WO2015072798A1 - 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법 - Google Patents

실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for diagnosing the fixation of a cylinder deactivation mechanism, and more particularly, to a method for diagnosing the fixation of a cylinder deactivation mechanism for detecting a closed or open fixation of an intake valve and an exhaust valve due to a failure of the cylinder deactivation mechanism. It is about.
  • a cylinder deactivation device that is, a CDA device
  • a CDA device is a device that deactivates some of the entire cylinders during braking or at constant speed, and supplies fuel to a cylinder to be stopped during CDA operation. The operation of the overtake / exhaust valves is stopped.
  • the CDA device simultaneously opens and closes the intake valve and the exhaust valve based on one cylinder.
  • the intake valve and the exhaust valve are fixed to the open or closed state without being opened or closed.
  • the valve fixing pin supporting the intake valve and the exhaust valve to be closed at the same time is broken, either the intake valve or the exhaust valve is closed and the other is fixed in the open state.
  • the CDA device fails, normal combustion does not occur in the normal driving mode, so the torque variation occurs on the failed cylinder and the operability is degraded. Therefore, the CDA device needs to be repaired quickly. The driver must be recognized early.
  • the present invention was created to improve the problems of the conventional method for diagnosing the fixation of the cylinder deactivation mechanism as described above, and by detecting the open and closed fixation states of the intake valve and the exhaust valve, the failure of the cylinder deactivation mechanism is detected. It is an object of the present invention to provide a method for diagnosing the fixation of a cylinder deactivation mechanism that can be diagnosed.
  • the method for diagnosing the fixation of the cylinder deactivation mechanism includes a cylinder deactivation mechanism for detecting a closed or open fixation state of an intake valve and an exhaust valve due to a failure of the cylinder deactivation mechanism.
  • an intake valve stuck determination step of detecting a change in the intake pressure of each intake manifold cylinder in the operation off mode of the cylinder deactivation mechanism and comparing the set value with the set value to determine whether the intake valve is closed or open stuck
  • an exhaust valve fixing decision step of determining whether the exhaust valve is closed or opened by detecting an air-fuel ratio state in the exhaust gas when it is determined whether the intake valve is closed or opened in the intake valve fixing step.
  • the intake valve fixation determination step when the amount of change in the detected intake pressure is larger than a set value, the intake valve is closed and the intake valve is closed. If the change amount is smaller than the set value, it may be determined that the intake valve is open.
  • the set value which is the comparison target of the change amount of the intake pressure has an upper limit threshold and a lower limit threshold value, and the change amount of the intake pressure is larger than the upper limit threshold.
  • a closed fixation it may be determined as an open fixation if it is smaller than the lower limit threshold.
  • the exhaust valve fixing determination step when the air-fuel ratio in the detected exhaust gas is lean, it may be determined that the exhaust valve is opened and fixed.
  • a misfire of a cylinder is detected when the air-fuel ratio in the detected exhaust gas is normal, and a misfire occurs in a single cylinder. It can be judged as a closed fixation.
  • the method for diagnosing the fixation of the cylinder deactivation mechanism includes a cylinder deactivation mechanism for detecting a closed or open fixation state of an intake valve and an exhaust valve due to a failure of the cylinder deactivation mechanism.
  • the intake valve stuck determination step of detecting the intake pressure of the entire intake manifold in the operation off mode of the cylinder deactivation mechanism and comparing the set value with the set value to determine whether the intake valve is closed or opened. If it is determined whether the intake valve is closed or open fastened in the intake valve stuck determination step, by detecting the state of the air-fuel ratio in the exhaust gas characterized in that it comprises an exhaust valve stuck determination step for determining whether the exhaust valve closed or open fastened do.
  • the apparatus for diagnosing the fixation of the cylinder deactivation mechanism includes an intake pressure detector for measuring the intake pressure of the intake manifold, an oxygen sensor for measuring the amount of air in the exhaust gas, and a cylinder deactivation.
  • the intake pressure detection unit detects a change amount of the intake pressure for each cylinder of the intake manifold and compares it with a set value to determine whether the intake valve is closed or open. It is characterized in that it comprises a control unit for determining whether the open and closed fastening of the exhaust valve by calculating the state.
  • the controller may determine whether the exhaust valve is closed by detecting misfire of the cylinder according to the state of the air-fuel ratio.
  • the failure of the cylinder deactivation mechanism can be diagnosed by detecting the open and closed fixation states of the intake valve and the exhaust valve. By notifying the driver of the fault, there is an effect that can be quickly repaired.
  • FIG. 1 is a schematic opening diagram of a multi-cylinder engine for explaining a method for diagnosing the fixation of a cylinder deactivation mechanism according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart illustrating a method for diagnosing the fixation of a cylinder deactivation mechanism according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a graph showing an intake air pressure difference to explain the determination of whether the intake valve is fixed shown in FIG. 2.
  • a device for diagnosing a fixation of a cylinder deactivation mechanism includes an intake pressure detection unit 30 that measures an intake pressure of an intake manifold 10, and an amount of air in the exhaust gas.
  • the oxygen sensor 40 and the intake pressure detector 30 detect the change amount of the intake pressure for each cylinder of the intake manifold 10 and compare it with a set value, and compare the state of the air-fuel ratio in the exhaust gas from the oxygen sensor 40.
  • the control unit 50 calculates and determines whether the exhaust valve is open or closed.
  • each cylinder is provided with an intake valve 15 and an exhaust valve 25, and each intake valve 15 is in communication with each other by an intake manifold 10 to introduce air for combustion, and each exhaust valve 25 Are communicated by the exhaust manifold 20 to exhaust the exhaust gas.
  • the intake manifold 10 includes an intake pressure detector 30 for measuring the intake pressure, and the exhaust manifold 20 measures an amount of oxygen in the exhaust gas to detect a lean or rich state of the air-fuel ratio. 40 is provided.
  • the intake pressure detector 30 may detect the intake pressure and the difference between cylinders, calculate the average value, and detect the total intake pressure.
  • the control unit 50 detects a change amount of the intake pressure for each cylinder of the intake manifold 10 from the intake pressure detection unit 30 and compares it with a set value. If the detected change in the intake pressure is larger than the set value, it is determined that the intake valve is closed, and if it is less than the set value, it is determined as the intake valve open.
  • the intake valve When the intake valve is closed, the intake pressure in the intake manifold 10 is increased, and when the intake pressure is measured by checking the intake pressure of the intake manifold 10, the intake valve is closed.
  • the controller 50 may calculate the total intake pressure obtained by summing the average values of the intake pressures for each cylinder in the intake manifold 10 and compare the result with the set value.
  • the set value to be compared may be a specific experimental value or atmospheric pressure. That is, the controller 50 may compare the change amount or the total intake pressure of the intake pressure for each cylinder of the intake manifold 10 with the atmospheric pressure or a specific threshold by experiment.
  • the controller 50 determines whether the air-fuel ratio is lean or rich based on the information on the amount of air measured by the oxygen sensor 40.
  • Air-fuel ratio air volume / fuel volume
  • Theoretical performance ratio is air volume: fuel ratio 14.7: 1,
  • the lambda value ⁇ is detected by the oxygen sensor 40.
  • the oxygen sensor 40 measures the partial pressure of oxygen rather than the amount of fuel, so that the exhaust gas is discharged to the exhaust side when normal ignition is not performed.
  • the air-fuel ratio of gas is recognized as a lean state.
  • the controller 50 determines whether the exhaust valve is open or closed according to the state of the air-fuel ratio in the exhaust gas from the oxygen sensor 40.
  • the controller 50 detects misfire of the cylinder by using the angular acceleration of the crank sensor, and determines that the exhaust valve is closed when the misfire occurs in one cylinder.
  • GDI direct injection
  • the CDA mode is in an OFF state or an ON state (S10).
  • a difference ⁇ P i of the intake pressure for each cylinder of the intake manifold is detected and compared with the set value P max or P min . If there is a difference in the intake pressure measured for each segment, it is possible to predict that there is an abnormality in the intake valve.
  • P max or P min As shown in FIG. 3, P max is an upper limit threshold and P min is a lower limit threshold.
  • the intake valve is opened only at the intake stroke of each cylinder.
  • FIG. 3 shows the intake pressure of the intake pressure while the intake stroke is partially closed after the intake stroke is partially opened. It vibrates as the valve opens and closes. Therefore, when the difference ( ⁇ P i ) of the intake pressure for each cylinder is within the range between the upper limit threshold P max and the lower limit threshold P min , the steady state is reached.
  • step S30 when the difference ⁇ P i of the intake pressure for each cylinder is larger than the upper limit threshold P max (A in FIG. 3), it is determined that the intake valve is closed (S30).
  • step S30 the intake valve is closed
  • the air-fuel ratio state in the exhaust gas is detected (S31, S32).
  • the air-fuel ratio is lean, it is determined that the exhaust valve is open-locked (S40).
  • the misfire of the cylinder is sensed (S33), and if a misfire occurs in the single cylinder, it is determined that the exhaust valve is closed (S34).
  • the exhaust valve When the exhaust valve is closed and stuck, unburned gas is generated. However, the exhaust valve is closed and is not discharged to the exhaust side.
  • the four-cylinder engine When one valve is closed, the four-cylinder engine operates as a three-cylinder engine, and the air-fuel ratio detected by the oxygen sensor appears to be normal. Therefore, the air-fuel ratio alone cannot determine whether the exhaust valve is closed or closed, and additionally detects whether or not misfire of a specific cylinder occurs. If the ignition is performed when the exhaust valve is closed, incomplete combustion, that is, misfire occurs, and thus it is possible to determine whether the exhaust is closed.
  • step S60 when the air-fuel ratio is lean, it is determined that the exhaust valve is open and fixed (S60).
  • the misfire of the cylinder is sensed as in step S33 (S54). If misfire occurs in a single cylinder, it is determined that the exhaust valve is closed (S55). This is the same reason as in step S34.

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Abstract

본 발명은 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 관한 것으로, 실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 흡기 매니폴드 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 흡기밸브 고착판단단계, 및 상기 흡기밸브 고착판단단계에서 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부가 판명된 경우 배기가스 중의 공연비 상태를 검출하여 배기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 배기밸브 고착판단단계를 포함하여, 흡기밸브 및 배기밸브의 열림 고착 상태와 닫힘 고착 상태를 감지함으로써 실린더 디액티베이션 기구의 고장을 진단할 수 있게 된다.

Description

실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법
본 발명은 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 디액티베이션 기구의 고장으로 인한 흡기밸브와 배기밸브의 닫힘 고착이나 열림 고착을 감지하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실린더 디액티베이션(Cylinder De-Activation) 장치 즉, CDA장치는 제동시나 정속 주행시에 전체 실린더 중 일부를 휴지(de-activation)시키는 장치로, CDA 작동중에는 휴지 대상이 되는 실린더로의 연료 공급과 흡/배기 밸브들의 작동이 정지하게 된다.
6기통이나 8기통 등의 다기통 엔진의 경우 일정차속 이상의 저부하 조건이나 요구 동력이 낮은 아이들 조건에서 모든 연소실을 작동시켜 동력을 발생시키는 경우 잉여 동력이 발생되므로, CDA 기구를 사용하여 연소실의 일부 작동은 정지(휴지)시키고 나머지 연소실을 정상연소로 제어함으로써 주행에 필요로 하는 최적의 토크에 맞추어 연비의 향상을 도모할 수 있게 된다.
CDA장치에 의해 정지(휴지)된 연소실에서는 연료 분사가 이루어지지 않아 연료 소비량이 줄어들고, 정지되어 있는 실린더에서는 마찰에 의한 동력손실이 발생하지 않으므로 상당한 수준의 연비이득을 얻을 수 있게 된다.
CDA 장치는 하나의 실린더를 기준으로 흡기밸브와 배기밸브를 동시에 개폐동작시키게 되는데, CDA 장치가 고장나는 경우 흡기밸브와 배기밸브가 개폐되지 않고 열린 상태나 닫힌 상태로 고착된다. 특히 흡기밸브와 배기밸브가 동시에 닫히도록 지지하는 밸브 고정핀이 파손된 경우에는 흡기밸브 또는 배기밸브 중 어느 하나는 닫히고 다른 하나는 열린 상태로 고착되는 문제점이 있었다.
CDA 장치가 고장나면 정상주행 모드에서 정상적인 연소가 이루어지지 않아 고장난 실린더 쪽에서 토크 변차가 발생하고 운전성이 저하되므로 CDA 장치를 신속하게 수리해야 하고, 이를 위해 운전성 저하의 원인이 CDA 장치의 고장으로 인한 것임을 운전자에게 조기에 인식시켜야 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법이 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 흡기밸브 및 배기밸브의 열림 고착 상태와 닫힘 고착 상태를 감지함으로써 실린더 디액티베이션 기구의 고장을 진단할 수 있는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법은, 실린더 디액티베이션 기구의 고장에 의한 흡기밸브 및 배기밸브의 닫힘 또는 열림 고착 상태를 감지하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 흡기 매니폴드 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 흡기밸브 고착판단단계, 및 상기 흡기밸브 고착판단단계에서 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부가 판명된 경우 배기가스 중의 공연비 상태를 검출하여 배기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 배기밸브 고착판단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 상기 흡기밸브 고착판단단계에서는 검출된 흡기압력의 변화량이 설정값보다 큰 경우 흡기밸브 닫힘 고착으로 판단하고, 검출된 흡기압력의 변화량이 설정값보다 작은 경우 흡기밸브 열림 고착으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 상기 흡기압력의 변화량의 비교대상인 설정값은 상한 임계값과 하한 임계값을 가지고, 상기 흡기압력의 변화량은 상한 임계값보다 큰 경우 닫힘 고착으로 판단하며 하한 임계값보다 작은 경우 열림 고착으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 상기 배기밸브 고착판단단계에서는 검출된 배기가스 중의 공연비가 희박한 경우 배기밸브 열림 고착으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 상기 배기밸브 고착판단단계에서는 검출된 배기가스 중의 공연비가 정상인 경우 기통의 실화를 감지하고, 단일 기통에 실화가 발생한 경우 배기밸브 닫힘 고착으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 상기 배기밸브 고착판단단계에서는 크랭크 센서의 각가속도를 이용하여 기통의 실화를 감지하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법은, 실린더 디액티베이션 기구의 고장에 의한 흡기밸브 및 배기밸브의 닫힘 또는 열림 고착 상태를 감지하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서, 실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 흡기 매니폴드 전체의 흡기압력을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 흡기밸브 고착판단단계, 및 상기 흡기밸브 고착판단단계에서 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부가 판명된 경우 배기가스 중의 공연비 상태를 검출하여 배기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 배기밸브 고착판단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단장치는, 흡기 매니폴드의 흡기압력을 측정하는 흡기압 검출부, 배기가스 중의 공기량을 측정하는 산소센서, 및 실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 상기 흡기압 검출부로부터 흡기 매니폴드의 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 및 열림 고착 여부를 판단하며 상기 산소센서로부터 배기가스 중의 공연비의 상태를 산출하여 배기밸브의 열림 고착 및 닫힘 고착 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단장치에 있어서, 상기 제어부는 공연비의 상태에 따라 기통의 실화를 감지하여 배기밸브 닫힘 고착 여부를 판단하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 의하면, 흡기밸브 및 배기밸브의 열림 고착 상태와 닫힘 고착 상태를 감지함으로써 실린더 디액티베이션 기구의 고장을 진단할 수 있고, 주행 중 고장을 운전자에게 주지시킴으로써 신속하게 고장수리를 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법을 설명하기 위한 다기통 엔진의 개략적 개통도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법을 나타낸 흐름도,
도 3은 도 2에 도시된 흡기밸브 고착 여부 판단단계를 설명하기 위해 흡기압력차를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단장치는, 흡기 매니폴드(10)의 흡기압력을 측정하는 흡기압 검출부(30), 배기가스 중의 공기량을 측정하는 산소센서(40), 및 상기 흡기압 검출부(30)로부터 흡기 매니폴드(10)의 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하여 설정값과 비교하고 상기 산소센서(40)로부터 배기가스 중의 공연비의 상태를 산출하여 배기밸브의 열림 고착 및 닫힘 고착 여부를 판단하는 제어부(50)를 포함한다.
도 1에는 8기통 엔진의 한쪽 뱅크(Bank)인 4개의 실린더가 도시되어 있다. 각 실린더에는 흡기밸브(15)와 배기밸브(25)가 각각 구비되고, 각 흡기밸브(15)들은 흡기 매니폴드(10)에 의해 서로 연통되어 연소를 위한 공기를 유입하며, 각 배기밸브(25)들은 배기 매니폴드(20)에 의해 연통되어 배기가스를 배출시키게 된다.
흡기 매니폴드(10)에는 흡기압력을 측정하기 위한 흡기압 검출부(30)가 구비되고, 배기 매니폴드(20)에는 배기가스 중의 산소량을 측정함으로써 공연비의 희박 상태나 농후 상태를 검출하기 위한 산소센서(40)가 구비되어 있다.
상기 흡기압 검출부(30)는 실린더별 흡기압력 및 그 차이를 측정하고, 그 평균값을 연산하여 전체 흡기압력을 검출할 수 있다.
실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프(OFF) 모드시, 상기 제어부(50)는 상기 흡기압 검출부(30)로부터 흡기 매니폴드(10)의 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하여 설정값과 비교한다. 검출된 흡기압력의 변화량이 설정값보다 큰 경우 흡기밸브 닫힘 고착으로 판단하고, 설정값보다 작은 경우 흡기밸브 열림 고착으로 판단한다.
흡기밸브가 닫히게 되면 흡기 매니폴드(10) 내의 흡기압력이 상승하게 되므로, 흡기 매니폴드(10)의 흡기압력을 측정하여 상승여부를 확인하게 되면 흡기밸브의 닫힘 상태를 알 수 있게 되는 것이다.
여기서, 제어부(50)는 흡기 매니폴드(10) 내의 각 실린더별 흡기압력의 평균값을 합산한 전체 흡기압력을 산출하여 설정값과 비교하는 것도 가능하다. 또한, 비교대상인 설정값은 특정 실험치일 수도 있고 대기압일 수 있다. 즉, 제어부(50)는 흡기 매니폴드(10)의 실린더별 흡기압력의 변화량 또는 전체 흡기압력을 대기압 또는 실험에 의한 특정 임계값과 비교할 수 있다.
상기 제어부(50)는 산소센서(40)로부터 측정된 공기량에 대한 정보를 토대로 공연비가 희박한지 농후한지를 판단하게 된다.
공연비 = 공기량/연료량,
이론공연비는 공기량 : 연료의 비가 14.7 : 1,
λ= 실제 연소에 사용된 공기량/이론공연비상의 공기량이라 하면,
λ=1±ε인 경우를 정상상태라고 할 때, λ<1±ε인 경우는 실제 연소에 사용된 공기량이 이론공연비상의 공기량보다 작으므로 공연비가 농후한 상태라고 할 수 있고, λ>1±ε인 경우 실제 연소에 사용된 공기량이 이론공연비상의 공기량보다 많으므로 공연비가 희박한 상태라고 할 수 있다. 여기서, ε은 1보다 작은 값으로 λ가 1인 경우에서 ε만큼의 허용 범위내의 값을 정상상태로 간주한다.
한편, 람다값(λ)은 산소센서(40)에서 검출하게 되는데, 산소센서(40)는 연료의 양을 측정하는 것이 아니라 산소의 분압을 측정하기 때문에 정상 점화가 되지 않은 경우 배기쪽으로 배출되는 배기가스의 공연비는 희박한 상태로 인식한다.
상기 제어부(50)는 상기 산소센서(40)로부터 배기가스 중의 공연비의 상태에 따라 배기밸브 열림 고착 또는 닫힘 고착 여부를 판단한다.
λ>1±ε경우, 즉 공연비가 희박한 상태인 경우 실제 연소에 사용된 공기량이 이론공연비상의 공기량보다 작음을 뜻하는데, 이는 배기밸브가 열려 실린더실의 불연소 배기가스가 배기 매니폴드(20)로 유입되었기 때문이다. 따라서, 배기밸브 열림 고착 상태로 판단할 수 있게 된다.
λ=1±ε경우, 즉 공연비가 정상 상태인 경우 제어부(50)는 크랭크 센서의 각가속도를 이용하여 기통의 실화를 감지하고, 하나의 기통에 실화가 발생한 경우 배기밸브 닫힘 고착으로 판단한다.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 흡기밸브 및 배기밸브의 열림 또는 닫힘 고착 진단과정에 대해 상세히 설명한다.
실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프(OFF) 모드시에 흡기 매니폴드 실린더별 흡기압력의 변화량을 측정하고 배기가스 중의 공연비 상태를 판단하는 것을 전제로 한다. 작동 오프 모드시에는 엔진이 정상 주행 모드이므로 고착된 실린더에도 정상적으로 연료의 분사가 이루어지고 있게 된다.
또한, 연소실로 연료를 직접 분사하는 직접 분사 방식(GDI) 엔진을 전제로 한다. 직접 분사 방식의 경우 연소실로 연료가 직접 분사되므로 분사된 연료는 흡기밸브가 닫힌 상태에서도 배기밸브가 열리게 되면 배기 매니폴드로 그대로 배출되어 공연비에 영향을 미치게 된다.
먼저, CDA 모드가 OFF 상태인지 ON 상태인지를 따져(S10) OFF 상태인 경우 흡기 매니폴드의 실린더별 흡기압력의 차이(ΔPi)를 검출하여 설정값(Pmax 또는 Pmin)과 비교한다. 1 세그먼트(segment) 마다 측정되는 흡기압력에 차이가 발생한 경우 흡기밸브에 이상이 있음을 예측할 수 있게 되는데 실험을 통한 설정값(Pmax 또는 Pmin)과 비교한다. 도 3에 도시된 바와 같이, Pmax는 상한 임계값이고, Pmin는 하한 임계값이다. 정상상태일 때 흡기밸브는 각 실린더의 흡입 행정시에만 열리게 되는데, 도 3은 다기통의 경우 흡입 행정시 다수개의 흡입밸브 중 일부가 열렸다가 흡기행정이 끝나면 전부 닫히는 동작을 반복하면서 흡기압력이 흡기밸브의 개폐에 따라 진동하는 것을 나타낸다. 따라서, 실린더별 흡기압력의 차이(ΔPi)가 상한 임계값(Pmax)과 하한 임계값(Pmin) 사이의 범위 내에 존재할 때 정상상태가 되고, 이를 벗어나는 경우 고장으로 진단할 수 있게 된다.
즉, 실린더별 흡기압력의 차이(ΔPi)가 상한 임계값(Pmax)보다 큰 경우(도 3의 A) 흡기밸브 닫힘 고착으로 판단한다(S30). 상기 S30단계에서 흡기밸브 닫힘 고착으로 판명된 경우, 배기가스 중의 공연비 상태를 검출하고(S31,S32) 공연비가 희박한 경우 배기밸브 열림 고착으로 판단한다(S40).
배기밸브가 열림 고착이라면 정상적인 점화가 이루어지지 않게 되고, 정상 점화되지 않은 공기와 연료가 배기쪽으로 배출될 때 공연비는 희박한 상태가 된다.
공연비가 정상인 경우 기통의 실화를 감지하고(S33), 단일 기통에 실화가 발생한 경우 배기밸브 닫힘 고착으로 판단한다(S34).
배기밸브가 닫힘 고착인 경우, 미연소된 가스가 발생하게 되는데 배기밸브가 닫힌 상태이므로 배기쪽으로 배출되지 않게 된다. 가령, 하나의 밸브가 닫힘 고착인 경우 4기통 엔진은 3기통 엔진으로 작동하게 되고, 이때 산소센서에서 검출되는 공연비는 정상으로 나타나게 된다. 따라서, 공연비만으로는 배기밸브의 닫힘 고착 여부를 판단할 수 없게 되어 특정 실린더의 실화 발생 여부를 추가로 감지하여 이를 판단하게 된다. 배기밸브가 닫힌 경우에서 점화가 이루어졌다면 불완전 연소, 즉 실화가 발생하기 때문에 배기닫힘 고착 여부를 판단할 수 있게 된다.
실린더별 흡기압력의 차이(ΔPi)가 상한 임계값(Pmax)보다 작은 경우(도 3의 B) 다시 하한 임계값(Pmin)과 비교한다(S50). 그 결과 실린더별 흡기압력의 차이(ΔPi)가 하한 임계값(Pmin)보다도 작은 경우에는 흡기밸브 열림 고착으로 판단한다(S51).
실린더별 흡기압력의 차이(ΔPi)가 하한 임계값(Pmin)보다 작아 흡기밸브가 열림 고착으로 판명되면, 배기가스 중의 공연비 상태를 검출한다(S52,S53).
그 결과 공연비가 희박한 경우 배기밸브 열림 고착으로 판단하고(S60), 공연비가 정상인 경우에는 상기 S33단계와 마찬가지로 기통의 실화를 감지한다(S54). 단일 기통에 실화가 발생한 경우 배기밸브 닫힘 고착으로 판단한다(S55). 이는 S34단계에서와 동일한 이유이다.
한편, CDA 모드가 ON 상태인 경우, 실화발생 여부를 확인하여(S15) 흡기밸브 및 배기밸브의 고착상태를 검출하게 된다. CDA 모드가 ON 상태인 경우 설정된 흡기밸브 및 배기밸브가 모두 닫히고 연료의 분사가 정지되는 것이 정상인데, CDA 기구의 고장으로 인해 흡기밸브와 배기밸브가 모두 열림 고착된 경우 실화가 발생하게 된다. 따라서, 실화의 발생여부를 따져(S15) 실화가 발생한 경우에는 흡기밸브와 배기밸브가 모두 열림 고착된 것으로 판단하게 된다(S16).
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (9)

  1. 실린더 디액티베이션 기구의 고장에 의한 흡기밸브 및 배기밸브의 닫힘 또는 열림 고착 상태를 감지하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서,
    실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 흡기 매니폴드 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 흡기밸브 고착판단단계; 및
    상기 흡기밸브 고착판단단계에서 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부가 판명된 경우, 배기가스 중의 공연비 상태를 검출하여 배기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 배기밸브 고착판단단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡기밸브 고착판단단계에서는,
    검출된 흡기압력의 변화량이 설정값보다 큰 경우 흡기밸브 닫힘 고착으로 판단하고, 검출된 흡기압력의 변화량이 설정값보다 작은 경우 흡기밸브 열림 고착으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡기압력의 변화량의 비교대상인 설정값은,
    상한 임계값과 하한 임계값을 가지고, 상기 흡기압력의 변화량은 상한 임계값보다 큰 경우 닫힘 고착으로 판단하며 하한 임계값보다 작은 경우 열림 고착으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기밸브 고착판단단계에서는,
    검출된 배기가스 중의 공연비가 희박한 경우 배기밸브 열림 고착으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배기밸브 고착판단단계에서는,
    검출된 배기가스 중의 공연비가 정상인 경우 기통의 실화를 감지하고, 단일 기통에 실화가 발생한 경우 배기밸브 닫힘 고착으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 배기밸브 고착판단단계에서는,
    크랭크 센서의 각가속도를 이용하여 기통의 실화를 감지하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  7. 실린더 디액티베이션 기구의 고장에 의한 흡기밸브 및 배기밸브의 닫힘 또는 열림 고착 상태를 감지하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법에 있어서,
    실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 흡기 매니폴드 전체의 흡기압력을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 흡기밸브 고착판단단계; 및
    상기 흡기밸브 고착판단단계에서 흡기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부가 판명된 경우, 배기가스 중의 공연비 상태를 검출하여 배기밸브의 닫힘 고착 또는 열림 고착 여부를 판단하는 배기밸브 고착판단단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단방법.
  8. 흡기 매니폴드의 흡기압력을 측정하는 흡기압 검출부;
    배기가스 중의 공기량을 측정하는 산소센서; 및
    실린더 디액티베이션 기구의 작동 오프 모드시 상기 흡기압 검출부로부터 흡기 매니폴드의 실린더별 흡기압력의 변화량을 검출하고 설정값과 비교하여 흡기밸브의 닫힘 고착 및 열림 고착 여부를 판단하며, 상기 산소센서로부터 배기가스 중의 공연비의 상태를 산출하여 배기밸브의 열림 고착 및 닫힘 고착 여부를 판단하는 제어부;
    를 포함하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    공연비의 상태에 따라 기통의 실화를 감지하여 배기밸브 닫힘 고착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 기구의 고착 진단장치.
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