KR20060075341A - 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 소비량 산출을 기초로하여 엔진 상태를 측정할 수 있도록 하기 위한 엔진 상태 측정 시스템 및 그 방법을 개시한다.

본 발명은 엔진에 실제로 주입되는 연료량을 직접 측정하여 이에 근거하여 주행 상태를 진단할 수 있도록 하기 위하여, 인젝터 및 엔진에 실제로 주입되는 연료량을 직접 측정하기 위한 유량계와, 차량의 휠과 연동되는 트랜스미션의 출력축에 설치된 회전수 감지 수단과, 유량계와 회전수 감지수단의 출력의 출력파형을 정형화하기 위한 각각의 파형 정형 수단과 파형 정형 수단의 출력으로 연비를 계산하며, 에어콘의 가동이나 윈도우 와이퍼의 가동 및 히터의 가동 상태, 전조등이나 기타 차량 탑재 설비에 의한 전력 사용량등 현재 차량의 운행 상태 조건을 감안하여 목표 연비와 실제의 연비를 산출하여 대비하기 위한 마이크프로세서와, 마이크로프로세서에 의하여 판정된 내용을 표시하기 위한 표시기 및 표시기 구동부로 구성된 것이다.

이에 따라 본 발명은 실제의 정확한 연비를 산출할 수 있게 되는 것이어서, 에어콘이나 전조등등 차량 탑재 설비의 가동 조건에 따른 차량의 이론적 목표 연비를 산출하여, 이와 전기 실제 연비를 대비함으로써, 차량의 주행 상태를 정확하게 진단할 수 있게 되어, 엔진의 연료 연소 상태 및 운전 습관, 짐의 과다 적재등을 판단하여 차량을 적절히 관리하고, 연료 절감 및 환경 보호에 기여할 수 있게 되는 효과를 제공한다.

유량계, 회전수 감지 수단, 마이크로프로세서, 표시기, 표시기 구동부

Description

연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 시스템 및 그 방법{ Driving Status Diagnose System Based On Mileage Calculation and Method Thereof }

도1은 종래의 자동차의 연비 측정장치를 예시한 구성도.

도2는 본 발명에 의한 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 시스템을 보인 구성도.

도3은 본 발명에 의한 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 방법을 보인 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:연료탱크

2:펌프

3:인젝터

4:엔진

5:유량계

6:마이크로프로세서

7:제1파형 정형회로

8:제2파형 정형회로

9:키패드

10:표시기

11:구동부

12:전자제어유니트

13:트랜스미션

14:출력축

15:회전수 감지 수단

본 발명은 연료 소비량 산출을 기초로하여 엔진 상태를 측정할 수 있도록 하기 위한 엔진 상태 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 차량의 실제의 주행 거리와 차량의 연료 소비량의 비인 소위 연비는 연료의 절약 차원에서 뿐만 아니라, 차량의 이상 유무에 관련된 엔진 상태 진단이나 운전 습관의 점검, 환경 보호의 관점에서도 유용한 정보로 활용될 수 있는 것이다.

그러므로, 최근에는 연비 측정 시스템에 의하여 운전자가 현재 주행중인 차량의 연비를 실시간으로 파악할 수 있도록 한 차량이 실용화되었으며, 이에 의하여 운전자가 연비 정보를 운행에 참조할 수 있게 되었던 것이다.

반면에, 이러한 종래의 연비 측정 시스템은 실제로 연료가 주입되는 양을 측정하는 방식이 아니고, 엔진의 인젝터 작동 시간과 엔진의 회전수등 여러 정보를 기초로 산출한 추정치이므로, 실제의 연비와 상당한 차이가 발생하였으므로, 신뢰하기 어려운 문제점이 있었다.

그러므로, 최근에는 대한민국 특허등록 10-0379253호(발명의 명칭:자동차의 연비 측정장치 및 방법; 이하 "인용발명"이라 함)이 제안된 바 있으며, 이를 도1로 도시하였다.

이의 기술적 요지를 살펴보면, 이는 자동차에 구비되며 최적의 운행조건을 유지하기 위한 제어 동작을 수행하는 ECU/TCU와 접속되어 연비 산출이 선택되는 경우 자동차의 상태정보를 상기 ECU/TCU에게 요구하고, 상기 ECU/TCU로부터 수신되는 자동차의 상태정보를 분석하여 현재 운행조건에서의 연비를 산출하는 제어수단과;

현재 운행조건에서의 연비 산출이 요구되는 경우 상기 제어수단의 요구에 따라 카운터 값을 초기화한 다음 설정된 시간간격으로 카운터값을 상기 제어수단에 전송하는 타이머수단과;

상기 제어수단에서의 연비산출을 위한 필수 정보를 저장하며, 상기 제어수단에서 산출되는 연비의 결과를 저장하는 메모리수단과;

상기 제어수단에서 산출되는 각 운행환경에서의 연비 결과를 운전자에게 문자나 숫자, 그래픽으로 디스플레이하는 표시수단과;

운전자의 키 선택에 따라 현재 운행환경에서의 연비 산출을 상기 제어수단에게 요구하는 키 선택수단을 포함하여서 된 것이며, 이에 따라, 인용발명은 자동차의 각 운행환경하에서 실질적인 연비를 측정하여 그에 대한 결과를 운전자에게 디스플레이함으로써 자동차 마다 불확실한 연비관련 정보를 현실적인 연비로 실시간 통보하며, 운전자의 운전습관과 주행도로의 유형에 따라 연비를 실측하여 운전자에게 제공하므로 보다 안정적이며 올바른 운전습관과 주행경로의 선택을 유도하여 고 유가 의 연료를 절감시켜 자동차의 운행에 신뢰성을 제공한다.

또한, 본 발명은 이동통신단말기나 PDA의 연결을 통해 각 운행환경에서의 연비를 측정한 다음 이동통신단말기나 PDA를 통해 디스플레이되도록 하고, 보다 많은 응용을 포함할 수 있도록 함으로써 연비 측정 결과를 다양한 측면으로 응용할 수 있게 되었던 것이다.

반면에 이러한 인용 발명 역시, 엔진에 주입되는 연료량을 직접적으로 측정하는 방식이 아니고, 다음 식에 의하여 산출하게 된다.

그러므로, 이는 산출값이어서, 실제로 엔진에 주입되는 연료량과 실제의 이동 거리를 근거로 산출하는 실제의 연비와는 상당한 차이가 불가피하게 되는 것이다.

이에 따라, 인용 발명 역시 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 엔진에 실제로 주입되는 연료량을 직접 측정하여 이에 근거하여 주행 상태를 진단할 수 있도록 한 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 인젝터 및 엔진에 실제로 주입되는 연료량을 직접 측정하기 위한 유량계와, 차량의 휠과 연동되는 트랜스미션의 출력축에 설치된 회전수 감지 수단과, 유량계와 회전수 감지수단의 출력의 출력파형을 정형화하기 위한 각각의 파형 정형 수단과 파형 정형 수단의 출력으로 연비를 계산하며, 에어콘의 가동이나 윈도우 와이퍼의 가동 및 히터의 가동 상태, 전조등이나 기타 차량 탑재 설비에 의한 전력 사용량등 현재 차량의 운행 상태 조건을 감안하여 목표 연비와 실제의 연비를 산출하여 대비하기 위한 마이크프로세서와, 마이크로프로세서에 의하여 판정된 내용을 표시하기 위한 표시기 및 표시기 구동부로 구성된 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 시스템 및 그 방법을 제안한다.

이에 따라 본 발명은 실제의 정확한 연비를 산출할 수 있게 되는 것이어서, 이를 에어콘이나 전조등등 차량 탑재 설비의 가동 조건에 따른 차량의 이론적 목표 연비를 산출하여, 이와 전기 실제 연비를 대비함으로써, 차량의 주행 상태를 정확하게 진단할 수 있게 되는 효과를 제공한다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 전체적인 구성을 도 2로 보였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 연료탱크(1)에 연결된 펌프(2)와 엔진(4)에 연료를 분사, 공급하기 위한 인젝터(3)사이에 유량의 발생에 따라 상응하는 수의 펄스를 발생시키는 유량계(5)와, 유량계(5)의 출력 신호를 받아 파형 정형하여 마이크로프로세서(6)에서 인식 가능한 형태의 출력신호를 발생시키는 제1파형 정형회로(7)와, 엔진(4)에 의한 회전력을 트랜스미션(13)에 의하여 적정한 회전수로 변환시켜 출력축(14)을 회전시킴으로써, 타이어의 회전수를 결정하기 위한 출력축(14)에 설치된 회전수 감지 수단(15)과, 회전수 감지 수단(15)의 출력 파형을 마이 크로프로세서(6)에 인식 가능한 형태로 출력신호를 발생시키기 위한 제2파형 정형회로(8)와, 마이크로프로세서(6)에 차종별, 차령별 표준 연비를 입력시키기고, 주행 상태 진단 모드의 설정 및 해제를 위한 키패드(9)와, 사용자가 확인할 수 있도록 표시기(10) 및 표시기 구동부(11)와, 전기 마이크로프로세서(6)와 교신하기 위한 차량에 설치된 전자제어유니트(12)로 구성된 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 구체적인 작동을 도 3으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 먼저, 키패드(9)를 사용하여 차종 및 배기량 그리고 차령을 입력시키기 위한 초기화 작업을 실시하게 된다.

이어서, 사용자가 키패드(9)를 조작하여 주행 상태 진단 모드로 설정하게 되면, 마이크로프로세서(6)는 먼저 유량계(5) 데이터가 출력 상태인가를 판정하게 되고, 이와 함께 출력축(14)의 회전수 감지 수단(15)이 출력상태인가의 여부를 판정하게 된다. 이에 따라 유량계(5) 데이터가 출력 상태인 경우에는 단위시간동안 유량계(5) 데이터인 펄스의 갯수를 카운트하고, 단위 시간당 카운트된 유량 데이터에 상응하는 펄스의 개수를 확보하여 임시 저장 메모리에 저장하게 된다. 이어서, 마이크로프로세서(6)는 출력축(14) 회전수 감지 수단(15)의 단위시간당 회전수 데이터가 확보되었는지를 판단하고, 확보된 경우에는 즉시 단위시간당 연비를 산출하도록 하며, 단위시간당 회전수 데이터가 확보되지 않은 경우에는 회전수 감지 수단(15)에 의하여 단위시간당 회전수 데이터를 카운트하고, 단위시간 당 회전수 데이터를 출력시키며, 단위시간당 회전수 데이터 가 확보된 후 단위시간당 유량 데이터가 확보되었는지 확인하고, 확보된 경우에는 단위시간당 출력축(14) 회전수 데이터를 근거 로 단위시간당 주행 거리를 계산하고, 이를 단위시간당 유량 데이터로 나누어 줌으로써, 현실적이고 정확한 단위시간당 연비를 산출하게 된다. 만일, 유량계(5) 데이터 출력이 발생하지 않는 경우에는 출력축(14) 회전수 감지 수단(15)의 출력 유무를 판정하여 단위시간동안 회전수 데이터를 카운트하고, 단위시간당 회전수 데이터를 출력시킨 다음, 유량 데이터가 확보되었는지를 판정하고, 현재는 그렇치 못한 상태이므로, 단위시간 동안 유량 데이터를 카운트하는 전술한 과정을 반복하여 단위시간당 유량 데이터를 산출하고, 이때에는 출력축(14) 회전수 감지 수단(15)에 의하여 단위 시간당 휠의 실제 회전수를 확보하고 있는 상태이므로, 단위시간당 연비를 산출하는 전술한 바의 과정을 반복하게 되는 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 어느 경우에나 단위 시간당 유량 데이터와, 단위시간당 회전수 데이터를 1개씩 확보하게 되는 것이고, 이에 따라 단위시간당 연비를 산출할 수 있게 되고, 이러한 단위시간당 산출된 연비를 저장하며, 이어서, 차량의 전자제어유니트(12)로 에어콘, 전조등, 와이퍼, 공조팬등의 작동 상태와 관련된 상태 데이터를 요청하게 된다. 그러므로, 전자제어유니트(12)에서는 이러한 작동상태 관련 데이터를 마이크로프로세서(6)로 전송하게 된다. 이에 따라 전자제어유니트(12)는 전술한 초기화 과정에서 입력시킨 차종 및 배기량 그리고 차령에 상응하는 연비에서 차량작동 상태 관련 데이터에 따라 일정 비율 만큼 낮추어서 된 목표 연비를 산출하게 된다. 이러한 목표 연비에서 전술한 바와 같은 실제의 단위시간당 연비를 뺀 비교값을 얻는다. 이러한 비교값의 절대치가 일반적으로 양수가 되어야 하며, 실제의 경우에 그 비교값은 정상으로 볼 수 있는 규정치 보다 낮은 수준이 된다. 이러한 상태는 정상상태이므로, 연비가 정상임을 표시하기 위하여 구동부(11)를 제어하여 표시기(10)로 기호나 문자로 연비가 정상 범위에 있음을 표시하게 된다. 아울러, 본 발명에서는 비교값의 크기가 규정치 1 보다 크고, 규정치 2 이하인 경우가 될 수 있으며, 이러한 상태는 연비가 정상 범위보다 낮은 상태이어서, 주의를 요하는 상태임을 알수 있다. 또한, 이러한 과정에서 비교값의 크기가 규정치 1,2보다 크고, 규정치3이하인 경우가 있을 수 있으며, 이러한 경우에는 연비에 심각하게 낮은 수준이어서, 이상 발생을 경보하게 되는 것이고, 이러한 상태를 차량의 전자 제어 유니트(12)로 전송하여 이상 상태 정보를 기록하게 되는 것이며, 필요에 따라 알람 등이 경보음을 발생시키도록 하여 이상 발생에 적절한 대응 조치를 취하도록 하는 것이다.

또한, 경우에 따라서는 이러한 비교값이 규정치 3이상인 경우도 있을 수 있으며, 이러한 경우에는 일반적인 동작 상태가 아니므로, 작동 상태에 오류가 있는 것으로 간주하여 표시기(10)로 에러 발생을 표시하게 되는 것이다. 본 발명에서는 이러한 일련의 동작이 실시된 이후에는 아직도 주행 상태 진단 모드가 유지되고 있는 지를 판단하여 전술한 과정을 반복하게 되는 것이고, 주행 상태 진단 모드가 아닌 경우에는 작동을 대기하는 과정을 반복하게 되는 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 실제의 연료가 주입되는 연료 주입량 데이터와 트랜스미션(13)의 출력축(14)의 실제 회전수 감지 수단(15)의 출력 데이터를 기초로 하여, 실제의 연비를 정확하게 산출한다. 아울러, 본 발명은 차령 및 차종, 배기량등을 감안한 정상 연비에서 각종 차량 탑재 설비의 작동 상태 데이터에 상응하는 만 큼 줄인 목표 연비를 산출하여, 이에서 전술한 실제의 연비를 뺀 비교값에 의하여 정상, 연비낮음, 이상 발생, 에러등을 표시하여 줌으로써, 차량의 주행 상태를 진단할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 정상, 주의, 이상 발생 표시의 3단계 표시가 가능하도록 하였으나, 이외에도 다양한 형태로 표시하여 사용의 편의성을 도모할 수 있음은 물론이다.

예를 들면, 전술한 바와 같이 하여 실제로 주행하는 단위 시간 동안의 연비를 숫자로 표시되도록 할 수 있으며, 이러한 연비가 목표 연비와 대비할 때, 정상 범위내에 있는 경우에는 청색 램프가 점등되도록 하고, 정상 범위를 벗어나면 황색 램프가 점등되도록 할 수 있으며, 정상 범위를 크게 벗어나면 적색 램프가 점등되도록 할 수도 있다.

아울러, 본 발명에서는 도 2의 표시기에 예시된 경우와 같이, 유량계(5)가 고장으로 출력데이터가 발생되지 않으면, 평상시 점등되던 그림표시용 점등 램프(16)가 소등되고, 작동을 중지하도록 할 수 있으며, 이러한 경우에는 유량계 고장을 표시하는 그림 표시용 램프(17)가 점멸되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 주유소에서 주유시 키패드(9)의 특정 버튼을 눌러 주면, 이후에 마이크로프로세서가 주유소에서 연료를 주입한 량과 사용한 량을 비교하여 그 차이가 일정 범위 이내로 감소될 경우 주유할 시기임을 알려 주도록 할 수 있으며, 이러한 경우에도 급유 표시에 해당하는 램프(18)가 점등 또는 점멸되도록 함으로써 사용상의 편의를 도모할 수도 있다.

아울러, 본 발명에서는 목표 연비와 단위시간당 측정되는 실제의 연비가 숫자로 표시기에 표현되도록 해당 숫자표시용 엘레멘트(19, 20)를 점,소등하여 표시함으로써 사용자의 편의를 도모할 수도 있으며, 마이크로프로세서가 주유후 전체 주행 거리를 계산하여 해당 숫자표시용 엘레멘트(21)를 점,소등하여 표시할 수도 있는 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 정확한 연비 계산에 기초하여 차량의 주행 상태를 진단함으로써, 엔진(4)의 관리 상태나 운전 습관, 불필요한 짐의 과다등에 의하여 초래되는 연비 저하를 감지하고, 이를 사용자가 알 수 있도록 통보함으로써, 차량을 합리적으로 관리, 사용할 수 있게 되고 차량의 이상 발생을 쉽게 감지할 수 있으며, 연비 저하시 이상 발생을 즉시 알 수 있으므로, 적절한 조치를 취하여 연료비를 절감하고, 차량을 이상적으로 관리할 수 있게 되며, 이에 따라 엔진(4)의 연료 불완전 연소등으로 인한 환경 보호에 기여할 수 있게 되는 등의 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 연료탱크(1)에 연결된 펌프(2)와 엔진(4)에 연료를 분사, 공급하기 위한 인젝터(3)사이에 유량의 발생에 따라 상응하는 수의 펄스를 발생시키는 유량계(5)와, 유량계(5)의 출력 신호를 받아 파형 정형하여 마이크로프로세서(6)에서 인식 가능한 형태의 출력신호를 발생시키는 제1파형 정형회로(7)와, 엔진(4)에 의한 회전력을 트랜스미션(13)에 의하여 적정한 회전수로 변환시켜 출력축(14)을 회전시킴으로써, 타이어의 회전수를 결정하기 위한 출력축(14)에 설치된 회전수 감지 수단(15)과, 회전수 감지 수단(15)의 출력 파형을 마이크로프로세서(6)에 인식 가능한 형태로 출력신호를 발생시키기 위한 제2파형 정형회로(8)와, 마이크로프로세서(6)에 차종별, 차령별 표준 연비를 입력시키기고, 주행 상태 진단 모드의 설정 및 해제를 위한 키패드(9)와, 사용자가 확인할 수 있도록 표시기(10) 및 표시기 구동부(11)와, 전기 마이크로프로세서(6)와 교신하기 위한 차량에 설치된 전자제어유니트(12)로 구성됨을 특징으로 하는 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 시스템.
2. 차종 및 배기량 그리고 차령을 입력시키기 위한 초기화 단계와,

   주행 상태 진단 모드인 경우, 유량계(5) 데이터가 출력 상태인 경우에 단위시간동안 유량계(5) 데이터인 펄스의 갯수를 카운트하고, 단위 시간당 카운트된 유량 데이터에 상응하는 펄스의 개수를 확보하여 임시 저장 메모리에 저장하는 단계와,

   출력축(14)회전센서 출력상태인가의 여부를 판정하여 출력축(14) 회전센서의 단위 시간당 회전수 데이터가 확보됨과 아울러, 전기 유량계(5) 데이터가 확보된 경우에 한하여, 단위시간당 출력축(14) 회전수 데이터를 근거로 단위시간당 주행 거리를 계산하고, 이를 단위시간당 유량 데이터로 나누어 단위시간당 연비를 산출하는 단계와,

   차량의 전자제어유니트(12)로 에어콘, 전조등, 와이퍼, 공조팬등의 작동 상태와 관련된 상태 데이터를 요청하는단계와,

   전자제어유니트(12)에서 작동상태 관련 데이터를 마이크로프로세서(6)로 전송받는 단계와,

   차종 및 배기량 그리고 차령에 상응하는 연비에서 차량작동 상태 관련 데이터에 따라 일정 비율 만큼 낮추어서 된 목표 연비를 산출하는 단계와,

   목표 연비에서 전술한 바와 같은 실제의 단위시간당 연비를 뺀 비교값을 얻는 단계와, 그 비교값의 크기에 따라 상응하는 주행 상태 진단 메시지를 표시하기 위하여 표시기(10) 구동부(11)를 제어함을 특징으로 하는 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 방법.
3. 제2항에 있어서,

   표시기(10)에 의하여 표현되는 메시지는 비교값의 크기가 복수개의 규정치를 기준으로 달리 표현됨을 특징으로 하는 연비 산출에 기초한 주행 상태 진단 방법.

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