KR20160095148A

KR20160095148A - 솔레노이드 밸브 진단 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20160095148A
Application number: KR1020167018511A
Authority: KR
Inventors: 요아킴 솜만손
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-08-10
Also published as: SE538278C2; US20160291075A1; EP3080621A4; WO2015088432A1; EP3080621A1; SE1351492A1

Abstract

본 발명은, 솔레노이드 밸브(100) 진단 방법으로, 상기 솔레노이드 밸브(100)는 솔레노이드(105)와 가동형 밸브 요소(103)를 포함하고, 상기 가동형 밸브 요소(103)는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 이동할 수 있으며, 상기 솔레노이드(105)에 전류를 공급함으로써 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하는, 솔레노이드 밸브(100) 진단 방법에 관한 것이다. 이 방법은, - 제1 시간에서, 상기 솔레노이드(105)를 통하는 전류가 증가할 때 상기 전류에 대한 제1 도함수를 결정하는 단계, - 상기 제1 시간에 이어 제2 시간(T2)에서, 상기 솔레노이드(105)를 통하는 전류가 증가할 때 상기 전류에 대한 제2 도함수를 결정하는 단계, 및 - 상기 제1 도함수와 제2 도함수 간의 비교에 기초하여, 상기 솔레노이드 밸브(100)를 진단하는 단계;를 포함한다.

Description

솔레노이드 밸브 진단 시스템 및 방법 {METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSE OF A SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브(자기 밸브)에 관한 것으로, 특히 청구항 제1항의 전제부에 따른 솔레노이드 밸브 진단 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 본 발명에 따른 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램과 컴퓨터 프로그램 제품 그리고 시스템 및 차량에도 관한 것이다.

솔레노이드 밸브(자기 밸브)가 많은 분야에 사용되고 있다. 예를 들면, 적용 가능한 형식의 시스템에 공급되는 가스 혹은 액체 형태의 유체의 양을 조절하는 데에 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.

예를 들면, 공압 및/또는 유압 시스템에서, 실린더, 에어 혹은 액체-작동 엔진 등으로의 유동을 제어하는 것과 같은 여러 가지 기능들을 제어하는 데에 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다. 솔레노이드 밸브는 예컨대 자동식 관개에 사용되는 스프링클러 시스템, 세탁기 같은 기계, 식기 세척기, 예컨대 아웃보드 모터에서의 쵸크 기능 같이 두 상태 사이에서의 댐퍼/액추에이터를 제어하는 데에 사용되는 직접 가동식 솔레노이드 밸브 및 다른 많은 분야에 사용될 수 있다.

또한, 솔레노이드 밸브는 가스 및/또는 액체가 조절되어야 하는 차량에서 예컨대 다양한 기능을 제어하는 데에 사용된다. 예를 들면, 이러한 솔레노이드 밸브는 압축 공기 시스템, 특히 중대형 화물 차량 혹은 연료를 공급하기 위해 사용되거나, 또는 연소 엔진에서 발생되는 배기가스를 후처리(정화)하기 위해 후처리 시스템으로 다른 액체들을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 솔레노이드 밸브는 여러 종류의 기능을 발현하는 데에 사용될 수도 있다.

전반적으로, 솔레노이드 밸브가 적용될 수 있는 많은 분야가 있다. 그렇지만 솔레노이드 밸브가 사용되는 여러 분야에서, 의도하는 바대로 솔레노이드 밸브가 작동하는 것이 중요하다.

솔레노이드 밸브는, 제1 상태와 제2 상태 사이에서 이동할 수 있으며, 솔레노이드에 공급되는 전류를 조절함으로써 그 이동이 조절될 수 있는 가동형 밸브 요소를 포함하는 것이 일반적이다. 솔레노이드 밸브에서 통상적으로 발생하는 에러는 원하는 이동이 원하는 방식에 따라 이루어지지 않는 것이다. 솔레노이드 밸브는 두 상태, 예컨대 개방 상태와 폐쇄 상태가 번갈아 일어나도록 하는 데에 사용된다. 그런데 에러가 발생하면, 그 이동이 원하는 대로 완전하게 수행되지 않거나 혹은 전혀 기능을 수행하지 못하며, 또는 의도하는 것보다 매우 서서히 이루어지게 된다.

본 발명의 일 목적은, 솔레노이드 밸브가 의도하는 방식으로 기능하고 있는지 여부를 판정할 수 있는, 솔레노이드 밸브 진단 방법을 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명은, 솔레노이드 밸브 진단 방법으로, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드와 가동형 밸브 요소를 포함하되, 상기 가동형 밸브 요소는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 이동할 수 있으며, 상기 솔레노이드에 전류를 공급함으로써 가동형 밸브 요소가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하는, 솔레노이드 밸브 진단 방법에 있어서, 상기 솔레노이드 진단 방법은,

- 상기 솔레노이드를 통하는 전류가 증가하는 제1 시점에서, 상기 전류에 대한 제1 도함수를 결정하는 단계,

- 상기 솔레노이드를 통하는 전류가 증가하는, 상기 제1 시점에 후속하는 제2 시점에서, 상기 전류에 대한 제2 도함수를 결정하는 단계, 및

- 상기 제1 도함수와 제2 도함수 간의 비교에 기초하여, 상기 솔레노이드 밸브를 진단하는 단계;를 포함하는 솔레노이드 밸브 진단 방법에 관한 것이다.

위 사항에 의하면, 솔레노이드 밸브 내에 발생하는 에러 중 하나는 가동형 밸브 요소가 원하는 바대로 전혀 이동하지 않거나, 혹은 이동하더라도 완벽하게 이동하지 않는 것이다. 이에 따라, 솔레노이드 밸브의 기능을 진단하는 시점에서, 솔레노이드 밸브의 예상되는 이동이 실제로 이루어지는지 여부를 진단할 수 있는 것이 바람직하다.

이러한 솔레노이드 밸브의 진단은, 예상 기간 동안에 가동형 밸브 요소가 이동하는 지 여부를 판정함으로써 실시될 수 있고, 이러한 경우 솔레노이드가 정상적으로 기능하는 것으로 간주될 수 있다.

그러나 이러한 솔레노이드 밸브 기능 검사 방법은, 가동형 밸브 요소가 일 단부 위치에서 이동을 시작하여 타 단부 위치에서 이동을 종료하는 것을 전제로 한다. 또한, 가동형 밸브 요소의 이동이 온도, 전압 및 가동형 밸브 요소에 대해 가해지는 힘 같은 조건들이 항상 동일한 상태에서 동일한 시간 내에 이루어지는 것을 필수로 한다.

이에 따라, 실제로 측정된 스위칭 시간이 적용 조건을 만족시키더라도, 예를 들어 이동과 관련하여 마찰의 증가로 인해 이동의 일부만이 수행되는 경우일지라도, 사전에 정해진 기간에 이동이 진행 중이라면, 오작동하는 솔레노이드 밸브가 완전하게 기능하는 것으로 보일 수 있다.

이러한 방법은 실제 오작동이 없는 경우에도, 에러를 인식할 수도 있다. 예를 들면, 솔레노이드 밸브에서의 상태가 시간이 경과함에 따라 예컨대 온도 및/또는 대기 습도에 따라 변할 수 있으며, 이에 따라 그러한 외부 요인들에 의해 스위치 시간이 변하게 된다.

밸브가 스위칭할 때 솔레노이드를 통해 흐르는 전류에 기초하는 진단 방법들도 있다. 예를 들면, 솔레노이드를 통해 흐르는 전류에 대한 도함수의 신호를 모니터링 하여, 그 도함수 부호(sign)의 변동에 기초하여 진단이 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 부호의 변화를 검출하기가 매우 어려워서 이러한 진단을 언제나 신뢰할 수 있는 것은 아니다.

본 발명은 솔레노이드 밸브를 진단할 때에 솔레노이드를 통해 흐르는 전류에 대한 도함수를 사용하지만, 다른 기술들에 비해 개선된 진단 방식을 제공한다. 본 발명에 따르면, 솔레노이드를 통해 흐르는 전류가 증가할 때, 2개의 연속된 시점에서의 전류 도함수를 비교한다. 솔레노이드에 전류가 공급됨에 따라 가동형 밸브 요소가 소망하는 대로 이동할 때, 에어 갭이 폐색되고, 그 결과로 자기 회로의 특성이 변화하여, 전류 속도가 증가함에 따라 솔레노이드의 변화를 통해 전류 저항이 증가한다. 전류 도함수의 변화가 예측하는 바에 따라 일어나는 지 여부를 결정하기 위해, 본 발명에서는 전류 도함수를 비교한다. 만약 전류 도함수의 변화가 예측한 대로 이루어지는 경우, 솔레노이드 밸브가 정상적으로 기능하는 것으로 판정되며, 그렇지 않은 경우에는 오작동하는 것으로 판정한다.

상기 연속된 시점들 중 제1 시점은 가동형 밸브 요소가 스위칭 하기 전의 시점으로 이루어지는데, 예를 들면 솔레노이드로 전류를 공급하는 특정 시점으로 이루어지고, 그리고 전류가 안정화되는 시점으로 이루어진다. 그 시점은 밸브 스위칭이 일어나기에 충분한, 전류가 1 암페어에 도달하기 전에 일부 적용 가능한 시점으로 이루어지게 할 수도 있다.

제2 시점은 제1 시점에 후속하는 시점으로 구성된다. 예를 들면, 제2 시점은 가동형 밸브 요소가 상기 제1 상태에서 제2 상태로 이동하는 시점으로 이루어지도록 배열될 수 있다.

상기 제2 시점은 예컨대 제1 상태에서 제2 상태로 이동이 없는 것이 밸브의 오작동을 나타내는 시점으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제대로 된 기능이 존재하는 것으로 판정하기 위해, 스위칭이 일어나야 하는 소정의 최대 시간이 있을 수 있다. 이에 따라 제2 시점은 적어도 그러한 시간이 경과한 후의 시점으로 이루어질 수 있다.

가동형 밸브 요소가 상기 제2 상태로 스위칭할 수 있도록, 상기 제2 시점은 예측되는 소요 시간(expected expenditure time)에 적어도 대응하는 시점으로도 구성될 수 있다. 스위칭하기 위해 필요로 하는 암페어 및 최대 허용 스위칭 시간 같은 인자들은 예컨대 실험적으로 결정되거나 혹은 적용 가능한 계산법을 사용하여 결정될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징들 그리고 이점들을 첨부된 도면들을 아래에 기재되어 있는 예시적인 실시형태로 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명이 사용될 수 있는, 솔레노이드 밸브가 비활성 상태와 활성 상태에 있는 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 예시적 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b에 따른 솔레노이드 밸브에서 솔레노이드에 대한 전류 변화의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명이 구현될 수 있는, 제어 장치의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명이 적용될 수 있는, 솔레노이드 밸브의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1a는 본 발명이 적용될 수 있는, 일반적으로 원통형인 솔레노이드 밸브(100) 단면의 하나의 예를 보여주고 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 솔레노이드 밸브는 여러 다양한 외형으로 이루어질 수 있으며, 다양한 방식으로 기능할 수 있다. 그러므로 도 1a에 도시되어 있는 솔레노이드 밸브는 하나의 비-한정적인 실시예를 구성할 뿐이다. 또한, 본 발명은 솔레노이드를 통해 유입되는 전류에 의해 힘이 발생되고, 그 발생된 힘에 의해 가동형 밸브 요소가 이동하는 모든 형태의 솔레노이드 밸브에 적용될 수 있다. 도시되어 있는 솔레노이드 밸브는 예를 들어 연소 엔진에서 발생되는 배기가스를 후-처리하는 후-처리 시스템에서 인젝터로 사용될 수 있다. 연료 혹은 다른 유체가 인젝터를 통해 후-처리 시스템으로 공급된다.

도 1a에 도시되어 있는 솔레노이드 밸브(100)는 솔레노이드 밸브에 의해 규제되는 액체 혹은 가스 같은 유체가 공급되는 인입구(101)를 포함한다. 솔레노이드 밸브(100)는 제어되는 유출구(102)도 포함하며, 인입구와 유출구 간의 연결부가 선택적으로 개방/폐쇄될 수 있다. 가동형 밸브 요소(103)를 조작하여 이러한 제어가 이루어진다. 가동형 밸브 요소는 "플런저"로도 호칭되며, 본 실시예에서 솔레노이드 밸브가 휴지 상태(resting state)에 있을 때 즉 솔레노이드(105)에 동력이 인입되지 않았을 때 인입구와 유출구 사이의 연결부가 폐쇄된 상태를 유지한다. 휴지 상태에 있을 때, 스프링(104)에 의해 발생되는 스프링 힘에 의해 인입구와 유출구 사이의 연결부가 폐쇄된 상태를 유지한다. 이와 반대인 경우, 즉 솔레노이드에 동력이 인가되지 않은 경우에 인입구와 유출구 사이의 연결부가 개방된 상태를 유지할 수도 있다. 또한, 아래에 기재한 바와 같이, 유체 압력이 스프링 힘이 아닌 자기력에 의해 극복되는 경우, 유체 압력에 의해 연결부가 폐쇄된 상태를 유지할 수도 있다.

도시되어 있는 형태의 솔레노이드 밸브에 있어서, 솔레노이드 밸브의 기능을 확보할 목적으로, 가동형 밸브 요소의 인입구 측에서부터 인입구/유출구로부터 먼 가동형 밸브 요소의 측으로 유체가 지나갈 수 있도록 하는 해법이 적용될 수 있다. 여기서, 폐쇄되어 있는 상태에서, 솔레노이드에 동력이 인가되지 않았을 때, 인입구와 유출구 사이의 연결부를 폐쇄하기 위해, 유체에 대해 복원되는 가동형 밸브 요소(103)가 얻어져야 하므로, 스프링(104)으로부터의 스프링력(Fs)은 상대적으로 작아야 한다.

솔레노이드 밸브(100)의 상태를 변환(shift)하기 위해 이동이 이루어질 때, 솔레노이드 밸브의 기능은 예측되는 방식으로 거동하는 가동형 밸브 요소(103) 즉 예측되는 방식으로 이동하는 가동형 밸브 요소(103)에 따라 상당히 달라진다.

본 발명은 소망하는 이동이 실제로 이루어질 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 일 예시적 방법(200)이 도 2에 도시되어 있다. 이 방법은, 솔레노이드 밸브(100) 기능을 진단할지 여부를 결정하는, 단계 201로 시작한다. 이는, 예를 들어, 오작동이 의심되거나 혹은 다른 이유에 따라 적용 가능한 인터벌로, 솔레노이드 밸브(100)가 활성화될 때마다 수행되도록, 배치될 수 있다. 솔레노이드 밸브(100)를 진단하고자 할 때, 이 방법은 단계 202를 수행한다. 단계 202에서는 솔레노이드 밸브(100)가 활성화되었는지를 판단한다. 즉, 이 경우 솔레노이드(105)에 전압(v _o )이 인가되어 솔레노이드(105)를 통해 전류가 흐르기 시작한다.

솔레노이드 밸브(100)가 활성화될 때까지 단계 202를 유지한다. 솔레노이드 밸브(100)가 활성화되면, 이 방법은 단계 203으로 이어진다. 이 단계에서, 아래에 기재되어 있는 바와 같이 제1 시간(T1)이 경과되었는지를 판단하고, 이어서 제1 전류 변화 속도 즉 전류의 도함수를 결정하는 단계 204로 이어진다. 제1 시간(T1)이 경과한 후에, 제1 전류 변화 속도(도함수)가 결정되는데, 제1 시간(T1)은 솔레노이드에 에너지가 인가되어 전류가 솔레노이드를 통해 흐르기 시작한 후의 시간으로 이루어지도록 배치될 수 있다. 도함수를 결정하기 전의 이러한 지연(delay)은, 연결 시점에서의 과도(transient)가 방지될 수 있게 한다. 그러나 일 실시형태에 따르면, 이러한 지연이 이루어지지 않는다.

가동형 밸브 요소(103)에 가해지는 전자기력(F _m )에 의해, 가동형 밸브 요소(103)의 이동 그리고 이에 따른 변환(shifting), 본 실시예에서 인입구(101)와 유출구(102) 간의 연결부의 밀폐 상태에서 개방 상태로의 변환이 이루어진다.

커넥팅 요소들(106, 107)을 통해 솔레노이드(105)에 에너지를 인가함에 따라 전자기력(F _m )이 발생된다. 솔레노이드(105)가 철심 같은 자기 재료 코어(108) 둘레에 감겨 있다.

커넥팅 요소들(106, 107)을 통해 솔레노이드(105)에 에너지가 인가될 때, 솔레노이드(105)를 통해 전류(i _m )가 흐르기 시작하여, 자기장을 형성한다. 여기서, 전류(i _m )는 다음 관계식으로 기술될 수 있다.

(식 1)

여기서, v _o 는 솔레노이드(105)에 인가된 전압이고,

R은 솔레노이드(105)의 저항이며,

L은 자기 회로의 인덕턴스이다. 자기 회로는 철심(108), 가동형 밸브 요소(103) 및 에어 갭(δ)으로 이루어진다. 연결 시점에서 전류가 제로가 되고, 그런 다음 점진적으로 증가한다. 전류가 솔레노이드를 통해 흐르기 시작할 때, 전자기력(F _m )이 연속적으로 축적되는데, 이는 전류(i _m )의 증가에 따라 증가하며, 그 증가에 따라 달라진다. 전자기력은 가동형 밸브 요소(103)에 영향을 주는데, 철심(108)과 가동형 밸브 요소(103) 사이의 에어 갭(δ)을 줄이기 위해, 전자기력이 가동형 밸브 요소를 철심을 향하는 방향으로 이동하게 하는 방식으로 영향을 준다.

반대 방향으로 작용하는 스프링력(F _s )이 전류에 의해 유도되는 전자기력(F _m )보다 큰 경우에는, 가동형 밸브 요소(103)가 이동하지 않지만, 전자기력(F _m )이 스프링력(F _s ) 보다 크게 되는 순간부터 가동형 밸브 요소(103)가 철심(108)을 향하는 방향으로 이동하기 시작한다. 가동형 밸브 요소(103)가 철심(108)을 향하는 방향으로 이동하기 시작할 때, 에어 갭(δ)이 줄어든다. 이는 이미 잘 알려져 있는 바와 같이, 전자기력(F _m )이 가동형 밸브 요소(103)와 철심(108) 사이의 에어 갭 거리에 따라 상당히 달라질 수 있으며, 전자기력이 크면 가동형 밸브 요소(103)가 상당히 빠르게 이동하여 에어 갭(δ)이 소멸되어, 가동형 밸브 요소(103)와 철심(108)이 접촉하게 된다. 이러한 상태가 도 1b에 도시되어 있다.

가동형 밸브 요소(103)가 이동하여 에어 갭(δ)이 막혀서 에어 갭(δ)이 제로가 되면, 전기-자기 회로의 특성이 변하며, 이에 따라 솔레노이드를 통과하는 전류 속도가 증가된다. 본 발명은 솔레노이드 밸브(100)의 기능을 진단함에 있어서 이러한 관계를 사용하는 것이다.

솔레노이드 밸브(100)의 스위칭과 관련된 전류 변화의 하나의 예가 도 3에 도시되어 있다. 시점 T_A에서 연결부에 전압이 인가되면, 솔레노이드(105)를 통해 전류가 흐르기 시작한다. 전술한 바와 따르면, 이 전류는 식 1에 따라 시간이 경과함에 따라 증가하며, 적어도 초기에 나타나는 형태의 전이부를 지난 후에 이러한 증가는 거의 일정해진다. 이때 자기력이 축적되지만, 그 크기는 스프링력(F _s )을 극복하기에 요구되는 힘보다는 여전히 작다. 이는 이 기간 동안에 전류 도함수가 거의 일정하다는 것을 의미한다.

전압 v _o 가 솔레노이드에 인가되면, 전술한 바에 따라, 단계 204에서 전류에 대한 제1 도함수

가 결정된다. 단계 204는 솔레노이드(105)가 활성되는 제1 시간(T₁)이 경과한 후에만 실시되도록 배치될 수 있다. 그러나 일 실시형태에 따르면, 전압이 인가될 때 바로 제1 도함수가 결정된다.

또한, 단계 204에서, 전류 도함수가 전류 도함수에 대한 둘 이상의 계산값들의 평균값으로 결정될 수 있다. 전류 도함수는

과 같이 적용 가능한 방식으로 결정될 수 있다. 여기서, Δi _m 은 예컨대 i_T1b-i_Tia로 결정될 수 있고, Δt는 T_1b-T_1a로 결정될 수 있다. 전류는 T_1b, T_1c 등과 같이 여러 시점에서 측정되어 각 시간 주기 T_1b-T_1a, T_1c-T_1b에 대한 전류 도함수가 계산될 수 있으며, 보다 긴 시간 주기 예컨대 T_1c-T_1a에 대한 전류 도함수가 계산될 수도 있다. 여기서, i _m 에 대한 도함수의 평균값이 이러한 결정에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시형태에 따르면 i _m 에 대한 도함수가 한번만 결정되지만, (예상) 밸브 스위칭 전, 후에 걸쳐 그 보다 많이 혹은 적게 실시될 수도 있음은 자명하다. 예를 들면, 일부 적용 가능한 예컨대 실험적으로 결정된 샘플링 속도가 적용되어, 전류 측정의 바람직한 횟수 이에 따라 전류의 도함수가, 밸브 스위칭 전후 각각에 수행될 수 있다.

전류 i _m 에 대한 제1 도함수가 단계 204에서 결정되면, 본 발명은 계속해서 단계 205를 수행한다. 단계 205에서, 전압 v ₀ 이 솔레노이드(105)에 인가된 후 제2 시간(T2)(=TC-TA, 도 3에서)이 경과되었는지를 결정한다. 이 제2 시간(T2)은, 힘(F _m )에 의해 가동형 밸브 요소가 철심(108)과 접촉하여 인입구와 유출구 사이의 통로가 완전하게 개방되기에 필요한 것으로 예측되는 시간에 상당하거나 이를 초과하는 시간으로 이루어진다. 솔레노이드(105)를 통하는 전류가, 도 3에서 시간 TB에서 이루어지는 전류 i _fm 에 도달하면, 자기력(F _m )이 스프링력(F _s )을 초과한다. 그러나, 철심(108)까지의 거리가 감소함에 따라 가동형 밸브 요소에 가해지는 힘(F _m )이 증가하기 때문에, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 상태들 간의 절환(switching)이 매우 신속하게 일어난다. 가동형 밸브 요소(103)가 철심(108)에 가까울수록, 더 큰 힘(F _m )에 노출되어 더 빠른 속도로 이동하게 된다.

이와 같이 밸브 절환이 매우 신속하게 이루어지며, 이는 도 3에서 TB와 TB' 사이에서 이루어진다.

에어 갭(δ)이 밀폐될 때, 본 발명은 자기 회로 내에서 일어나는 변화를 활용한다. 전술한 바에 따르면, 에어 갭(δ)이 자기 회로에 큰 영향을 주며, 이에 따라 솔레노이드의 인덕턴스(L)에 영향을 주게 된다. 식 1에서의 파라미터들이 영향을 받게 되며, 결과적으로 전류의 도함수가 변화하게 된다. 이러한 사항이 도 3에 도시되어 있다.

상기 제2 시간(T2)이 경과한 때, 본 발명은 단계 206으로 이어진다. 이 단계 206에서, 솔레노이드를 통과하는 전류의 도함수

가 다시 결정된다. 이 도함수

는 위에서

에 대해 기재한 것과 동일한 방식으로 정해진다. 즉, 이 도함수는, 시간(T2)이 경과한 후에 수행되는 도함수의 여러 번 결정에 기초한 평균값으로 이루어질 수 있다. 시간(T2)에서 도함수

가 결정되면, 본 발명은 단계 207로 이어진다. 단계 207에서,

와

를 비교한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 에어 갭이 밀폐될 때 일어나는 인덕턴스의 변화에 따라, 에어 갭이 밀폐된 후의 도함수가 에어 갭이 개방되어 있는 때의 도함수보다 크게 될 것이다. 가동형 밸브 요소(103)가 이동하는 중에 인덕턴스의 변화는 비-선형이지만, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 이동은 일반적으로 매우 빠르게 이루어지고, 일 실시형태에 따르면 순간적으로 이루어지는 것으로 볼 수도 있어서, 밸브가 그 상태를 시프트 하는 중에 발생하는 전류의 변화는, 본 발명에 따르면 전류 변화로 간주될 필요가 없다. 이러한 전류의 변화는 검출하기도 매우 어려울 수 있다. 밸브 스위칭 시에 나타나는 전류 변화의 근본적인 외형이 도 3에 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 전류가 증가하는 기간 중에 도함수를 결정하므로, 본 발명은 실제로 스위칭이 감지되는 동안의 전류 변화에는 민감하지 않다. 일 실시형태에 따르면, 밸브 상태의 스위칭이 완료된 것으로 간주되는 시점에서 제2 도함수가 결정된다. 일 실시형태에 따르면, 전류 도함수를 연속적으로 결정함에 의해, 밸브 상태가 스위칭되는 동안에 일어나는 전류 도함수의 변화는 무시될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따르면, 제2 도함수

는, 전류가 증가할 때 둘 이상의 연속된 결정에서 이들이 서로 적용 가능한 값만큼 차이가 있지 않으면, 측정되지 않은 것으로 간주된다.

단계 207에서,

가

를 초과하는지를 결정하고, 만약

가

를 초과하는 경우라면, 도함수가 예측되는 방식으로 증가하기 때문에 밸브가 제대로 기능하는 것으로 간주되므로, 본 방법은 단계 208에서 종료된다. 다른 한편,

가

를 초과하지 않으면, 즉

가

와 같거나 그 보다 작다면, 본 발명은 단계 209로 이어진다. 단계 209에서, 에러 표시와 같은 신호가 발생된다. 이 에러 표시는, 예컨대 솔레노이드 밸브의 기능을 제어하는 제어 시스템에서 적용 가능한 에러 코드를 활성화시키는 것과 같은 적용 가능한 방식으로 이루어질 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 솔레노이드 밸브가 정상적으로 기능하는 것으로 간주되기 위해서는

가 반드시

를 초과해야 한다. 반면, 일 실시형태에 따르면, 솔레노이드 밸브가 정상적으로 기능하는 것으로 간주되기 위해서는

가

를 적어도 제1 값만큼 초과해야 한다.

이미 알려져 있는 바와 같이 에어 갭이 밀폐되기 위해 필요한 전력 이에 따른 전류가 에어 갭이 있을 때에 비해 거의 낮아지기 때문에, 밸브 스위칭이 일어날 때, 솔레노이드에 걸려 있는 전압이 감소할 수 있다. 전압이 낮아져서 이에 따라 전류도 감소되거나 혹은 적어도 증가를 허용하지 않을 정도여서 예컨대 열 손실이 감소될 수 있다.

요약하면, 본 발명은 우수한 확실성을 가지고 솔레노이드 밸브가 소망하는 기능을 수행하는지를 판정할 수 있는 솔레노이드 밸브 진단 방법을 제공한다. 본 발명은 오로지 한 번의 도함수의 증가만이 검출되면 되므로, 솔레노이드 밸브의 주변 조건의 변화와는 관계가 없는 해법을 얻을 수 있다는 이점을 구비한다. 예를 들면, 공기 습도, 온도 등과 같은 많은 파라미터에 따라 솔레노이드의 저항과 인덕턴스가 변할 수 있는데, 이는 솔레노이드 밸브가 완벽하게 제대로 기능하고 있음에도 불구하고 한 시점에서 다른 시점까지 다른 도함수로 전류가 증가할 수 있다는 것을 의미한다. 솔레노이드 밸브는 예컨대 온도 및/또는 공기 습도가 상당히 변동하는 환경에서 구동될 수 있는 차량에 설치될 수 있고, 차량이 주행하는 동안에, 예컨대 엔진 및/또는 배기 시스템에 의해 가열되어서 솔레노이드 밸브가 설치된 특정 위치에서의 온도가 상당히 변할 수 있다.

에어 갭이 밀폐된 후에 전류 도함수가 계속해서 증가하기 때문에 본 발명은 주변 파라미터의 변화에 민감하지 않다. 이에 따라, 본 발명은 특정 수치에 민감하지 않고, 상대적인 파라미터들이 사용될 수 있다.

또한, 위에서 솔레노이드 밸브의 특정 실시예와 관련하여 본 발명이 예시되었다. 종래 기술에 의하면, 솔레노이드 밸브는 예컨대 밸브를 어떤 방식으로 개방/폐쇄할 것인지와 관련하여 여러 다른 방식으로 제작될 수 있다. 첨부된 청구범위에 따른 결정을 만족시키는 한은, 본 발명은 모든 솔레노이드 밸브에 적용될 수 있다.

가동형 밸브 요소의 소망하는 이동이 종료된 때에, 정상적으로 작동하는 중에 인가된 전류의 도함수가 증가하는 모든 솔레노이드 밸브에 본 발명이 적용될 수 있다.

또한, 솔레노이드 밸브에 의해 수행되는 제어 방식이 다를 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 밸브가 활성화 될 때에 밸브가 개방되는 대신 통로를 밀폐하게 배치될 수 있다. 솔레노이드 밸브는 둘 이상 예컨대 세 개의 포트를 포함할 수도 있다. 밸브의 재조절이 예컨대 하나의 입구로부터 제1 및 제2 출구로의 개방 사이에서 절환할 수 있고, 또는 제1 및 제2 입구 사이에서 출구로 절환할 수 있다. 본 발명은 그러한 밸브들에도 적용될 수 있다. 통상적으로 이루어지는 형태의 솔레노이드 밸브(500)의 하나의 실시예가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a는 가동형 밸브 요소(501)와 솔레노이드(502)를 구비하는 전반적으로 원통형인 밸브(500)의 단면을 도시하고 있다. 도 5a에서, 솔레노이드 밸브는 휴지 상태 예컨대 솔레노이드(502)에 동력이 인가되지 않은 상태에 있으며, 가동형 밸브 요소는 스프링(503)이 있는 단부 위치들 중 한 위치에 있다. 스프링이 가동형 밸브 요소의 내부에 연장하게 배치되어서, 에어 갭(δ)을 밀폐하게 된다. 도 5a에 도시되어 있는 상태에서, 솔레노이드 밸브(500)는 유체 연결부를 개방 혹은 밀폐 상태를 유지하도록 배치될 수 있다.

솔레노이드에 에너지가 인가되고, 스프링(503)에 의한 스프링력을 극복하면, 에어 갭(δ)이 막힌다(도 5b 참조). 여기서 전술한 바와 같은 방식으로 전류의 저항의 변화가 일어나고, 이는 본 발명에 따라 검출될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 솔레노이드 밸브의 기능을 제어하는 제어 시스템 내의 제어 장치 내에서 구현되는 것이 유리할 수 있다. 이러한 제어 장치는 프로그램된 지령에 의해 제어되는 것이 보통이다. 이들 프로그램된 지령은 일반적으로 컴퓨터 프로그램으로 구성되어 있다. 제어 장치 내에서 지령이 실행되면 제어 장치가 본 발명에 따른 방법 단계와 같은 소망하는 제어 동작을 수행하게 한다.

컴퓨터 프로그램은 통상적으로 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 구성하며, 컴퓨터 프로그램 제품은 적용 가능한 저장 매체(121)(도 4 참조)를 포함하며, 상기 저장 매체(121)에는 컴퓨터 프로그램이 저장된다. 상기 프로그램은 상기 저장 매체에 비-휘발성 방식으로 저장될 수 있다. 상기 디지털 저장 매체(121)는 예컨대 다음의 그룹에서 선택되는 것 중 하나로 구성될 수 있다: ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EPROM(Erasable PROM), 플래쉬, EEPROM(Electrically Erasable PROM), 하드 디스크 유닛 등, 그리고 제어 장치 내에 설치되거나 제어 장치와 조합될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 제어 장치에 의해 실행된다. 컴퓨터 프로그램의 지령을 변경함으로써, 차량 거동이 특정 상태로 조정될 수 있다.

도 4에 하나의 예시적인 제어 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 제어 장치는 연산 장치(120)를 포함할 수 있다. 연산 장치는 예컨대 적절한 방식의 프로세서 혹은 마이크로프로세서, 예컨대 디지털 신호 처리용 회로(DSP: Digital Signal Processor) 혹은 소정의 특정 기능을 갖춘 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)로 구성될 수 있다. 연산 유닛(120)은, 그 연산 유닛에 예컨대 저장되어 있는 프로그램 코드 및/또는 에러 코드가 활성화 되었는지를 결정하기 위한 계산을 수행하기 위해 연산 유닛(120)이 구비해야 하는 저장 데이터가 제공되어 있는 메모리 유닛(121)에 연결되어 있다. 연산 유닛(120)은 중간 혹은 최종 계산 결과를 메모리 유닛(121)에 저장하도록 셋업되어 있다.

또한, 제어 장치에는 입력 및 출력 신호들을 송수신하기 위한 장치들(122, 123, 124, 125)이 장착되어 있다. 이들 입력 및 출력 신호들은, 연산 유닛(120)에 의해 처리하기 위한 정보로서 신호들을 송수신하기 위한 장치들(122, 125)에 의해 검출될 수 있는 파형, 펄스 혹은 다른 속성(attribute)을 포함할 수 있다. 연산 유닛(120)에서 얻은 계산 결과를 차량 제어 시스템의 다른 부분 및/또는 신호들이 사용되는 부품들로 전달하기 위한 출력 신호로 변환하기 위해, 출력 신호들을 송신하기 위한 장치들(123, 124)이 배치되어 있다. 입력 및 출력 신호들을 송수신하기 위한 장치들과의 연결부들 각각은 다음 중 하나 혹은 여러 개로 구성될 수 있다: 케이블; CAN(Controller Area Network) 버스 같은 데이터 버스, MOST(Media Oriented Systems Transport) 버스 혹은 다른 버스 구성; 혹은 무선 연결들.

첨부된 특허청구범위 내에서, 본 발명에 따른 방법 및 시스템의 다른 실시형태들도 사용될 수 있다. 시스템이 본 발명에 따른 방법의 다양한 실시형태들에 따라 변형될 수 있다는 점에 주목해야 한다(및 그 반대도 가능). 그리고 본 발명이 본 발명에 따른 방법의 전술한 실시형태들로 한정되지 않고, 첨부된 독립 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 실시형태들을 포함한다는 점에 주목해야 한다.

Claims

솔레노이드 밸브(100) 진단 방법으로, 상기 솔레노이드 밸브(100)는 솔레노이드(105)와 가동형 밸브 요소(103)를 포함하고, 상기 가동형 밸브 요소(103)는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 이동할 수 있으며, 상기 솔레노이드(105)에 전류를 공급함으로써 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하는, 솔레노이드 밸브(100) 진단 방법에 있어서, 상기 솔레노이드 진단 방법은,
- 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하기 전에, 상기 솔레노이드(105)를 통하는 전류가 증가하는 제1 시간(T1)에서, 상기 전류에 대한 제1 도함수
를 결정하는 단계,
- 상기 솔레노이드(105)를 통하는 전류가 증가하는, 상기 제1 시간에 후속하는 제2 시간(T2)에서, 상기 전류에 대한 제2 도함수
를 결정하는 단계, 및
- 상기 제1 도함수
와 제2 도함수
간의 비교에 기초하여, 상기 솔레노이드 밸브(100)를 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항에 있어서,
상기 솔레노이드 밸브(100)를 진단하는 단계에서, 상기 솔레노이드 밸브(100)가 제대로 기능하는지 아니면 오작동 하는 지를 결정하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 시간(T2)이, 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동한 후의 시점인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 시간(T2)에서 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하지 않는 경우 밸브가 오작동하는 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 시간(T2)에서 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하는 것으로 여겨지는 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 시간(T2)이 가동형 밸브 요소(103)를 제2 상태로 재조정하는 데에 소요될 것으로 예측되는 시간에 적어도 대응되는 시간인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제2 도함수
가 상기 제1 도함수
를 초과하는 지를 판단하여, 상기 제2 도함수가 상기 제1 도함수를 초과하는 경우, 상기 솔레노이드 밸브(100)가 제대로 기능하는 것으로 간주하는, 상기 제2 도함수
가 상기 제1 도함수
를 초과하는 지를 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 도함수
가 상기 제2 도함수
와 동일하거나 혹은 상기 제2 도함수
를 초과하는 경우 신호를 발생시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 시간(T1)이, 전류가 상기 솔레노이드(105)를 통해 흐르기 시작한 후의 제1 시간(T1)을 구성하고, 및/또는 상기 제2 시간(T2)이, 전류가 상기 솔레노이드(105)를 통해 흐르기 시작한 후의 제2 시간(T2)을 구성하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 도함수
및/또는 제2 도함수
가 전류 도함수의 둘 이상의 연속된 결정에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
제10항에 있어서,
다수의 시간 주기(T _1b - T _1a , T _1c - T _1b , T _1c - T _1a ) 동안에 도함수들을 결정하는 단계로, 상기 제1 도함수
에 대한 값이 상기 결정에 기초하여 결정되는, 다수의 시간 주기 동안에 도함수들을 결정하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 시간(T2)이 상기 솔레노이드(105)로 전류를 공급한 때로부터, 상기 솔레노이드에 전류가 공급되어 힘(F _m )이 유도되어 밸브 요소가 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 이동할 때까지 예측되는 시간 이상인 시간을 구성하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로의 상기 가동형 밸브 요소(103)의 이동이 자기 회로 내의 에어 갭을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 도함수
가 상기 제1 도함수
를 적어도 하나의 제1 값만큼 초과하는 지를 판결하는 단계를 또한 포함하고,
- 상기 제2 도함수
가 상기 제1 도함수
보다 상기 제1 값만큼 초과하지 않는 경우, 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로, 컴퓨터 내에서 상기 프로그램 코드가 실행될 때, 상기 컴퓨터가 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
컴퓨터-판독가능 매체와 제15항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 컴퓨터-판독가능 매체에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 방법.
솔레노이드 밸브(100) 진단 시스템으로, 상기 솔레노이드 밸브(100)는 솔레노이드(105)와 가동형 밸브 요소(103)를 포함하고, 상기 가동형 밸브 요소(103)는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 이동할 수 있으며, 상기 솔레노이드(105)에 전류를 공급함으로써 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하는, 솔레노이드 밸브(100) 진단 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
- 가동형 밸브 요소(103)가 제1 상태에서 제2 상태로 이동하기 전에, 상기 솔레노이드(105)를 통하는 전류가 증가하는 제1 시간(T1)에서, 상기 전류에 대한 제1 도함수
를 결정하고,
- 상기 솔레노이드(105)를 통하는 전류가 증가하는, 상기 제1 시간에 후속하는 제2 시간(T2)에서, 상기 전류에 대한 제2 도함수
를 결정하며, 및
- 상기 제1 도함수
와 제2 도함수
간의 비교에 기초하여, 상기 솔레노이드 밸브(100)를 진단하는;
요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 진단 시스템.
차량(100)으로, 그 차량이 제17항에 따른 시스템을 포함하는 차량.