KR20130003163A

KR20130003163A - 글로우 플러그 단선 수 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130003163A
Application number: KR1020110064275A
Authority: KR
Inventors: 이상욱; 최준일; 구본정
Original assignee: 주식회사 유라테크
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-09
Also published as: KR101286995B1

Abstract

글로우 플러그 단선 수 검출 장치 및 방법이 개시된다. 일부 글로우 플러그의 단선을 용이하게 검출하기 위한 글로우 플러그 단선 수 검출 장치는, 전류 측정부, 기준 전류값 생성부, 및 단선 검출부를 포함한다. 전류 측정부는 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하고, 기준 전류값 생성부는 전류 측정부로부터 입력된 전류값에 대한 미리 설정된 횟수까지의 평균 전류값을 기준 전류값으로 생성하며, 단선 검출부는 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 기준 전류값을 비교하여, 입력된 전류값이 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값들의 차이로 글로우 플러그의 단선 개수를 검출한다. 이러한 구성으로 인해, 차량 점검을 하지 않고도 일부의 글로우 플러그에서 발생한 단선을 검출할 수 있으므로, 환경 유해 물질의 발생 및 글로우 플러그에 의한 시동불량 및 엔진 부조화 등의 문제를 예방할 수 있다.

Description

글로우 플러그 단선 수 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting disconnection number of Glow Plug}

본 발명은 글로우 플러그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일부 글로우 플러그의 단선을 용이하게 검출하기 위한 글로우 플러그 단선 수 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

디젤엔진은 가솔린엔진과는 달리, 별도의 점화장치를 사용하지 않기 때문에, 공기를 흡입하여 높은 압력까지 압축한 후, 압축으로 인해 높은 온도로 가열된 공기 중에 연료를 분사하여 연소를 발생시킨다.

하지만, 동절기에는 연소실 내의 공기가 자기착화에 필요한 온도까지 도달하지 않을 경우가 있으므로, 글로우 플러그(Glow Plug)라는 전기가열 보조기구를 사용한다.

즉, 연소실 내에 글로우 플러그의 발열부가 돌출되도록 배치하여, 시동 전에 기관 내부가 따뜻해지도록 예열하여 연료분무시 착화원으로 사용한다.

이러한 글로우 플러그는 일반적으로 복수개가 병렬로 연결되어 있으며, 컨트롤 유닛이 병렬로 연결된 복수의 글로우 플러그 작동을 전체적으로 제어한다.

이때, 컨트롤 유닛은 전압을 모니터링하여 글로우 플러그의 단선 여부를 검출하기 때문에, 복수의 글로우 플러그가 모두 단선되어 회로가 개방되었을 때만 글로우 플러그의 단선을 검출할 수 있으므로, 일부의 글로우 플러그만이 단선될 경우에는 단선 발생을 검출할 수 없다는 문제점이 있다.

때문에, 현재는 일부의 글로우 플러그 단선을 검출하는 방법으로, 차량 점검을 받을 때 글로우 플러그를 탈거한 후 검사하는 방법을 이용하여 일부 글로우 플러그의 단선 유무를 판단하고 있다.

하지만, 차량 점검시에만 일부 글로우 플러그의 단선을 검출하게 된다면, 차량 점검 전까지는 일부의 글로우 플러그에 단선이 발생한 상태로 차량을 운행하게 되므로, 차량에서는 매연 등의 환경 유해 물질이 발생한다는 문제점이 있다.

또한, 글로우 플러그가 단선된 상태에서 차량을 운행하게 되면, 글로우 플러그의 성능이 필요한 시점에서 시동불량 및 엔진 부조화 등의 문제가 발생할 가능성이 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 글로우 플러그의 단선으로 인한 문제가 발생하기 전에, 일부 글로우 플러그의 단선을 검출하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 장치는 전류 측정부, 기준 전류값 생성부, 및 단선 검출부를 포함한다.

전류 측정부는 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하고, 기준 전류값 생성부는 전류 측정부로부터 입력된 전류값에 대한 미리 설정된 횟수까지의 평균 전류값을 기준 전류값으로 생성하며, 단선 검출부는 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 기준 전류값을 비교하여, 입력된 전류값이 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값들의 차이로 글로우 플러그의 단선 개수를 검출한다.

이러한 구성으로 인해, 차량 점검을 하지 않고도 일부의 글로우 플러그에서 발생한 단선을 검출할 수 있으므로, 환경 유해 물질의 발생 및 글로우 플러그에 의한 시동불량 및 엔진 부조화 등의 문제를 예방할 수 있다.

또한, 전류 측정부는 미리 설정된 시점에서 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하여 기준 전류값 생성부 및 단선 검출부로 출력할 수 있다.

또한, 단선 검출부는 기준 전류값이 생성된 차후에 전류 측정부로부터 입력된 전류값, 및 기준 전류값을 비교하여, 글로우 플러그의 단선 개수를 검출할 수 있다.

또한, 기준 전류값 생성부는 단선 검출 시점 이후에 전류 측정부로부터 입력된 전류값이 단선 검출 시점에 입력된 전류값보다 클 경우, 단선 검출 시점 이후에 입력된 전류값부터 미리 설정된 횟수까지의 전류값에 대한 평균값을 기준 전류값으로 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 장치는 시간 설정부, 듀티 설정부, 제어신호 생성부, IPS부, 및 진단신호 생성부를 더 포함할 수 있다.

시간 설정부는 전원부에서 인가되는 전압의 측정 전압값을 이용하여 급속승온구간의 시간을 설정할 수 있고, 듀티 설정부는 전자 제어 장치로부터 수신한 펄스 폭 변조 신호 및 측정 전압값을 이용하여, 온도유지구간에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정할 수 있으며, 제어신호 생성부는 급속승온구간의 시간 및 듀티 사이클을 이용하여, 복수의 글로우 플러그에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.

또한, IPS부는 제어신호에 따라 전원부에서 공급되는 전압을 복수의 글로우 플러그로 인가하고, 복수의 글로우 플러그의 상태를 확인할 수 있으며, 진단신호 생성부는 IPS부로부터 수신한 복수의 글로우 플러그 상태 확인 결과를 포함하는 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치로 출력할 수 있다.

또한, 진단신호 생성부는 단선 검출부에서 검출한 글로우 플러그의 단선 개수를 포함한 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치로 출력할 수 있다.

또한, 기준 전류값 생성부는 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 기준 전류값을 저장하고, IPS부로부터 수신한 복수의 글로우 플러그 상태 확인 결과를 저장하는 메모리 수단을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 방법은 전류 측정부가 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하여 메모리 수단에 저장하는 (f) 단계, 기준 전류값 생성부가 전류 측정부로부터 입력된 전류값에 대한 미리 설정된 횟수까지의 평균 전류값을 기준 전류값으로 생성하여 메모리 수단에 저장하는 (g) 단계, 및 단선 검출부가 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 기준 전류값을 비교하여, 입력된 전류값이 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값들의 차이로 글로우 플러그의 단선 개수를 검출하는 (h) 단계를 포함한다.

또한, (f) 단계에서는 전류 측정부가 미리 설정된 시점에서 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정할 수 있다.

또한, (h) 단계에서는 단선 검출부가 기준 전류값이 생성된 차후에 전류 측정부로부터 입력된 전류값, 및 기준 전류값을 비교하여, 글로우 플러그의 단선 개수를 검출할 수 있다.

또한, (g) 단계에서는 기준 전류값 생성부가, 단선 검출 시점 이후에 전류 측정부로부터 입력된 전류값이 단선 검출 시점에 입력된 전류값보다 클 경우, 단선 검출 시점 이후에 입력된 전류값부터 미리 설정된 횟수까지의 전류값에 대한 평균값을 기준 전류값으로 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 방법은 (f) 단계 이전에, 시간 설정부가 전원부에서 인가되는 전압의 측정 전압값을 이용하여 급속승온구간의 시간을 설정하는 (a) 단계, 듀티 설정부가 전자 제어 장치로부터 수신한 펄스 폭 변조 신호 및 측정 전압값을 이용하여, 온도유지구간에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정하는 (b) 단계, 제어신호 생성부가 급속승온구간의 시간 및 듀티 사이클을 이용하여, 복수의 글로우 플러그에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 생성하는 (c) 단계, 및 IPS부가 제어신호에 따라 전원부에서 공급되는 전압을 복수의 글로우 플러그로 인가하고, 복수의 글로우 플러그의 상태를 확인하여 메모리 수단에 저장하는 (d) 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 방법은 (d) 단계 이후에, 진단신호 생성부가 복수의 글로우 플러그의 상태를 포함하는 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치로 출력하는 (e) 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 방법은 (h) 단계 이후에, 진단신호 생성부가 복수의 글로우 플러그의 상태 및 (h) 단계에서 검출한 글로우 플러그의 단선 개수를 포함하는 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치로 출력하는 (i) 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의해 차량 점검을 하지 않고도 일부의 글로우 플러그에서 발생한 단선을 검출할 수 있으므로, 환경 유해 물질의 발생 및 글로우 플러그에 의한 시동불량 및 엔진 부조화 등의 문제를 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 글로우 플러그 단선 수 검출 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 2는 글로우 플러그에서 흐르는 전류에 따른 온도를 그래프로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 글로우 플러그의 단선 수 검출 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 발명의 이해를 보다 명확하게 하기 위해 동일한 구성요소에 대해서는 상이한 도면에서도 동일한 부호를 사용하도록 한다.

도 1은 본 발명의 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 글로우 플러그에서 흐르는 전류에 따른 온도를 그래프로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)는 전자 제어 장치(200), 전원부(300), 및 복수의 글로우 플러그(400)와 연결되며, 작동 제어부(110), 시간 설정부(120), 듀티 설정부(130), 제어신호 생성부(140), IPS부(150), 전류 측정부(160), 기준 전류값 생성부(170), 단선 검출부(180), 및 진단신호 생성부(190)를 포함한다.

전원부(300)를 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)에 연결하는 이유는 키 on 신호가 인가되는 순간부터 키 off 신호가 인가되기 전까지 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)에 전압을 인가하여 작동시키기 위해서이고, 전원부(300)로는 일반적으로 디젤 자동차에 구비된 배터리가 사용될 수 있으며, 배터리는 12V의 출력을 가질 수 있다.

전자 제어 장치(200)에서 작동 제어부(110)로 키(key) on 신호가 입력되어 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)가 작동하기 시작하면, 전원 측정부(310)는 글로우 플러그(400)에 인가되는 전압의 실제 크기를 측정하는데, 배터리가 사용될 경우, 배터리는 12V의 정전압을 출력하므로, 전압의 크기는 12V로 일정하게 측정된다. 하지만, 배터리의 사용기간이 증가하거나 배터리가 방전되는 등의 경우에는, 측정된 전압의 크기가 정전압의 크기와 다소 다를 수 있다.

시간 설정부(120)는 전원 측정부(310)로부터 입력된 측정 전압값을 이용하여 도 2에 표시된 급속승온구간(11)의 시간을 설정하고 제어신호 생성부(140)로 출력할 수 있다.

도 2를 참조하여 글로우 플러그(400)가 예열 되는 과정을 살펴보면, 글로우 플러그가 예열 되는 과정은 급속승온구간(11)과 온도유지구간(12)으로 나누어질 수 있다.

즉, 시간 설정부(120)는 측정된 전압값을 이용하여, 글로우 플러그(400)의 온도를 예열시키고자 하는 목표 온도까지 급속으로 승온시키기 위한 일정 전류가 흐르도록 하는 시간(급속승온구간(11)의 시간)을 설정할 수 있다.

예컨대, 전원부(300)에서 공급되는 전원이 전원 측정부(310)에서 12V로 측정되고, 목표 온도가 1000℃이며, 12V가 1초 동안 인가될 경우 500℃가 상승한다고 하면, 급속승온구간(11)의 시간은 2초가 된다.

듀티 설정부(130)는 전자 제어 장치(200)로부터 입력된 펄스 폭 변조(PWM) 신호, 및 전원 측정부(310)에서 입력된 측정 전압값을 이용하여, 목표 온도를 유지하기 위한 구간인 온도유지구간(12)에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클(duty cycle, 듀티비)을 설정하여 제어신호 생성부(140)로 출력한다.

만약, 전자 제어 장치(200)로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호가 12V인 인가 전압에 대해 50%일 경우, 전원 측정부(310)에서 측정된 전압값이 12V라면, 듀티 설정부(130)는 목표 온도를 유지하기 위한(온도유지구간(12)에서의) 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을, 전자 제어 장치(200)로부터 입력되는 펄스 폭 변조 신호와 동일한 50%로 설정하여 제어신호 생성부(140)로 출력할 수 있다.

하지만, 입력된 펄스 폭 변조 신호가 12V인 인가 전압에 대해 50%일 경우, 측정된 전압값이 12V보다 작다면, 듀티 설정부(130)는 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류가 일정한 크기를 가지도록, 목표 온도를 유지하기 위한(온도유지구간(12)에서의) 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을, 입력되는 펄스 폭 변조 신호의 50%보다 크게 설정하여 제어신호 생성부(140)로 출력할 수 있다.

반면, 입력된 펄스 폭 변조 신호가 12V인 인가 전압에 대해 50%일 경우, 측정된 전압값이 12V보다 크다면, 듀티 설정부(130)는 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류가 일정한 크기를 가지도록, 목표 온도를 유지하기 위한(온도유지구간(12)에서의) 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을, 입력되는 펄스 폭 변조 신호의 50%보다 작게 설정하여 제어신호 생성부(140)로 출력할 수 있다.

상술한 듀티 설정부(130)의 설명은, 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)가 전자 제어 장치(200)와의 통신시, 펄스 폭 변조 입력 방식이 적용된 경우에 대한 설명이며, 통신 방식은 계측 제어기 통신망(CAN, Controller Area Network) 또는 린(LIN, Local Interconnect Network) 방식이 적용될 수도 있다.

계측 제어기 통신망(CAN) 또는 린(LIN) 방식이 적용될 경우, 듀티 설정부(130)는 전자 제어 장치(200)로부터 펄스 폭 변조 신호(예컨대, 듀티 사이클 50%인 신호)를 입력받는 대신, 펄스 폭 변조 신호를 데이터로(예컨대, 듀티 사이클 50%로 신호를 인가하라는 데이터) 입력받을 수 있다.

즉, 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)와 전자 제어 장치(200) 간의 통신 방식만 바뀌게 된다.

또한, 계측 제어기 통신망(CAN) 또는 린(LIN) 방식이 적용될 경우, 듀티 설정부(130)는 글로우 플러그(400)의 목표 온도를 위한 성능을 전자 제어 장치(200)로 요청하고, 전자 제어 장치(200)로부터 글로우 플러그(400)에 인가해야 할 전류값을 전송받을 수도 있다.

더불어, 펄스 폭 변조(PWM) 입력 방식이 적용될 경우에는, 이하에서 설명될 IPS부(150)에서 글로우 플러그(400)의 문제 검출시, 진단신호 생성부(190)가 단순히 문제가 발생했다는 사실만을 알 수 있는 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치(200)로 송신하지만, 계측 제어기 통신망(CAN) 또는 린(LIN) 방식이 적용될 경우에는, IPS부(150)가 검출한 문제의 유형(예컨대, 전체단선, 단락, 과전압, 통신오류발생 등)을 데이터로 전자 제어 장치(200)에 송신할 수 있다는 효과가 있다.

제어신호 생성부(140)는 시간 설정부(120)로부터 설정된 급속승온구간(11)의 시간 및 듀티 설정부(130)로부터 입력된 온도유지구간(12)에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 이용하여, 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 IPS부(150)로 출력할 수 있다.

즉, 전원 측정부(310)에서 전압은 12V로 측정되고, 급속승온구간(11)의 시간이 2초, 듀티 설정부(130)로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클이 50%로 설정되었다면, 제어신호 생성부(140)는 0~2초 구간에서는 12V가 지속적으로 인가되고, 2초 이후의 구간에서는 50%의 듀티 사이클로 12V가 인가되도록 생성된 펄스 폭 변조 신호인 제어신호를 IPS부(150)로 출력할 수 있다.

IPS부(150)는 제어신호 생성부(140)로부터 입력된 제어신호에 따라 전원부(300)에서 공급되는 전압을 글로우 플러그(400)로 인가하고, 글로우 플러그(400)의 상태를 확인하여 진단신호 생성부(190)로 전송할 수 있다.

이때, 글로우 플러그(400)의 상태는, 글로우 플러그(400)의 그라운드(GND)가 단락되었는지 여부, 글로우 플러그(400)의 현재 온도, 글로우 플러그(400)에 인가되는 전류 및 전압의 크기, 펄스 폭 변조 신호의 오류 여부 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상태를 의미한다.

IPS(Intelligent Power Switching device)는 반도체 소자(IC)를 이용한 부하 전원 컨트롤 장치이며, 퓨즈 및 릴레이로 대체할 수 있다.

IPS는 기본적으로, 단선, 단락, 과부하 등에 따른 전류 부족 또는 과대를 검출시, 회로를 차단함으로써 회로를 보호할 수 있으며, 부하 전원 출력단의 단선 및 단락 발생시, 고장을 검출하여 전자 제어 장치(200)를 통해 진단 장비로 고장코드를 전송할 수 있다.

또한, 빠른 스위칭 제어가 가능하고, 소형 및 다채널 제어가 가능하여 많은 전기부하를 동시 제어할 수 있으며, 제어기능 추가시 업그레이드가 용이하다는 특징이 있다.

이러한 특징으로 인해, IPS부(150)는 글로우 플러그(400)로의 제어신호에 따른 전압 인가뿐만 아니라, 전압을 인가하는 회로를 보호할 수 있다.

전류 측정부(160)는 IPS부(150)와 연결되어 글로우 플러그(400)에 흐르는 전체 전류값을 측정하는데, 미리 설정된 시점에서의 전류값(예컨대, 돌입 전류값, 글로우 플러그(400) 작동 후 50~60초 사이 일정 구간의(예컨대, 30초시) 전류값, 및 종료 전류값 등)을 측정하는 것이 바람직할 것이다.

이때, 전류 측정부(160)는 글로우 플러그(400)의 내부 코일 온도에 따른 열 저항으로부터 전류값을 측정할 수 있다.

즉, 전류 측정부(160)는 코일 온도가 상승하면 열 저항이 증가하므로, 코일에 흐르는 전류가 감소하는 특징을 이용하여 코일의 열 저항으로부터 전류값을 측정할 수 있다.

전류 측정부(160)는 상기와 같이 측정한 전류값을 기준 전류값 생성부(170) 및 단선 검출부(180)로 출력한다.

기준 전류값 생성부(170)는 전류 측정부(160)로부터 입력받은 각 시점별 전류값을 기준 전류값 생성부(170)에 포함된 메모리 수단인 EEPROM(172)에 저장하고, 저장한 전류값들 중에서 초기 시동시 전류값들의 미리 설정된 시점별 평균값을 기준 전류값으로 생성하여(기준 전류값이 미리 설정된 시점별로 생성됨), 다음 시동시 단선 판단 등의 비교 기준값으로 적용하기 위해 EEPROM(172)에 저장할 수 있다.

이때, 초기 시동시 전류값들은, 자동차가 생산된 직후 글로우 플러그(400)가 맨 처음으로 작동한 횟수부터 미리 설정된 횟수까지(예컨대, 시동 1회 ~ 10회)의 각 횟수별 측정된 글로우 플러그(400)에 흐르는 전체 전류값들을 의미한다.

또한, 기준 전류값 생성부(170)는 단선 발생시 측정된 전류값보다 증가된 전류값이 입력될 경우, 이를 단선된 글로우 플러그(400)가 교체된 것으로 간주하여, 증가된 전류값 및 이후로 입력되는 미리 설정된 횟수까지(예컨대, 1 ~ 10회)의 글로우 플러그(400)에 흐르는 전체 전류값들에 대해, 상술한 바와 같이 기준 전류값을 생성하여 EEPROM(172)에 저장할 수 있다.

더불어, 기준 전류값 생성부(170)에 포함된 EEPROM(172)에는 상술한 바와 같은 전류값의 저장 이외에도, EEPROM(172) 적용에 따른 글로우 플러그(400)의 상태 및 문제 발생 시의 문제 유형이 저장될 수 있으며, 엔진 시동 횟수(키 on/off)의 카운팅 데이터를 저장하여 글로우 플러그(400)의 교체시기를 예상하는데에 이용할 수 있도록 할 수 있다.

단선 검출부(180)는 전류 측정부(160)로부터 측정되어 입력된 글로우 플러그(400)에 흐르는 미리 설정된 시점별 전류값을 기준 전류값 생성부(170)의 EEPROM(172)에 저장된 미리 설정된 시점별 기준 전류값과 비교하여, 입력된 전류값이 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값의 차이를 이용하여 글로우 플러그(400)의 단선 개수를 검출하고, 단선검출신호를 전자 제어 장치(200)로 출력한다.

예컨대, 도 2에서와 같이, 병렬로 연결되어 있는 저항이 동일한 4개의 글로우 플러그(400) 중에서 I(1) 글로우 플러그(400) 1개가 단선 되었다면, 기준 전류값이 12mA 일 경우, 입력된 전류값은 9mA가 될 것이다.

이를 반대로 적용하면, 병렬로 연결되어 있는 저항이 동일한 4개의 글로우 플러그(400)에서, 기준 전류값이 12mA이고, 입력된 전류값이 6mA라면, 전류값의 차이는 6mA가 되므로, 2개의 글로우 플러그(400)가 단선 되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)가 전자 제어 장치(200)와의 통신시, 계측 제어기 통신망(CAN, Controller Area Network) 또는 린(LIN, Local Interconnect Network) 방식이 적용될 경우, 단선검출신호에는 단선 발생 정보 이외에도 단선 개수 정보가 포함될 수 있다.

진단신호 생성부(190)는 IPS부(150)에서 글로우 플러그(400)의 문제 검출시, 글로우 플러그(400)의 상태를 포함하는 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치(200)로 출력할 수 있다.

상기에서는 단선검출신호 및 진단신호를, 단선 검출부(180) 및 진단신호 생성부(190)에서 각각 생성하여 전자 제어 장치(200)로 출력하는 구성으로 본 발명을 설명하였으나, 단선 검출부(180)에서 단선검출신호를 진단신호 생성부(190)로 출력하고, 진단신호 생성부(190)에서 단선검출신호의 정보를 포함한 진단신호를 생성하여 전자 제어 장치(200)로 출력하는 구성으로 본 발명을 구현할 수도 있다.

상술한 바와 같은, 작동 제어부(110), 시간 설정부(120), 듀티 설정부(130), 제어신호 생성부(140), IPS부(150), 전류 측정부(160), 기준 전류값 생성부(170), 단선 검출부(180), 및 진단신호 생성부(190)의 구성으로 인해, 종래 기술에서는 판단할 수 없었던 일부 글로우 플러그(400)의 단선을 검출할 수 있어, 단선된 글로우 플러그(400)를 더욱 신속하게 교환할 수 있기 때문에, 차량의 불완전 연소율을 사전에 방지할 수 있다.

또한, 차량의 불완전 연소율을 제거함에 따라 엔진 내구감소를 방지할 수 있으므로, 매연 등의 유해 요소의 발생을 최소화하여 환경오염을 줄일 수 있다.

또한, 전류값을 반복 측정하여 기준 전류값을 설정하는 방식을 이용함으로써, 하나의 엔진에 국한되지 않고 여러 엔진의 글로우 플러그에 적용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 글로우 플러그 단선 수 검출 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

작동 제어부(110)가 전자 제어 장치(200)로부터 키 on 신호를 입력받으면(S100), 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)가 작동한다.

먼저, 전원 측정부(310)는 전원부(300)로부터 글로우 플러그 단선 수 검출 장치(100)로 인가되는 전압의 실제 크기를 측정하여, 시간 설정부(120) 및 듀티 설정부(130)로 출력한다(S200).

시간 설정부(120)는 전원 측정부(310)로부터 입력된 측정 전압값을 이용하여 급속승온구간(11)의 시간을 설정하고 제어신호 생성부(140)로 출력한다(S300).

그리고, 듀티 설정부(130)는 전자 제어 장치(200)로부터 입력된 펄스 폭 변조(PWM) 신호, 및 전원 측정부(310)에서 입력된 측정 전압값을 이용하여, 목표 온도를 유지하기 위한 구간인 온도유지구간(12)에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클(duty cycle, 듀티비)을 설정하여 제어신호 생성부(140)로 출력한다(S310).

시간 설정부(120) 및 듀티 설정부(130)로부터 급속승온구간(11)의 시간 및 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 입력받은 제어신호 생성부(140)는, 급속승온구간(11)의 시간 및 듀티 사이클을 이용하여, 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 IPS부(150)로 출력한다(S320).

IPS부(150)는 제어신호 생성부(140)로부터 입력된 제어신호에 따라 전원부(300)에서 공급되는 전압을 글로우 플러그(400)로 인가한다(S330).

다음으로, 전류 측정부(160)는 IPS부(150)와 연결되어 전체 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류값을 미리 설정된 시점별(돌입 전류값, 글로우 플러그(400) 작동 후 50~60초 사이 일정 구간의(예컨대, 30초시) 전류값, 및 종료 전류값)로 측정하고, 측정 전류값을 기준 전류값 생성부(170) 및 단선 검출부(180)로 출력한다(S400).

기준 전류값 생성부(170)는 전류 측정부(160)로부터 입력받은 각 시점별 전류값을 저장하고, 측정 전류값이 저장된 횟수가 미리 설정된 횟수 미만이지 여부를 확인한다(S410).

측정 전류값이 저장된 횟수(예컨대, 2회)가 미리 설정된 횟수(예컨대, 10회) 미만일 경우에는, 단선 수 검출에 필요한 기준 전류값 생성을 수행하지 않는다. 즉, 이는 단선 수 검출의 수행 없이 차량이 운행됨을 의미한다(S420).

반면, 기준 전류값 생성부(170)는 전류값이 저장된 횟수(예컨대, 11회)가 미리 설정된 횟수(예컨대, 10회) 이상이면 미리 생성된 기준 전류값이 존재하는지 여부를 확인한다(S430).

기준 전류값이 존재하지 않을 경우에는 각 시점별 저장된 전류값들에 대한 평균값을 기준 전류값으로 저장하고(S440), 전자 제어 장치(200)로부터 키 off 신호가 입력되면 전압 인가를 중단한다(S500).

미리 생성된 기준 전류값이 존재하지 않는 경우의 예로는, 차량이 생산된 후 맨 처음으로 글로우 플러그에 전류가 인가되는 경우가 될 수 있다.

기준 전류값 생성부(170)에서의 확인 결과, 기준 전류값이 존재할 경우에, 단선 검출부(180)는 전류 측정부(160)로부터 각 시점별로 측정되어 입력된, 전체 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류값을 기준 전류값 생성부(170)에 저장된 기준 전류값과 비교하여, 입력된 전류값이 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값의 차이를 이용하여 글로우 플러그(400)의 단선 개수를 검출한다(S450).

예컨대, 병렬로 연결되어 있는 저항이 동일한 4개의 글로우 플러그(400)에서, 기준 전류값이 12mA이고, 입력된 전류값이 6mA라면, 전류값의 차이는 6mA가 되므로, 2개의 글로우 플러그(400)가 단선 되었음을 알 수 있다.

또한, 미리 생성된 기준 전류값이 존재하는 경우의 예로는 차량이 생산된 후 10회 이상 글로우 플러그에 전류가 인가되는 경우가 될 수 있다.

단선 검출부(180)가 단선검출신호를 전자 제어 장치(200)로 출력한 후, 작동 제어부(110)에 전자 제어 장치(200)로부터 키 off 신호가 입력되면 전압 인가를 중단한다(S500).

도 3에서는 단계 S450 이후에 전자 제어 장치(200)로부터 키 off 신호가 입력되면, 전압 인가를 중단하는 것으로(S500) 나타내었지만, 단계 S100 내지 단계 S450 사이 어디에서나 전자 제어 장치(200)로부터 키 off 신호가 입력되면, 전압 인가를 중단할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 글로우 플러그 단선 수 검출 장치
110 작동 제어부
120 시간 설정부
130 듀티 설정부
140 제어 신호 생성부
150 IPS부
160 전류 측정부
170 기준 전류값 생성부
172 메모리 수단(EEPROM)
180 단선 검출부
190 진단신호 생성부
200 전자 제어 장치(ECU)
300 전원부
310 전원 측정부
400 글로우 플러그

Claims

복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하는 전류 측정부;
상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값에 대한 미리 설정된 횟수까지의 평균 전류값을 기준 전류값으로 생성하는 기준 전류값 생성부; 및
상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 상기 기준 전류값을 비교하여, 상기 입력된 전류값이 상기 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값들의 차이로 상기 글로우 플러그의 단선 개수를 검출하는 단선 검출부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
제 1항에 있어서,
상기 전류 측정부는,
미리 설정된 시점에서 상기 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하여 상기 기준 전류값 생성부 및 상기 단선 검출부로 출력하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
제 2항에 있어서,
상기 단선 검출부는,
상기 기준 전류값이 생성된 차후에 상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값, 및 상기 기준 전류값을 비교하여, 상기 글로우 플러그의 단선 개수를 검출하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
제 2항에 있어서,
상기 기준 전류값 생성부는,
단선 검출 시점 이후에 상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값이 단선 검출 시점에 입력된 전류값보다 클 경우, 상기 단선 검출 시점 이후에 입력된 전류값부터 미리 설정된 횟수까지의 전류값에 대한 평균값을 기준 전류값으로 생성하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
제 1항에 있어서,
전원부에서 인가되는 전압의 측정 전압값을 이용하여 급속승온구간의 시간을 설정하는 시간 설정부;
전자 제어 장치로부터 수신한 펄스 폭 변조 신호 및 상기 측정 전압값을 이용하여, 온도유지구간에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정하는 듀티 설정부;
상기 급속승온구간의 시간 및 상기 듀티 사이클을 이용하여, 상기 복수의 글로우 플러그에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부;
상기 제어신호에 따라 상기 전원부에서 공급되는 전압을 상기 복수의 글로우 플러그로 인가하고, 상기 복수의 글로우 플러그의 상태를 확인하는 IPS부; 및
상기 IPS부로부터 수신한 상기 복수의 글로우 플러그 상태 확인 결과를 포함하는 진단신호를 생성하여 상기 전자 제어 장치로 출력하는 진단신호 생성부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
제 5항에 있어서,
상기 진단신호 생성부는,
상기 단선 검출부에서 검출한 상기 글로우 플러그의 단선 개수를 포함한 진단신호를 생성하여 상기 전자 제어 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
제 5항에 있어서,
상기 기준 전류값 생성부는,
상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 상기 기준 전류값을 저장하고, 상기 IPS부로부터 수신한 상기 복수의 글로우 플러그 상태 확인 결과를 저장하는 메모리 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 장치.
(f) 전류 측정부가 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하여 메모리 수단에 저장하는 단계;
(g) 기준 전류값 생성부가 상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값에 대한 미리 설정된 횟수까지의 평균 전류값을 기준 전류값으로 생성하여 상기 메모리 수단에 저장하는 단계; 및
(h) 단선 검출부가 상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값 및 상기 기준 전류값을 비교하여, 상기 입력된 전류값이 상기 기준 전류값보다 작을 경우, 전류값들의 차이로 상기 글로우 플러그의 단선 개수를 검출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.
제 8항에 있어서,
상기 (f) 단계에서는,
상기 전류 측정부가 미리 설정된 시점에서 상기 복수의 글로우 플러그 전체에 흐르는 전류값을 측정하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.
제 9항에 있어서,
상기 (h) 단계에서는,
상기 단선 검출부가 상기 기준 전류값이 생성된 차후에 상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값, 및 상기 기준 전류값을 비교하여, 상기 글로우 플러그의 단선 개수를 검출하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.
제 9항에 있어서,
상기 (g) 단계에서는,
상기 기준 전류값 생성부가, 단선 검출 시점 이후에 상기 전류 측정부로부터 입력된 전류값이 단선 검출 시점에 입력된 전류값보다 클 경우, 상기 단선 검출 시점 이후에 입력된 전류값부터 미리 설정된 횟수까지의 전류값에 대한 평균값을 기준 전류값으로 생성하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.
제 8항에 있어서,
상기 (f) 단계 이전에,
(a) 시간 설정부가 전원부에서 인가되는 전압의 측정 전압값을 이용하여 급속승온구간의 시간을 설정하는 단계;
(b) 듀티 설정부가 전자 제어 장치로부터 수신한 펄스 폭 변조 신호 및 상기 측정 전압값을 이용하여, 온도유지구간에 적용될 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정하는 단계;
(c) 제어신호 생성부가 상기 급속승온구간의 시간 및 상기 듀티 사이클을 이용하여, 상기 복수의 글로우 플러그에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 생성하는 단계; 및
(d) IPS부가 상기 제어신호에 따라 상기 전원부에서 공급되는 전압을 상기 복수의 글로우 플러그로 인가하고, 상기 복수의 글로우 플러그의 상태를 확인하여 상기 메모리 수단에 저장하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.
제 12항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후에,
(e) 진단신호 생성부가 상기 복수의 글로우 플러그의 상태를 포함하는 진단신호를 생성하여 상기 전자 제어 장치로 출력하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.
제 12항에 있어서,
상기 (h) 단계 이후에,
(i) 진단신호 생성부가 상기 복수의 글로우 플러그의 상태 및 상기 (h) 단계에서 검출한 상기 글로우 플러그의 단선 개수를 포함하는 진단신호를 생성하여 상기 전자 제어 장치로 출력하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그 단선 수 검출 방법.