KR20210150814A - 엔진 오일 열화 감지 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 관한 발명으로서, 엔진의 회전수, 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정하고, 측정된 엔진의 분당 회전수(RPM), 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여 엔진의 1회전 당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을 계산한 후, 계산된 상기 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 곱한 값을, 이전의 엔진 오일의 열화도에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진의 오일의 열화도를 산출해 내는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 오일 열화 감지 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MEASURIN ENGINE OIL DETERIORATION}
본 발명은 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 엔진 오일의 열화 상태를 정확히 예측할 수 있으며, 다양한 차종에 대해서 적용 가능한 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
차량의 엔진 오일의 경우 오랜 기간의 사용시 오일이 열화되는데, 오일의 사용에 따라 오일은 점차 알칼리성에서 산성으로 변하게 된다. 한편, 오일의 사용에 따라 오일 내의 전염기가(TBN, total base number) 수치가 점차 감소되기 때문에, TBN을 측정하면 오일의 열화정도를 정확히 알 수 있다. 그러나 이러한 TBN을 측정하는 장비는 차량에 장착하기에 무리가 있으며, 따라서 그에 대한 대안으로 여러 가지의 기술들이 제시되고 있다.
일 예로, 오일이 열화되면 점도가 증가한다는 사실에 기초를 두어 오일통로의 압력차 또는 오일펌프의 토출압을 측정하는 압력센서를 이용하여 오일의 점도변화를 측정하는 방법이 제시되고 있으나, 이는 압력의 차이에 따라 반드시 오일의 열화라고 추정할 수 없으며 그 측정의 편차가 심하여 일반화되지 못하고 있다.
한편, 오일의 열화에 따른 극성기 변화량을 측정하기 위해 전극을 장착하여 정전용량을 측정하는 내용의 기술이 특허문헌 1에서 제시되어 있으나, 이 경우는 정전용량에 미치는 요인 다양하며, 그 변화량 또한 매우 작아 측정치에 측정오차 한계가 있어 실제 차량에 장착하기에는 부적합한 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 특허문헌 2에서는 파장 1000nm 이상의 근적외선을 이용하여 엔진 오일의 흡광도를 측정하고, 이러한 흡광도의 증가율에 따라 엔진 오일의 열화 상태를 판정하도록 하고 있다.
그러나, 특허문헌 2에서 개시된 기술의 경우에도 근적외선 조사할 수 있는 별도의 적외선 센서 및 이를 전기적 신호로 바꾸어주는 시스템을 별도로 구비하여야 하며, 공급되는 오일의 종류에 따라 흡광도의 특징이 달라질 수 있으며, 각종의 오일에 대해서 초기 흡광도의 데이터가 필요하기 때문에 다양한 오일 종류에 대응하기 용이하지 않는 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제10-2001-0009114호 특허문헌 2: 대한민국 등록특허 제10-1356176호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 간이한 방법으로, 엔진 오일의 열화 상태를 정확히 예측할 수 있으며, 내연 기관 차량과 하이브리드 차량 등 다양한 차종에 대해서 적용 가능한 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법에서는, 엔진의 회전수, 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정하는 단계; 측정된 엔진의 분당 회전수(RPM), 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여 엔진의 1회전 당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을 계산하는 단계; 계산된 상기 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 곱한 값을, 이전의 엔진 오일의 열화도에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진의 오일의 열화도를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))은, 하기 식1에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00001
...식1
여기서, RPM은 엔진의 분당 회전수, Load는 엔진의 부하(kgf·m), Temp는 엔진 오일 온도(℃), a0,a1, a2, a3, a4는 계수.
한편, 누적된 상기 현재 시점의 엔진 오일의 열화도가 소정값 이상인 경우, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또는, 오일 열화도에 기초하여, 잔여 오일 수명을 연산하고, 연산된 잔여 오일 수명에 따라 운전자에게 관련 정보를 표시하게 할 수도 있다. 이를 위해, 바람직하게는, 미리 정해진 기준 최대 열화도 지표값과, 누적된 상기 현재 시점의 엔진의 열화도를 이용하여 엔진 오일의 잔여 수명을 연산하는 단계; 연산된 상기 잔여 수명이 소정값 이하인 경우에, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하는 단계;를 더 포함할 수도 있다.
또한, 바람직하게는, 오일 열화도에 기초한 상기 잔여 수명 계산법을 보완할 수 있도록, 차량의 주행 시간 또는 차량의 주행 거리 중 적어도 어느 하나에 의거하여 엔진 오일의 잔여 수명을 연산하는 단계를 더 포함하고, 현재 시점의 엔진의 열화도를 이용하여 연산된 엔진 오일의 잔여 수명과, 차량의 주행 시간 또는 차량의 주행 거리 중 적어도 어느 하나에 의거하여 연산된 엔진 오일의 잔여 수명을 대비하여, 최소값을 엔진 오일의 잔여 수명으로 확정하고, 확정된 상기 엔진 오일의 잔여 수명이 소정값 이하인 경우에, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시할 수도 있다.
한편, 바람직하게는, 엔진 오일의 열화도는, 엔진 오프 시에도 삭제되지 않도록, 엔진 제어기의 EEP ROM에 저장되는 것이 바람직하다.
그리고, 엔진 오일의 열화도는, 엔진 오일의 교체 시에 진단기 또는 클러스터의 입력 버튼을 조작함으로써 미리 정해진 초기 오일 열화도 값(X(0))으로 리셋되는 것이 바람직하다.
상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 시스템은, 엔진의 회전수(RPM), 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정하는 엔진 정보 수집부; 엔진 정보 수집부에 의해 수집된 엔진의 회전수, 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여 엔진의 1회전당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을 계산하는 열화 인자 계산부; 열화 인자 계산부에서 계산된 상기 열화 인자의 변화량을 이용하여 잔여 오일 수명을 계산하는 잔여 오일 수명 연산부;를 포함하고, 잔여 오일 수명 연산부에서는, 계산된 상기 열화 인자의 변화량을, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 곱한 값을, 이전의 엔진의 열화도에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진의 열화도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 잔여 오일 수명 연산부의 연산 결과에 따라, 오일 교체 알람을 송출하는 표시부를 더 구비할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 잔여 오일 수명 연산부는, 차량 주행 거리에 기반하여 잔여 오일 수명을 연산하는 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부와, 차량 주행 시간에 기반하여 잔여 오일 수명을 연산하는 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부 중 적어도 어느 하나를 더 구비하고, 열화 인자 계산부에서 계산된 상기 열화 인자의 변화량을 이용하여 계산된 잔여 오일 수명과, 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부 및 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부에서 각각 연산된 잔여 오일 수명 중 최소값을 잔여 오일 수명으로 확정하는 잔여 오일 수명 판단부를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 의하면, 동일한 운전 조건(RPM, 부하, 오일 온도) 하에서 엔진 회전수 증가에 따라 선형적으로 증가함이 확인된 열화 인자를 사용함으로써, 현재의 오일 상태에 대한 정확한 예측이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 의하면, 엔진 회전수를 기반으로, 오일 열화도를 누적하여 잔여 오일 수명을 계산함으로써, 엔진의 공회전 기간에 상관없이 적용 가능하며, 일반적인 내연 기관 이외에, 내연 기관 차량 뿐만 아니라 간헐적으로 엔진이 작동하는 하이브리드 차량에 대해서도 정확한 오일 상태에 대한 예측이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 의하면, 별도의 추가 측정 장비 없이도, 운전 조건을 이용하여 실시간으로 오일 열화도를 예측할 수 있으며, 예측된 오일 교환 시점을 운전자에게 알려줌으로써, 엔진 오일 미교체로 인한 엔진 손상을 방지하고, 불필요하게 잦은 엔진 오일의 교체를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 오일 열화 감지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법 및 감지 시스템에서의 오일 열화도를 산출하기 위한 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법 및 그 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
도 1에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 오일 열화 감지 시스템의 구성을 나타내는 블록도를 도시하고 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 오일 열화 감지 시스템은 기본적으로, 엔진의 회전수, 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정하는 엔진 정보 수집부(100), 엔진 정보 수집부(100)에 의해 수집된 엔진의 분당 회전수(RPM), 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여, 엔진의 1회전당 엔진 오일의 열화 인자(f(RPM, Load, Temp))의 변화량을 계산하는 열화 인자 계산부(200) 및 열화 인자 계산부(200)에서 계산된 열화 인자의 변화량을 이용하여 잔여 오일 수명을 계산하는 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310)를 포함한다.
엔진 정보 수집부(100)에서는, 센서부(110)를 통해, 엔진의 회전수, 부하 및 엔진 오일의 온도를 수집하고, 이를 열화 인자 계산부(200)로 전달하는 기능을 수행한다.
여기서, 센서부(110)는, 차속, 엔진 회전수, 엔진 오일의 온도, 스로틀 밸브의 개도 등을 각각 검지하기 위한 복수의 센서로 이루어진다.
바람직하게는, 엔진 회전수는, 홀 센서 등과 같이 크랭크 축이 회전 할 때마다 소정의 신호를 발생시켜 엔진의 회전수를 측정하기 위한 엔진 회전수 측정 센서를 통해 수집될 수 있다.
부하는 토크 센서로부터 직접 측정되거나, 또는 엔진의 회전수와 스로틀 밸브의 개도량을 감지하여, 차량의 전자제어유닛에서 그에 따른 엔진의 부하를 모델링을 통해 산출할 수도 있다.
또한, 엔진 오일의 온도는, 엔진 오일의 순환 회로 상에 설치되는 온도 센서에 의해 측정될 수 있다.
엔진 정보 수집부(100)에 의해 수집된 엔진의 회전수, 부하 및 엔진 오일의 온도에 관한 정보는 열화 인자 계산부(200)로 전해져, 엔진의 1회전당 엔진 오일의 열화 인자(X)의 변화량을 계산하는 데 사용된다.
엔진 오일의 열화는, 엔진의 분당 회전수(RPM), 엔진 부하 및 오일 온도에 영향을 받는다. 그리고, 엔진 오일의 열화는 질화물과 산화물이 생성됨으로 발생한다. 따라서, 본 발명에서는, 오일의 열화 상태를 나타내기 위한 열화 인자(X)를, 엔진 오일에 포함된 산화물양에 의해 결정되는 산화도(oxidation) 및 질화물 양에 의해 결정되는 질화도(nitration)의 평균값으로 한다. 그리고, 엔진의 1회전 당 열화 인자(X)의 변화량을, 엔진의 회전수, 부하 및 엔진 오일에 관한 함수 f(RPM, Load, Temp)로 표현되는 값으로 한다. 구체적으로는, 엔진의 1회전당 열화 인자(X)의 변화량은, 엔진 정보 수집부(100)에 의해 수집된 엔진의 분당 회전수(RPM), 부하(load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)에 관한 정보와, 하기의 식1을 이용하여 산출된다.
Figure pat00002
...식1
여기서, RPM은 엔진의 분당 회전수, Load는 엔진의 부하(kgf·m), Temp는 엔진 오일 온도(℃), a0,a1, a2, a3, a4는 계수이다.
식1은, 오일 열화도와 관련된 산화도와 질화도 및 엔진의 회전수, 부하, 오일 온도의 관계에 관한 데이터 분석을 통해 취득된 것으로서, 여기서, 계수 a0,a1, a2, a3, a4 는 시험 데이터들을 최소 자승법을 이용하여 대해 근사(피팅) 시킴으로써 취득된다. 동일한 엔진에 대해서는 5개의 계수의 값은 상수로 고정되게 된다.
잔여 오일 수명 연산부(400)에서는, 열화 인자 계산부(200)가 식1을 이용하여 계산한 엔진의 1회전당 열화 인자(X)의 변화량을, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 곱한 값을, 이전의 엔진의 열화도에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진의 열화도를 산출한다.
즉, 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법에서는, 열화 인자(X)를 이용하여 오일 열화도를 산출함에 있어서, 시간을 기준으로 누적하지 않고, 엔진 회전수를 기반으로 누적한다. 이는, 엔진 오일의 경우, 주로 엔진의 윤활 과정에서 열화되기 때문에, 엔진 오일의 교체 후 경과 시간이나, 주행 거리보다, 실제로 엔진이 몇회전하였는지가 오일 열화에 있어서 보다 더 중요하기 때문이다.
한편, 본 발명의 발명자들의 연구에 따르면, 동일 운전 조건(RPM, 부하 및 오일 온도) 하에서는, 오일의 산화도와 질화도의 평균값인 열화 인자(X)는 엔진 회전수의 변화에 따라 선형적으로 변화하는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법에서, 오일 열화도를 판정하기 위한 열화 인자(X)의 변화는, 하기의 식2에서 나타난 바와 같이, 시간이 아닌 엔진 회전수(r)에 기반하여 변화하는 미분 방정식의 형태로 표현되게 된다.
Figure pat00003
...식2
한편, 차량의 엔진 제어기(ECU) 내에서 연산이 수행되기 위해, 상기 식2를 이산화(discretization)하면 다음의 식3과 같이 된다. 여기서 △r은 소정의 샘플링 간격 동안의 엔진 회전수가 변화(증가)된 양을 나타낸다.
Figure pat00004
...식3
상기 식3을, 좌변에 △r만큼 엔진이 회전하였을 때의 열화 인자값(X(r+△r))이 오도록 정리하면, 하기의 식4와 같다.
Figure pat00005
...식4
상기 식4에 의하면, 엔진이 △r만큼 회전하였을 때의 열화 인자값(X(r+△r))은, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 엔진의 1회전당 열화 인자(X)의 변화량을 곱한 값을, 이전의 엔진의 열화도(X(△r))에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진 오일의 열화도를 산출한다. 그리고, 오일 열화도의 초기값(X(0))은 최초의 엔진 오일의 주입 시에, 그리고 엔진 오일의 교체 시마다, 진단기 또는 차량의 클러스터의 메뉴를 조작함으로써, 미리 정해진 값으로 엔진 제어기의 EEP ROM에 입력된다.
예컨대, 만약, 샘플링 시간을 1초로 하여, 1초당 연산이 수행되도록 하는 경우, 샘플링 시간인 1초 동안의 엔진 회전수(△r)는 다음과 같은 식5로 나타낼 수 있다. 여기서 k는 누적 시간(s)을 의미한다.
Figure pat00006
...식5
그리고, k+1초 후의 열화 인자값(X(k+1))은, 식6에 나타나 있는 바와 같이, k초 전의 열화 인자값(X(k))에, 1초 동안의 엔진 회전수(△r)와, 엔진의 1회전당 열화 인자(X)의 변화량(f(RPM, Load, Temp)을 곱한 값으로 산출되게 된다.
Figure pat00007
...식6
상기한 바와 같이, 샘플링 시간이 1초인 경우에는 엔진 1회전당 연산이 수행되어 엔진이 1회전할 때마다 엔진 오일의 열화도가 계산되게 된다.
그러나, 오일 열화는 상대적으로 느리게 진행되므로, 엔진의 1회전마다 연산을 수행할 필요는 없다. 즉,오일 열화도를 산출하기 위해서는 특정 샘플링 기간마다 연산을 수행하면 되고, 엔진 제어기의 연산 능력에 따라 샘플링 기간을 적절히 설정하면 된다.
도 2에서는, 샘플링 시간이 1초인 상기한 예와 관련하여, 열화 인자 계산부(200)에서 계산된 열화 인자를 이용해, 잔여 오일 수명 연산부(400)에서 행해지는 오일 열화도 산출하는 방법의 흐름에 대해서 도시하고 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 엔진 정보 수집부(100)로부터, k초에서의 엔진의 분당 회전수(RPM), 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(TEMP)에 관한 정보가 수집되면, 해당 정보를 이용하여 k초에서의 엔진의 1회전당 열화 인자(X)의 변화량이 계산된다.
그리고, 도 2에서 도시된 바와 같이, 현재 시점(k+1 초)의 크랭크 샤프트의 누적 회전수가 타임 딜레이 박스(time-delay box)를 지나게 되면, 1초전 누적 회전수가 되고, 현재 크랭크 샤프트의 누적 회전수에, 1초전 크랭크 샤프트의 누적 회전수를 빼면, 1초당 크랭크 샤프트의 회전수(△r)이 산출된다. 그리고, k초에서의 엔진의 1회전당 열화 인자(X)의 변화량에, 1초당 크랭크 샤프트의 회전수(△r)를 곱한 값에 대하여, k초 에서의 열화 인자(X(k))값이 더해지면 k+1 초에서의 열화 인자(X(k))이 산출되게 된다. 한편 오일 열화 인자(오일 열화도)는 엔진이 오프되더라도 지워지지 않도록, 바람직하게는 엔진 제어기(ECU)의 EEP ROM에 저장되게 된다. 그리고, 엔진 오일이 교환되면, 진단기의 조작 또는 차량의 클러스터 메뉴의 조작을 통해, 오일 열화도 값이 리셋되게 된다.
현재 시점의 열화 인자(X(k+1)) 값이 산출되면, 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310)에서는, 열화 인자(X)를 이용하여 엔진 오일의 잔여 오일 수명을 연산한다.
바람직하게는, 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310)에서는, 현재 시점의 열화 인자(X(k+1)) 값이 미리 정해진 소정값 이상이 되는 경우를 엔진 오일의 교체 시점으로 판단할 수 있다. 따라서, 이 경우에 후술하는 바와 같이 표시부(500)로 하여금, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하도록 할 수 있다.
한편, 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310)에서는, 미리 정해진 기준 최대 열화도 지표값을 저장해 놓고, 기준 최대 열화도 지표값과 현재 시점의 열화 인자값(X(k+1))의 비율을 통해 잔여 수명을 예측할 수 있다. 따라서, 현재 시점의 열화 인자값(X(k+1))이, 기준 최대 열화도 지표값을 기준으로 일정 비율 이상에 도달하게 되면, 표시부(500)로 하여금, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하도록 할 수 있다. 또한, 현재 시점의 열화 인자값(X(k+1))이 상기 일정 비율에 도달하지 않는 경우에도, 정보 전달의 목적으로, 표시부(500)로 하여금 현재 엔진 오일의 예상 잔여 수명을 표시하게 할 수 있다.
한편, 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 잔여 오일 수명 연산부(300)는, 잔여 오일 수명을 예측하기 위해, 상술한 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310) 이외에 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부(320) 및/또는 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부(330)를 더 포함할 수 있다.
오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부(320)에서는, 엔진 제어기(ECU)의 런타임 연산을 통해, 엔진 오일의 교환 후 차량의 누적 주행 시간을 계산하고, 누적 주행 시간을, 미리 정해진 최대 오일 교환 시간 주기와 대비하여 잔여 오일 수명을 예측한다.
오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부(330)에서는, 엔진 제어기(ECU)의 런타임 연산을 통해, 엔진 오일의 교환 후 차량의 누적 주행 거리를 계산하고, 누적 주행 거리를, 미리 정해진 최대 오일 교환 마일리지와 대비하여 잔여 오일 수명을 예측한다.
잔여 오일 수명 판단부(400)에서는, 잔여 오일 수명 연산부(300)에서의 연산 결과를 토대로, 최종 잔여 오일 수명을 확정한다.
바람직하게는, 잔여 오일 수명 판단부(400)에서는 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310)에서 연산된 잔여 수명을 최종 잔여 수명으로 확정할 수 있다.
또는, 잔여 오일 수명 연산부(300)가, 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310) 이외에 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부(320) 및/또는 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부(330)를 더 포함하는 경우에는, 잔여 오일 수명 판단부(400)에서는, 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310), 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부(320) 및/또는 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부(330)에서 각각 연산된 잔여 수명을 서로 대비하여 최소값에 해당하는 잔여 수명을 최종 잔여 수명을 확정한다.
차량의 공회전 기간이 긴 경우, 또는 엔진이 간헐적으로 동작하는 하이브리드 차량의 경우, 오일 교환 주기나 오일 교환 마일리지에 의한 잔여 수명 예측은 부정확할 가능성이 있다. 따라서, 바람직하게는 잔여 오일 수명 판단부(400)에서는, 오일 열화도 기반 잔여 오일 수명 연산부(310), 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부(320) 및/또는 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부(330)에서 각각 연산된 잔여 수명 중 가장 최소값을 최종 잔여 수명으로 확정한다.
최종 잔여 수명이 확정되면, 잔여 오일 수명 판단부(400)에서는, 표시부(500)로 하여금 확정된 잔여 수명과 관련하여, 운전자에게 경보를 알리도록 한다.
이 때, 표시부(500)로 하여금, 오일 교체 시기가 도래하였을 때 이를 알리는 것 뿐만 아니라, 오일 교체 시기를 예측할 수 있도록 여러 단계로 나누어 경보를 실시하게 할 수 있다. 즉, 1차와 2차로 나누어, 확정된 잔여 수명이, 각각의 경고 수명 기준값에 도달하였을 때마다 해당 사실을 운전자에게 경보하도록 할 수 있다.
표시부(500)는, 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법에 의해 감지된 엔진 오일의 열화 정도에 기초하여, 엔진 오일의 교체 시점이 도달하였을 때에, 이를 경보하는 기능을 수행한다. 또한, 전술한 바와 같이, 엔진 오일의 잔여 수명 및 교체 시기를 단계적으로 안내하는 기능을 수행할 수도 있다. 바람직하게는, 표시부(500)는 운전석에 설치된 클러스터일 수 있으며, 관련 정보는 클러스터 상에서 팝업에 의해 통지될 수 있다.
한편, 상기한 엔진 오일 열화 감지 시스템을 구성하는 엔진 정보 수집부(100), 열화 인자 계산부(200), 잔여 오일 수명 연산부(300), 잔여 오일 수명 판단부(400) 등의 각 구성은, 차량에 구비된 컴퓨터의 형태로 실현하도록 해도 된다. 그 경우, 이 제어 기능을 실현하기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하고, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 읽어 들여, 실행함으로써 실현해도 된다. 또한, 여기에서 말하는 「컴퓨터 시스템」이란, 차량에 내장된 컴퓨터 시스템이며, OS나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하는 것으로 한다. 또한, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉서블 디스크, 광학 자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 휴대용 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치를 말한다. 또한 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 통하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함해도 된다. 또한 상기 프로그램은, 상술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 되고, 또한 상술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이어도 된다.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 오일 열화 감지 방법을 나타내는 순서도이다.
엔진 오일의 최초 주입이 완료되거나, 엔진 오일의 교체가 이루어지면, 진단기 또는 차량을 클러스터의 메뉴를 조작함으로써, 오일 열화 인자가 미리 정해진 초기값(X(0))으로 리셋되고, 그 때부터, 도 3에 도시된 엔진 오일 열화 감지 방법에 의한 엔진 오일의 열화도가 검지되기 시작한다.
이를 위해 먼저, 엔진 정보 수집부(100)에 의해, 엔진의 회전수, 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정함으로써 관련 정보를 수집하는 엔진 정보 수집 단계(S10)를 실시한다.
그리고, 단계 S10에서 수집된 엔진의 회전수, 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여, 열화 인자 계산부(200)에서는 엔진 오일의 열화도를 계산한다(S20). 이를 위해, 열화 인자 계산부(200)에서는 먼저, 엔진의 1회전 당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을 계산한다. 그리고, 엔진 정보 수집부(100)를 이용하여, 소정의 샘플링 기간(예컨대 1초) 동안 발생한 엔진의 회전수에 관한 정보를 수집한다. 그리고, 엔진의 1회전 당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량과, 소정의 샘플링 기간 동안 발생한 엔진의 회전수를 이용하여 소정의 샘플링 기간 동안에 엔진 오일의 열화 정도(열화 인자의 변화량)을 산출하고, 이를 종전의 열화도(X(k))에 누적함으로써, 현재의 오일의 열화도(X(k+1))를 계산한다.
엔진의 1회전 당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량 및 이를 이용한 오일 열화도의 구체적인 계산 방법에 대해서는 앞서 상세히 설명하였는바, 중복된 설명은 생략한다.
엔진 오일의 열화도가 계산되면, 잔여 오일 수명 연산부(300) 및 잔여 오일 수명 판단부(400)에서는 잔여 오일 수명을 계산하고 이를 확정한다.
바람직하게는 단계 S20에서 계산된 현재의 엔진 오일의 열화도(X(k+1))이 미리 정해진 기준값을 초과한 것으로 나타난 경우, 해당 엔진 오일의 수명이 모두 소진된 것으로 판단할 수 있고, 이 경우 표시부(500)를 제어하여, 운전자에게 엔진 오일 교체 경고를 표시하도록 할 수 있다.
또는, 단계 S20에서 계산된 현재의 엔진 오일의 열화도(X(k+1))가, 미리 정해진 기준값을 초과하였을 때에, 현재의 엔진 오일의 열화도(X(k+1))를 미리 정해진 기준 최대 열화도 지표값과 대비하여, 그 비율을 통해 잔여 수명을 연산할 수도 있다(S30).
그리고, 연산된 잔여 오일 수명을 미리 정해진 소정값과 대비하여(S40), 잔여 오일 수명이 소정값 미만이 되면, 즉, 현재 시점의 열화 인자값(X(k+1))이, 기준 최대 열화도 지표값을 기준으로 일정 비율 이상에 도달하게 되면, 표시부(500)를 제어하여, 운전자에게 오일 교체 알람을 송출하게 한다(S50).
한편, 바람직하게는 전술한 바와 같이, 엔진 오일의 열화도에 기반한 잔여 오일 수명 산정 방법을 보완하기 위하여, 차량의 주행 시간 또는 차량의 주행 거리 중 적어도 어느 하나에 의거하여 엔진 오일의 잔여 수명을 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 단계 S30에서는 현재 시점의 엔진의 열화도를 이용하여 연산된 엔진 오일의 잔여 수명과, 차량의 주행 시간 또는 차량의 주행 거리 중 적어도 어느 하나에 의거하여 연산된 엔진 오일의 잔여 수명을 대비하여, 최소값을 엔진 오일의 잔여 수명으로 확정하여, 단계 S40에서 소정값과 대비 대상이 되는 잔여 오일 수명이 되도록 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 엔진 정보 수집부 200: 열화 인자 계산부
300: 잔여 오일 수명 예상부 400: 잔여 오일 수명 판단부
500: 표시부

Claims (10)

  1. 엔진의 회전수, 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정하는 단계;
    측정된 엔진의 분당 회전수(RPM), 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여 엔진의 1회전 당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을 계산하는 단계;
    계산된 상기 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 곱한 값을, 이전의 엔진 오일의 열화도에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진의 오일의 열화도를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 열화 감지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))은, 하기 식1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 열화 감지 방법.
    Figure pat00008
    ...식1
    여기서, RPM은 엔진의 분당 회전수, Load는 엔진의 부하(kgf·m), Temp는 엔진 오일 온도(℃), a0,a1, a2, a3, a4는 계수.
  3. 청구항 1에 있어서,
    누적된 상기 현재 시점의 엔진 오일의 열화도가 소정값 이상인 경우, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 열화 감지 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    미리 정해진 기준 최대 열화도 지표값과, 누적된 상기 현재 시점의 엔진의 열화도를 이용하여 엔진 오일의 잔여 수명을 연산하는 단계;
    연산된 상기 잔여 수명이 소정값 이하인 경우에, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 열화 감지 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    차량의 주행 시간 또는 차량의 주행 거리 중 적어도 어느 하나에 의거하여 엔진 오일의 잔여 수명을 연산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 현재 시점의 엔진의 열화도를 이용하여 연산된 엔진 오일의 잔여 수명과, 차량의 주행 시간 또는 차량의 주행 거리 중 적어도 어느 하나에 의거하여 연산된 엔진 오일의 잔여 수명을 대비하여, 최소값을 엔진 오일의 잔여 수명으로 확정하고,
    확정된 상기 엔진 오일의 잔여 수명이 소정값 이하인 경우에, 운전자에게 엔진 오일 교환 경고를 표시하는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 열화 감지 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진 오일의 열화도는, 엔진 제어기의 EEP ROM에 저장되는, 엔진 오일 열화 감지 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진 오일의 열화도는, 엔진 오일의 교체 시에 진단기 또는 클러스터의 입력 버튼을 조작함으로써 리셋되는, 엔진 오일 열화 감지 방법.
  8. 엔진의 회전수(RPM), 부하(Load) 및 엔진 오일의 온도(Temp)를 측정하는 엔진 정보 수집부;
    상기 엔진 정보 수집부에 의해 수집된 엔진의 회전수, 부하 및 엔진 오일의 온도를 이용하여 엔진의 1회전당 엔진 오일의 열화 인자의 변화량(f(RPM, Load, Temp))을 계산하는 열화 인자 계산부;
    상기 열화 인자 계산부에서 계산된 상기 열화 인자의 변화량을 이용하여 잔여 오일 수명을 계산하는 잔여 오일 수명 연산부;를 포함하고,
    상기 잔여 오일 수명 연산부에서는, 계산된 상기 열화 인자의 변화량을, 소정의 샘플링 기간 동안의 엔진 회전수(△r)와 곱한 값을, 이전의 엔진의 열화도에 누적함으로써, 현재 시점의 엔진의 열화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 열화 감지 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 잔여 오일 수명 연산부의 연산 결과에 따라, 오일 교체 알람을 송출하는 표시부를 더 구비하는, 엔진 오일 열화 감지 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 잔여 오일 수명 연산부는, 차량 주행 거리에 기반하여 잔여 오일 수명을 연산하는 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부와, 차량 주행 시간에 기반하여 잔여 오일 수명을 연산하는 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부 중 적어도 어느 하나를 더 구비하고,
    열화 인자 계산부에서 계산된 상기 열화 인자의 변화량을 이용하여 계산된 잔여 오일 수명과, 상기 오일 교환 마일리지 기반 잔여 오일 수명 연산부 및 오일 교환 주기 기반 잔여 오일 수명 연산부에서 각각 연산된 잔여 오일 수명 중 최소값을 잔여 오일 수명으로 확정하는 잔여 오일 수명 판단부를 더 구비하는, 엔진 오일 열화 감지 시스템.

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