KR20190042849A

KR20190042849A - 베어링 소착예방방법 및 차량

Info

Publication number: KR20190042849A
Application number: KR1020170134407A
Authority: KR
Inventors: 봉하동
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2019-04-25
Also published as: DE102018204850B4; CN109667681A; US20190112952A1; CN109667681B; KR102370906B1; US10344637B2; DE102018204850A1

Abstract

본 발명의 차량(1)에 적용된 베어링 소착예방방법은 베어링 컨트롤러(10)에 의해 노킹센서(8)의 노킹센서 이상신호, 상기 엔진오일압력센서(9)의 엔진오일압력과 오일모델링값의 오일압력차, 상기 CVVT 시스템(4)의 CVVT 추종각 이상이 각각 베어링 소착감지인자로 적용되고, 베어링 소착감지인자의 상태 변화가 발생되는 엔진(3)의 동작에서 엔진(3)에 적용된 베어링의 베어링 손상을 검출하며, 베어링 손상의 검출시 베어링 소착감지인자를 이용한 엔진제어로 시동 꺼짐과 베어링 소착 진행이 방지됨으로써 베어링 손상의 사전 검출로 Engine Total Failure로 발전되는 베어링 소착과 함께 차량 안전문제로 발전되는 차량 시동 꺼짐을 효과적으로 예방하는 특징이 있다.

Description

베어링 소착예방방법 및 차량{Method for Bearing Sticking Prevention and Vehicle thereof}

본 발명은 베어링 손상 관리에 관한 것으로, 특히 베어링 모니터링에 의한 베어링 손상의 사전 검출로 엔진 시동 꺼짐 없이 Engine Total Failure 을 가져오는 베어링 소착이 예방되는 차량에 관한 것이다.

일반적으로 베어링은 회전체를 자유롭게 지지함으로써 회전체의 고속 회전이나 정숙한 회전을 가능하게 하면서 소음과 진동 및 연비 개선등에 매우 주요한 작용을 한다.

특히 차량은 고속 회전되는 다양한 회전계를 구비함으로써 회전계용 베어링을 필요로 하고, 상기 베어링은 베어링 손상방지와 나아가 베어링 소착을 방지함이 매우 중요하다.

일례로 엔진의 회전계(예, 피스톤과 크랭크 샤프트의 연결용 콘로드)에 적용된 베어링에서 발생된 베어링 손상은 엔진마찰저항 증가의 한 원인이 되고, 엔진마찰저항 증가는 엔진 힘 부족 현상을 가져온다. 그 결과 엔진 마찰저항증가 상태에서 엔진 힘 증가를 위해 가속페달이 밟히게 되면, 엔진은 공기량 증가로 엔진회전수가 올라가 베어링 온도도 함께 높여짐으로써 베어링의 손상이 소착 상태로 발전될 수 있다.

그러므로 차량용 베어링은 윤활구조를 연계시키고, 상기 윤활구조는 윤활유 공급을 효과적으로 이루어지도록 함으로써 베어링의 내구성 유지 및 손상 방지와 함께 온도 과열로 인한 소착 현상 방지에도 기여한다.

국내공개특허 10-2015-0026416(2015.03.11)

하지만 베어링 소착현상으로 발전되는 베어링 손상은 이물질(금속 칩(chip)등)의 끼임이나 축적 등을 통해서도 발생됨으로써 윤활유 공급 구조이외의 소착 대응을 필요로 하고 있다.

특히 베어링 손상으로 인한 엔진 마찰저항증가 상태에서 가속페달 밟힘에 따른 엔진회전수 증가는 엔진 온도 상승과 함께 베어링 온도를 용융(Bearing Melting)온도로 상승시켜줌으로써 베어링 소착 상태의 가속화를 가져오고, 이는 Engine Total Failure로 엔진 상태를 수리 불가하게 함으로써 엔진 폐기로 발전될 수 있다.

더구나 베어링의 소착 현상은 엔진 시동 꺼짐의 한 원인을 제공함으로써 차량 안전문제도 발생될 수 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 엔진 동작시 노킹 센서의 이상신호와 오일압력센서의 압력차 및 CVVT 시스템의 CVVT 추종각에 대한 지속적인 모니터링으로 베어링 소착감지인자를 검출함으로써 베어링 손상이 미연에 검출되고, 특히 베어링 소착감지인자의 독립제어 또는 연계제어에 의한 다양한 제어 조합이 이루어짐으로써 Engine Total Failure로 발전되는 베어링 소착과 함께 차량 안전문제로 발전되는 차량 시동 꺼짐을 효과적으로 예방할 수 있는 베어링 소착예방방법 및 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 베어링 소착예방방법은 베어링 컨트롤러에 의해 노킹센서, 엔진오일압력센서, CVVT 시스템의 각각이 베어링 소착감지인자로 적용되고, 상기 베어링 소착감지인자의 상태 변화가 발생되는 엔진의 동작에서 상기 엔진에 적용된 베어링의 베어링 손상을 검출하며, 상기 베어링 손상의 검출시 상기 베어링 소착감지인자를 이용한 엔진제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 베어링 소착감지인자는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상 신호, 상기 엔진오일압력센서의 오일압력 검출값, 상기 CVVT 시스템의 CVVT 추종성이 적용된다. 상기 베어링 소착감지인자의 상기 상태 변화는 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서 및 상기 CVVT 시스템의 각각에 대한 모니터링을 통해 검출된다.

바람직한 실시예로서, 상기 노킹센서는 독자적으로 상기 베어링 소착감지인자로 적용되거나 상기 엔진오일압력센서 또는 상기 CVVT 시스템의 조합으로 상기 베어링 소착감지인자로 적용된다.

바람직한 실시예로서, 상기 노킹센서의 상기 베어링 소착감지인자 적용은 상기 베어링 손상의 검출을 위한 센서 싱글 모드로 구분되고; 상기 센서 싱글 모드는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호와 상기 엔진의 기통 점화시기 지각도가 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어지는 센서 싱글 모드 1, 상기 노킹센서에서 검출된 노킹센서 이상신호의 신호크기가 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어지는 센서 싱글 모드 2로 구분된다.

바람직한 실시예로서, 상기 센서 싱글 모드 1은, (A) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진부하가 판단되는 단계, 상기 엔진부하의 조건 충족시 상기 노킹센서 이상신호의 노이즈 레벨이 판단되는 단계, 상기 노이즈 레벨의 조건 충족시 상기 노이즈 레벨의 발생 횟수가 센서 사이클로 카운트되는 단계, (D) 상기 센서 사이클의 카운트 도달 시 상기 기통 점화시기 지각도가 발생된 상기 엔진의 기통이 확인되는 단계, (E) 상기 기통의 확인으로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (F) 상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 싱글 모드 1에서, 상기 엔진부하의 조건은 차속이고, 상기 노이즈 레벨의 조건은 최대 노이즈 레벨이며, 상기 센서 사이클 카운트의 조건은 상기 최대 노이즈 레벨의 특정 누적 횟수를 1 사이클로 하여 3 사이클이고; 상기 회전수는 하한 회전수와 상한 회전수로 구분되고, 상기 하한 회전수는 상기 엔진의 시동 꺼짐을 발생시키는 회전수이고, 상기 상한 회전수는 상기 Limphome 모드에서 베어링 융착을 진행시키지 않는 회전수이다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 싱글 모드 2는, (G) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진 노킹이 판단되는 단계, (H) 상기 엔진 노킹의 조건 미충족시 상기 노킹센서 이상신호에 필터를 적용하여 신호크기가 판단되는 단계, (I) 상기 신호크기의 조건 충족으로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (J)상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 센서 싱글 모드 2에서, 상기 엔진 노킹의 조건은 람다 영역 주파수이고, 상기 필터는 Band Pass Filter이며, 상기 회전수는 상기 Limphome 모드에서 베어링 융착을 진행시키지 않는 상한 회전수이다.

바람직한 실시예로서, 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서의 상기 베어링 소착감지인자 적용은 상기 베어링 손상의 검출을 위한 센서 더블 모드로 구분되고; 상기 센서 더블 모드는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호와 상기 엔진오일압력센서의 오일압력신호가 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어진다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 더블 모드는, (K) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진부하의 조건 충족 상태에서 상기 노킹센서 이상신호의 노이즈 레벨의 조건 충족 후 상기 노이즈 레벨의 발생 횟수에 대한 센서 사이클의 카운트 도달이 이루어지고, 노킹센서 이상신호 검출신호로 확인되는 단계, (L) 상기 엔진오일압력센서의 상기 오일압력신호 검출시 오일 모델링값에 대한 측정 오일압력값의 차이가 산출되고, 오일압력차의 조건 충족시 엔진오일압력저하 신호로 확인되는 단계, (M) 상기 노킹센서 이상신호 검출신호와 상기 엔진오일압력저하 신호의 동시 검출로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (N)상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 더블 모드에서, 상기 엔진부하의 조건은 차속이고, 상기 노이즈 레벨의 조건은 최대 노이즈 레벨이며, 상기 센서 사이클 카운트의 조건은 상기 최대 노이즈 레벨의 특정 누적 횟수를 1 사이클로 하여 3 사이클이고, 상기 오일압력차의 조건은 압력 보정치이며, 상기 회전수는 상기 엔진에 대한 CVVT 시스템 디폴트 회전수이다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 더블 모드에서, 상기 노킹센서와 상기 CVVT 시스템의 상기 베어링 소착인자 적용은 상기 베어링 손상의 검출을 위한 센서 혼용 모드로 구분되고; 상기 센서 혼용 모드는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호와 상기 CVVT 시스템의 CVVT 추종각이 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어진다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 혼용 모드는, (O) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진부하의 조건 충족 상태에서 상기 노킹센서 이상신호의 노이즈 레벨의 조건 충족 후 상기 노이즈 레벨의 발생 횟수에 대한 센서 사이클의 카운트 도달이 이루어지고, 노킹센서 이상신호 검출신호로 확인되는 단계, (P) 상기 CVVT 시스템의 상기 엔진의 엔진 회전수의 조건 충족 상태에서 상기 CVVT 추종각의 조건 충족 후 상기 CVVT 추종각 이상의 발생 횟수에 대한 시스템 사이클의 카운트 도달이 이루어지고, 상기 CVVT 추종각 이상 신호로 확인되는 단계, (Q) 상기 노킹센서 이상신호 검출신호와 상기 CVVT 추종각 이상 신호의 동시 검출로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템(4)의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (R)상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 혼용 모드에서, 상기 엔진부하의 조건은 차속이고, 상기 노이즈 레벨의 조건은 최대 노이즈 레벨이며, 상기 센서 사이클 카운트의 조건은 상기 최대 노이즈 레벨의 특정 누적 횟수를 1 사이클로 하여 3 사이클이고; 상기 회전수는 하한 회전수와 상한 회전수로 구분되고, 상기 하한 회전수는 상기 엔진의 시동 꺼짐을 발생시키는 회전수이고, 상기 상한 회전수는 상기 Limphome 모드에서 베어링 융착을 진행시키지 않는 회전수이다.

바람직한 실시예로서 상기 센서 혼용 모드에서, 상기 엔진회전수의 조건은 CVVT 추종성 확인이 어려운 엔진오일공급량이 발생되는 회전수이고, 상기 CVVT 추종각 이상의 조건은 CVVT 추종성 저하가 발생되는 추종각이며, 상기 시스템 사이클 카운트의 조건은 상기 CVVT 추종각 이상의 1회 발생을 1 사이클로 하여 3 사이클이다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 회전계에 베어링을 적용한 엔진; 상기 엔진의 점화 타이밍을 제어하는 CVVT 시스템; 상기 엔진의 진동을 검출하는 노킹센서; 상기 엔진으로 공급되는 엔진오일압력을 검출하는 엔진오일압력센서; 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호, 상기 엔진오일압력센서의 엔진오일압력과 오일모델링값의 오일압력차, 상기 CVVT 시스템의 CVVT 추종각 이상을 베어링 소착감지인자로 적용하고, 상기 엔진의 동작에서 상기 베어링 소착감지인자의 상태 변화로부터 상기 베어링의 베어링 손상을 검출한 후 상기 베어링의 소착이 발생되지 않도록 상기 엔진에 대한 엔진제어가 이루어지는 베어링 컨트롤러; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 베어링 컨트롤러는 상기 노킹센서 또는 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서 또는 상기 노킹센서와 상기 CVVT 시스템의 조합으로 상기 베어링 소착감지인자를 적용한다.

바람직한 실시예로서, 상기 베어링 컨트롤러는 상기 노킹센서에 대한 센서 싱글 맵, 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서에 대한 센서 더블 맵, 상기 노킹센서와 상기 CVVT 시스템에 대한 센서 혼용 맵을 각각 구비한다.

바람직한 실시예로서, 상기 베어링 컨트롤러는 경고등을 통해 상기 베어링 손상을 경고한다.

이러한 본 발명의 차량은 모니터링을 통해 베어링 손상이 사전에 검출되면서 엔진 제어로 베어링 소착의 진행을 차단함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 베어링 손상의 초기 발견과 대처로 베어링 소착 현상이 근본적으로 방지된다. 둘째, 베어링 소착 위험시 경고등 점등과 동시에 CVVT의 디폴트 제어인 Limb-Home모드 전환이 이루어짐으로써 베어링 소착 현상에 대한 신속한 조치가 이루어진다. 셋째, Limb-Home모드 전환으로 베어링 소착시 발생되던 엔진시동 꺼짐과 Engine Total Failure의 현상이 근본적으로 해소된다. 넷째, 노킹 센서와 오일압력센서 및 CVVT 등의 적용 장비가 사용됨으로써 베어링 소착 방지에 비용 증가를 가져오는 추가적인 하드웨어 사용이 요구되지 않는다. 다섯째, 노킹 센서와 오일압력센서 및 CVVT 등의 조합을 이용함으로써 다양한 방식으로 베어링 소착방지제어가 구현된다.

도 1은 본 발명에 따른 베어링 소착예방 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 센서 혼용 모드 구현을 위한 차량의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 베어링 소착예방의 센서 싱글 모드 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 베어링 소착예방의 센서 싱글 모드 순서도의 변형 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량의 센서 싱글 모드 구현 상태이며, 도 6은 본 발명에 따른 베어링 소착예방의 센서 더블 모드 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 차량의 센서 더블 모드 구현 상태이며, 도 8은 본 발명에 따른 베어링 소착예방의 센서 혼용 모드 순서도이고, 도 9는 본 발명에 따른 차량의 센서 혼용 모드 구현 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 베어링 소착예방 방법은 엔진정보 검출 단계(S10), 베어링 소착감지인자 검출 단계(S20), 베어링 소착 모니터링 단계(S30,S31,S40,S41,S42), 베어링 소착 예방 단계(S100,S200,S300)로 수행된다.

그 결과 베어링 소착문제 발생 전 사전감지로 베어링 손상 후 제어가 Engine Total Failure로 발전되는 베어링 소착 진행을 방지하면서 동시에 차량 안전문제로 발전되는 차량 시동 꺼짐을 방지한다. 특히 상기 베어링 소착예방 방법은 베어링 손상에 의한 마찰저항 증가가 가져오는 차량 힘부족 해소를 위한 운전자 행동인 가속페달 밟음 -> 공기량 증가 -> 엔진회전수 증가 -> 베어링 용융(Bearing Melting) 온도 상승의 소착 가속화 -> 수리불가로 발전되는 Engine Total Failure 발생의 악 순환을 차단함에 그 특징이 있다. 여기서 “->”는 현상의 시간 진행을 나타내는 기호이다.

도 2를 참조하면, 차량(1)은 연소로 동력을 발생시키는 엔진(3), 엔진(3)의 점화 타이밍을 제어하는 CVVT(Continuously Variable Valve Timing)시스템(4), 운전석에 구비된 경고등(5), 엔진(3)과 엔진 동작에 관계된 장치들의 상태를 검출하는 센서계, 베어링 손상을 검출하는 베어링 컨트롤러(10)를 포함한다.

구체적으로 상기 엔진(3)은 회전계로 피스톤 왕복운동을 회전력으로 전환하고, 상기 회전계에 베어링을 적용한다. 이 경우 상기 베어링은 다양한 장소에 사용되나, 본 실시예에선 상기 회전계가 왕복 운동하는 피스톤과 회전 운동하는 크랭크 샤프트 및 이들을 연결하는 콘 로드로 이루어진 회전계로 설명되므로 상기 베어링은 콘로드에 적용된 콘로드 베어링으로 설명된다. 이러한 이유는 콘로드 베어링의 소착 현상은 Driving Cycle에 관계없이 즉시 경고등 점등을 필요로 함에 기인된다.

구체적으로 상기 CVVT 시스템(4)은 엔진(3)의 점화 타이밍을 제어한다. 그러므로 상기 CVVT 시스템(4)은 엔진의 회전영역에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량을 조절이 이루어지는 VVT(Variable Valve Timing), CDA(Cylinder DeActivation), VVL(Variable Valve Lift), CVVL(Continuously Variable Valve Lift) 등을 포함한다.

구체적으로 상기 경고등(5)은 엔진(3)의 회전계에 적용된 베어링의 손상 여부를 알려준다. 이를 위해 상기 경고등(5)은 시각적 경각심을 위한 점멸등이나 LED(Light-Emitting Diode) 또는 청각적 경각심을 위한 부저를 적용한다.

구체적으로 상기 센서계는 엔진(3)과 엔진 동작에 관계된 각종 장치의 상태를 검출하여 베어링 컨트롤러(10)로 제공한다. 이를 위해 상기 센서계는 진동센서, RPM(Revolution Per Minute)센서, 온도센서, 액셀폐달센서, CVVT 센서가 포함된 차량탑재센서(7)를 이용하여 엔진 진동, 엔진부하, 엔진회전수(RPM), 냉각수온, APS(Accelerator Position Scope), CVVT 추종각 등을 검출하고, 노킹 센서(8)를 이용하여 엔진 노킹주파수를 검출하며, 오일압력 센서(9)를 이용하여 엔진 오일압력을 검출한다. 특히 상기 노킹 센서(8)는 특정주파수(즉, 노킹 주파수)의 진동만 읽어 들이는 공진형 타입이나 가속도 센서와 같이 전체의 넓은 영역 진동을 읽어 들이는 전영역형 타입을 적용한다.

구체적으로 상기 베어링 컨트롤러(10)는 엔진 진동, 엔진부하, 엔진회전수, 냉각수온, APS, 엔진 오일압력을 입력데이터로 하여 엔진정보를 검출하고, 노킹주파수와 엔진 오일압력 및 CVVT 추종각을 입력데이터로 하여 베어링 소착감지인자를 검출한다. 특히 상기 베어링 컨트롤러(10)는 베어링 소착인자를 이용하여 베어링 손상을 가져오는 특정 조건이 베어링 손상으로 발전되지 않도록 함으로써 베어링 소착으로 진행되는 현상을 사전 예방한다.

이를 위해 상기 베어링 컨트롤러(10)는 센서 싱글 맵(10-1), 센서 더블 맵(10-2), 센서 혼용 맵(10-3)을 구비한다.

상기 센서 싱글 맵(10-1)은 전영역대의 진동을 갖는 White Noise에 대해 Knock Signal이 커지는 해당주파수가 매칭된 노킹 주파수 매칭 선도를 구비함으로써 베어링 소착에 영향을 주는 노킹 센서(8)의 특정주파수(즉, 노킹 주파수)의 추출이 이루어진다.

상기 센서 더블 맵(10-2)은 노킹 센서(8)의 노킹 주파수 매칭 선도와 함께 오일 압력 실제 측정값과 오일 압력 모델링값의 오일 압력 매칭 선도를 구비한다. 이 경우 상기 오일압력의 모델링값은 실제 사용된 오일의 종류, 오일온도, 회전수에 따라 다른 압력값을 초기 시동 후 특정회전수에 오일온도조건에서 실제압력센서를 통해서 보정한 보정치로 적용된다. 이러한 이유는 차량 사용 환경에서의 다일루션(dilution) 정도 등에 따른 오일점도의 변화를 반영하기 위함이다. 그러므로 상기 센서 더블 맵(10-2)은 베어링 소착에 영향을 주는 노킹 센서(8)의 특정주파수(즉, 노킹 주파수)의 추출과 함께 오일압력 센서(9)의 오일 압력 실제 측정값과 오일 압력 모델링값에 대한 일정이상 차이 값의 추출이 이루어진다.

상기 센서 혼용 맵(10-3)은 노킹 센서(8)의 노킹 주파수 매칭 선도와 함께 CVVT 시스템(4)의 CVVT 추종각 매칭 선도를 구비한다. 이 경우 상기 CVVT 추종각 매칭 선도는 베어링 손상에 의한 베어링과 크랭크 샤프트의 간극 확장으로 발생되는 오일 누유(leak)량 증가가 CVVT의 작동압력을 형성하지 못하는 CVVT 작동성에 기반한다. 따라서 상기 센서 혼용 맵(10-3)은 노킹 센서(8)의 특정주파수(즉, 노킹 주파수)의 추출과 함께 CVVT 시스템(4)의 CVVT 추종각의 추출이 이루어진다.

그러므로 도 1과 도 2를 참조하면, 상기 베어링 소착예방 방법은 센서 싱글 맵(10-1)과 연계된 베어링 컨트롤러(10)를 제어 주체로 하며, 엔진(3)과 CVVT 시스템(4), 경고등(5)을 제어 대상으로 한다.

베어링 컨트롤러(10)는 S10의 엔진 정보 검출단계에서 차량탑재센서(7)와 노킹 센서(8) 및 오일압력 센서(9)가 검출한 진동신호, 엔진 오일압력, 엔진부하, 엔진회전수, 냉각수온, APS, 노킹 주파수, CVVT 추종각 등을 입력데이터로 처리하고, S20의 베어링 소착감지인자 검출 단계에서 상기 입력데이터 중 노킹 주파수, 엔진 오일압력, CVVT 추종각을 베어링 소착 인자로 검출한다. 그 결과 상기 베어링 컨트롤러(10)는 노킹 주파수, 엔진 오일압력, CVVT 추종각의 현재 상태로부터 베어링 소착 가능성을 판단한다.

이어 상기 베어링 컨트롤러(10)는 베어링 소착감지인자에 대해 S30의 노킹 센서, S40의 오일압력센서 또는 CVVT와 병용 여부를 선택한다. 그 결과 S30의 노킹 센서만 적용된 경우 S31의 노킹 센서에 대한 모니터링이 이루어지고, S40의 노킹 센서와 함께 오일압력센서가 적용된 경우 S41의 노킹 센서와 오일압력센서에 대한 모니터링이 이루어지며, S40의 노킹 센서와 함께 CVVT가 적용된 경우 S42의 노킹 센서와 CVVT에 대한 모니터링이 이루어진다.

상기 노킹 센서 모니터링(S31)이 이루어짐은, 베어링 손상에 의한 진동 발생 시 그 진동이 전영역대의 진동을 갖는 White Noise(충돌에 의한 진동이나 소음)로 그 White Noise중 노킹센서(8)에 영향을 주는 해당주파수만을 가지고 처리하여 Knock Signal이 커지고, 반대로 Knocking Noise 영역과 다른 영역대의 White Noise를 분석하면 Knock Noise와 다른 영역대의 과대 신호 증대를 감지하여 베어링 소착을 검출할 수 있음에 근거된다.

상기 오일압력센서 모니터링(S41)이 이루어짐은, 엔진오일압력이 엔진의 운전조건에 따른 오일압력의 모델링한 값과 오일압력센서(9)의 실제 측정한 값이 차이가 날 경우 엔진(3)에 문제가 있다고 판단 가능함에 근거된다. 하지만 실제 측정한 오일 압력이 저하되는 원인은 연료에 의한 오일 디일루션(Dilution), 오일부족으로 가능하므로 오일압력센서 모니터링(S41)은 노킹 센서 모니터링(S31)과 함께 적용됨으로써 베어링 소착의 정확성을 유지한다.

상기 CVVT 모니터링(S42)이 이루어짐은, CVVT 시스템(4)의 CVVT 추종성은 엔진 오일압력과 관련됨에 근거된다. 하지만 CVVT 추종성과 관련된 엔진 오일압력은 특정회전수 이상에서는 엔진(3)으로의 오일 공급량이 많기 때문에 CVVT 추종성으로 확인하기 어려운 측면을 가지므로 CVVT 모니터링(S42)은 노킹 센서 모니터링(S31)과 함께 적용됨으로써 베어링 소착의 정확성을 유지한다.

이후 상기 베어링 컨트롤러(10)는 노킹 센서 모니터링(S31)에 의한 베어링 소착 조건시 S100의 센서 싱글 모드, 노킹 센서/오일압력센서 모니터링(S41)에 의한 베어링 소착 조건시 S200의 센서 더블 모드, 노킹 센서/CVVT 모니터링(S42)에 의한 베어링 소착 조건시 S300의 센서 혼용 모드의 각각에 대한 제어 상태로 전환된다.

일례로 차량(1)에 노킹 센서(8)만 적용된 경우 센서 싱글 모드(S100)와 센서 혼용 모드(S300)의 어느 하나로 베어링 소착예방제어가 이루어지고, 노킹 센서(8)와 오일압력센서(9)가 적용된 경우 센서 싱글 모드(S100)와 센서 더블 모드(S200) 및 센서 혼용 모드(S300)의 어느 하나로 베어링 소착예방제어가 이루어질 수 있다. 그러므로 베어링 컨트롤러(10)는 센서 싱글 모드(S100)와 센서 더블 모드(S200) 및 센서 혼용 모드(S300)에 대해 하나가 정해진 고정방식이거나 또는 임으로 하나가 선택되는 가변방식으로 수행한다.

한편 도 3 내지 도 5는 센서 싱글 모드 제어 방법과 이를 수행하는 차량(1)의 예를 나타낸다. 여기서 도 3의 센서 싱글 모드는 센서 싱글 모드 1(S100-1)와 도 4의 센서 싱글 모드 2(S100-2)로 구분된다.

도 3을 참조하면, S100-1의 센서 싱글 모드 1은 엔진 부하에 비례하는 충격의 특성을 갖는 베어링 손상으로 인한 금속성 타격의 강한 신호를 검출하는 노킹센서(8)를 기본으로 하여 저옥탄으로 옥탄 학습을 반영한 엔진(3)의 특성이 반영되도록 일정이상 지각도(예, 전기통 8도)를 갖는 기통(예, 2기통 이상)을 함께 고려함으로써 2가지 이상의 센서를 이용하지 않고서도 오판의 가능성이 효과적으로 방지될 수 있다.

이를 위해 S100-1의 센서 싱글 모드 1에서 베어링 컨트롤러(10)는 S110의 노킹센서 판단 단계, S120의 엔진기통 판단 단계, S130의 베어링 손상 확인 단계, S140의 Limphome 모드 진입 단계, S150의 경고등 점등 단계, S160의 엔진회전수 제어 단계를 수행한다.

이들 각 단계는 하기와 같다.

상기 노킹센서 판단(S110)은 S111의 엔진부하 적용 단계, S112의 노킹센서 이상신호 적용 단계, S113의 센서 사이클 적용 단계로 구분되고, 이는 하기 식을 적용한다.

엔진부하 판단 : 엔진부하 = B

노킹센서 이상신호 검출 : 노이즈 레벨 = C 또는 캘리브레이션 값 > D

노킹센서 이상신호 확인 : 센서 사이클 카운트 > E

여기서 “엔진부하”는 엔진(3)의 실측정 부하이고, “B”는 엔진 부하 설정값으로 60마일이상 차속시 엔진부하이다. “노이즈 레벨”는 노킹센서(8)의 실검출 노이즈 레벨이고, “C”는 설정값으로 최대 노이즈 레벨(peak)이다. "캘리브레이션 값“은 노킹 센서(8)의 실검출 주파수값이고, ”D“는 설정값으로 노킹 센서(8)의 캘리브레이션을 위한 주파수 조정 값(Hz)이다. ”센서 사이클 카운트“는 횟수이고, "E"는 설정값으로 최대 노이즈 레벨(C)의 100회 누적을 1 사이클로 하여 3번의 사이클을 적용한다.

그 결과 엔진부하가 B가 아니고, 노킹센서 이상신호가 설정값 C가 아니거나 또는 설정값 D 미만인 경우 노킹센서 이상신호 미 검출로 되어 S170과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료된다. 반면 상기 노킹센서 판단(S110)에서 엔진부하가 B이고, 노킹센서 이상신호가 설정값 C이거나 또는 설정값 D 이상인 경우 3회의 센서 사이클 카운트 후 노킹센서 이상신호 검출로 하여 S120의 엔진기통 판단 단계로 진입한다.

상기 엔진기통 판단(S120)은 노킹센서 이상신호 검출상태에서 S120의 엔진기통 판단 단계로 진입함으로써 점화시기 지각도 발생 기통을 확인한다. 그 결과 점화시기 지각도 발생 기통이 2기통 미만으로 노킹센서 이상신호 검출을 확인하지 못한 경우 S170과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료된다. 반면 점화시기 지각도 발생 기통이 2기통 이상으로 노킹센서 이상신호 검출을 확인한 경우 S130의 베어링 손상 단계로 진입한다.

상기 S130의 베어링 손상 단계는 베어링 손상 확인에 따른 S140의 Limphome 모드 진입 단계와 S150의 경고등 점등 단계, S160의 엔진회전수 제어 단계로 진행되어 베어링 소착을 가져오는 베어링 손상의 진행을 예방한다.

이를 위해 베어링 컨트롤러(10)는 상기 Limphome 모드 진입(S140)을 통해 베어링 손상이 베어링 소착으로 진행되지 않도록 CVVT 시스템(4)의 제어 조건을 디폴트(default)로 하여 엔진(3)을 제어하고, 상기 경고등 점등(S150)을 통해 차량(1)의 운전석으로 베어링 손상을 경고한다.

특히 베어링 컨트롤러(10)는 상기 Limphome 모드 진입(S140)에 이어진 상기 엔진회전수 제어(S160)에서 하기 식을 적용하여 엔진(3)의 회전수를 특정한 상태로 제어한다.

엔진 회전수 제어 : a-1(RPM) < 엔진회전수 < a(RPM)

여기서 “<”는 값의 크기관계를 나타내는 부등호로서 “a-1(RPM) < 엔진회전수 < a(RPM)”는 엔진회전수가 a-1보다 크고 a보다 작은 값임을 나타낸다. “엔진회전수”는 엔진(3)의 실검출 엔진회전수이고, “a-1"은 시동꺼짐 방지 회전수로서 아이들(idle)회전수 이상이나 약 1,000RPM으로 설정되며, ”a"는 Limphome 모드에서 베어링 융착이 진행되는 엔진(3)의 온도를 상승시키지 않는 회전수인 베어링 소착 방지 회전수로서 약 2,000RPM으로 설정된다. 하지만 “a-1"과 ”a"의 수치 한정은 시동정지 등 안정성 관련되어 엔진특성에 맞게 설정된다.

그 결과 S100-1의 센서 싱글 모드 1에서 베어링 컨트롤러(10)는 베어링 소착 방지 제어시 Limphome 모드에 더해 엔진(3)의 RPM을 1,000RPM으로 하한 제한함으로써 베어링 손상하에서도 엔진(3)을 시동 꺼짐 없이 제어하고 나아가 엔진(3)의 RPM을 2,000RPM으로 상한 제한함으로써 엔진(3)의 회전수 증가에 따른 온도 상승이 베어링 손상에 따른 소착으로 진행됨을 예방하여 준다.

도 4를 참조하면, S100-2의 센서 싱글 모드 2는 전영역대의 진동을 갖는 White Noise을 이용하도록 가속도 센서와 같은 넓은 영역으로 전영역의 엔진 진동 신호가 검출되는 노킹 센서(8)를 적용한다. 이러한 이유는 베어링손상으로 발생되는 진동은 전영역대의 진동을 갖는 White Noise이므로 그 White Noise중 노킹 센서(8)에 영향을 주는 해당주파수만을 가지고 처리하여 노킹 신호(Knock Signal)가 커지고 반대로 노킹 노이즈 영역과 다른 영역대의 White Noise 분석으로 노킹 노이즈영역과 다른 영역대의 과대 신호 증대 감지로 베어링 소착을 모니터링 할 수 있음에 기인된다.

이를 위해 S100-2의 센서 싱글 모드 2에서 베어링 컨트롤러(10)는 S110-1의 엔진 노킹 판단 단계, S110-2의 노킹센서 주파수 판단 단계, S130의 베어링 손상 확인 단계, S140의 Limphome 모드 진입 단계, S150의 경고등 점등 단계, S160-1의 엔진회전수 제어 단계를 수행한다.

이들 각 단계는 하기와 같다.

상기 엔진 노킹 판단(S110-1)은 노킹센서(8)의 이상신호에 대한 엔진 노킹 여부를 적용한다. 일례로 상기 엔진 노킹은 람다 영역 주파수(예, 6Hz,12Hz)를 적용하고, 람다 영역 주파수(예, 6Hz,12Hz)인 경우 S180과 같이 베어링 손상에 의한 노킹센서(8)의 이상신호 검출이 아닌 단순 엔진 노킹 현상으로 판단함으로써 S190의 엔진 노킹 로직을 이용한 점화지각으로 엔진 노킹 현상을 해소한 후 제어를 종료한다. 이 경우 엔진 노킹 해소는 통상의 엔진 노킹 대응 로직과 동일하다. 반면 람다 영역 주파수(예, 6Hz,12Hz)가 아닌 경우 베어링 손상에 의한 노킹센서(8)의 이상신호 검출 가능성으로 판단하여 S110-2의 노킹센서 주파수 판단 단계로 진입한다.

상기 노킹센서 주파수 판단(S110-2)에서 베어링 컨트롤러(10)는 S115와 같이 Band Pass Filter를 적용하여 S116의 노킹센서(8)의 이상신호에 대한 주파수 판단 단계를 수행한다.

일례로 상기 Band Pass Filter는 노킹 주파수외 약 5KHz이하 주파수 대역으로 적용하고, 상기 주파수 판단에 하기 식을 적용한다.

노킹 센서 이상신호 확인 : 신호크기 > A

여기서 “<”는 값의 크기관계를 나타내는 부등호로서 “신호크기 > A”는 신호크기가 A 보다 큰 값임을 나타낸다. “신호크기”는 노킹센서(8)가 검출한 이상신호의 주파수(Hz)이고, “A"는 Band Pass Filter의 설정값으로 약 5KHz 이하 주파수를 적용한다.

그 결과 베어링 컨트롤러(10)는 반복적인 판단을 통한 A 보다 큰 값의 신호크기로부터 노킹센서 이상신호 검출을 확인한 경우 S130의 베어링 손상 단계로 진입한다.

엔진 회전수 제어 : 엔진회전수 < a(RPM)

여기서 “<”는 값의 크기관계를 나타내는 부등호로서 “엔진회전수 < a(RPM)”는 엔진회전수가 a보다 작은 값임을 나타낸다. “엔진회전수”는 엔진(3)의 실검출 엔진회전수이고, ”a"는 Limphome 모드에서 베어링 융착이 진행되는 엔진(3)의 온도를 상승시키지 않는 회전수인 베어링 소착 방지 회전수로서 약 2,000RPM으로 설정된다. 하지만 ”a"의 수치 한정은 시동정지 등 안정성 관련되어 엔진특성에 맞게 설정된다.

그러므로 베어링 컨트롤러(10)는 Limphome 모드에서 엔진(3)의 RPM을 2,000RPM으로 유지함으로써 베어링 소착 방지 제어시 베어링 소착 진행을 효과적으로 방지한다.

그 결과 S100-2의 센서 싱글 모드 2에서 베어링 컨트롤러(10)는 베어링 소착 방지 제어시 Limphome 모드에 더해 엔진(3)의 RPM을 2,000RPM으로 제한함으로써 엔진(3)의 회전수 증가에 따른 온도 상승이 베어링 손상에 따른 소착으로 진행됨을 예방하여 준다.

도 5를 참조하면, 센서 싱글 모드 1(S100-1) 또는 센서 싱글 모드 2(S100-2)로 제어되는 차량(1)의 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서(8)에서 입력된 데이터와 센서 싱글 맵(10-1)의 데이터 매칭을 이용한 베어링 손상 판정(S130) 후 Limphome 신호를 CVVT 시스템(4)으로 보내고 동시에 경고등 점등신호를 경고등(5)으로 보내준다. 그러면 경고등(5)은 베어링 손상 가능성을 경고하도록 점등되고, CVVT 시스템(4)은 Limphome 모드를 수행한다. 특히 베어링 컨트롤러(10)는 Limphome 모드에서 CVVT 시스템(4)을 디폴트 값(default value)으로 동작시키면서 엔진(3)의 RPM을 센서 싱글 모드 1(S100-1)의 약 1,000~2,000RPM 또는 센서 싱글 모드 2(S100-2)의 약 2,000RPM로 유지하여 준다.

그 결과 차량(1)에서는 소착을 가져오는 베어링 손상 조건에서 엔진 RPM 저하에 따른 시동 꺼짐과 함께 엔진 RPM 상승에 따른 베어링 소착 진행의 위험이 없이 엔진(3)이 동작된다.

한편 도 6과 도 7은 센서 더블 모드 제어 방법과 이를 수행하는 차량(1)의 예를 나타낸다.

도 6을 참조하면, S200의 센서 더블 모드는 엔진 부하에 비례하는 충격의 특성을 갖는 베어링 손상으로 인한 금속성 타격의 강한 신호를 검출하는 노킹센서(8)를 기본으로 하여 엔진(3)의 전구간에서 오일압력 차이를 감지하는 오일압력센서(9)를 함께 고려함으로써 2가지 타입 센서로 오판의 가능성이 효과적으로 방지될 수 있다.

일례로 CVVT 시스템(4)을 움직일 수 있는 오일압력 저하로 인한 CVVT의 추종성 저하는 오일압력 저하에 기인하고, 엔진오일압력은 엔진(3)의 전구간에서 오일압력 차이를 감지함으로써 엔진의 운전조건에 따른 모델링과 실측정 엔진오일압력의 차이는 엔진 문제를 나타냄에 근거한다. 그러므로 오일압력센서(9)가 엔진(3)의 운전영역에 관계없이 베어링 손상과 소착의 모니터링에 활용될 경우 실측정 오일압력의 저하 원인이 연료에 의한 오일 다일루션(dilution), 오일부족 등으로도 발생될 수 있는 압력 저하 문제를 보완하도록 오일압력센서(9)는 베어링 소착 판단에 노킹센서(8)와 함께 사용되어야 한다.

이를 위해 S200의 센서 더블 모드에서 베어링 컨트롤러(10)는 S210의 노킹센서 판단 단계, S220의 오일압력센서 판단 단계, S230A의 베어링 손상 조건 충족 단계, S230의 베어링 손상 확인 단계, S240의 Limphome 모드 진입 단계, S250의 경고등 점등 단계, S260의 엔진회전수 제어 단계를 수행한다.

이들 각 단계는 하기와 같다.

상기 노킹센서 판단(S210)은 S211의 “엔진부하 = B”에 의한 엔진부하 적용 단계, S212의 “노이즈 레벨 = C 또는 캘리브레이션 값 > D”에 의한 노킹센서 이상신호 적용 단계, S213의 “센서 사이클 카운트 > E”에 의한 센서 사이클 적용 단계로 구분된다. 그러므로 상기 노킹센서 판단(S210)은 도 3의 센서싱글모드1에 적용된 노킹센서 판단(S110)의 S111,S112,S113과 동일하다. 다만 S210의 노킹센서 판단에서는 S110의 노킹센서 판단과 달리 노킹센서 이상신호 검출을 확인한 경우 S230의 베어링 손상 단계로 바로 진입하지 않고 S230A의 베어링 손상 조건 충족 단계로 제공하는 차이가 있다.

상기 오일압력센서 판단(S220)은 S221의 오일압력검출 단계, S222의 오일압력차 발생 판단 단계로 수행된다. 일례로 상기 오일압력검출(S221)은 오일압력센서(9)의 검출 값이고, 상기 오일압력차 발생 판단(S222)은 오일압력 검출 값과 오일압력 모델링값을 적용하여 하기 식으로 판단된다.

오일압력차 판단 : 오일압력차 ＞ G

여기서 “>”는 두 값의 크기관계를 나타내는 부등호로서 “오일압력차 ＞G(bar)”는 오일압력차가 G 보다 큰 값임을 나타낸다. “오일압력차”는 모델링값에서 실측 검출값을 뺀 차이고, “G”는 오일의 종류와 오일온도 및 오일점도 변화가 반영된 압력 보정치에 대한 설정값으로 0.6 bar을 적용한다. 이러한 이유는 상기 오일압력 모델링값은 엔진(3)의 초기 시동 후 초기 특정회전수(예, 엔진 웜업(Eaem Up) 회전수)와 오일온도조건에서 실제압력센서를 통한 보정이 적용된다. 이러한 이유는 엔진오일압력은 실제 사용된 오일의 종류, 오일온도, 엔진회전수에 따라 다른 압력값을 나타내고, 특히 차량 사용 환경에서의 일루션(ilution)정도 등에 따른 오일점도 변화가 발생됨에 기인된다.

그러므로 상기 오일압력차 발생 판단(S222)에서 오일압력차가 G 보다 크지 않은 경우 S290과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료되는 반면 오일압력차가 G 보다 큰 경우 엔진오일압력저하 신호를 S230A의 베어링 손상 조건 충족 단계로 전송한다.

상기 베어링 손상 조건 충족(S230A)에서는 노킹센서 판단(S210)의 노킹센서 이상신호와 오일압력센서 판단(S220)의 엔진오일압력저하 신호를 모두 검출한다. 그러므로 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서 이상 신호 만 검출되는 경우 S280과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료하거나 엔진오일압력저하 신호 만 검출되는 경우 S290과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료한다.

반면 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서 이상 신호와 엔진오일압력저하 신호를 모두 검출한 경우 S230의 베어링 손상 확인 단계로 진입한다.

상기 S230의 베어링 손상 단계는 베어링 손상 확인에 따른 S140의 Limphome 모드 진입 단계와 S150의 경고등 점등 단계, S160의 엔진회전수 제어 단계로 진행되어 베어링 소착을 가져오는 베어링 손상의 진행을 예방한다.

엔진 회전수 제어 : 엔진회전수 = CVVT 시스템 디폴트 회전수(RPM)

여기서 “=”는 값의 크기관계를 나타내는 부등호로서 “엔진회전수 = CVVT 시스템 디폴트 회전수(RPM)”는 엔진회전수가 CVVT 시스템 디폴트 회전수와 동일한 값임을 나타낸다. “엔진회전수”는 엔진(3)의 실검출 엔진회전수이고, ”CVVT 시스템 디폴트 회전수"는 Limphome 모드의 엔진회전수이다.

그 결과 S200의 센서 더블 모드에서 베어링 컨트롤러(10)는 베어링 소착 방지 제어시 Limphome 모드에 더해 엔진(3)의 RPM을 CVVT 시스템 디폴트 회전수로 유지함으로써 엔진(3)의 회전수 증가에 따른 온도 상승이 베어링 손상에 따른 소착으로 진행됨을 예방하여 준다.

도 7을 참조하면, 센서 더블 모드(S200)로 제어되는 차량(1)의 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서(8)와 오일압력센서(9)에서 입력된 데이터와 센서 더블 맵(10-2)의 데이터 매칭을 이용한 베어링 손상 판정(S230) 후 Limphome 신호를 CVVT 시스템(4)으로 보내고 동시에 경고등 점등신호를 경고등(5)으로 보내준다. 그러면 경고등(5)은 베어링 손상 가능성을 경고하도록 점등되고, CVVT 시스템(4)은 Limphome 모드를 수행한다.

그 결과 차량(1)에서는 소착을 가져오는 베어링 손상 조건에서 엔진 RPM 상승에 따른 베어링 소착 진행의 위험이 없이 엔진(3)이 동작된다.

한편 도 8과 도 9는 센서 혼합 모드 제어 방법과 이를 수행하는 차량(1)의 예를 나타낸다.

도 8을 참조하면, S300의 센서 혼합 모드는 엔진 부하에 비례하는 충격의 특성을 갖는 베어링 손상으로 인한 금속성 타격의 강한 신호를 검출하는 노킹센서(8)를 기본으로 하여 엔진오일압력에 관련된 CVVT 추종성이 있는 CVVT 시스템(4)을 함께 고려함으로써 오일압력센서 기능의 CVVT 시스템(4)로 노킹 센서(4)의 오판 가능성이 효과적으로 방지될 수 있다.

S300의 센서 혼합 모드에서 베어링 컨트롤러(10)는 S310의 노킹센서 판단 단계, S320의 CVVT 판단 단계, S330A의 베어링 손상 조건 충족 단계, S330의 베어링 손상 확인 단계, S340의 Limphome 모드 진입 단계, S350의 경고등 점등 단계, S360의 엔진회전수 제어 단계를 수행한다.

이들 각 단계는 하기와 같다.

상기 노킹센서 판단(S310)은 S311의 “엔진부하 = B”에 의한 엔진부하 적용 단계, S312의 “노이즈 레벨 = C 또는 캘리브레이션 값 > D”에 의한 노킹센서 이상신호 적용 단계, S313의 “센서 사이클 카운트 > E”에 의한 센서 사이클 적용 단계로 구분된다. 그러므로 상기 노킹센서 판단(S310)은 도 3의 센서싱글모드1에 적용된 노킹센서 판단(S110)의 S111,S112,S113과 동일하다. 다만 S310의 노킹센서 판단에서는 S110의 노킹센서 판단과 달리 노킹센서 이상신호 검출을 확인한 경우 S330의 베어링 손상 단계로 바로 진입하지 않고 S330A의 베어링 손상 조건 충족 단계로 제공하는 차이가 있다.

상기 CVVT 판단(S320)은 S321의 엔진회전수 적용단계, S322의 CVVT 추종성 이상 판단 단계, S323의 시스템 사이클 카운트 단계로 구분되고, 이는 하기 식을 적용한다.

엔진 회전수 적합성 검출 : 엔진 회전수 ＞ F

CVVT 추종성 이상 검출 : CVVT 추종각 ＞ H(deg)

CVVT 추종성 이상 확인 : 시스템 사이클 카운트 > I

여기서 “>”는 값의 크기 관계를 나타내는 부등호로서 “엔진회전수 ＞F”는 엔진회전수가 F보다 큰 값이고, “CVVT 추종각 ＞ H”는 CVVT 추종각이 H보다 큰 값이며, “시스템 사이클 카운트 ＞ I”는 시스템 사이클 카운트가 I보다 큰 값임을 나타낸다. “엔진회전수”는 엔진(3)의 실측정 회전수이고, “F”는 CVVT 추종성 확인이 어려운 엔진오일공급량이 발생되는 회전수에 대한 설정값으로 60마일 이상을 적용한다. “CVVT 추종각”는 CVVT 시스템(4)의 실측정 추동각이고, “H”는 설정값으로 CVVT 추종성 저하가 발생되는 5°이상을 적용한다. “시스템 사이클 카운트”는 횟수이고, “I”는 설정값으로 CVVT 추종각 5°이상 발생을 1 사이클로 하여 3번의 사이클을 적용한다.

특히 S321의 엔진회전수 적용단계는 CVVT 추종성과 관련된 엔진 오일압은 특정회전수 이상에서는 엔진으로의 오일 공급량이 많기 때문에 CVVT 추종성으로 베어링 소착 확인이 어려워 모니터링 영역(회전수로 제한)을 설정하여야 함에 기인한다.

그 결과 엔진 회전수가 F 보다 작은 값인 경우 S390의 베어링 정상 단계로 전환해 종료되고, 엔진 회전수가 F 보다 큰 값에서 CVVT 추종각이 H 보다 작은 값인 경우 S390의 베어링 정상 단계로 전환해 종료된다.

반면 엔진 회전수가 F 보다 큰 값이고, CVVT 추종각이 H 보다 큰 값인 경우 시스템 사이클 카운트가 I보다 큰 값일 때 CVVT 추종성 이상 신호를 생성하여 이를 S330A의 베어링 손상 조건 충족 단계로 제공한다.

상기 베어링 손상 조건 충족(S330A)에서는 노킹센서 판단(S310)의 노킹센서 이상신호와 CVVT 판단(S320)의 CVVT 추종각 이상 신호를 모두 검출한다. 그러므로 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서 이상 신호 만 검출되는 경우 S380과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료하거나 CVVT 추종각 이상 신호 만 검출되는 경우 S390과 같이 베어링 정상으로 전환하여 종료한다.

반면 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서 이상 신호와 CVVT 추종각 이상 신호를 모두 검출한 경우 S330의 베어링 손상 확인 단계로 진입한다.

상기 S330의 베어링 손상 단계는 베어링 손상 확인에 따른 S340의 Limphome 모드 진입 단계와 S350의 경고등 점등 단계, S360의 엔진회전수 제어 단계로 진행되어 베어링 소착을 가져오는 베어링 손상의 진행을 예방한다.

이를 위해 베어링 컨트롤러(10)는 상기 Limphome 모드 진입(S340)을 통해 베어링 손상이 베어링 소착으로 진행되지 않도록 CVVT 시스템(4)의 제어 조건을 디폴트(default)로 하여 엔진(3)을 제어하고, 상기 경고등 점등(S350)을 통해 차량(1)의 운전석으로 베어링 손상을 경고한다.

특히 베어링 컨트롤러(10)는 상기 Limphome 모드 진입(S340)에 이어진 상기 엔진회전수 제어(S360)에서 “a-1(RPM) < 엔진회전수 < a(RPM)”의 엔진 회전수 제어 식을 적용하여 엔진(3)의 회전수를 특정한 상태로 제어한다.

그러므로 상기 엔진회전수 제어(S360)는 도 3의 센서싱글모드1에 적용된 엔진회전수 제어(S160)과 동일하다.

그 결과 S300의 센서 혼용 모드에서 베어링 컨트롤러(10)는 베어링 소착 방지 제어시 Limphome 모드에 더해 엔진(3)의 RPM을 1,000RPM으로 하한 제한함으로써 베어링 손상하에서도 엔진(3)을 시동 꺼짐 없이 제어하고 나아가 엔진(3)의 RPM을 2,000RPM으로 상한 제한함으로써 엔진(3)의 회전수 증가에 따른 온도 상승이 베어링 손상에 따른 소착으로 진행됨을 예방하여 준다.

도 9를 참조하면, 센서 혼용 모드(S300)로 제어되는 차량(1)의 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 베어링 컨트롤러(10)는 노킹센서(8)의 입력 데이터와 CVVT 시스템(4)의 CVVT 추종각 및 센서 혼용 맵(10-3)의 데이터 매칭을 이용한 베어링 손상 판정(S130) 후 Limphome 신호를 CVVT 시스템(4)으로 보내고 동시에 경고등 점등신호를 경고등(5)으로 보내준다. 그러면 경고등(5)은 베어링 손상 가능성을 경고하도록 점등되고, CVVT 시스템(4)은 Limphome 모드를 수행한다. 특히 베어링 컨트롤러(10)는 Limphome 모드에서 CVVT 시스템(4)을 디폴트 값(default value)으로 동작시키면서 엔진(3)의 RPM을 센서 싱글 모드 1(S100-1)의 약 1,000~2,000RPM 또는 센서 싱글 모드 2(S100-2)의 약 2,000RPM로 유지하여 준다.

그 결과 차량(1)에서는 소착을 가져오는 베어링 손상 조건에서 엔진 RPM 저하에 따른 시동꺼짐과 함께 엔진 RPM 상승에 따른 베어링 소착 진행의 위험이 없이 엔진(3)이 동작된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(1)의 베어링 소착예방방법은 베어링 컨트롤러(10)에 의해 노킹센서(8)의 노킹센서 이상신호, 상기 엔진오일압력센서(9)의 엔진오일압력과 오일모델링값의 오일압력차, 상기 CVVT 시스템(4)의 CVVT 추종각 이상이 각각 베어링 소착감지인자로 적용되고, 베어링 소착감지인자의 상태 변화가 발생되는 엔진(3)의 동작에서 엔진(3)에 적용된 베어링의 베어링 손상을 검출하며, 베어링 손상의 검출시 베어링 소착감지인자를 이용한 엔진제어로 시동 꺼짐과 베어링 소착 진행이 방지됨으로써 베어링 손상의 사전 검출로 Engine Total Failure로 발전되는 베어링 소착과 함께 차량 안전문제로 발전되는 차량 시동 꺼짐을 효과적으로 예방한다.

1 : 차량 3 : 엔진
4 : CVVT(Continuously Variable Valve Timing)시스템
5 : 경고등 7 : 차량탑재센서
8 : 노킹 센서(Knock Sensor)
9 : 오일압력센서
10 : 베어링 컨트롤러 10-1 : 센서 싱글 맵
10-2 : 센서 더블 맵 10-3 : 센서 혼용 맵

Claims

베어링 컨트롤러에 의해 노킹센서, 엔진오일압력센서, CVVT 시스템(Continuously Variable Valve Timing System)의 각각이 베어링 소착감지인자로 적용되고, 상기 베어링 소착감지인자의 상태 변화가 발생되는 엔진의 동작에서 상기 엔진에 적용된 베어링의 베어링 손상을 검출하며, 상기 베어링 손상의 검출시 상기 베어링 소착감지인자를 이용한 엔진제어가 이루어지는
것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 베어링 소착감지인자는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상 신호, 상기 엔진오일압력센서의 오일압력 검출값, 상기 CVVT 시스템의 CVVT 추종성중 어느 하나이고;
상기 베어링 소착감지인자의 상기 상태 변화는 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서 및 상기 CVVT 시스템의 각각에 대한 모니터링을 통해 검출되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 노킹센서는 독자적으로 상기 베어링 소착감지인자로 적용되거나 상기 엔진오일압력센서 또는 상기 CVVT 시스템의 조합으로 상기 베어링 소착감지인자로 적용되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 노킹센서의 상기 베어링 소착감지인자 적용은 상기 베어링 손상의 검출을 위한 센서 싱글 모드로 구분되고;
상기 센서 싱글 모드는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호와 상기 엔진의 기통 점화시기 지각도가 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어지는 센서 싱글 모드 1, 상기 노킹센서에서 검출된 노킹센서 이상신호의 신호크기가 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어지는 센서 싱글 모드 2로 구분되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 센서 싱글 모드 1은, (A) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진부하가 판단되는 단계, (B) 상기 엔진부하의 조건 충족시 상기 노킹센서 이상신호의 노이즈 레벨이 판단되는 단계, (C) 상기 노이즈 레벨의 조건 충족시 상기 노이즈 레벨의 발생 횟수가 센서 사이클로 카운트(count)되는 단계, (D) 상기 센서 사이클의 카운트 도달 시 상기 기통 점화시기 지각도가 발생된 상기 엔진의 기통이 확인되는 단계, (E) 상기 기통의 확인으로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (F)상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 엔진부하의 조건은 차속이고, 상기 노이즈 레벨의 조건은 최대 노이즈 레벨이며, 상기 센서 사이클 카운트의 조건은 상기 최대 노이즈 레벨의 특정 누적 횟수를 1 사이클로 하여 3 사이클이고; 상기 회전수는 하한 회전수와 상한 회전수로 구분되고, 상기 하한 회전수는 상기 엔진의 시동 꺼짐을 발생시키는 회전수이고, 상기 상한 회전수는 상기 Limphome 모드에서 베어링 융착을 진행시키지 않는 회전수인 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 센서 싱글 모드 2는, (G) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진 노킹이 판단되는 단계, (H) 상기 엔진 노킹의 조건 미충족시 상기 노킹센서 이상신호에 필터를 적용하여 신호크기가 판단되는 단계, (I) 상기 신호크기의 조건 충족으로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (J)상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 엔진 노킹의 조건은 람다 영역 주파수이고, 상기 필터는 Band Pass Filter이며, 상기 회전수는 상기 Limphome 모드에서 베어링 융착을 진행시키지 않는 상한 회전수인 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서의 상기 베어링 소착감지인자 적용은 상기 베어링 손상의 검출을 위한 센서 더블 모드로 구분되고;
상기 센서 더블 모드는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호와 상기 엔진오일압력센서의 오일압력신호가 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 센서 더블 모드는, (K) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진부하의 조건 충족 상태에서 상기 노킹센서 이상신호의 노이즈 레벨의 조건 충족 후 상기 노이즈 레벨의 발생 횟수에 대한 센서 사이클의 카운트 도달이 이루어지고, 노킹센서 이상신호 검출신호로 확인되는 단계, (L) 상기 엔진오일압력센서의 상기 오일압력신호 검출시 오일 모델링값에 대한 측정 오일압력값의 차이가 산출되고, 오일압력차의 조건 충족시 엔진오일압력저하 신호로 확인되는 단계, (M) 상기 노킹센서 이상신호 검출신호와 상기 엔진오일압력저하 신호의 동시 검출로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (N)상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 엔진부하의 조건은 차속이고, 상기 노이즈 레벨의 조건은 최대 노이즈 레벨이며, 상기 센서 사이클 카운트의 조건은 상기 최대 노이즈 레벨의 특정 누적 횟수를 1 사이클로 하여 3 사이클이고, 상기 오일압력차의 조건은 압력 보정치이며, 상기 회전수는 상기 엔진에 대한 CVVT 시스템 디폴트 회전수인 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 노킹센서와 상기 CVVT 시스템의 상기 베어링 소착감지인자 적용은 상기 베어링 손상의 검출을 위한 센서 혼용 모드로 구분되고;
상기 센서 혼용 모드는 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호와 상기 CVVT 시스템의 CVVT 추종각이 반영되어 상기 베어링 손상의 검출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 센서 혼용 모드는, (O) 상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호 검출시 상기 엔진의 엔진부하의 조건 충족 상태에서 상기 노킹센서 이상신호의 노이즈 레벨의 조건 충족 후 상기 노이즈 레벨의 발생 횟수에 대한 센서 사이클의 카운트 도달이 이루어지고, 노킹센서 이상신호 검출신호로 확인되는 단계, (P) 상기 CVVT 시스템의 상기 엔진의 엔진 회전수의 조건 충족 상태에서 상기 CVVT 추종각의 조건 충족 후 상기 CVVT 추종각 이상의 발생 횟수에 대한 시스템 사이클의 카운트 도달이 이루어지고, 상기 CVVT 추종각 이상 신호로 확인되는 단계, (Q) 상기 노킹센서 이상신호 검출신호와 상기 CVVT 추종각 이상 신호의 동시 검출로 상기 베어링 손상이 확인되어 상기 CVVT 시스템의 Limphome 모드 전환과 함께 상기 베어링 손상의 알림을 위한 경고등의 점등이 이루어지는 단계, (R) 상기 엔진에 대한 회전수가 제한되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 엔진부하의 조건은 차속이고, 상기 노이즈 레벨의 조건은 최대 노이즈 레벨이며, 상기 센서 사이클 카운트의 조건은 상기 최대 노이즈 레벨의 특정 누적 횟수를 1 사이클로 하여 3 사이클이고; 상기 회전수는 하한 회전수와 상한 회전수로 구분되고, 상기 하한 회전수는 상기 엔진의 시동 꺼짐을 발생시키는 회전수이고, 상기 상한 회전수는 상기 Limphome 모드에서 베어링 융착을 진행시키지 않는 회전수인 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 엔진회전수의 조건은 CVVT 추종성 확인이 어려운 엔진오일공급량이 발생되는 회전수이고, 상기 CVVT 추종각 이상의 조건은 CVVT 추종성 저하가 발생되는 추종각이며, 상기 시스템 사이클 카운트의 조건은 상기 CVVT 추종각 이상의 1회 발생을 1 사이클로 하여 3 사이클인 것을 특징으로 하는 베어링 소착예방 방법.
회전계에 베어링이 적용된 엔진;
상기 엔진의 점화 타이밍을 제어하는 CVVT(Continuously Variable Valve Timing)시스템;
상기 엔진의 진동을 검출하는 노킹센서;
상기 엔진으로 공급되는 엔진오일압력을 검출하는 엔진오일압력센서;
상기 노킹센서의 노킹센서 이상신호, 상기 엔진오일압력센서의 엔진오일압력과 오일모델링값의 오일압력차, 상기 CVVT 시스템의 CVVT 추종각 이상을 베어링 소착감지인자로 적용하고, 상기 엔진의 동작에서 상기 베어링 소착감지인자의 상태 변화로부터 상기 베어링의 베어링 손상을 검출한 후 상기 베어링의 소착이 발생되지 않도록 상기 엔진에 대한 엔진제어가 이루어지는 베어링 컨트롤러;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 베어링 컨트롤러는 상기 노킹센서 또는 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서 또는 상기 노킹센서와 상기 CVVT 시스템의 조합으로 상기 베어링 소착인자를 적용하는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 17에 있어서, 상기 베어링 컨트롤러는 상기 노킹센서에 대한 센서 싱글 맵, 상기 노킹센서와 상기 엔진오일압력센서에 대한 센서 더블 맵, 상기 노킹센서와 상기 CVVT 시스템에 대한 센서 혼용 맵을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 17에 있어서, 상기 베어링 컨트롤러는 경고등을 통해 상기 베어링 손상을 경고하는 것을 특징으로 하는 차량.