KR20130073152A - 디젤 미립자 필터 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치 - Google Patents

디젤 미립자 필터 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 있어서, 디젤 미립자 필터(DPF) 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치가 개시된다. 상기 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치는 엔진 오일 교환 시점 결정부; 상기 엔진 오일 교환 시점 결정부의 결정에 따라 엔진 오일 교환 신호를 발생시키는 엔진 오일 교환 신호 발생부; 및 엔진 오일 교환 유도부를 포함한다. 상기 엔진 오일 교환 유도부는 상기 오일 교환 신호 발생 후 오일 교환이 이루어지는 않는 경우, 상기 오일 교환을 유도하는 기능을 수행한다.

Description

디젤 미립자 필터 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치{device for monitoring engine oil change time of engine with diesel particulate filter}
본 발명은 디젤 미립자 필터(Diesel Particulate Filter, 이하, DPF) 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점을 모니터링 하는 장치에 관한 것이다.
최근 들어 지구 환경에 대한 관심이 커지면서 도심지의 대기질 악화에 가장 큰 주범으로 자동차가 배출하는 유해물질이 손꼽히고 있다. 특히, 불꽃점화방식인 가솔린엔진에 비하여 연소온도가 낮은 압축착화방식을 채택하고 있는 디젤 엔진의 경우, 질소산화물과 입자상 물질(Particulate Matter, 이하, PM)의 배출량이 상대적으로 많기 때문에 국내 및 해외에서 법규를 통해 배출가스 기준을 계속 강화하고 있다.
그 결과 PM 배출량을 감소시키는 DPF가 개발되었으며 이에 대한 제어 로직(logic)들이 개발되고 있다. 이러한 DPF 시스템에서는 필터에 계속 쌓이는 수트(soot)를 일정 시점에서 태워줘야 하는데 이를 DPF 재생이라고 부른다. DPF 재생을 위한 방법으로, 인-실린더 후분사(in-cylinder post injection) 방식이 많이 적용되고 있는데, 이 방식은 기존 연료분사 시스템을 그대로 적용하므로 엔진 가격에 변화가 없는 장점을 가지고 있다.
하지만, 이러한 인-실린더 후분사 방식에서는 재생 과정에서 실린더 내에 후분사되는 연료가 배기 밸브를 통해 외부로 모두 빠져나가지 못하고 일부분이 실린더 벽의 엔진 오일에 흡수됨으로써, 엔진 오일을 희석시킬 수 있다. 오일 내 연료 희석이 심각한 경우 엔진 오일의 윤활 작용이 원활하지 않게 되어, 엔진에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 엔진 오일 희석 현상을 모니터링 하는 기술이 업계에서 요청되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인-실린더 후분사 방식의 DPF 시스템을 장착한 엔진에서 엔진 오일 희석 현상과 관련하여 엔진 오일 의 교환 시점을 모니터링 하는 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르는 디젤 미립자 필터(DPF) 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치가 개시된다. 상기 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치는 엔진 오일 교환 시점 결정부; 상기 엔진 오일 교환 시점 결정부의 결정에 따라 엔진 오일 교환 신호를 발생시키는 엔진 오일 교환 신호 발생부, 및 엔진 오일 교환 유도부를 포함한다. 상기 엔진 오일 교환 유도부는 상기 오일 교환 신호 발생 후 오일 교환이 이루어지는 않는 경우에, 상기 엔진 오일의 교환을 유도하는 기능을 수행한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 엔진 오일 희석 판단부는 엔진 오일 희석 증가량 판별부, 엔진 오일 희석 감소량 판별부 및 엔진 오일 소모량 판별부를 포함할 수 있다. 상기 엔진 오일 희석 판단부는 상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 증가량, 상기 엔진 오일 소모량 판별부에서 산출한 엔진 오일 소모률 및 엔진 오일 잔류량 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 근거로 하여 엔진 오일 교환 시점을 판단할 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부는 후분사 인젝터에 의해 분사되는 후분사 연료량, 및 상기 후분사 연료량에 대응하는 엔진 스피드와 엔진 토크에 의해 산출되는 엔진 오일 희석 비율을 근거로 하여, 엔진 오일 희석 증가량을 산출할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 엔진 오일 희석 감소량 판별부는 엔진 동작시 상기 엔진 자체 열에 의해 높아진 엔진 오일 온도로 인하여 상기 오일 중의 연료가 증발함으로써 발생하는 오일 희석 감소분, 및 엔진 스피드와 상기 엔진 오일 온도에 의해 산출되는 엔진 오일 중 연료 증발률을 근거로 하여, 엔진 오일 희석 감소량을 산출할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 엔진 오일 소모량 판별부는 엔진 스피드와 엔진 오일 온도의 곱에 근거하여 엔진 오일 소모률을 산출할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 엔진 오일 희석 판단부는 상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 증가량, 상기 엔진 오일 희석 감소량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 감소량; 및 상기 엔진 오일 소모량 판별부에서 산출한 엔진 오일 소모률 및 엔진 오일 잔류량을 근거로 하여 엔진 오일 교환 시점을 판단할 수 있다
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인-실린더 후분사 방식을 적용하는 DPF 시스템에서 발생하는 엔진 오일 희석량을 산출함으로써, 최적의 엔진 오일 교환 시점을 운전자에게 고지하고, 또한, 엔진 오일 교환을 유도할 수 있다. 이로서, 과도한 엔진 오일 희석에 의해 발생할 수 있는 엔진 손상을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 디젤 미립자 필터(DPF) 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 엔진 오일 희석 판단부의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 오일 희석 증가량 판별부의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 오일 희석 감소량 판별부의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 오일 소모량 판별부의 기능을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 디젤 미립자 필터(DPF) 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치는 엔진 오일 교환 시점 결정부(110), 엔진 오일 교환 신호 발생부(120) 및 엔진 오일 교환 유도부(130)를 포함한다.
엔진 오일 교환 시점 결정부(110)는 다양한 운전 정보 및 엔진 관련 정보를 수집하여, 최적의 엔진 오일 교환 시점을 결정한다. 엔진 오일 교환 시점 결정부(110)은 누적 엔진 운전 시간 판단부(112)와 엔진 오일 희석 판단부(114)를 포함한다.
누적 엔진 운전 시간 판단부(112)는 이전의 엔진 오일 교환 시점부터 누적된 엔진 운전 시간 정보를 확보한다. 그리고 상기 누적된 엔전 운전 시간이 소정의 설정 시간에 도달하는 경우, 엔진 오일 교환 시점으로 결정한다.
엔진 오일 희석 판단부(114)는 반복되는 DPF의 재생 과정에서 연료의 후분사 등으로 인하여 엔진 오일의 희석이 소정의 설정값 이상으로 증가하면, 엔진 오일 교환 시점으로 결정한다. 엔진 오일 희석 판단부(114)는 도시된 바와 같이, 엔진 오일 희석 증가량 판별부(114a), 엔진 오일 희석 감소량 판별부(114b) 및 엔진 오일 소모량 판별부(114c)를 포함할 수 있다. 오일 희석 판단부(114)의 구체적인 구성 및 기능은 도 2 내지 도 5를 참조하여 이하에서 상술하기로 한다.
엔진 오일 교환 신호 발생부(120)는 엔진 오일 교환 시점 결정부(110)의 결정에 의하여 엔진 오일의 교환 시점으로 결정이 내려지면, 엔진 오일의 교환을 알리는 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 일 예로서, 누적 엔진 운전 시간이 상기 소정의 설정 시간이상으로 되거나, 상기 엔진 오일의 희석이 상기 소정의 설정값 이상으로 되는 경우 중 어느 한 경우에 엔진 오일 교환을 알리는 신호가 발생될 수 있다. 상기 신호는 일 예로서, 계기판의 디스플레이 상에 점멸됨으로써 운전자에게 엔진 오일 교환을 지시할 수 있다.
엔진 오일 교환 유도부(130)는 상기 엔진 오일의 교환을 알리는 신호가 발생한 후에도 운전자가 소정의 엔진 운전 시간 동안 엔진 오일을 교환하지 않는 경우에, 보다 강력하게 운전자로 하여금 엔진 오일 교환을 유도하도록 촉구하는 기능을 수행한다. 엔진 오일 교환 유도부는(130)는 상기 엔진 오일의 교환을 알리는 신호발생 후에 상기 엔진 오일의 교환 없이 운행된 누적 엔진 운전 시간을 계측하고, 상기 누적 엔진 운전 시간이 소정의 설정값 이상이 되는 경우에 엔진 출력을 감소시키는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로서, 상기 누적 운전 시간은 약 20시간 내지 30 시간일 수 있다. 이와 같이, 엔진 출력이 감소하게 되면 운전자는 정상적인 작업을 할 수 없게 되고, 따라서, 운전자가 엔진 오일의 교환 작업을 하도록 유도될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 엔진 오일 희석 판단부의 기능을 나타내는 블록도이다. 도 2의 엔진 오일 희석 판단부는 도 1의 엔진 오일 희석 판단부(114)와 실질적으로 동일하다. 구체적으로, 엔진 오일 희석 판단부(114)는 엔진 오일 희석 증가량 판별부(114a)에서 산출한 엔진 오일 희석 증가량, 엔진 오일 희석 감소량 판별부(114b)에서 산출한 엔진 오일 희석 감소량, 및 엔진 오일 소모량 판별부(114c)에서 산출한 엔진 오일 소모률 및 엔진 오일 잔류량으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 근거로 하여 엔진 오일 교환 시점을 판단할 수 있다.
도 2를 참조하면, 먼저, 210 블록에서, 엔진 오일 희석 판단부(114)는 이전의 재생 과정에서 발생한 순(net) 오일 희석분을 산출한다. 상기 순 오일 희석분을 산출하는 방법은 먼저, 재생과정에서의 오일 희석 증가량과 오일 희석 감소량을 산술적으로 합산다. 그리고 현재의 엔진 오일량을 산출한다. 마지막으로, 상기 오일 희석 증가량 및 상기 오일 희석 감소량의 산술적 합산치를 상기 현재의 엔진 오일량으로 나누어, 상기 순 오일 희석분을 산출할 수 있다. 상기 오일 희석 증가량, 상기 오일 희석 감소량 및 상기 현재의 엔진 오일량의 산출 방법은 도 3 내지 도 5와 관련하여 상세히 설명된다.
220 블록을 참조하면, 산출된 순 오일 희석분이 소정의 설정값 이상인 지 여부를 검사한다. 산출된 순 오일 희석분이 소정의 설정값 이상인 경우, 230 블록에서 엔진 오일 교환을 결정한다. 즉, 엔진 오일 교환을 위한 최적 시점임을 결정한다. 산출된 순 오일 희석분이 소정의 설정값 미만인 경우, 210 블록으로 되돌아간다.
몇몇 실시 예들에 있어서는 엔진 오일 희석 판단부(114)는 상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 증가량, 상기 엔진 오일 소모량 판별부에서 산출한 엔진 오일 소모률 및 엔진 오일 잔류량 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 근거로 하여 이들 값들이 설정값을 벗어나는 경우, 엔진 오일 교환 시점으로 판단할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 오일 희석 증가량 판별부의 기능을 나타내는 블록도이다. 오일 희석 증가량 판별부는 도 1의 오일 희석 증가량 판별부(114a)와 실질적으로 동일하다. 상술한 바와 같이, 일반적인 DPF 재생시에 실시하는 연료의 후분사에 의해 엔진 오일의 희석 현상이 증가한다. 상기 오일 희석 증가량 판별부(114a)가 상기 오일 희석 증가량을 산출하는 방법은 먼저, 후분사 연료량 정보를 입수한다. 상기 후분사 연료량은 엔진 운전 조건에 따라 달라질 수 있다. 그리고 상기 엔진 운전 조건에 대응하는 엔진 스피드와 엔진 토크 정보를 입수한다. 또한, 상기 엔진 스피드 값와 상기 엔진 토크 값에 일치하는 엔진 오일 희석 비율을 산출한다. 상기 엔진 오일 희석 비율은 상기 엔진 스피드 값과 상기 엔진 토크 값에 근거하여 결정될 수 있는데, 일 예로서, 엔진의 제조자는 상기 엔진 스피드 값과 상기 엔진 토크 값의 크기에 따라 해당되는 엔진 오일 희석 비율을 테이블 값으로서 제공할 수도 있다. 이로서, 상기 입수된 후분사 연료량 또는 상기 산출된 엔진 오일 희석 비율을 근거로 하여 엔진 오일 희석 증가량을 산출할 수 있다. 일 예로서는, 상기 후분사 연료량과 상기 엔진 오일 희식 비율을 곱하여 상기 엔진 오일 희석 증가량을 산출할 수 있다.
몇몇 실시 예에 있어서, 상기 후분사는 복수의 인젝터를 통해 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수의 인젝터 각각에 대하여 발생하는 후분사 연료량을 입수하고, 각각의 후순사 연료량에 대하여 대응되는 엔진 오일 희석 비율을 곱하여 각각의 오일 희석 증가량을 산출한다. 그리고 각각의 인젝터에 대한 오일 희석 증가량을 합산하여 전체 오일 희석 증가량을 산출해낼 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 오일 희석 감소량 판별부의 기능을 나타내는 블록도이다. 오일 희석 감소량 판별부는 도 1의 오일 희석 감소량 판별부(114b)와 실질적으로 동일하다. 오일 희석 감소량 판별부(114b)가 엔진 오일 소모량을 산출하는 과정은 먼저, 엔진 동작시 상기 엔진 자체 열에 의해 높아진 엔진 오일 온도로 인하여 상기 오일 중의 연료가 증발함으로써 발생하는 오일 희석 감소분 정보를 입수한다. 그리고 상기 엔진 동작시의 엔진 스피드와 상기 엔진 오일 온도에 일치하는 엔진 오일 중 연료 증발률을 산출한다. 상기 엔진 오일 중 연료 증발률은 상기 엔진 스피드 값과 상기 엔진 오일의 온도 값에 근거하여 결정될 수 있는데, 일 예로서, 엔진의 제조자는 상기 엔진 스피드 값과 상기 엔진 온도 값의 크기에 따라 해당되는 엔진 오일 중 연료 증발률을 테이블 값으로서 제공할 수도 있다. 이로서, 상기 입수된 엔진 오일 희석 감소분 또는 상기 산출된 엔진 오일 중 연료 증발률을 근거로 하여 엔진 오일 희석 감소량을 산출할 수 있다. 일 예로서는, 상기 엔진 오일 희석 감소분과 상기 엔진 오일 중 연료 증발률을 곱하여 상기 엔진 오일 희석 감소량을 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 오일 소모량 판별부의 기능을 나타내는 블록도이다. 오일 소모량 판별부는 도 1의 오일 소모량 판별부(114c)와 실질적으로 동일하다. 오일 소모량 판별부(114c)는 상기 엔진 동작시의 엔진 스피드와 상기 엔진 오일 온도에 일치하는 엔진 오일 소모률을 산출한다. 상기 산출된 엔진 오일 소모률을 토대로 운행에 따른 엔진 오일 소모량 및 현재의 엔진 오일 잔류량을 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 출원의 일 실시 예에 따르는 DPF 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치는 엔진 오일 교환 시점 결정부, 상기 엔진 오일 교환 시점 결정부의 결정에 따라 엔진 오일 교환 신호를 발생시키는 엔진 오일 교환 신호 발생부, 및 상기 오일 교환을 유도하는 엔진 오일 교환 유도부를 포함한다. 상기 엔진 오일 교환 시점 결정부는 누적 엔진 시간 판단부 이외에, 엔진 오일 희석 증가량 판별부, 엔진 오일 희석 감소량 판별부 및 엔진 오일 소모량 판별부를 포함하는 엔진 오일 희석 판단부를 함께 구비한다. 이에 의하여, 최적의 엔진 오일 교환 시점을 운전자에게 고지할 수 있고, 또한, 운전자로 하여금 엔진 오일 교환을 유도할 수 있다. 결과적으로, 과도한 엔진 오일 희석에 의해 발생할 수 있는 엔진 손상을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 엔진 오일 교환 시점 결정부,
120: 엔진 오일 교환 신호 발생부
130: 엔진 오일 교환 유도부.
112: 누적 엔진 운전 시간 판단부, 114: 엔진 오일 희석 판단부,
114a: 엔진 오일 희석 증가량 판별부, 114b: 엔진 오일 희석 감소량 판별부,
114c: 엔진 오일 소모량 판별부.

Claims (7)

  1. 디젤 미립자 필터(DPF) 탑재 엔진의 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치에 있어서,
    엔진 오일 교환 시점 결정부;
    상기 엔진 오일 교환 시점 결정부의 결정에 따라 엔진 오일 교환 신호를 발생시키는 엔진 오일 교환 신호 발생부; 및
    상기 오일 교환 신호 발생 후 오일 교환이 이루어지는 않는 경우, 상기 오일 교환을 유도하는 엔진 오일 교환 유도부를 포함하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 엔진 오일 교환 시점 결정부는
    누적 엔진 운전 시간 판단부 및 엔진 오일 희석 판단부를 포함하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 엔진 오일 희석 판단부는 엔진 오일 희석 증가량 판별부, 엔진 오일 희석 감소량 판별부 및 엔진 오일 소모량 판별부를 포함하고,
    상기 엔진 오일 희석 판단부는
    상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 증가량, 상기 엔진 오일 소모량 판별부에서 산출한 엔진 오일 소모률 및 엔진 오일 잔류량 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 근거로 하여 엔진 오일 교환 시점을 판단하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부는
    후분사 인젝터에 의해 분사되는 후분사 연료량; 또는
    상기 후분사 연료량에 대응하는 엔진 스피드와 엔진 토크에 의해 산출되는 엔진 오일 희석 비율을 근거로 하여,
    엔진 오일 희석 증가량을 산출하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 엔진 오일 희석 감소량 판별부는
    엔진 동작시 상기 엔진 자체 열에 의해 높아진 엔진 오일 온도로 인하여 상기 오일 중의 연료가 증발함으로써 발생하는 오일 희석 감소분; 또는
    엔진 스피드와 상기 엔진 오일 온도에 의해 산출되는 엔진 오일 중 연료 증발률을 근거로 하여, 엔진 오일 희석 감소량을 산출하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    엔진 오일 소모량 판별부는
    엔진 스피드와 엔진 오일 온도의 곱에 근거하여 엔진 오일 소모률을 산출하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 엔진 오일 희석 판단부는
    상기 엔진 오일 희석 증가량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 증가량;
    상기 엔진 오일 희석 감소량 판별부에서 산출한 엔진 오일 희석 감소량; 및
    상기 엔진 오일 소모량 판별부에서 산출한 엔진 오일 소모률 및 엔진 오일 잔류량을 근거로 하여 엔진 오일 교환 시점을 판단하는 엔진 오일 교환 시점 모니터링 장치.
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