KR20090118734A - 엔진 오일 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오일 제어 밸브(Oil Control Valve : OCV)가 장착되는 엔진에서 CVVT 홀딩 PWM 듀티의 학습값을 이용하여 엔진 오일의 부족여부를 모니터링 하는 것이다.
본 발명은 엔진조건의 모델링으로 오일온도를 결정하고, 냉각수온을 적용하여 온도 제어밸브의 온도를 계산하는 과정, 온도 제어밸브의 온도로 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 계산하고, CVVT 제어에 따른 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습하는 과정, 오일온도가 모니터링 조건을 만족하면 CVVT 홀딩 PWM 듀티 학습값과 임계값을 비교하여 오일 부족여부를 판정하는 과정을 포함한다.
엔진오일, 모델링, 오일 부족, 모니터링, OCV, CVVT 홀딩 PWM 듀티

Description

엔진 오일 모니터링 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OIL MONITORING OF ENGINE ON VEHICLE}
본 발명은 엔진 오일 모니터링 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 오일 제어 밸브(Oil Control Valve : OCV)가 장착되는 엔진에서 CVVT(Continuous Variable Valve Timimg) 홀딩(Holding) PWM(Pulse Width Modulation) 듀티의 학습값을 이용하여 엔진 오일의 부족여부를 모니터링하는 엔진 오일 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
엔진 오일은 피스톤과 실린더의 섭동 부분이나 크랭크축과 축받이 등의 회전부분 등 마찰저항이 발생하는 부분에 얇은 막을 형성시켜 마찰 저항을 감소시키는 윤활작용, 피스톤 링과 실린더의 틈새를 밀폐시키는 기밀작용, 실린더 및 피스톤의 열을 흡수하는 냉각작용, 부식방지작용, 섭동 부분이나 회전부분에서 발생되는 금속가루를 흡수하여 오일필터를 통해 여과시키는 세정작용 등을 수행한다.
엔진에 주입되어 있는 오일량이 부족하면 오일의 압력이 낮아지므로, 종래의 엔진에서는 오일의 압력을 검출하는 오일압력센서를 장착하여 오일 압력의 검출하고 이로부터 오일의 부족여부를 판단하고 있다.
만약, 오일 부족이 판단되면 클러스터에 구비되는 오일 경고램프를 점등시켜 운전자로 하여금 오일 보충이 이루어질 수 있도록 한다.
그러나, 이러한 구조는 고가의 오일압력센서가 장착됨에 따라 원가 상승을 유발시켜 소비자의 부담으로 작용되므로, 가격 경쟁력을 약화시키는 문제점이 발생한다.
또한, 엔진의 실린더의 소정 위치에 오일압력센서를 장착하기 위한 가공이 수반되어야 하므로 제조 공정이 복잡하여 생산성을 저하시키고, 원가 상승을 유발시키는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엔진 오일이 부족하면 오일온도의 상승이 빨라지는 원리를 이용하여 오일 제어 밸브(OCV)가 장착되는 엔진에서 CVVT 홀딩 PWM 듀티의 학습값을 분석하여 엔진 오일의 부족 여부를 모니터링하는 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 엔진 오일 모니터링 장치는, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부; 냉각수의 온도를 검출하는 수온 검출부; 오일경고램프가 구비되는 표시부; 오일 제어밸브의 온도로 결정되는 CVVT 홀딩 PWM 듀티의 학습값과 설정딘 임계값을 비교하여 오일 부족여부를 판정하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 엔진 오일 모니터링 방법은, 엔진조건의 모델링으로 오일온도를 결정하고, 냉각수온을 적용하여 온도 제어밸브의 온도를 계산하는 과정; 온도 제어밸브의 온도로 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 계산하고, CVVT 제어에 따른 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습하는 과정; 오일온도가 모니터링 조건을 만족하면 CVVT 홀딩 PWM 듀티 학습값과 임계값을 비교하여 오일 부족여부를 판정하는 과정을 포함한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 압력센서를 적용하지 않은 상태에서 엔진 오일의 부족 여부를 모니터링 함으로써, 원가 절감 및 생산성을 향상시키는 효과가 기대된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 오일 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 엔진 회전수 검출부(101)와 수온 검출부(103), 제어부(105), 메모 리부(107) 및 표시부(109)를 포함한다.
엔진 회전수 검출부(101)는 크랭크축의 위상 변화 혹은 캠 축의 위상 변화로부터 현재의 엔진 회전수를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(105)에 제공한다.
수온 검출부(103)는 엔진의 실린더 블록을 순환하는 냉각수의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(105)에 제공한다.
제어부(105)는 엔진 조건에 따른 모델링으로 오일온도를 결정하고, 오일온도와 냉각수온을 기준으로 CVVT의 제어에 적용하기 위한 오일 제어밸브(OCV)의 온도를 계산하며 오일 제어밸브(OCV)의 온도로부터 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 결정한다.
그리고, CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습하여 학습값이 임계값 이상인 에러가 검출되고, 에러 발생횟수가 설정횟수 이상으로 판단되면 오일의 부족을 판정하여 클러스터에 구비되는 경고램프를 점등시킨다.
상기 오일 제어밸브(OCV)는 CVVT의 핵심 부품으로 제어부(105)의 제어에 따라 오일펌프로부터 CVVT로 공급되는 오일의 방향을 변경시켜 흡기 및 배기 밸브의 개폐시기를 조절하는 역할을 한다.
메모리부(107)는 엔진의 조건에 따라 오일온도를 모델링하기 위한 데이터 테이블과 온도 제어밸브(OCV)의 온도를 계산하기 위한 데이터 테이블 및 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 계산하기 위한 데이터 테이블이 설정되며, CVVT 홀딩 PWM 듀티의 학습값과 비교되어 산출되는 에러 카운터의 적산값이 저장된다.
표시부(109)는 클러스터에 구비되는 경고램프로, 제어부(105)의 제어에 따라 점등되어 엔진 오일의 부족을 운전자에게 경고한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명의 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
엔진 시동이 온 되면(S101) 제어부(105)는 메모리부(107)에 설정된 데이터 테이블로부터 현재의 엔진 조건에 따른 오일온도를 모델링으로 결정한다(S102).
상기 S102에서 오일온도가 결정되면 수온 검출부(103)에서 검출되는 냉각수의 온도와 오일온도를 적용하여 온도 제어밸브(OCV)의 온도를 계산한다(S103).
그리고, 상기 S103에서 계산된 온도 제어밸브(OCV)의 온도를 기준으로 CVVT를 작동시키기 위한 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 결정한다(S104).
이후, 상기 S104에서 결정된 CVVT 홀딩 PWM 듀티로 CVVT의 동작을 제어하며 차량 및 오일의 상태에 따라 정확한 제어가 이루어지지 않으므로 제어에 따른 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습한다(S105).
상기 CVVT 홀딩 PWM 듀티는 진각 혹은 지각이 일어나는 경우에도 캠(CAM)을 정해진 위치로 유지하기 위한 듀티이다.
CVVT 홀딩 PWM 듀티가 작거나 크면 캠의 위치는 정해진 위치보다 진각 혹은 지각되므로, 오일 제어밸브(OCV)의 온도에 따른 CVVT 홀딩 PWM 듀티로 CVVT를 제어하여 캠이 정해진 위치를 따라가도록 제어된다.
이때, 진각 혹은 지각에 따라 변화되는 CVVT 홀딩 PWM의 듀티를 학습하여 피드백 제어함으로써, 안정된 캠 위치를 확보하게 된다.
예를 들어 CVVT 홀딩 PWM 듀티가 작으면 오일 제어밸브(OCV)에 의해 형성된 오일 유로가 작아지며, 이에 따라 CVVT의 진각실 또는 지각실로 유입되는 오일이 작아진다.
따라서, 오일 압력이 낮아져 캠을 정해진 위치로 유지할 수 없게 되므로, CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습한 다음 PWM 듀티를 늘려서 캠을 정해진 위치로 유지시킨다.
상기와 같이 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습하여 CVVT의 동작을 제어하여 캠을 정해진 위치로 안정되게 유지시키는 과정에서 모델링을 통해 결정되는 오일온도가 설정된 기준온도 이상으로 인식되는 오일온도 모니터링 조건을 만족하는지 판단한다(S106).
모델링을 통해 결정되는 오일온도가 특정 온도, 예를 들어 70℃ 이상으로 상승하게 되면 실제 온도와의 편차가 줄어들며, 이에 따라 CVVT 홀딩 PWM 듀티 역시 편차가 줄어들게 된다.
따라서, 오일온도 모니터링 조건은 모델링을 통해 결정되는 오일온도가 특정온도, 예를 들어 70℃ 이상으로 상승된 조건으로 설정된다.
상기 S106의 판단에서 오일온도 모니터링 조건을 만족하지 않으면 상기 S102의 과정으로 리턴되고, 오일온도 모니터링 조건을 만족하면 상기 S105의 과정에서 학습된 CVVT 홀딩 PWM 듀티가 설정된 임계값 이상인지를 판단한다(S107).
상기 CVVT 홀딩 PWM 듀티 학습값이 설정된 임계값 이하이면 적산된 에러 카운터를 감소시킨(N-1) 다음 상기 S102의 과정으로 리턴되고, CVVT 홀딩 PWM 듀티 학습값이 설정된 임계값 이상이면 오일 부족에 대한 에러 카운터를 발생시켜 적산한 다음(S109), 에러 카운터의 적산이 설정횟수, 예를 들어 10회 이상인지를 판단 한다(S110).
상기 S110의 판단에서 에러 카운터의 적산이 설정횟수 이하이면 상기 S102의 과정으로 리턴되고, 설정횟수 이상이면 오일부족을 판정한 다음(S111) 클러스터인 표시부(109)에 구비되는 경고램프를 점등시켜 운전자에게 경고한다(S112).
따라서, 운전자로 하여금 신속한 오일 보충이 이루어질 수 있도록 한다.
오일온도를 모델링하여 결정하는 경우 엔진오일의 상태를 전혀 알 수 없기 때문에 정상적인 상태로 가정하여 오일온도를 모델링한다.
그러나, 오일이 부족하게 되면 실제 오일온도는 빨리 상승하게 되므로, 예를 들어 오일이 부족한 경우 실제 오일온도는 105℃까지 상승하게 되어도 모델링으로 결정되는 오일온도는 65℃까지 밖에 상승하지 못하는 경우가 발생하게 된다.
이런 경우 실제 오일 제어밸브(OCV)의 온도가 105℃이면 CVVT 홀딩 PWM 듀티는 41%수준이나, 모델링을 통해 결정되는 오일온도가 65℃로 인식하게 되어 CVVT 홀딩 PWM 듀티는 36%로 초기 제어하게 된다.
따라서, 듀티가 부족하기 때문에 대략 5% 정도 학습하게 되고, 경고램프를 점등시키기 위한 임계값을 4%정도로 설정했다면 오일부족을 판별하여 클러스터에 구비되는 오일경고램프를 점등시킨다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 오일 모니터링 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 오일 모니터링 절차를 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 엔진 회전수 검출부 103 : 수온 검출부
105 : 제어부 107 : 메모리부
109 : 표시부

Claims (7)

  1. 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부;
    냉각수의 온도를 검출하는 수온 검출부;
    오일경고램프가 구비되는 표시부;
    오일 제어밸브의 온도로 결정되는 CVVT 홀딩 PWM 듀티의 학습값과 설정딘 임계값을 비교하여 오일 부족여부를 판정하는 제어부를 포함하는 엔진 오일 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 엔진 조건의 모델링으로 오일온도를 결정하고, 오일온도와 냉각수온을 기준으로 오일 제어밸브의 온도를 계산하며, 오일 제어밸브의 온도로 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 결정하는 엔진 오일 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 CVVT 홀딩 PWM 듀티의 학습값이 임계값 이상인 에러가 검출되고, 에러 발생횟수가 설정횟수 이상으로 판단되면 오일의 부족을 판정하는 엔진 오일 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    오일온도를 모델링하기 위한 데이터 테이블과 온도 제어밸브의 온도를 계산하기 위한 데이터 테이블 및 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 계산하기 위한 데이터 테이블이 설정되는 메모리부가 더 포함되는 엔진 오일 모니터링 장치.
  5. 엔진조건의 모델링으로 오일온도를 결정하고, 냉각수온을 적용하여 온도 제어밸브의 온도를 계산하는 과정;
    온도 제어밸브의 온도로 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 계산하고, CVVT 제어에 따른 CVVT 홀딩 PWM 듀티를 학습하는 과정;
    오일온도가 모니터링 조건을 만족하면 CVVT 홀딩 PWM 듀티 학습값과 임계값을 비교하여 오일 부족여부를 판정하는 과정;
    을 포함하는 엔진 오일 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 CVVT 홀딩 PWM 듀티 학습값이 임계값 이상으로 설정횟수 누적되면 오일 부족을 판정하여 경고램프를 점등시키는 엔진 오일 모니터링 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 모니터링 조건은 모델링으로 결정되는 오일온도가 70℃ 이상 경우로 설정하는 엔진 오일 모니터링 장치.
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