KR20190085782A - 엔진 진단장치 및 그 진단방법 - Google Patents

엔진 진단장치 및 그 진단방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190085782A
KR20190085782A KR1020180004046A KR20180004046A KR20190085782A KR 20190085782 A KR20190085782 A KR 20190085782A KR 1020180004046 A KR1020180004046 A KR 1020180004046A KR 20180004046 A KR20180004046 A KR 20180004046A KR 20190085782 A KR20190085782 A KR 20190085782A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
sensor
inverting
input
control unit
Prior art date
Application number
KR1020180004046A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102067829B1 (ko
Inventor
전지훈
최송
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180004046A priority Critical patent/KR102067829B1/ko
Publication of KR20190085782A publication Critical patent/KR20190085782A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102067829B1 publication Critical patent/KR102067829B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치는, 엔진에 구비된 피스톤의 위치를 감지하는 캠센서; 상기 엔진의 회전수(RPM)를 계측하고, 행정 단계를 판단하기 위한 미싱투스를 검출하는 크랭크센서; 상기 캠센서 및 크랭크센서의 검출 신호를 입력받아 반전시키는 인버팅부; 및 상기 캠센서 및 크랭크센서의 오결선이 감지되어도 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 엔진 제어부를 포함하며, 상기 엔진 제어부는, 상기 캠센서, 크랭크센서 및 인버팅부로부터 입력되는 검출 신호를 선택적으로 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 진단장치 및 그 진단방법{An apparatus and a method for diagnosis of engine}
본 발명은 엔진 진단장치 및 그 진단방법, 그리고 상기 엔진 진단장치를 구비하는 가스히트펌프 시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료와 공기의 혼합물(혼합연료)을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 장치로 정의할 수 있다. 상기 엔진은 공기조화 시스템, 자동차, 발전설비 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있다.
한편, 상기 공기조화 시스템 중 가스히트펌프 시스템(Gas Heatpump System, GHP)에서는 냉방 또는 난방을 위한 냉동 사이클을 구성하는 압축기가 전기가 아닌 가스 엔진에 의하여 구동된다.
즉, 상기 가스히트펌프 시스템에는, 연료와 공기의 혼합물(이하, 혼합연료)을 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에 혼합연료를 공급하기 위한 공기 공급장치와, 상기 엔진을 순환하면서 엔진을 냉각하는 냉각수가 포함된다.
상기 엔진에는, 상기 혼합연료가 공급되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 운동 가능하게 제공되는 피스톤이 포함될 수 있다. 상기 공기 공급장치에는, 공기를 정화하기 위한 공기 여과기가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 연료 공급장치에는 일정한 압력의 연료를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor)가 포함된다.
상기 냉각수는 엔진의 폐열을 흡수할 수 있으며, 흡수된 폐열은 상기 가스 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매에 공급되어 시스템의 성능 향상에 도움을 줄 수 있다.
또한, 상기 냉동 사이클에는, 상기 엔진에 의해 구동되며 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치 및 상기 감압된 냉매를 증발시키는 증발기가 포함된다.
상기 응축기 및 상기 증발기는 실내기에 구비되는 실내 열교환기 및 실내기에 구비되는 실외 열교환기로 이해될 수 있다. 이때, 상기 실내기는 조화된 공기가 제공되는 소정공간으로 이해될 수 있다.
한편, 상기 엔진은 상기 피스톤의 상사점을 검출하는 캠 센서 및 엔진의 회전수를 계산할 수 있도록 정보를 제공하는 크랭크 센서를 포함할 수 있다. 그리고 상기 엔진은 동기화 된 이후 상기 캠 센서와 상기 크랭크 센서의 신호를 비교하여 상기 피스톤이 상사점에 대하여 어떤 위치에 있는지 측정할 수 있고 이에 의하여 각 실린더별 연료 분사 시기 및 작동 조건을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 엔진의 정상 작동을 위하여 상기 캠 센서 및 크랭크 센서는 정상적인 동작이 수행되는지 유무를 진단할 필요가 있다.
이와 관련된 선행문헌정보는 아래와 같다.
1. 등록번호(등록일자): 10-1341533 (2013년 12월 9일)
발명의 명칭: 가스히트펌프 시스템 및 이의 제어방법
2. 공개번호(공개일자): 특2003-0048793 (2003년 06월 25일)
발명의 명칭: 엔진 휠 센서 고장 확인 방법
상기 선행문헌 1은 가스히트펌프 시스템에 관한 것이며, 상기 선행문헌 2는 엔진 휠 센서 고장 확인 방법에 관한 것이다.
하지만 상기 선행문헌에서는, 상기 엔진의 크랭크 센서가 정상적으로 작동한다는 것을 전제로 하여 캠 센서의 이상 유무를 진단하는 것으로, 즉, 캠 센서 및 크랭크 센서 중 어느 하나는 반드시 정상적으로 작동되어야만 다른 하나의 센서의 이상 유무를 판단할 수 있는 한계가 있다.
이러한 한계는, 두 센서 모두 비정상적인 설치로 발생되는 문제에서 엔진 작동을 바로 정지시켜야 하는 단점을 수반하게 된다. 일례로, 각 센서의 결선의 극성이 서로 바뀌어 연결되거나 캠 센서와 크랭크 센서가 서로 뒤바뀌어 연결되는 문제 등의 두 센서 모두 비정상적인 상태인 경우, 시스템에서 에러(Error) 발생으로 인식되므로 상기 엔진 운전 자체가 불가해지는 문제가 발생된다.
또한, 엔진의 동기화를 위한 센서에 이상을 감지한 경우에는 엔진의 정상적인 운전을 수행할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 엔진의 동기화를 위한 센서에 문제가 발생한 경우 엔진을 작동시킬 수 없는 문제를 해결할 수 있는 엔진 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진에 구비되는 캠 센서 및 크랭크 센서의 케이스 별로 다양하게 발생될 수 있는 오결선 문제를 해결할 수 있는 엔진 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 엔진의 행정 단계를 감지할 수 있는 센서의 오결선으로 인하여 엔진의 실린더 행정 단계 별로 정상적인 제어가 어려운 문제를 해결할 수 있는 엔진 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 엔진에 구비되는 캠 센서 및 크랭크 센서의 비정상적인 설치로 가스히트펌프 시스템의 정상적인 운전을 어렵게 하는 문제를 해결할 수 있는 엔진 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치는, 엔진에 구비된 피스톤의 위치를 감지하는 캠센서; 상기 엔진의 회전수(RPM)를 계측하고, 행정 단계를 판단하기 위한 미싱투스를 검출하는 크랭크센서; 상기 캠센서 및 크랭크센서의 검출 신호를 입력받아 반전시키는 인버팅부; 및 상기 캠센서 및 크랭크센서의 오결선이 감지되어도 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 엔진 제어부를 포함하며, 상기 엔진 제어부는, 상기 캠센서, 크랭크센서 및 인버팅부로부터 입력되는 검출 신호를 선택적으로 처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엔진 제어부는, 엔진 회전수가 비정상적으로 계측되면 상기 캠센서의 검출 신호와 상기 크랭크센서의 검출신호가 서로 뒤바뀌어 입력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 엔진의 동기화를 위한 센서가 오결선 되더라도 상기 엔진은 정상적으로 작동할 수 있다.
또한, 상기 인버팅부는 반전 증폭기를 포함하며, 상기 엔진제어부는, 상기 크랭크센서와 접속되는 제 1 입력부; 상기 캠센서와 접속되는 제 2 입력부; 및 상기 인버팅부와 접속되는 반전 입력부를 더 포함하고, 상기 반전 입력부는, 상기 크랭크센서의 검출 신호가 반전되어 입력되는 제 1 반전입력부; 및 상기 캠센서의 검출 신호가 반전되어 입력되는 제 2 반전입력부를 포함할 수 있다. 따라서, 센서의 오결선에도 불구하고 엔진의 행정 단계를 정확하게 감지할 수 있으므로 실린더 행정별로 정상적인 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 엔진 제어부는, 중앙처리장치부; 외부 인터럽트 기능을 수행하는 센서 인터럽트 처리부; 및 상기 센서 인터럽트 처리부에 의한 변경 내용을 기록하는 자가진단장치부를 더 포함할 수 있다. 따라서, 캠 센서와 크랭크 센서의 오결선 문제를 기록, 저장할 수 있으므로, 사용자에게 정확한 오결선 문제의 원인을 제공할 수 있다.
또한, 상기 엔진 제어부는, 상기 자가진단장치부에 기록된 내용을 저장하는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단방법은, 크랭크센서, 캠센서 및 상기 크랭크센서, 캠센서의 검출 신호가 입력되어 엔진을 진단하는 엔진 제어부를 포함하는 엔진 진단장치에 있어서, 엔진 회전수 정상 계측여부를 판단하는 단계; 및 상기 엔진의 시동 성공조건을 만족하는지 판단하는 시동성공여부 판단단계를 포함하며, 상기 엔진제어부는, 상기 엔진 회전수가 비정상적으로 계측되는 경우, 상기 캠센서의 검출 신호와 상기 크랭크센서의 검출신호가 서로 뒤바뀌어 입력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 캠 센서 및 크랭크 센서가 오결선되더라도 오결선이 이루어지는 다양한 케이스에 따라 문제를 해결할 수 있으므로 실린더 행정단계 별로 정상적인 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 엔진 진단장치는, 상기 크랭크센서 및 캠센서의 검출 신호를 반전시키는 인버팅부를 더 포함하며, 상기 엔진 제어부는, 상기 엔진의 시동에 실패하면, 상기 인버팅부로부터 입력되는 신호를 이용하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시동성공여부 판단단계는, 상기 엔진 회전수 정상 계측여부를 판단한 후 최초로 판단하는 제 1 시동성공여부 판단단계; 및 상기 캠센서의 검출신호 또는 상기 크랭크센서의 검출신호를 반전시켜 입력한 후 재차 판단하는 제 2 시동성공여부 판단단계를 포함하며, 상기 엔진 제어부는, 상기 제 1 시동성공여부 판단단계 또는 제 2 시동성공여부 판단단계에서 시동 성공으로 판단되면, 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치를 구비한 가스히트펌프 시스템은, 냉매를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에 동력을 제공하는 엔진; 상기 엔진의 동기화를 진단하는 엔진 진단장치를 포함하며, 상기 엔진 진단장치는, 피스톤의 위치를 감지하는 캠센서; 엔진 회전수를 계측하고 미싱투스를 검출하는 크랭크센서; 상기 캠센서 및 크랭크센서의 검출 신호를 입력받아 반전시키는 인버팅부; 및 상기 캠센서 및 크랭크센서의 오결선을 감지하고, 상기 오결선 상태에서 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 엔진 제어부를 포함할 수 있다. 따라서, 캠 센서 및 크랭크 센서의 비정상적으로 설치된다 하더라도 가스히트펌프 시스템의 운전을 정상적으로 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 엔진은, 실린더; 상기 실린더 내에 설치되며, 공기와 가스연료가 혼합된 연료의 연소를 위해 구비되는 점화플러그; 및 상기 실린더로 상기 가스 연료를 분사하는 인젝터를 포함하며, 상기 엔진 제어부는, 상기 캠센서, 상기 크랭크센서 및 상기 인버팅부로부터 입력되는 검출 신호를 선택적으로 처리하여 상기 점화플러그와 상기 인젝터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 엔진 진단장치에 의한 진단결과에 따라 상기 가스히트펌프 시스템의 냉매 사이클 구동이 연동될 수 있다.
또한, 상기 엔진 제어부는, 가스히트펌프 시스템의 냉매 사이클을 제어하는 가스히트펌프 사이클 컨트롤러와 연동되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 엔진의 작동과 상기 압축기의 작동이 연동되며, 상기 엔진에 유입되는 냉각수를 조절할 수 있다.
본 발명을 따르면, 엔진의 동기화를 위한 센서에 문제가 발생하여도 엔진을 정상적으로 작동시킬 수 있으므로 별도의 문제 원인 파악 및 해결이 불필요한 장점이 있다.
또한, 엔진 동기화를 위한 센서에 문제가 발생하였음에도 불구하고 엔진이 정상적으로 작동되기 때문에, 문제를 파악하고 해결할 때까지 엔진의 작동이 정지될 수 밖에 없는 종래의 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 향후 사용자가 원하는 시점에 수리를 통하여 센서 문제를 해결할 수 있으므로 사용자 편의성이 향상되는 장점이 있다.
또한, 캠 센서 및 크랭크 센서 모두가 비정상적으로 결선되어도 엔진의 동기화가 정상적으로 수행되어 작동할 수 있는 장점이 있다.
또한, 엔진의 행정단계를 판별해주기 위한 센서의 오결선이 발생된 경우에도 엔진이 정상적으로 작동될 수 있으므로 종래보다 가스히트펌프 시스템의 초기 시운전 시간을 단축시킬 수 있으며, 상기 가스히트펌프 시스템의 운전 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 오결선에 대한 정보가 기록 및 저장됨으로써 사용자가 향후 오결선 문제를 처리할 수 있도록 문제 원인 및 솔루션을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 엔진의 진단을 위한 신속성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치가 구비되는 가스히트펌프 시스템을 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 일부 구성을 개략적으로 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 구성을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단방법을 보여주는 플로우 차트
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 정상 결선시 신호 파형을 보여주는 그래프
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 1 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 2 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엔진이 정상 작동시 분단회전수(RPM)와 시간(T)에 대한 관계를 보여주는 그래프
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 3 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 4 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치가 구비되는 가스히트펌프 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 일부 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스히트펌프 시스템(10)에는 엔진(200) 및 상기 엔진(200)에 의해 구동되는 냉매 사이클이 구비된다.
상기 냉매 사이클에는, 냉매를 압축하는 압축기(110, 112)와, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일분리기(115) 및 상기 오일분리기(115)를 통과한 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방밸브(117)가 포함된다.
이때, 상기 압축기(110, 112)의 압축 능력에 기초하여 상기 가스히트펌프 시스템(10)의 냉동 능력, 즉 공조 능력이 결정될 수 있다. 상기 공조 능력에는, 냉방 능력과 난방 능력이 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 가스히트펌프 시스템(10)의 냉방 능력은 71kW 이상 85kW 이하의 범위에서 형성될 수 있다.
또한, 상기 압축기(110, 112)에는 인버터 스크롤 압축기가 포함될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축기에는 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 포함되고, 상기 제 1, 2 압축기(110, 112)는 서로 다른 형태 및 용량으로 구비될 수 있다. 또한, 이와 같은 압축기의 개수는 예시적인 것이다.
또한, 상기 냉매 사이클에는, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)가 더 포함된다. 상기 실외 열교환기(120)는 실외 측에 배치되는 실외기의 내부에 배치되고, 상기 실내 열교환기(140)는 실내 측에 배치되는 실내기의 내부에 배치될 수 있다. 상기 사방밸브(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기(140)로 유동된다.
한편, 도 1에 도시된 가스히트펌프 시스템(10)의 구성들은 상기 실내 열교환기(140) 및 실내 팽창장치(145)를 제외하고 실외 측, 즉 실외기의 내부에 배치될 수 있다.
상기 가스히터펌프 시스템(10)이 냉방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방밸브(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120)를 거쳐 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동된다(도 1의 굵은 실선 화살표 참조).
반면, 상기 가스히트펌프 시스템(10)이 난방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방밸브(117)을 통과한 냉매는 상기 실내 열교환기(140)를 거쳐 상기 실외 열교환기(120) 측으로 유동된다(도 1의 가는 실선 화살표 참조).
상기 가스히트펌프 시스템(10)에는, 상기 압축기(110, 112), 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140) 등을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(170, 도 1의 실선 참조)이 더 포함된다. 특히, 상기 압축기(110, 112)의 흡입 측에 연결되는 냉매 배관은 흡입 배관(171)으로, 상기 압축기(110,112)의 토출 측에 연결되는 냉매 배관은 토출 배관(172)으로 정의될 수 있다.
상기 냉매 배관(170)의 외경은 상기 가스히트펌프 시스템(10)의 공조 능력에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스히트펌프 시스템(10)의 공조 능력이 증가되면, 상기 냉매 배관(170)의 외경은 상대적으로 크게 설계될 수 있다.
이하, 상기 가스히트펌프 시스템(10)의 구성에 대하여, 냉방운전 모드를 기준으로 설명한다.
상기 실외 열교환기(120)로 유동된 냉매는 외기와 열교환하여 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(120)의 일 측에는 외기를 불어주는 실외 팬(122)이 포함된다.
상기 실외 열교환기(120)의 출구 측에는, 냉매를 감압하기 위한 메인 팽창장치(125)가 제공된다. 예를 들어, 상기 메인 팽창장치(125)에는, 전자 팽창밸브(Electronic expansion valve, EEV)가 포함된다. 냉방운전시, 상기 메인 팽창장치(125)는 풀 오픈(full open) 되어 냉매의 감압작용을 수행하지 않는다.
상기 메인 팽창장치(125)의 출구 측에는, 냉매를 추가적으로 냉각하기 위한 과냉각 열교환기(130)가 제공된다. 상기 과냉각 열교환기(130)에는, 과냉각 유로(132)가 연결된다. 상기 과냉각 유로(132)는 상기 냉매 배관(170)으로부터 분지되어 상기 과냉각 열교환기(130)에 연결될 수 있다.
상기 과냉각 유로(132)에는, 과냉각 팽창장치(135)가 설치된다. 따라서, 상기 과냉각 유로(132)를 유동하는 냉매는 상기 과냉각 팽창장치(135)를 통과하면서 감압될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(130)에서는, 상기 냉매 배관(170)의 냉매와 상기 과냉각 유로(132)의 냉매 간에 열교환이 이루어질 수 있다. 열교환 과정에서, 상기 냉매 배관(170)의 냉매는 열을 빼앗기며 과냉되고, 상기 과냉각 유로(132)의 냉매는 열을 흡수한다.
또한, 상기 과냉각 유로(132)는 상기 과냉각 열교환기(130)를 통과하여 기액분리기(160)에 연결된다. 따라서, 상기 과냉각 열교환기(130)에서 열교환된 상기 과냉각 유로(132)로 유동되는 냉매는 상기 기액분리기(160)로 유입될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(130)를 통과한 상기 냉매 배관(170)의 냉매는 실내기 측으로 유동하며, 상기 실내 팽창장치(145)에서 감압된 후 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된다. 상기 실내 팽창장치(145)는 실내기의 내부에 설치되며, 전자 팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 실내 열교환기(140)의 일 측에는 내기를 불어주는 실내 팬(142)이 포함된다.
상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 사방밸브(117)을 경유하여, 보조 열교환기(150)로 유동한다. 상기 보조 열교환기(150)는 증발된 저압의 냉매와 고온의 냉각수 간에 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기로 이해될 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 열교환기(150)에는 판형 열교환기가 포함될 수 있다.
상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 보조 열교환기(150)를 통과하면서 냉각수로부터 열을 흡수하므로, 냉매의 증발 효율이 개선될 수 있다. 상기 보조 열교환기(150)의 출구는 상기 기액분리기(160)에 연결된다.
그에 따라, 상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 상기 기액분리기(160)에서 기체와 액체로 분리되며, 분리된 기상 냉매는 상기 제 1, 2 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다.
한편, 상기 가스히트펌프 시스템(10)에는, 냉각수 탱크(305) 및 냉각수의 유동을 가이드하는 냉각수 배관(360, 도 1의 점선 참조)가 더 포함된다. 상세하게는, 상기 냉각수 탱크(305)에서 공급되는 냉각수는, 상기 엔진(200)에서 발생되는 폐열을 흡수하여 상기 엔진(200)을 냉각시킨다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수의 유동력을 발생시키는 냉각수 펌프(300)와, 냉각수의 유동방향을 전환하여 주는 복수의 유동 전환부(310, 320), 및 냉각수를 냉각하기 위한 방열기(330, radiator)가 설치될 수 있다.
상기 복수의 유동 전환부(310, 320)에는, 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)가 포함된다. 예를 들어, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 상기 제 2 유동전환부(320)에는, 삼방 밸브(3-way valve)가 포함될 수 있다.
상기 방열기(330)는 상기 실외 열교환기(120)의 일 측에 설치될 수 있으며, 상기 방열기(330)를 통과하는 냉각수는 상기 실외 팬(122)의 구동에 의하여 외부 공기와 열교환 되며, 이 과정에서 상기 냉각수가 냉각될 수 있다. 즉, 상기 냉각수는 상기 방열기(330)를 통과하면서 외부 공기로 열을 방출하여 냉각될 수 있다.
또한, 난방 운전 모드에서 상기 실외 열교환기(120)가 증발기로 구동할 때, 상기 방열기(330)에서 방출되는 열이 상기 실외 열교환기(120)로 전달되도록 할 수 있다. 그에 따라, 상기 실외 열교환기(120)의 표면에 성에가 형성되는 것을 방지할 수 있고, 성에 제거를 위한 제상 운전이 필요없어 지는 장점이 있다.
상기 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 탱크(305)에 저장된 냉각수는, 상기 엔진(200) 및 배기가스 열교환기(240)를 통과하면서 열을 흡수하고, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 상기 제 2 유동전환부(320)를 거쳐 상기 방열기(330) 또는 상기 보조 열교환기(150)로 선택적으로 유동하여 열을 방출한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 가스히트펌프 시스템(10)에는, 상기 냉매 사이클을 구동시키는 상기 엔진(200)이 구비된다. 상기 엔진(200)은 상기 제 1, 2 압축기(110, 120)을 구동시키기 위한 동력을 제공할 수 있다.
상기 엔진(200)은 시동을 걸 수 있는 스타터모터(201) 및 실린더(203)를 포함할 수 있다.
상기 스타터모터(201)는 상기 엔진(200)의 운전이 시작하는 시점부터 소정의 시간 동안 작동될 수 있다. 상기 스타터모터(201)의 작동 후 상기 엔진(200)의 시동 성공여부에 따라, 상기 엔진(200)의 회전수(RPM)가 조절되는 구간에서는 상기 압축기(110,112)가 작동될 수 있다.
상기 실린더(203)는 상기 엔진(200)에 요구되는 동력에 따라 다수로 구비될 수 있다. 그리고 상기 엔진(200)은, 상기 실린더(203)로 유입되는 공기와 가스연료의 혼합물(이하, 혼합연료)이 흡입, 압축, 폭발, 배기와 같은 4가지 행정이 수행됨으로써 동력을 발생시킬 수 있다.
한편, 상기 가스히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 입구 측에 배치되어 혼합연료를 공급하는 믹서(220), 상기 믹서(220)에 정화된 공기를 공급하는 공기 여과기(210) 및 소정 압력 이하의 연료(fuel)를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor, 230)가 더 포함된다.
그리고 상기 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 공기 여과기(210)와 상기 믹서(220)를 연결하는 공기배관(211) 및 상기 제로 가버너(230)와 상기 믹서(220)를 연결하는 인젝션배관(231)이 더 포함된다.
상기 공기배관(211), 인젝션배관(231) 및 믹서(220)는, 상기 실린더(203)의 수에 따라 다수로 구비될 수 있다. 즉, 상기 공기배관(211) 및 인젝션배관(231)은 상기 실린더(203)의 수에 따라 분기배관으로 구비되어 각각의 실린더(203)에 연결될 수 있다. 일례로, 상기 인젝션배관(231)은 실린더(203)로 연장되는 공기배관(211)의 일 측에 연결되며, 상기 믹서(220)는 상기 공기배관(211)과 인젝션배관(231)의 결합 위치에 제공될 수 있다.
상기 제로 가버너는 연료의 입구압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계없이, 출구압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다.
상기 공기 여과기(210)를 통과한 공기와, 상기 제로 가버너(230)에서 토출된 연료는 상기 믹서(220)에서 혼합되어 혼합연료를 구성한다. 그리고, 상기 혼합연료는 상기 엔진(200)에 공급될 수 있다.
또한, 상기 가스히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 출구 측에 제공되며 혼합연료가 연소된 후 발생되는 배기가스가 유입되는 배기가스 열교환기(240) 및 상기 배기가스 열교환기(240)의 출구 측에 제공되어 배기가스의 소음을 저감하기 위한 머플러(muffler, 250)가 더 포함된다.
상기 배기가스는, 상기 엔진(200)의 출구 측으로부터 상기 배기가스 열교환기(240)로 연장되는 배기배관(238)을 통해 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입될 수 있다. 그리고 상기 배기배관(238)은 상기 공기배관(211)과 마찬가지로 실린더(203)의 수에 따라 다수로 구비될 수 있다.
또한, 상기 가스히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 일 측에 배치되어 상기 엔진(200)에 오일을 공급하기 위한 오일 탱크(205)가 제공될 수 있다. 상기 오일 탱크(205)에 수용된 오일은 엔진오일펌프(206)에 의하여 상기 엔진(200)으로 제공될 수 있다.
한편, 상기 배기가스 열교환기(240)에서는, 냉각수와 배기가스 간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 엔진(200)을 향하여 연장되는 제 1 배관(361)이 포함된다. 상기 제 1 배관(361)은 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 배기가스 열교환기(240)로 연장되는 제 1 배관부 및 상기 배기가스 열교환기(240)로부터 상기 엔진(200)으로 연장되는 제 2 배관부가 포함된다.
따라서, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 공급되는 냉각수는 상기 배기가스 열교환기(240)를 통과하면서 배기가스와 열교환 되고, 상기 엔진(200)에 유입되어 상기 엔진(200)의 폐열을 회수한다. 그리고, 상기 제 1 배관(361)에는, 냉각수의 유동을 강제하는 상기 냉각수 펌프(300)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로 가이드 하는 제 2 배관(362)이 더 포함된다. 상기 제 2 배관(362)은 상기 엔진(200)의 출구 측으로부터 상기 제 1 유동전환부(310)로 연장되는 배관으로서 이해된다.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 2 유동전환부(320)로 가이드 하는 제 3 배관(363)이 더 포함된다. 상기 제 3 배관(363)은 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 2 유동전환부(320)로 연장되는 배관으로서 이해된다.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 보조 열교환기(150)로 가이드 하는 제 4 배관(364)이 더 포함된다. 상기 제 4 배관(364)은 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 보조 열교환기(150)로 연장되며, 상기 보조 열교환기(150)를 통과한 후 상기 제 1 배관(361)의 일 측으로 연장되어 결합된다.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 방열기(150)로 가이드 하는 제 5 배관(365)이 더 포함된다. 상기 제 5 배관(365)은 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 방열기(150)로 연장되며, 상기 방열기(150)를 통과한 후 상기 제 1 배관(361)의 일 측으로 연장되어 결합된다.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 1 배관(361)으로 가이드 하는 제 6 배관(366)이 더 포함된다. 상기 제 6 배관(366)은 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 연장되어 상기 제 1 배관(361)의 일 측에 결합되는 배관으로서 이해될 수 있다.
예를 들어, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도가 설정온도 미만이며, 상기 냉각수가 상기 엔진(200)으로부터 흡수한 폐열의 양이 많지 않다고 가정한다. 이때, 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입된 냉각수를 상기 보조 열교환기(150) 또는 방열기(330)로 유동시켜 열교환시키지 않고, 상기 제 6 배관(366)을 통하여 상기 제 1 배관(361)으로 바이패스 시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 6 배관(366)은 "바이패스 냉각수 배관"으로 이해될 수 있다.
상기 가스히트펌프 시스템(10)에는 상기 냉매 사이클의 제어를 위한 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500)가 더 포함된다.
상기 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500)는 상기 냉매 사이클을 제어하기 위해 압축기(110,112), 실외 팬(122), 실내 팬(142), 사방밸브(117) 등을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500)는 냉매 사이클 제어부라고 정의할 수 있다.
그리고 상기 엔진(200)은, 상기 엔진(200)을 통과하는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서(290)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 냉각수 온도센서(290)는 상기 실린더(203)에 설치되어 상기 엔진(200)으로 유입된 냉각수의 온도를 감지할 수 있다. 여기서, 감지된 상기 냉각수의 온도 정보는 후술할 전자제어장치(410)로 전송될 수 있다.
상기 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500)는 후술할 전자제어장치(410)와 연결된다. 따라서, 상기 엔진(200)과 냉매 사이클의 동작은 연동되도록 제어될 수 있다. 일례로, 상기 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500)는, 냉각수 온도센서(290)에서 감지된 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 냉각수가 상기 제 1 유동 전환부(310)에서 상기 보조 열교환기(150) 또는 상기 방열기(330) 쪽으로 흐르도록 운전을 제어할 수 있고, 설정 온도 미만이면, 상술한 바와 같이 상기 냉각수가 상기 제 1 유동 전환부(310)에서 상기 제 6 배관(366)을 통하여 상기 냉각수 펌프(300) 쪽으로 바이패스되도록 운전을 제어할 수 있다.
또한, 상기 엔진(200)은, 각각의 실린더(203) 별로 가스연료를 분사시킬 수 있는 인젝터(207)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 인텍터(207)는 상기 인젝션배관(231)에 설치될 수 있다. 따라서, 제로 가버너(230)로부터 제공되는 가스연료를 각각의 실린더(203) 별로 분사시킬 수 있다.
그리고 상기 인젝터(207)는 후술할 전자제어장치(410)로부터 인가되는 연료분사시기 제어신호에 따라 미리 설정된 시간 동안 노즐을 개폐하여 각 실린더마다 순차적으로 연료를 분사시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 엔진(200)은, 공기온도센서(214), 스로틀밸브(215) 및 흡기압력센서(216)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기온도센서(214)는, 상기 공기배관(211)에 설치되어 흡입되는 공기의 온도를 감지할 수 있다. 그리고 상기 공기온도센서(214)는 감지된 온도 정보를 후술할 전자제어장치(410)에 제공할 수 있다.
상기 흡기압력센서(216)는, 공기와 가스연료의 혼합 상태인 상기 혼합연료의 압력을 감지할 수 있다. 그리고 상기 흡기압력센서(216)는 감지된 압력 정보를 후술할 전자제어장치(410)에 제공할 수 있다. 그리고 상기 전자제어장치(410)는 상기 공기온도센서(214) 및 흡기압력센서(216)로부터 전송 받은 정보를 기초로 혼합연료의 분사량(이하, 연료의 분사량), 혼합연료의 상태 등을 확인하고 미리 설정된 값에 따라 제어할 수 있다.
상기 스로틀밸브(215)는 상기 실린더(203)로 공급되는 혼합 연료의 유량을 적정 수준으로 제어하기 위해 구비될 수 있다. 그리고 상기 스로틀밸브(215)는 공기온도센서(214)와 흡기압력센서(216) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 엔진(200)은, 흡기밸브(218) 및 배기밸브(219)를 더 포함할 수 있다.
상기 흡기밸브(218)는 상기 혼합 연료를 실린더(203) 내부로 제공하는 기능을 수행한다. 일례로, 상기 흡기밸브(218)는 실린더(203)의 상측에 위치하는 실린더 헤드(미도시)에 구비되는 캠 노즈에 의해 개방될 수 있고, 스프링의 힘에 의해 닫힐 수 있다.
상기 배기밸브(219)는 상기 실린더(203) 내부의 폭발 행정을 거친 연소가스를 외부로 배출시키는 기능을 수행한다. 상기 배기밸브(218)도 상기 흡기밸브(218)와 마찬가지 방식으로 개방 또는 닫힐 수 있다. 상기 배기밸브(218)가 개방되면 상기 연소가스는 상기 배기배관(238)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 엔진(200)은 상기 실린더(203) 내부에서 상하 왕복운동을 수행하는 피스톤(281), 상기 피스톤(281)과 연결되어 상기 피스톤(281)으로부터 힘을 전달받는 커넥팅로드(283) 및 상기 커넥팅로드(283)에 연결되어 회전운동을 수행하는 크랭크축(285)을 더 포함할 수 있다.
상기 피스톤(281)은 폭발(팽창)행정에서 순간적으로 매우 높은 온도를 가지는 연소가스의 팽창력에 의해 큰 힘을 상기 커넥팅 로드(283)로 전달하는 기능을 수행한다.
상기 커넥팅로드(283)는 상기 피스톤(281)과 상기 크랭크축(285)을 연결하며, 상기 피스톤(281)의 왕복운동을 크랭크축(285)의 회전운동으로 바꾸는 기능을 수행한다.
상기 크랭크축(285)은 상기 커넥팅로드(283)에 의하여 회전운동을 수행할 수 있다. 이에 의하여, 상기 엔진(200)은 회전주파수(RPM)을 조절함으로써 상기 압축기(110,112)에 동력을 제공할 수 있다.
상기 크랭크축(285)은 다수의 실린더(203)가 구비된 경우, 각각의 실린더(203) 마다 구비된 크랭크를 연결한 것으로 이해할 수 있다.
또한, 상기 엔진(200)은 상기 혼합연료의 연소를 위한 점화플러그(287)를 더 포함할 수 있다.
상기 점화 플러그(287)는 압축 행정을 거친 혼합연료를 점화시키는 기능을 수행한다. 일례로, 상기 점화플러그(287)는 코일에서 발생한 고전압의 전류에 의한 불꽃방전을 통하여 압축된 혼합연료를 점화시킬 수 있다.
상기 점화플러그(287)는 후술할 전자제어장치(410)의 제어에 따라 상기 혼합연료의 점화를 수행할 수 있다. 따라서, 상기 전자제어장치(410)는 실린더(203) 내부의 행정 단계를 정확히 파악하고, 알맞은 단계에서 점화플러그(287)의 점화를 제어할 필요가 있다.
이와 같이, 상기 엔진(200)은 실린더(203) 내부에서 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정 중 각각의 행정 단계마다 수행되어야 하는 작업을 정확한 시점에 수행(엔진의 동기화)되어야만 원하는 동력을 생성할 수 있다.
만약 이러한, 엔진(200)의 동기화가 올바르지 못하다면, 사용자가 원하는 엔진(200)의 출력을 제공할 수 없을 것이다.
그리고 상기 엔진(200)의 동기화는 상기 엔진(200)의 시동 초기에 완료 여부를 확인(시동 성공여부)할 수 있다. 상기 엔진 동기화가 올바르게 완료된 경우(시동 성공), 상기 엔진(200)은 미리 설정된 범위에서 회전수(RPM)를 제어함으로써 연결된 부하에 동력을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 히트펌프시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 동기화를 진단할 수 있는 엔진 진단장치(400)가 더 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 구성을 도시한 도면이다.
상기 엔진 진단장치(400)는, 동기화를 진단하기 위해 상기 엔진(200)의 회전 수(RPM)를 정확하게 계측할 수 있어야 하고, 각각의 행정 단계를 정확하게 판단할 수 있어야 한다.
도 3을 참조하면, 상기 엔진 진단장치(400)는, 전자제어장치(410,Electronic Control Unit, ECU), 크랭크 센서(420), 캠 센서(430) 및 인버팅부(440)를 포함할 수 있다.
상기 전자제어장치(410,ECU)는 상기 엔진(200)을 제어하는 제어수단의 기능을 수행한다. 즉, 상기 전자제어장치(410)는 상기 엔진(200)을 진단하는 기능에 한정되는 것이 아니라, 상기 엔진(200)을 제어하는 제어부의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 전자제어장치(410)는 엔진 제어부로 정의할 수 있다.
일례로, 상기 전자제어장치(410)는, 상술한 냉각수 온도센서(290), 공기온도센서(214), 흡기압력센서(216) 등으로부터 감지된 정보를 받아, 연료 분사량, 연료분사시기, 점화시점 등을 조절하기 위하여, 점화플러그(287), 스타터모터(201), 인젝터(207) 등의 동작을 제어할 수 있다.
상기 크랭크센서(420)는 상기 크랭크축(285)의 회전 위치를 검출할 수 있도록 실린더(203) 내부에 위치할 수 있다.
상기 크랭크센서(420)는 엔진 회전수(RPM)에 대한 정보, 연료분사시점과 점화시점에 대한 정보를 제공하기 위해, 상기 크랭크축(285)의 회전위치를 감지할 수 있다. 그리고 상기 크랭크센서(420)는 감지된 정보를 전자제어장치(410)에 전송할 수 있다.
그리고 상기 전자제어장치(410)는 상기 크랭크센서(420)로부터 전송된 신호 파형에서 라이징 엣지(rising edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)를 카운트(count)하고 시간 간격을 계측함으로써 엔진 회전수(RPM)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기 캠센서(430)는 상기 피스톤(281)의 상사점 또는 하사점을 감지할 수 있도록 실린더(203) 내부에 위치할 수 있다.
상기 캠센서(430)는 연료분사시점과 점화시점에 대한 정보를 제공하기 위해, 각각의 실린더 별로 상기 피스톤(281)의 상사점을 감지할 수 있다. 그리고 상기 캠센서(430)는 감지된 정보를 전자제어장치(410)에 전송할 수 있다.
상기 피스톤(281)의 상사점은 압축 또는 배기의 완료 시점으로 이해할 수 있다. 따라서, 상기 엔진(200)의 4단계 행정은 상기 크랭크축(285)이 2회전 하여야 하나의 사이클을 완료하게 된다.
상기 전자제어장치(410,ECU)는, 상기 크랭크센서(420)에 의해 검출되는 미싱투스와 상기 캠센서(430)에 의해 검출되는 피스톤(281)의 위치를 통하여 연료분사시점과 점화시점을 판단할 수 있다.
보다 상세히, 상기 전자제어장치(410)는 상기 캠 센서(430) 및 크랭크 센서(420)에서 감지된 정보(신호 파형)를 입력 받아서, 미리 설정된 로직(logic)을 따라 상기 정보를 분석할 수 있다. 이에 의하여, 상기 전자제어장치(410)는 각각의 실린더(203) 내부에서 행정 단계를 정확하게 판단하고 연료분사시기, 연료 분사량, 점화시점 등을 결정할 수 있다.
상기 연료분사시기, 연료 분사량, 점화시점(점화 플러그 작동시점)을 제어하는 방법에 대해 간단히 설명하면, 일례로, 상기 전자제어장치(410)는 크랭크센서(420)로부터 제공받은 신호가 하이(high)에서 로우(low)로 변경되는 폴링 엣지(falling edge)를 판단하여, 카운트(count)를 수행할 수 있다. 그리고 상기 폴링 엣지의 검출 신호에 따라 1 또는 0을 메모리부(415)에 입력할 수 있다. 이후, 상기 카운트가 미리 설정된 값 이상이 되면 중지되고, 상기 메모리부(415)에 입력된 비트(bit)열 중에 데이터 값이 1에서 0으로 변경된 데이터의 존재 여부에 따라 미싱투스 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 미싱투스가 검출되면, 상기 메모리부(415)에 미리 저장된 비트(bit)열 또는 상기 캠센서(430)로부터 인식된 하이(high), 로우(low) 파형과 비교하여 해당되는 실린더(203)에서 수행되는 행정 단계를 판단할 수 있다. 이에 의하여, 상기 전자제어장치(410)는 연료분사시기, 연료 분사량 및 점화 시점을 제어할 수 있다.
정리하면, 상기 엔진(200)의 동기화가 올바르게 완료된 경우, 상기 전자제어장치(410)는, 캠센서(430) 및 크랭크센서(420)로부터 인가되는 신호 파형으로부터, 첫번째 투스의 라이징 엣지(rising edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)를 기준점으로 하여, 미싱투스를 검출하고, 상기 피스톤(281)의 상사점에 따려 검출된 신호와 매칭함으로써 실린더(203) 내부의 행정 단계(흡입, 압축, 폭발, 배기)를 정확하게 검출할 수 있다.
한편, 상술한 크랭크센서(420), 캠센서(430) 및 인버팅부(440)는, 상기 전자제어장치(410)로 입력(input)되어 엔진(200)의 작동을 진단할 수 있는 점에서 진단입력부라 이름할 수 있다.
상기 인버팅부(440)는, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 신호 파형을 반전시킬 수 있다. 일례로, 상기 인버팅부(440)는 반전 증폭기(inverting amplifier)를 포함할 수 있으며, 상기 반전 증폭기로 구현되는 회로로 구비될 수 있다.
즉, 상기 인버팅부(440)는, 상기 크랭크센서(420)의 신호 파형과 상기 캠센서(430)의 신호 파형을 입력 받아서 위상을 180°출력할 수 있다. 그리고 반전되어 출력된 신호는 다시 전자제어장치(410)로 입력될 수 있다.
상기 인버팅부(440)의 입력부는, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 출력부와 연결되며, 상기 인버팅부(440)의 출력부는 상기 전자제어장치(410)의 입력부로 연결된다.
여기서, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(420)는, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 출력부와 상기 전자제어장치(410)의 입력부를 연결하는 와이어(wire)로부터 분기된 와이어로 상기 인버팅부(440)의 입력부에 연결될 수 있다.
즉, 상기 전자제어장치(410)는 다수의 입력 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 상기 전자제어장치(410)는 상기 크랭크센서(420)로부터 직접 입력되는 신호, 상기 캠센서(430)로부터 직접 입력되는 신호, 상기 크랭크센서(420)로부터 상기 인버팅부(440)를 거쳐 반전 입력되는 신호 및 상기 캠센서(430)로부터 상기 인버팅부(440)를 거쳐 반전 입력되는 신호를 모두 수신할 수 있으며, 처리 루틴에 따라 선택하여 처리할 수 있다.
그리고 상기 다수의 입력 신호는 후술할 센서 인터럽트 처리부(413)로 입력되어 처리 루틴(routine)을 거칠 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 엔진 진단방법의 설명에서 후술하도록 한다.
여기서, 상기 전자제어장치(410)의 입력부를 통해, 상기 크랭크센서(420)로부터 직접 입력되는 신호, 상기 캠센서(430)로부터 직접 입력되는 신호, 상기 크랭크센서(420)로부터 상기 인버팅부(440)를 거쳐 반전 입력되는 신호 및 상기 캠센서(430)로부터 상기 인버팅부(440)를 거쳐 반전 입력되는 신호와 같은 입력은 외부 인터럽트로 이해할 수 있다.
인터럽트란, 중앙처리장치(CPU)의 즉각적인 처리를 필요로 하는 이벤트(event)를 알리기 위해 발생하는 주변 하드웨어나 소프트웨어로부터 요청을 의미한다.
외부 인터럽트(external interrupt)란, 중앙처리장치(CPU) 외부의 이벤트(event)에 의하여 발생하는 인터럽트를 의미하며, 즉, 주변 장치의 읽기와 기록에 의해서 일어나는 인터럽트로 이해할 수 있다.
그리고 전자제어장치(ECU)의 외부 인터럽트 기능은, 상기 외부 인터럽트가 발생하면 그 순간 운영체계 내의 제어프로그램에 있는 인터럽트 처리 루틴(routine)이 작동하여 해결하고, 상기 외부 인터럽트가 생기기 이전의 상태로 복귀시키는 것이다. 따라서, 전자제어장치(ECU)의 중앙처리장치(CPU)는, 상기 외부 인터럽트 기능을 통하여 외부로부터 들어오는 신호를 일일이 감시하지 않아도 외부 입력이 있으면 자동으로 상기 인터럽트 처리 루틴을 따라 외부 입력을 조사하여 그에 알맞은 처리를 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 전자제어장치(410)는, 입력된 정보의 해석, 연산, 비교, 명령 등을 처리하는 중앙처리장치부(411) 및 상술한 외부 인터럽트 기능을 수행하기 위한 센서 인터럽트 처리부(413)를 포함할 수 있다.
상기 중앙처리장치부(411)는, 상기 다수의 입력 신호를 이용하여 상술한 바와 같이 엔진 회전수(RPM) 및 행정 단계를 계측 또는 판단할 수 있다.
이때, 상기 중앙처리장치부(411)는 미리 저장된 정보에 따라 상기 계측 또는 판단 결과가 정상적인지 진단할 수 있다. 그리고 상기 결과 비정상적인 경우라면, 상기 센서 인터럽트 처리부(413)에 상술한 처리 루틴을 거치도록 명령할 수 있다.
상기 센서 인터럽트처리부(413)는 상기 다수의 입력 신호, 즉, 상기 크랭크센서(420)로부터 직접 입력되는 신호, 상기 캠센서(430)로부터 직접 입력되는 신호, 상기 크랭크센서(420)로부터 상기 인버팅부(440)를 거쳐 반전 입력되는 신호 및 상기 캠센서(430)로부터 상기 인버팅부(440)를 거쳐 반전 입력되는 신호가 입력 또는 출력될 수 있다.
일례로, 상기 센서 인터럽트처리부(413)는, 상기 중앙처리장치부(411)의 명령에 따라 상기 다수의 입력 신호에 대한 처리 루틴을 적용할 수 있다. 그리고 상기 인터럽트처리부(413)는 상기 처리 루틴을 거친 결과를 다시 중앙처리장치부(411)로 제공할 수 있다.
상기 처리 루틴(routine)은, 후술할 진단방법에서 센서 인터럽트 처리부 로직변경단계(S5), 캠센서 입력반전단계(S7) 및 크랭크센서 입력반전단계(S9)를 포함할 수 있다.
상기 전자제어장치(410)는, 통신부(412), 자가진단장치부(414,On Board Diagnostics) 및 메모리부(415)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부(412)는, 상기 중앙처리장치부(411)의 명령에 따라 상기 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500), 외부기기(미도시) 등과 접속할 수 있다. 일례로, 상기 전자제어장치(410)는 상기 통신부(412)를 통하여 상기 가스히트펌프 사이클 컨트롤러(500)와 정보를 상호 송수신할 수 있다.
상기 자가진단장치부(414)는, 상기 처리 루틴을 통해 변경이 이루어진 내용을 기록할 수 있다. 일례로, 상기 자가진단장치부(414)는 상기 센서 인터럽트처리부(413)에 의해 처리 루틴을 거친 결과를 각각 상기 중앙처리장치부(411)를 통하여 제공받아 기록할 수 있다.
상기 메모리부(415)는 기억수단으로 행정에 대한 비트(bit)배열, 엔진의 회전수 계측 범위, 엔진의 시동 성공조건 등이 미리 저장될 수 있다.
또한, 상기 메모리부(415)는 상기 자가진단장치부(414)의 기록 내용을 저장할 수 있다. 이에 의하면, 크랭크센서(420) 및 캠센서(430) 중 적어도 어느 하나의 오결선에도 불구하고 상기 엔진(200)이 정상적으로 운전되도록 할 수 있어도, 사용자에게 로직 등의 변경 내용을 제공할 수 있으므로 문제 원인을 판단할 수 있으며 향후 정비를 용이하게 수행하도록 하는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단방법을 보여주는 플로우 차트이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단방법을 상세히 설명한다.
상기 엔진(200)의 운전은, 상기 가스히트펌프(GHP) 시스템(10)의 운전 시작 명령과 함께 시작될 수 있다. (S1)
상기 엔진(200)의 운전 명령으로 상기 스타터모터(201) 및 점화플러그(287)가 작동할 수 있다. 즉, 상기 엔진(200)에 시동을 걸 수 있다. (S2)
상기 스타터모터(201) 및 점화플러그(287)의 작동으로 상기 엔진(200)의 동기화가 수행될 수 있다. 즉, 상기 엔진(200)은 시동 과정을 수행하게 되면서 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정이 수행될 수 있다.
즉, 상기 엔진(200)의 시동 시점부터, 상기 캠센서(430)는 피스톤(281)의 상사점을 감지할 수 있으며, 상기 크랭크센서(420)는 상술한 바와 같이 미싱투스를 감지할 수 있다. 또한, 상기 스타터모터(201)의 구동이 시작되는 시점(T1, 도8 참조)부터 엔진 회전수(RPM)는 증가할 수 있다.
그리고, 상기 전자제어장치(410)는 상술한 외부 인터럽트 감지를 시작할 수 있다. 즉, 상기 전자제어장치(410)는 주변 장치, 연결된 구성 등에 의한 입력(신호) 감지를 시작하고 지속적으로 수행할 수 있다. (S3)
그리고 상기 외부 인터럽트의 감지가 시작되면, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 검출 신호가 상기 전자제어장치(410)로 입력될 수 있다.
이 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)가 정상 결선된 상태를 가정하여 입력되는 검출 신호를 매칭할 수 있다. 일례로, 상기 전자제어장치(410)는, 상기 크랭크센서(420)와 접속된 제 1 입력부(ex:input1)로 입력되는 신호를 상기 크랭크센서(420)의 검출 신호로 인식할 수 있고, 상기 캠센서(430)와 접속된 제 2 입력부(ex:input2)로 입력되는 신호를 상기 캠센서(430)의 검출 신호로 인식할 수 있다.
한편, 상기 전자제어장치(410)에는, 홀센서 방식의 캠센서(430)로부터 펄스(Pulse) 신호 파형이 입력될 수 있고, 마그네틱 센서 방식의 크랭크센서(420)로부터 사인파 형태의 신호 파형이 입력될 수 있다. 이 경우, 상기 전자제어장치(410)의 중앙처리장치부(411)에서 아날로그/디지털 전환(A/D Conversion)을 통해 처리할 수 있다.
여기서, 상기 전자제어장치(410)로 입력되는 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 검출 신호는 상술한 다수의 입력신호를 의미한다.
상기 전자제어장치(410)는 각각의 입력부(input)에 전기적으로 접속된 각각의 센서를 인식할 수 있다. 그리고 상기 전자제어장치(410)의 중앙처리장치부(411)는 상기 인식된 센서로부터 입력되는 신호 파형을 처리할 수 있다.
한편, 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)가 비정상적으로 설치된 경우, 즉, 오결선된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 엔진(200)의 현 행정 단계를 부정확하게 판단하게 되므로 연료 분사 및 점화 시점도 부정확해지게 되는 문제가 발생한다. 이에 의하면, 상기 엔진(200)은 엔진 회전수(RPM)가 목표 수준까지 도달하지 못하게 되거나 시동과정에서 시동을 성공하지 못하게 되는 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에서는 상기의 문제가 발생한 경우 에러(error)로 판단하여 엔진의 운전 자체를 종료하는 문제가 있다.
그러나 본 발명의 실시예를 따르는 엔진 진단방법에서는, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 오결선 케이스(case)를 네 가지로 구분하여 각각의 케이스에 알맞은 솔루션을 제공할 수 있다. 이에 의하면, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430) 중 어느 하나가 오결선되는 경우는 물론, 두 센서 모두 오결선되는 경우에도 불구하고 상기 엔진(200)의 정상적인 운전을 수행할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 정상결선과 오결선 케이스(case)에 대해 상세히 설명하고, 이에 따른 솔루션을 제공하는 상기 엔진 진단방법(도 4)을 이어서 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 정상 결선시 신호 파형을 보여주는 그래프이다. 구체적으로, 도 5는 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)가 정상적으로 설치된 경우, 상기 전자제어장치(410)가 인식하는 입력 신호의 파형을 보여준다.
여기서, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)가 정상적으로 설치된 경우라면, 상기 엔진 진단장치(400)는 입력된 신호로부터 상기 엔진(200)이 정상적으로 작동하는 것을 판단할 수 있어야 한다.
도 5를 참조하면, 상기 전자제어장치(410)는 상기 캠센서(430)로부터 입력되는 인식 신호파형(위) 및 상기 크랭크센서(420)로부터 입력되는 인식 신호파형(아래)을 비교하여 실린더(203)의 행정단계를 판단하고 판단된 행정단계에 알맞은 제어를 수행할 수 있다.
상기 전자제어장치(410)는 상기 캠센서(430)로부터 입력되는 인식 신호파형(위)으로부터 하이(high) 및 로우(low) 신호를 기준으로 행정 단계와 회전 수를 판단할 수 있다. 일례로, 첫 번째 상사점, 즉, 로우(low)에서 하이(high) 신호로 변경된 시점(L1)에서는 압축 행정이 완료된 시점이고, 두 번째 상사점, 즉, 하이(high)에서 로우(low) 신호로 변경된 시점(L2)에서는 배기 행정이 완료된 시점으로 이해할 수 있다. 그리고 첫 번째 상사점 시점(L1)에서 두 번째 상사점 시점(L2)까지 엔진(200)은 1 회전되며, 다시 두 번째 상사점 시점(L2)에서 세 번째 상사점 시점(L1)까지 엔진(200)은 1 회전되어 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정의 한 사이클이 종료된다.
상기 전자제어장치(410)는 상기 크랭크센서(420)로부터 입력되는 인식 신호파형(아래)로부터 미싱투스(m)의 위치를 파악하고, 엔진 회전수(RPM)의 계측을 위한 카운트(count)를 수행할 수 있다. 일례로, 도 5에서 상기 미싱투스(m)는 라이징 엣지(rising edge)를 기준으로 한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)가 정상 결선된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 엔진(200)의 행정 단계를 정확하게 판단할 수 있으며, 연료 분사시점, 점화시점 등을 정확하게 제어할 수 있다.
그러나, 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)의 설치 위치가 서로 뒤바뀌어 결선된 제 1 케이스 및 상기 제 1 케이스에서 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)의 극성도 뒤바뀌어 결선된 제 2 케이스에서는, 상술한 엔진(200)의 행정 단계를 정확하게 판단하여 연료 분사시점과 점화시점을 정확하게 제어할 수 없는 문제가 발생한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 1 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 2 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)의 설치 위치가 서로 뒤바뀌어 결선된 제 1 케이스에서는, 상기 전자제어장치(410)의 상기 캠센서(430)와 연결된 제 2 입력부(ex:input2)를 통해 크랭크센서(420)의 검출 신호가 입력되며, 상기 크랭크센서(420)와 연결된 제 1 입력부(ex:input1)를 통해 캠센서(430)의 검출신호가 입력된다.
이에 의하면, 상기 엔진 회전수(RPM)가 계측되지 않거나, 정상범위를 벗어나 비정상적으로 계측된다.
상세히, 상술한 기준과 같이 상기 크랭크센서(420)는 라이징 엣지(rising edge)를 기준으로 카운트(count)를 수행할 수 있다. 일례로, 상기 가스히트펌프 시스템(10)에서 운전되는 엔진 회전수(RPM)는 100(RPM)에서 3000(RPM)이내로 설정될 수 있고, 이때, 일(1) 마이크로세크(μs) 타이머를 이용하여 제어를 수행할 수 있다.
상기 일 마이크로세크 타이머는 상기 크랭크센서(420)로부터 하나의 펄스(pulse)당 소요되는 시간을 측정할 수 있다. 그리고 상기 일 마이크로세크 타이머는 16비트(bit)를 기준으로 최대 65.5(ms)까지 측정할 수 있다.
그러나, 상기 전자제어장치(410)에는 상기 크랭크센서(420)로 인식된 입력이 실제로 상기 캠센서(430)의 검출신호로 입력된다면, 캠센서(430)의 검출신호에서 라이징 엣지와 라이징 엣지 사이의 시간은 상기 일 마이크로세크 타이머의 측정 범위를 넘어서게 된다. 즉, 타이머 오버플로(overflow)가 발생될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 케이스에서 상기 엔진 회전수(RPM)의 계측은 불가하거나 비정상적인 범위로 나타나는 현상이 발생할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제 1 케이스에서 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)의 극성도 뒤바뀌어 결선된 제 2 케이스에서, 상기 전자제어장치(410)는 상기 제 1 케이스와 마찬가지로 상기 캠센서(430)와 연결된 제 2 입력부(ex:input2)를 통해 크랭크센서(420)의 검출 신호가 입력되며, 상기 크랭크센서(420)와 연결된 제 1 입력부(ex:input1)를 통해 캠센서(430)의 검출신호가 입력된다.
따라서, 상기 제 2 케이스에서도 상술한 바와 같이 상기 제 1 케이스와 동일하게 상기 엔진 회전수(RPM)의 계측은 불가하거나 비정상적인 범위로 나타나는 현상이 발생할 수 있다.
이에 더하여, 상기 제 2 케이스는, 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)가 극성도 뒤바뀌어 결선되므로, 입력 신호가 반전되어 각각 입력된다.
상세히, 상기 캠센서(430)의 입력으로 상기 전자제어장치(410)에 인식되는 인식 신호파형(위)은, 정상적인 크랭크센서(420)의 신호 파형에서 반전된 파형이므로 미싱투스(m’)가 앞서 기준으로 설정된 라이징 엣지(rising edge)가 아니라 폴링 엣지(falling edge)로 나타난다. 그리고 상기 크랭크센서(420)의 입력으로 상기 전자제어장치(410)에 인식되는 인식 신호파형(아래)은, 정상적인 캠센서(430)의 신호 파형에서 반전된 파형이므로 하이(high)와 로우(low) 신호가 뒤바뀌어 나타난다.
따라서, 상기 전자제어장치(410)는, 상기 크랭크센서(420)와 캠센서(430)로부터 입력된 인식 신호파형을 통하여 상기 엔진 회전수(RPM)의 정상 계측 여부를 판단하는 엔진 회전수(RPM) 정상계측 판단단계를 수행할 수 있다. (S4)
상기 전자제어장치(410)의 중앙처리장치부(411)는, 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)와 접속된 입력부(input)로 입력되는 신호 파형으로부터 상기 엔진 회전수(RPM)가 정상적으로 계측되는지 판단할 수 있다.
상기 엔진 회전수(RPM)가 정상적으로 계측되지 않는다면 상기 크랭크렌서(420) 및 캠센서(430)의 설치위치가 상호 뒤바뀐 것이므로, 상기 전자제어장치(410)는 상기 외부 인터럽트 기능을 통해 처리 루틴(routine)을 적용할 수 있다. 즉, 상기 센서 인터럽트 처리부(413) 로직(logic)변경단계를 수행할 수 있다.(S5)
상세히, 상기 중앙처리장치부(411)는 상기 엔진 회전수(RPM)의 비계측을 판단한 경우, 상기 센서 인터럽트처리부(413)로 미리 설정된 처리 루틴(routine)이 적용되도록 제어 명령을 내릴 수 있다.
일례로, 상기 중앙처리장치부(411)는 상기 크랭크센서(420)와 접속된 제 1 입력부(ex:input1)로 입력되는 신호 파형을 상기 캠센서(430)와 접속된 제 2 입력부(ex:input2)에서 입력되는 신호 파형으로 대체 하도록 제어 명령을 내릴 수 있다. 또한, 상기 중앙처리장치부(411)는 상기 캠센서(430)와 접속된 제 2 입력부(ex:input2)에서 입력되는 신호 파형을 상기 크랭크센서(420)와 접속된 제 1 입력부(ex:input1)에서 입력되는 신호 파형으로 대체 하도록 제어명령을 내릴 수 있다.
즉, 상기 전자제어장치는(410)는 정상 결선을 가정한 로직에서 상기 캠센서의 검출 신호와 상기 크랭크센서의 검출 신호가 상호 뒤바뀌어 입력되는 로직으로 변경할 수 있다.
이와 같이, 상기 중앙처리장치부(411)는 상기 센서 인터럽트처리부(413)에 미리 설정된 처리 루틴(routione)의 적용 명령을 내릴 수 있다.
정리하면, 상기 전자제어장치(410)는 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 인식과 입력 신호 파형이 상호 교차되도록 처리 로직(logic)을 변경할 수 있다. 이에 의하면, 상기 크랭크렌서(420) 및 캠센서(430)가 서로 설치위치가 뒤바뀐 경우의 문제를 해결하여 엔진(200)이 정상적으로 작동되도록 할 수 있다.
그리고 상기 엔진 회전수(RPM)가 정상적으로 계측되거나 또는 상기 처리 로직이 변경된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 엔진 시동 성공여부를 판단할 수 있다.(S6)
상기 엔진 시동 성공여부의 판단은 아이들링(Idling) 운전이 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부에 따라 판단할 수 있다. 여기서, 상기 아이들링 운전은 무부하 운전을 의미한다.
상기 엔진 시동 성공여부 판단과 관련하여 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엔진이 정상 작동시 분단회전수(RPM)와 시간(T)에 대한 관계를 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 전자제어장치(410)의 전원이 온상태가 되는 시점(T0)부터 상기 엔진(200)이 정지되는 시점(T8)까지 엔진 회전수(RPM)의 변화를 예시적으로 보여준다.
상기 엔진(200)의 회전수(RPM)는, 상기 엔진(200)의 시동을 위한 상기 스타터모터(201)의 구동시점(T1)부터 증가할 수 있다. 그리고, 상기 스타터모터(201)의 구동이 정지된 시점(T2)에도 행정 사이클에서 획득하는 동력에 의해 소정의 회전수에 도달하는 정상상태가 될 때까지 회전수는 증가할 수 있다.
그리고 상기 엔진 회전수(RPM)가 초기 시동에 의해 증가하는 구간에서 상기 엔진 시동 성공여부를 판단할 수 있다. 일례로, 상기 엔진 회전수(RPM)가 600 RPM이상으로 5초간 유지되는 경우 상기 전자제어장치(410)는 상기 엔진(200)의 시동이 성공된 것으로 판단할 수 있다.
즉, 상기 시동성공 판정구간(A)은, 상기 엔진 회전수(RPM)가 600 RPM을 넘어선 시점(T4)에서부터 5초가 경과하는 시점(T5)까지로 정의될 수 있다.
상기 시동성공 판정구간(A)에서, 상기 전자제어장치(410)는 상기 아이들링 운전 상태로 상기 엔진 회전수(RPM)가 600 RPM 이상으로 유지된 것으로 감지한 경우 상기 엔진(200)의 시동 성공으로 판단하고 엔진 회전수 추종 제어를 시작할 수 있다.
상기 엔진 회전수 추종 제어는 목표 회전수를 제어하는 구간(B)으로, 상기 엔진(200)의 정상 작동시 엔진 회전수가 600 RPM을 넘어선 시점(T3)부터 상기 전자제어장치(410)가 엔진 정지명령을 내린 시점(T7)까지로 정의할 수 있다.
상기 엔진 회전수 추종 제어 구간(B)에서 부하로 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 차례로 작동(T5,T6)을 시작할 수 있다.
여기서, 상기 엔진 시동 성공여부를 판단하는 단계(S5)를 제 1 시동성공여부 판단단계(S5)로 이름할 수 있다.
상기 제 1 시동성공여부 판단단계(S5)에서, 상기 엔진(200)이 시동에 성공한 것으로 판단된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 엔진(200)이 정상 상태로 보아 정상적으로 운전되도록 동작을 제어할 수 있다. (S12)
반면에, 상기 엔진(200)이 시동에 성공하지 못한 것으로 판단할 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 외부 인터럽트 기능을 통해 처리 루틴(routine)을 다시 적용할 수 있다. (S7 또는 S9)
이와 관련한 엔진 진단방법을 상세히 설명하기 위하여, 도 9 및 도 10을 참조한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 3 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 진단장치의 캠센서 및 크랭크센서가 제 4 케이스로 오결선시 신호 파형을 보여주는 그래프이다.
여기서, 상기 크랭크센서(420)의 결선은 정상적이나, 상기 캠센서(430)의 결선은 극성이 뒤바뀌어 오결선된 케이스를 제 3 케이스로 정의한다. 또한, 상기 캠센서(430)의 결선은 정상적이나, 상기 크랭크센서(420)의 결선은 극성이 뒤바뀌어 오결선된 케이스를 제 4 케이스로 정의한다. 물론, 상기 제 3 케이스 및 제 4 케이스에서 상기 크랭크센서(420) 및 캠센서(430)의 설치 위치는 정상적으로 설치된 상태로 이해할 수 있다.
또한, 상기 제 3 케이스 및 제 4 케이스에서는, 상기 크랭크센서(420) 또는 상기 캠센서(430)의 극성이 뒤바뀌어 결선된 케이스이므로, 상기 전자제어장치(410)로 입력되는 신호 파형이 정상적인 신호 파형에서 반전되어 입력될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제 3 케이스에서는 상기 전자제어장치(410)의 상기 캠센서(430)와 연결된 입력부(ex:input2)를 통해 입력되는 신호 파형이 정상적인 신호 파형(도 5 참고)에서 하이(High)와 로우(Low)가 뒤바뀐 반전된 파형으로 입력된다.
이에 의하면, 상기 크랭크센서(420)는 정상적으로 설치된 것이므로 엔진 회전수(RPM)는 정상적으로 계측되나, 상기 캠센서(430)로부터 입력되는 신호 파형의 하이와 로우가 반전되어 엔진(200)의 행정 단계와 피스톤(281)의 위치를 정확하게 판단하지 못하는 문제가 발생한다.
따라서, 상기 제 3 케이스에서는, 행정 단계 및 상기 피스톤(281)의 위치가 부정확하게 판단되어 점화 시점, 연료 분사시점 등이 제어가 올바르지 못하게 작동되는 바, 상기 엔진 회전수(RPM)가 상기 엔진 시동 성공여부 조건에 도달하지 못하는 문제가 발생한다. 즉, 아이들링(Idling) 운전이 수행되어야 하는 구간에서 상기 엔진(200)의 시동에 실패하는 문제가 있다.
도 10을 참조하면, 상기 제 4 케이스에서는 상기 전자제어장치(410)의 상기 크랭크센서(420)와 연결된 입력부(ex:input1)를 통해 입력되는 신호 파형이 정상적인 신호 파형(도 5 참고)에서 미싱투스(m’) 부분이 라이징 엣지(rising edge, 기준)로부터 폴링 엣지(falling edge)로 반전된 파형으로 입력된다.
이에 의하면, 상기 캠센서(430)는 정상적으로 설치된 것이므로 피스톤(281)의 상사점은 정상적으로 검출되나, 상기 크랭크센서(420)로부터 입력되는 신호 파형으로부터 상기 폴링 엣지로 인하여 상기 라이징 엣지에 의한 미싱투스의 연산에 진입할 수 가 없다. 따라서, 미싱투스(m’)의 위치가 잘못되므로 상기 엔진(200)의 점화 시점에 대한 제어가 부정확해 지는 바, 상기 엔진 회전수(RPM)가 상기 엔진 시동 성공여부 조건(600 RPM 이상)에 도달하지 못하는 문제가 발생한다. 즉, 상기 엔진(200)의 시동에 실패하는 문제가 있다.
한편, 상기 제 4 케이스에서는 상기 크랭크센서(420)의 극성이 뒤바뀐다 하더라도 라이징 엣지와 라이징 엣지 사이의 카운트(Count) 또는 폴링 엣지와 폴링 엣지 사이의 카운트(Count)로 판단되는 엔진 회전수(RPM)는 동일할 것이므로, 상기 엔진 회전수(RPM)는 계측이 가능하다.
따라서, 상기 제 1 시동성공여부 판단단계(S5)에서 상기 엔진(200)이 시동에 성공하지 못한 것으로 판단된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 캠센서(430)의 극성이 오결선된 것으로 보아 상기 캠센서(430)의 검출 신호를 반전시킨 신호 파형을 입력 받을 수 있다.(S7).
이를 캠센서 입력반전단계(S7)로 이름한다.
상세히, 상기 중앙처리장치부(411)는 상기 엔진 시동에 실패한 것으로 판단한 경우, 상기 센서 인터럽트처리부(413)로 미리 설정된 처리 루틴(routine)이 적용되도록 제어 명령을 내릴 수 있다.
일례로, 상기 중앙처리장치부(411)는, 상기 캠센서(430)와 접속된 입력부(ex:input2)에서 입력되는 신호 파형을 상기 인버팅부(440)와 접속된 제 1 반전 입력부(ex:input3)로부터 입력되는 신호 파형으로 대체 되도록 제어 명령을 내릴 수 있다.
여기서, 상기 제 1 반전 입력부(ex:input3)는 상기 인버팅부(440)를 거쳐 상기 캠센서(430)의 신호 파형이 반전된 신호 파형으로 입력되는 전자제어장치(410)의 입력부로 정의할 수 있다.
상기 캠센서의 신호 파형을 반전시켜 입력한 후, 상기 전자제어장치(410)는 재차 엔진 시동 성공여부를 판단할 수 있다.(S8)
여기서, 상기 엔진 시동 성공여부를 재차 판단하는 단계(S8)를 제 2 시동성공여부 판단단계(S8)로 이름할 수 있다.
상기 제 2 시동성공여부 판단단계(S8)에서 시동 성공으로 판단된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 엔진(200)이 정상운전 상태로 동작하도록 제어할 수 있다. (S12)
반면에, 상기 제 2 시동성공여부 판단단계(S8)에서 상기 엔진(200)이 시동에 성공하지 못한 것으로 판단된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 크랭크센서(420)의 극성이 오결선된 것으로 보아 상기 크랭크센서(440)의 검출 신호를 반전시킨 신호 파형을 입력 받을 수 있다.(S9)
이를 크랭크센서 입력반전단계(S9)로 이름한다.
상세히, 상기 중앙처리장치부(411)는 상기 엔진 시동에 재차 실패한 것으로 판단한 경우, 상기 센서 인터럽트처리부(413)로 미리 설정된 처리 루틴(routine)이 적용되도록 제어 명령을 내릴 수 있다.
일례로, 상기 중앙처리장치부(411)는, 상기 크랭크센서(420)와 접속된 입력부(ex:input1)에서 입력되는 신호 파형을 상기 인버팅부(440)와 접속된 제 2 반전 입력부(ex:input4)로부터 입력되는 신호 파형으로 대체 되도록 제어 명령을 내릴 수 있다.
여기서, 상기 제 2 반전 입력부(ex:input4)는 상기 인버팅부(440)를 거쳐 상기 크랭크센서(420)의 신호 파형이 반전된 신호 파형으로 입력되는 전자제어장치(410)의 입력부로 정의할 수 있다.
한편, 상기 캠센서 입력반전단계(S7)와 크랭크센서 입력반전단계(S9)의 순서는 도 4의 도시된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 바뀔 수 있다.
상기 크랭크센서의 신호 파형을 반전시켜 입력한 후, 상기 전자제어장치(410)는 또다시 엔진 시동 성공여부를 판단할 수 있다.(S10)
여기서, 상기 엔진 시동 성공여부를 또다시 판단하는 단계(S10)를 제 3 시동성공여부 판단단계(S10)로 이름할 수 있다.
상기 제 3 시동성공여부 판단단계(S10)에서 시동 성공으로 판단된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 상기 엔진(200)이 정상운전 상태로 동작하도록 제어할 수 있다. (S12)
그리고 상기 엔진(200)이 정상운전 상태로 동작되면, 상기 전자제어장치(410)는 상위의 단계를 거치면서 변경된 내용을 기록하고 저장한 후 엔진(200)의 진단을 종료할 수 있다.
일례로, 상기 센서 인터럽트 처리부에서 로직 변경을 수행한 경우, 캠센서의 검출 신호를 반전시킨 신호가 입력된 경우, 크랜크센서의 검출 신호를 반전시킨 신호가 입력된 경우 등 상기 엔진(200)의 진단 과정에서 변경된 내용을 상기 중앙처리장치부(411)가 상기 자가진단장치부(414)에 기록하도록 명령을 내릴 수 있으며, 기록 내용을 메모리부(415)에 저장하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 자가진단장치부(414) 및 메모리부(415)를 통해 변경된 내용을 기록 및 저장함으로써, 사용자가 추후에 센서의 오결선 문제를 엔진(200)의 정상적인 운전과는 무관하게 별도로 처리할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 제 3 시동성공여부 판단단계(S10)에서 상기 엔진(200)이 시동에 성공하지 못한 것으로 판단된 경우에는 크랭크센서(420)와 캠센서(430)의 결선문제가 아니라 각 센서의 고장 문제로 귀결될 수 있다.
따라서, 상기 제 3 시동성공여부 판단단계(S10)에서 상기 엔진(200)이 시동에 성공하지 못한 것으로 판단된 경우, 상기 전자제어장치(410)는 센서 고장으로 판단하여 엔진(200)의 진단을 종료한다.
상술한 엔진 진단방법에 의하면, 상기 전자제어장치(410)는 상기 캠센서(430) 및 크랭크센서(420)의 오결선을 감지할 수 있고, 상기 오결선 상태에서도 불구하고 상기 엔진(200)이 정상적으로 운전되도록 제어할 수 있다.
10: 가스히트펌프 시스템 200: 엔진
400: 엔진 진단장치

Claims (15)

  1. 엔진의 동기화를 진단하는 엔진 진단장치에 있어서,
    상기 엔진에 구비된 피스톤의 위치를 감지하는 캠센서;
    상기 엔진의 회전수(RPM)를 계측하고, 행정 단계를 판단하기 위한 미싱투스를 검출하는 크랭크센서;
    상기 캠센서 및 크랭크센서의 검출 신호를 입력받아 반전시키는 인버팅부; 및
    상기 캠센서 및 크랭크센서의 오결선이 감지되어도 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 엔진 제어부를 포함하는 엔진 진단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는,
    상기 캠센서, 크랭크센서 및 인버팅부로부터 입력되는 검출 신호를 선택적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 엔진 진단장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버팅부는 반전 증폭기를 포함하는 엔진 진단장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진제어부는,
    상기 크랭크센서와 접속되는 제 1 입력부;
    상기 캠센서와 접속되는 제 2 입력부; 및
    상기 인버팅부와 접속되는 반전 입력부를 포함하는 엔진 진단장치
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반전 입력부는,
    상기 크랭크센서의 검출 신호가 반전되어 입력되는 제 1 반전입력부; 및
    상기 캠센서의 검출 신호가 반전되어 입력되는 제 2 반전입력부를 포함하는 엔진 진단장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는,
    중앙처리장치부;
    외부 인터럽트 기능을 수행하는 센서 인터럽트 처리부; 및
    상기 센서 인터럽트 처리부에 의한 변경 내용을 기록하는 자가진단장치부를 포함하는 엔진 진단장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는,
    상기 자가진단장치부에 기록된 내용을 저장하는 메모리부를 더 포함하는 엔진 진단장치
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는,
    엔진 회전수가 비정상적으로 계측되면 상기 캠센서의 검출 신호와 상기 크랭크센서의 검출신호가 서로 뒤바뀌어 입력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 진단장치.
  9. 크랭크센서, 캠센서 및 상기 크랭크센서, 캠센서의 검출 신호가 입력되어 엔진을 진단하는 엔진 제어부를 포함하는 엔진 진단장치에 있어서,
    엔진 회전수 정상 계측여부를 판단하는 단계; 및
    상기 엔진의 시동 성공조건을 만족하는지 판단하는 시동성공여부 판단단계를 포함하며,
    상기 엔진제어부는,
    상기 엔진 회전수가 비정상적으로 계측되는 경우, 상기 캠센서의 검출 신호와 상기 크랭크센서의 검출신호가 서로 뒤바뀌어 입력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 진단방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 엔진 진단장치는,
    상기 크랭크센서 및 캠센서의 검출 신호를 반전시키는 인버팅부를 더 포함하며,
    상기 엔진 제어부는,
    상기 엔진의 시동에 실패하면, 상기 인버팅부로부터 입력되는 신호를 이용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 진단방법,

  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 시동성공여부 판단단계는,
    상기 엔진 회전수 정상 계측여부를 판단한 후 최초로 판단하는 제 1 시동성공여부 판단단계; 및
    상기 캠센서의 검출신호 또는 상기 크랭크센서의 검출신호를 반전시켜 입력한 후 재차 판단하는 제 2 시동성공여부 판단단계를 포함하는 엔진 진단방법.

  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는,
    상기 제 1 시동성공여부 판단단계 또는 제 2 시동성공여부 판단단계에서 시동 성공으로 판단되면, 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 진단방법.
  13. 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에 동력을 제공하는 엔진;
    상기 엔진의 동기화를 진단하는 엔진 진단장치를 포함하며,
    상기 엔진 진단장치는,
    피스톤의 위치를 감지하는 캠센서;
    엔진 회전수를 계측하고 미싱투스를 검출하는 크랭크센서;
    상기 캠센서 및 크랭크센서의 검출 신호를 입력받아 반전시키는 인버팅부; 및
    상기 캠센서 및 크랭크센서의 오결선을 감지하고, 상기 오결선 상태에서 상기 엔진이 정상적으로 운전되도록 제어하는 엔진 제어부를 포함하는 가스히트펌프 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 엔진은,
    실린더;
    상기 실린더 내에 설치되며, 공기와 가스연료가 혼합된 연료의 연소를 위해 구비되는 점화플러그; 및
    상기 실린더로 상기 가스 연료를 분사하는 인젝터를 포함하며,
    상기 엔진 제어부는,
    상기 캠센서, 상기 크랭크센서 및 상기 인버팅부로부터 입력되는 검출 신호를 선택적으로 처리하여 상기 점화플러그와 상기 인젝터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는,
    가스히트펌프 시스템의 냉매 사이클을 제어하는 가스히트펌프 사이클 컨트롤러와 연동되는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프 시스템.
KR1020180004046A 2018-01-11 2018-01-11 엔진 진단장치 및 그 진단방법 KR102067829B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180004046A KR102067829B1 (ko) 2018-01-11 2018-01-11 엔진 진단장치 및 그 진단방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180004046A KR102067829B1 (ko) 2018-01-11 2018-01-11 엔진 진단장치 및 그 진단방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190085782A true KR20190085782A (ko) 2019-07-19
KR102067829B1 KR102067829B1 (ko) 2020-02-11

Family

ID=67512063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180004046A KR102067829B1 (ko) 2018-01-11 2018-01-11 엔진 진단장치 및 그 진단방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102067829B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4449760B2 (ja) * 2005-01-21 2010-04-14 株式会社デンソー エンジン制御装置
KR101341533B1 (ko) * 2012-02-17 2014-01-03 엘지전자 주식회사 가스히트펌프 시스템 및 이의 제어방법
KR101795306B1 (ko) * 2016-10-07 2017-11-07 현대자동차주식회사 차량 시동 제어 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4449760B2 (ja) * 2005-01-21 2010-04-14 株式会社デンソー エンジン制御装置
KR101341533B1 (ko) * 2012-02-17 2014-01-03 엘지전자 주식회사 가스히트펌프 시스템 및 이의 제어방법
KR101795306B1 (ko) * 2016-10-07 2017-11-07 현대자동차주식회사 차량 시동 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102067829B1 (ko) 2020-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950007281B1 (ko) 가변 속도 압축기를 갖춘 열 펌프 시스템의 가역 밸브 고장을 감지 및 보정하는 방법
US20130086932A1 (en) Vehicle Air-Conditioning Device, and Refrigerant Leakage Diagnosis Method for Vehicle Air-Conditioning Device
US5713339A (en) Apparatus and method for implementing lean-burn control of internal combustion engines
WO2007069624A1 (ja) 空気調和装置
JP7401795B2 (ja) 冷媒漏洩判定システム
KR100468916B1 (ko) 공기 조화기 및 그 제어 방법
CN108954501B (zh) 空调机
KR102067829B1 (ko) 엔진 진단장치 및 그 진단방법
JP4765921B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2001073952A (ja) 圧縮機の加熱装置
JP4223631B2 (ja) 多気筒エンジンのエンジン異常判定方法
JP6926900B2 (ja) 空気調和装置
JP6836159B2 (ja) 動力伝達ベルトの異常検出装置及び異常検出方法
US11592219B2 (en) Method of controlling gas heat-pump system
JP7275754B2 (ja) 空気調和装置
JP2001012293A (ja) 多気筒エンジンの失火判定方法
KR20210077495A (ko) 가스 히트펌프 시스템 및 가스 히트펌프 시스템의 점화코일 오결선 검출방법
JPH08312427A (ja) 内燃機関の希薄燃焼制御方法および装置
KR102313901B1 (ko) 가스히트펌프 시스템 및 그 제어방법
JP3948881B2 (ja) エンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機
KR20220017689A (ko) 엔진시스템 및 그 동작방법
KR100446076B1 (ko) 내연기관장치및이를이용한공기조화기
ITTO20000857A1 (it) Procedimento e sistema per il monitoraggio dello stato di carica di un impianto di climatizzazione di un autoveicolo.
JPH08200234A (ja) 空気調和機
CN118031357A (zh) 排气温度的确定方法及空调系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant