수 ÷ 연료압변환상수 = 전류펄스폭누적시간(hr) .......수식(13)

또한, 가혹조건주행시의 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형의 펄스폭시간이 각각 33.98, 38.83, 43.69, 48.54, 53.40, 58.25, 63.10, 67.96, 72.82,0.485 시간일 때 연료사용량은 각각의 설정단수(70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 1)에 상기 수식(10)에서 산출된 공회전 800rpm시 펄스폭시간당 연료소모량 7.5ℓ를 곱한 값이 연료사용량이 되는 것이다.

설정단수 × 공회전 800rpm시 전류 펄스폭시간당 연료소모량(ℓ/hr) = 연료사용량(ℓ) ....수식(14)(도 6의 단계 106)

이와 같이 디젤 차량의 종류에 따라 가혹조건주행시 전류파형의 펄스폭시간에 따른 연료사용량이 서로 다르나, 수식(12)에 의해 산출된 설정단수를 선택함으로서 적절히 대응할 수 있게 되는 것이다.

상기 표 5에서 설정단수 1단은 시험주행을 위한 것이다.

즉, 상기의 사항을 정리하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 디젤 차량의 엔진 2회전시 인젝터(40)에 전류가 가해지는 펄스폭시간(12ms)과, 상기 수식(9)에서와 같이 공회전 800rpm상태에서의 전류 펄스폭시간( 4.8sec/min)을 각각 검출한 후, 상기 수식(10)에서와 같이 공회전 800rpm 상태에서의 연료소모량(7.5ℓ/hr) 산출한다.

둘째, 디젤 차량에 있어 연료사용량은 커먼레일(또는 인젝터)에 가해지는 압력의 제곱근에 비례하는 노즐의 공식을 이용하여 가혹조건주행시를 기준으로 상기 수식(5)와 같은 연료압변환상수를 산출한다.

셋째, 산출된 연료압상수와 전류 펄스폭누적시간을 이용하여 가혹조건주행시를 기준으로 하는 설정단수 및 연료사용량을 산출한다.

따라서, 평균시속 25Km, 엔진회전수 1,600rpm 상태의 가혹조건주행시 디젤의 차량 종류에 따라 그에 적당한 설정단수를 지정하게 됨으로써 연료사용량을 산출하게 되는 것이다.

가령, 예를 들어 쏘렌토는 연비 8km/ℓ일 때 5,000km 주행시 엔진오일 교환시점이라면 그 때의 연료 사용량이 625ℓ이며, 이때 설정단수는 625ℓ와 근사한 80단(600ℓ)을 지정하면 된다.

또한, 트라제 XG는 연비 10km/ℓ 일 때 5,000km 주행시 엔진오일 교환시점이라면 그 때의 연료사용량이 500ℓ이며, 이때 설정단수는 500ℓ와 근사한 70단(525ℓ)을 지정하면 된다.

이상에서 설명한 바와같이 연료분사시 인젝터에 가해지는 전압 또는 전류파형의 펄스폭시간과 연료압력센서의 출력 전압값의 상관관계를 이용하여 연료사용량을 산출하는 경우에 있어 상기 표 3, 표 5에서 보는 바와 같이 각 설정단수에 대하여 펄스폭누적시간은 동일하나 연료사용량은 차이가 있음을 확인할 수 있으며, 모드선택부(47)의 조작에 의해 인젝터(40)로부터 출력되는 전압파형을 사용할 것인지 아니면 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형을 사용할 것인지를 결정하게 된다.

또한, 본 발명에서는 연료압변환상수를 산출하는데 있어 인젝터(40) 압력의 제곱근에 비례하는 것을 근거로 하여 정밀성을 높이고 있으나, 회로 또는 프로그램을 단순화시키기 위해 정밀성이 다소 저하되더라도 연료압력센서(41)의 출력전압에 비례하는 값을 설정하여도 실용상 무방하다.

가령 예를 들어 도 3d에 도시된 바와 같이 연료압력센서(41)의 출력전압 (y축) 과 연료압변환상수(x축)에서 A 그래프는 연료압 제곱근에 의해서 산출된 기존의 그래프이나, 회로나 프로그램을 간편하게 하려면 도 3d의 B그래프와 같이 의 1차 직선으로 하여도 실제주행 실측한 바 A 그래프에 비해 ±3％의 오차범위에 있음을 확인하였으므로 B 그래프를 연료압변환상수로 이용하여도 실용상 무방함으로 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는다.

또한, 본 발명에서는 설정단수를 설명의 편의상 10단위 간격으로 설정하였으나, 더욱 좁은 단위 간격으로 단수를 설정할 경우 정밀성을 높일 수 있다.

이와 같이 디젤 차량의 종류에 따라 선택된 설정단수에 의해 윤활오일 및 각종 부품 교환시기 감지장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, ECU(46)에는 전술한 표 3, 표 5에서와 같이 다수 단계의 설정단수와, 상기 설정단수에 대응되는 펄스폭누적시간과, 그 때의 연료사용량이 테이블화되어 저장되어 있으며, 인젝터(40)로부터 출력되는 전압파형 또는 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형의 펄스폭누적시간과 연료압력센서(41)로부터 출력되는 전압값에 대응되는 연료압변환상수를 읽어들여 연료사용량을 산출하는 한편, 지정된 설정단수에 대한 연료가 소모되었을 경우 엔진오일교환시점을 알리도록 프로그램되어 있다.

아래의 표 6은 디젤 차량 종류에 따라 설정단수를 지정할 수 있도록 테이블화 한 것이다. 이는 디젤 차량의 종류에 따른 연비와 가혹조건주행시 연료사용량 등을 감안하여 엔진오일과 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기를 설정한 것으로서 운전자는 표 3 또는 표 5에 의해 설정단수를 지정하도록 되어 있다.

(표 6) 디젤 차량 종류에 따른 설정단수 지정 테이블

설정단수	차량 종류
70	ⓐ, ⓙ
80	ⓑ, ⓚ
90	ⓒ, ⓛ
100	ⓓ, ⓜ
110	ⓔ, ⓝ
120	ⓕ, ⓞ
130	ⓖ, ⓟ
140	ⓗ, ⓠ
150	ⓘ, ⓡ

즉, 운전자가 보유하고 있는 디젤 차량에 맞는 설정단수를 설정단수다이얼(67)을 상기 표 3 또는 표 5에 의해 지정하게 되면 ECU(46)는 인젝터(40)로부터 출력되는 전압(또는 전류)파형의 펄스폭시간을 누적 계수하여 지정된 설정단수에 해당하는 연료사용량을 연료사용량 표시부(61)에 디스플레이함과 동시에 스피커(64)를 통해 엔진오일의 교환시기임을 알리게 된다.

또한, ECU(46)에는 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일 및 부품 교환시기가 테이블화되어 저장되어 있다. 즉 아래의 표 7은 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활 오일 및 부품의 교환시기를 테이블화 한 것으로, 이를 통상의 주행거리와 비교하여 나타내었다.

(표 7) 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기

교환부품	주행거리(Km)	엔진오일교환회수
엔진오일	5,000
점화플러그	20,000	5
미숀오일	40,000	8
브레이크오일	40,000	8
연료필터	20,000	4
냉각수	40,000	8
앞브레이크라이닝	30,000	6

이하 본 발명을 실시예 1 내지 실시예 4에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1) (통상적인 가혹주행조건의 경우)

디젤 차량의 종류가 ⓒ인 경우의 실시예 1을 설명하면 다음과 같다.

디젤 차량의 종류가 ⓒ인 운전자가 표 3 또는 표 5에 따라 설정단수다이얼(67)을 90단으로 설정한 상태에서 주행하게 되면 인젝터(40)(또는 전류코어센서(40a))로부터 출력되는 전압(또는 전류)파형을 전술한 바와같이 파형정형회로 (42)를 경유함으로써 클럭을 출력하게 되며, ECU(46)에서는 상기 파형정형회로 (42)에서 출력되는 클럭을 계수한 것에 연료압력센서(41)로부터 출력되는 전압에 의한 연료압변환상수를 곱한 값을 누적시키게 된다.

상기의 과정을 반복하여 표 3 또는 표 5에서와 같이 인젝터(40)(또는 전류코어센서(40a))로부터 출력되는 전압(또는 전류) 펄스폭의 누적된 시간이 설정단수다이얼(67)에 의해 설정된 90단에 대응되는 43.69시간과 평균 연료압변환상수 2.06을 이용하여 전압파형 모드일 경우 90 × 5.295ℓ= 477ℓ(전류파형 모드일 경우또는 90 × 7.5ℓ= 675ℓ)의 식을 연산하여 연료사용량 표시부(61)에 현재의 연료사용량을 수치로 표시하는 한편, 10등분으로 표시된 진행표시부(62)에 477ℓ의 1/10인 47.7ℓ 사용할 때 마다 1칸씩 점등시키고 477ℓ 사용할 때 모두 점등됨과 동시에 다른 교환부품에도 엔진오일 1회 교환의 정보를 주게된다.

(실시예 2) (평균 연료압력센서의 출력이 다른 경우)

디젤 차량의 종류에 따라 연료압력센서(41)의 평균 출력 전압이 다른 경우설 설명한 것이다.

디젤차량의 종류가 ⓕ인 경우 운전자가 설정단수(61)를 조작하여 차량의 종류에 해당하는 설정단수를 120단으로 지정하게 되면 ECU(46)에서는 표 3 또는 표 5에서와 같이 연료 635ℓ(900ℓ)를 사용할 때 엔진오일 1회 교환시기로 한다.

운전자의 운전습관이 급가속 등으로 인해 평균 연료압력센서 출력전압이 상승되어 4V로 가정하면 표 2에 의하여 2.23으로 되고 펄스폭누적시간은 53.8시간(120단÷2.23)이 된다.

즉, 설정단수 다이얼(67)을 120단으로 설정한 상태에서 주행하게 되면 인젝터(40)로부터 출력되는 전압(또는 전류)파형은 전술한 바와 같이 파형정형회로(42)를 경유함으로서 클럭을 출력하게 되며 ECU(46)에서는 클럭을 계수한 것에 연료압력센서(41)에 출력되는 전압에 의한 연료압 변환상수를 곱하여 누적시키게 된다.

이때, 120단에 대응하는 즉, 연료압변환상수를 곱한 누적 시간은 이미 설정되어 있으므로 120단의 1/10인 12(펄스폭시간 × 연료압변환상수)가 될 때마다 10등분으로 표시된 진행표시부(62)에 1칸씩 점등 진행시키고, 120단 즉, 10칸이 다 점등시는 연료 635ℓ로 사용한 것이 되므로 엔진오일 교환시기가 되고, 이에 다른 소모품에도 엔진오일 교환 1회 정보를 주게된다.

(실시예 3) (인젝터(40)의 평균 출력전압이 다른 경우)

디젤 차량의 종류에 따라 인젝터(40) 평균 출력전압이 다른 경우를 설명한 것이다.

표 1에서는 공회전 800rpm시 펄스폭시간당 연료사용량이 5.295ℓ이나 차종이 달라 펄스폭시간당 연료사용량이 6.00ℓ인 차가 있다고 하면 5,000km 주행 연료사용량이 480ℓ 사용할 때 엔진오일 교환주기로 가정한다면 80단(480ℓ÷6ℓ/hr)으로 설정하여야 한다.

즉, 설정단수다이얼(67)을 80단으로 설정한 상태에서 주행하게 되면 인젝터(40)로부터 출력되는 전압(또는 전류)파형을 전술한 바와 같이 파형정형 회로(42) 경유함으로 클럭을 출력하게 되며, 출력을 계수한 것에 연료압력센서(41)로부터 출력되는 전압에 의한 연료압변환상수를 곱하여 누적시키게 된다.

이때, 80단에 대응하는 즉, 연료압 변환상수를 곱한 누적 클럭수는 이미 설정되어 있으며, 상기 80단의 1/10인 8(펄스폭시간 × 연료압 변환상수) 이 될 때 마다 10등분으로 표시된 진행표시부(62)에 1칸씩 점등진행시키고 80단 즉, 10칸이 모두 다 점등시 연료 480ℓ 사용한 것이 되므로 엔진오일 교환시기가 되고, 다른 소모품에도 엔진오일 교환 1회 정보를 주게 된다.

(실시예 4) (시험주행으로 설정단수를 찾아내는 경우)

상기 실시예 1 내지 3은 디젤 차량의 종류에 따라 설정단수를 인지한 상태인나, 실시예 4는 디젤 차량에 적합한 설정단수를 알지 못할 경우 찾아내는 경우이다.

즉, 펄스폭시간당 연료사용량 등의 정보를 모르는 경우 표 3의 시험주행단수에 해당하는 설정단수 다이얼(67)을 '1'에 설정하고 가혹주행조건으로 시험주행 한다. 가령 예를 들어 진행표시부(62)인 램프(62a~62j) 10칸이 모두 점등된 때의 주행거리가 62.5㎞라 하면, 5,000㎞ 주행시 엔진오일 교환시 설정단수다이얼(67)을 80단(5000㎞÷62.5㎞=80)에 설정하면 가혹주행시는 5,000㎞ 마다, 그리고 고속도로 만 주행시는 8000㎞∼9000㎞ 엔진오일을 교환하게 된다.

따라서, 시험주행단수를 활용하면 차종별 단수 설정을 매우 용이하게 찾아낼 수 있는 것이다.

이와 같이 상기 제 1 내지 제 4 실시예에 의해 누적 연산된 연료사용량이 설정레벨에 도달하였을 경우 엔진오일의 교환시기임을 알리고, 상기 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일 및 부품교환시기를 알리는 과정을 도 7a 및 도 7b에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7a에서와 같이 ECU(46)는 인젝터(40)로부터 출력되는 전압(또는 전류)파형의 시간을 누적시켜 연료사용량을 지속적으로 판독하여 사용량에 비례하도록 진행표시부(62)의 램프(62a~62j)를 단계적으로 점등(단계 201)하게 되며, 이때 연료사용량이 설정단수다이얼(67) 조작으로 지정된 엔진오일 교환주기(교환만기)에 해당되는 만큼 연료를 사용한 것으로 판단(단계 202)(엔진오일 교환시기)되면 스피커(64)를 통해 경보음성을 송출하고 교환부품표시부(63)에 '엔진오일교환'이라는 교환부품을 표시(단계 203)함과 동시에 엔진오일의 교환회수를 누적계수(단계 204)하는 엔진오일 교환시기 판단과정(L8)을 수행하게 된다.

상기 엔진오일 교환시기 판단과정(L8)을 통해 점등되는 교환부품표시부 (63)의 '엔진오일교환'의 문자와 스피커(64)를 통한 경보음을 운전자가 인지하여 엔진오일을 교환하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 엔진오일팬(90)에 설치된 드레인볼트(91)를 분리하여 폐 엔진오일을 배출하게 되면 상기 드레인볼트 (91)와 결합되어 있는 초기화 홈형와셔(92)가 엔진오일팬(90)으로부터 분리 후 체결됨에 따라 드레인스위치(45)의 온.오프접점 상태 변화를 감지하거나, 또는 초기화 리셋버튼(48)의 접점변화가 있음이 판단(단계 205)될 경우 상기 ECU(46)는 엔진오일의 교환을 완료하였음을 인지(단계 206)하게 되어 진행표시부(62)의 램프(62a~62j)를 모두 소등시키는 초기화과정(L9)을 실행하게 된다.

상기 엔진오일 교환시기 판단과정(L8) 및 초기화과정(L9)을 반복수행함으로서 엔진오일 교환회수를 지속적으로 계수하게 되며, 이 교환회수에 따라 표 6에서와 같이 ECU(46)에 저장된 교환대상의 부품 테이블을 읽어들이게 된다.

즉, 도 7b에서와 같이 교환된 엔진오일의 교환회수에 의해 점화플러그, 냉각수, 미션오일 등의 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기 인지를 판단하는 부품교환시기 판단과정(L10)를 수행하게 되며, 이때 각각의 윤활오일 및 부품의 교환시기에 만기될 경우 그에 해당되는 부품을 교환부품표시부(63)에 디스플레이시킴과 동시에 스피커(64)를 통해 경보음성을 송출하는 교환부품 경보과정 (L11)을 실행하게 된다.

상기 교환부품 경보과정(L11)을 실행한 후, 드레인스위치(45)의 온.오프접점 상태 변화를 감지하거나, 또는 초기화 리셋버튼(48)의 접점변화의 여부를 판단하는 접점변화 판단과정(L12)을 실행하게 되며, 상기 과정에서 드레인스위치(45) 또는 초기화 리셋버튼(48)의 접점변화가 감지되면 교환대상에 해당하는 교환부품표시부(63)의 램프(62a~62j)를 소등시킴과 동시에 각 교환대상의 부품에 대한 오일교환 회수의 만기를 초기화시키는 교환부품 초기화과정(L13)을 수행함으로서 일련의 과정을 완료하게 되는 것이다.

한편, 상기의 모든 정보 즉, 누적 연료사용량, 엔진오일 교환회수, 엔진오일 교환경보, 부품 교환경보 등의 정보는 데이터 전송잭(51)을 사용하여 외부단말기(70)인 휴대폰, 피디에이에 전송되어 화면에 표시될 수 있으며, 특히 본 발명의 장치를 네비게이션과 트립컴퓨터에 내장시킬 경우 정밀성을 높일 수 있으며, 디스플레이방식을 보다 그래픽화하고 각종 버튼은 터치시스템으로 할 수 있으므로 신차 차량출고시 네비게이션 또는 트립컴퓨터에 내장하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초기화 리셋버튼(66)은 엔진오일 교환시 엔진오일팬(90)에 설치된 드레인볼트(91)를 분리하여 폐 엔진오일을 배출하게 되나, 초기화 홈형와셔(92)의 파손으로 인하여 드레인스위치(45)로서의 기능이 상실되었을 경우 비상용으로 사용하는 것으로서, ECU(46)는 초기화 리셋버튼(66) 조작시 마다 엔진오일 교환회수를 1회 누적 계수하게 되며, 상기 초기화 리셋버튼(66)의 조작은 엔진오일 교환시기 즉, 만기시에 만 신호로서 인정하며, 그 외의 시기에 조작되었을 경우에는 오조작으로 판단하여 무시함으로서 정밀성을 높였다.

또한, 상기 업/다운버튼(68)은 엔진오일 이외의 부품의 교환시기를 확인할 수 있는 것으로서, 업/다운버튼(68) 조작시 ECU(46)에서는 이를 인지하여 교환대상의 부품명을 교환부품표시부(63)에 순차적으로 표시하게 됨과 동시에 진행표시부(62)의 램프를 점등시켜 교환시기가 어느 정도 남아있는지를 운전자가 확인할 수 있게 하였다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 디젤 차량의 인젝터에 인가되는 전압과 연료압력센서로부터 출력되는 전압을 이용해 연료사용량을 정확히 산출하여 적정 연료량을 사용하였을 때 마다 엔진오일의 교환시기를 알려주므로 5,000km에 무조건 엔진오일을 교환하지 않고 가혹조행조건에서는 4,000~5,000km, 고속도로 만 주행하는 조건에서는 8,000~9,000km에 엔진오일교환을 하게 됨으로써 불필요한 엔진오일의 과다소모를 방지하여 차량 운영비용을 절감하는 효과가 있는 것이다.

또한, 엔진오일의 교환시기 및 엔진오일의 교환회수에 따라 각종 윤활오일과 부품의 교환시기를 디스플레이부를 통해 운전자에게 알려주도록 함으로써 보다 정확한 근거에 따른 각종 윤활오일과 부품의 교체가 이루어지도록 하여 운전자의 혼선을 방지하고 최적의 상태에서 윤활오일 및 부품의 교체가 이루어지게 하여 디젤 차량의 안전운전과 수명을 연장하고, 10~15%의 연료절감은 물론, 공해방지, 에너지절약, 외화 절약에 기여함은 물론, 운전자가 교환주기를 기억하거나 기록하지 않아도 되는 편리성을 추구 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 중고차의 중고정도 및 폐차시기를 주행거리로 만 판단하던 것을 연료사용량으로 병행 판단함으로써 중고차의 노화정도, 비용산정, 신뢰성 문제, 폐차시기를 더욱 합리적으로 판단하고 해결할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 외형도.

도 2는 본 발명에 따른 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 상세회로도.

도 3a의 (가) 내지 (라)는 전압파형 인가시 도 2의 각단 출력파형도.

도 3b는 크랭크 2회전시 인젝터의 펄스폭시간을 나타낸 파형도.

도 3c는 연료압력센서와 인젝터 압력과의 관계를 나타낸 그래프.

도 3d는 다른 실시예의 연료압력센서와 인젝터 압력과의 관계를 나타낸 그래프.

도 4의 (가) 내지 (라)는 전류파형 인가시 도 2의 각단 출력파형도.

도 5는 본 발명에 따른 디젤 커먼레일식 자동차 윤활오일 및 부품 교환 시기 감지장치에 있어 드레인스위치의 구성도.

도 6은 본 발명에 적용되는 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량 산출과정에 있어 각종 데이터의 산출과정도.

도 7a, 도 7b는 본 발명에 따른 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치의 제어흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

40 : 인젝터 41 : 연료압력센서 42 : 리미터회로

43 : 구형파발생부 44 : 펄스발생부 45 : 드레인스위치

46 : ECU 47 : 파형정형회로 49a : 전압선택스위치

40a : 전류코어센서 49b : 전류선택스위치 49 : 모드선택부

60 : 디스플레이부 61 : 연료사용량 표시부 62 : 진행표시부

62a~62j : 램프 63 : 교환부품표시부 64 : 스피커

65 : 입력버튼 66 : 초기화 리셋버튼 67 : 설정단수다이얼

68 : 업/다운버튼 69 : 케이스

Claims (1)

1. 인젝터(40) 및 인젝터(40)의 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 신호를 ECU (46)에서 읽어 디젤 차량의 연료사용량을 누적 연산하여 그 연료사용량에 따라 엔진오일의 교환시기를 알리고, 엔진오일의 교환회수에 비례하여 윤활오일 및 부품 교환시기를 알려주도록 하는 디젤 커먼레일 차량의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치에 있어서,

   상기 ECU(46)의 일측단에 연결되어 상기 인젝터(40)의 전압파형을 선택하는 전압선택스위치(49a), 상기 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 전류파형을 선택하는 전류선택스위치(49b)로 이루어진 모드선택부(47)와,

   상기 ECU(46) 및 모드선택부(47) 사이에 연결되어 상기 인젝터(40) 및 전류코어센서(40a)로부터 출력되는 파형신호를 정형시켜 클럭으로 변환하여 출력하는 파형정형회로(47)와,

   상기 ECU(46)의 입력단에 연결되어 디젤 차량의 종류에 따라 가혹조건주행시 엔진오일교환시점을 지정하는 설정단수다이얼(67)과,

   상기 ECU(46)의 입력단에 연결되어 각종 윤활오일 및 부품교환 종류를 선택적으로 지정하여 각종 윤활오일 및 부품의 교환시기를 확인할 수 있는 업/다운버튼(68)과,

   상기 ECU(46)의 출력단에 연결되며 디젤 차량의 연료사용량이 누적 연산되어 수치로 표시되는 연료사용량 표시부(61), 교환부품 대상을 문자로 표시하는 교환부품표시부(63), 엔진오일의 교환회수 정도를 램프로 표시하는 진행표시부(62), 각종 윤활오일 및 부품 교환시기를 음성으로 송출하는 스피커(64)로 이루어지는 디스플레이부(60)와,

   상기 ECU(46)의 입력단에 연결되어 엔진오일 교환시 엔진오일팬과 분리 및 접촉되어 상기 진행표시부(62)를 초기화시키는 드레인스위치(45)로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 커먼레일식 자동차의 연료사용량에 의한 윤활오일 및 부품 교환시기 감지장치.