KR101791755B1 - 엔진의 카본 축적 경고 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 카본 축적 경고 방법에 관한 것으로, 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)와, 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40)와, 카본 축적 경고단계(S50)를 포함한다. 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수가 설정값 이상으로 상승하면 카본 축적 경고신호를 발생시켜 적기에 카본 세척 작업을 실시할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 카본 축적 경고 방법{Method for warning carbon deposition of engine}

본 발명은 엔진의 카본 축적 경고 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노크 시그널을 이용하여 카본 축적을 감지하고 적기에 카본 축적을 경고함으로써 카본 세척을 실시할 수 있도록 해 주는 엔진의 카본 축적 경고 방법에 관한 것이다.

차량의 엔진은 공기를 흡입하여 연료와 함께 연소시킴으로써 차량의 구동 에너지를 생산한다.

엔진의 흡기계통이나 연소실 내부에는 공기와 함께 흡입되는 미세먼지, 연소가스와 재순환 배기가스, 냉간 시동시 과도하게 분사된 연료의 액적에 포함된 카본(C)이 시간이 경과함에 따라 축적된다.

이러한 카본의 축적은 흡입 공기량과 연료 분사량을 정확히 제어할 수 없도록 하여 공연비 제어가 정확히 이루어지지 않게 됨으로써 엔진의 출력 저하, 다량의 유해 배기가스 발생, 노크(=노킹(knocking)) 등의 문제를 야기한다.

따라서 카본의 축적이 과도하게 이루어지지 않도록 카본 축적물을 세척하여 제거하고 있다.

이러한 카본 세척에 관한 기술이 국내공개특허 제10-2005-0066310호에 게시되어 있다.

한편, 엔진의 노크는 다양한 원인에 의해서 발생되는데, 노크가 발생하면 진동 및 소음에 의해 운전자에게 불쾌감이 유발되고, 오랜 기간 동안 지속되면 엔진 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 노크센서를 엔진에 설치하여 노크 발생을 감지하고, 노크 발생시 점화시기를 지각시킴으로써 노크 발생을 방지하고 있다.

차량의 엔진제어유니트는 상기와 같이 노크센서에서 발생하는 노크 시그널을 이용하여 노크 발생을 감지한다.

노크 시그널은 엔진 운전중 지속적으로 엔진제어유니트로 입력된다. 엔진제어유니트는 노크 시그널에 포함된 노이즈와 엔진 특성을 고려하기 위하여 노크 시그널 평균값을 계산하고, 그 평균값을 추종하여 스레숄드(threshold)를 결정해 놓은 후, 노크 시그널이 상기 스레숄드를 초과하면 노크가 발생한 것으로 판단한다.

그런데 엔진의 사용기간이 경과할수록 전술한 바와 같이 연소실 내부에 카본이 축적되게 되는데, 카본의 축적량이 증가하면 노크 발생 횟수가 증가하게 된다.

노크 발생 횟수가 증가하면 당연히 노크 시그널 평균값이 증가하게 되고, 이에 노크 시그널 평균값을 추종하여 결정되는 스레숄드가 상승하게 된다.

따라서 카본이 축적되지 않은 정상 상태에서 노크로 판단될 수 있는 노크가 발생하여도 즉, 실제로 노크가 발생하여도 스레숄드의 상승에 의하여 노크로 판단되지 않는 현상이 발생하게 된다. 다시 말해 노크 감지의 민감도가 둔화된 것으로 노크 방지를 위한 점화시기 제어가 이루어지지 않게 되어 지속적으로 보다 자주 노크가 발생하게 됨으로써 운전자가 느끼는 불쾌감이 증가하고 엔진의 내구 진행이 가속화되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 적기에 카본 축적을 경고하여 카본 세척을 실시하도록 함으로써 카본 축적에 의한 노크 발생 증가를 방지하여 운전자의 불만을 감소시키고 엔진의 내구성을 향상시킬 수 있도록 해 주는 엔진의 카본 축적 경고 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 노크센서로부터 전달되는 노크 시그널을 모니터링하는 노크 시그널 모니터링 단계(S10)와, 상기 노크 시그널의 평균값을 계산하는 노크 시그널 평균값 계산단계(S20)와, 상기 계산된 노크 시그널 평균값이 초기 상태 대비 설정값 이상 상승하였는지를 판단하는 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)와, 상기 노크 시그널 평균값 계산에 사용된 노크 시그널의 모니터링 시간 동안 발생한 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비하여 설정값 이상 증가했는지를 판단하는 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40) 및 상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)와 노크 발생 횟수 상승 판단단계(S40)에서 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수가 각각의 설정값 이상으로 상승하면 운전자에게 카본 축적 경고신호를 발생시키는 카본 축적 경고단계(S50)를 포함한다.

본 발명은 상기 계산된 노크 시그널 평균값을 설정된 횟수의 최근 드라이빙 사이클 진행 시간 동안의 노크 시그널 평균값과 비교하여 그 차이가 설정값 이내에 들면 상기 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 인정하는 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)를 더 포함한다.

본 발명은 상기 계산된 노크 시그널 평균값이 차량 주행거리 대비 설정값 이상 상승했는지를 판단하여 설정값 이상으로 상승하였으면 상기 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 인정하는 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)를 더 포함한다.

본 발명은 상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)에서 노크 시그널 평균값이 초기 상태 대비 설정값 이상 상승하지 않거나, 상기 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40)에서 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비 설정값 이상 증가하지 않거나, 상기 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)에서 노크 시그널 평균값과 설정된 횟수의 최근 드라이빙 사이클 진행 시간 동안의 노크 시그널 평균값의 차이가 설정값 이내에 들지 않거나, 상기 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)에서 노크 시그널 평균값이 주행거리 기준으로 설정값 이상으로 상승하지 않으면, 상기 카본 축적 경고 단계(S50)를 실시하지 않고 기존 제어 상태를 유지(S60)한다.

본 발명은 상기 카본 축적 경고단계(S50)에서 정비사가 스캐너를 엔진제어유니트에 연결하면, 스캐너에 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수가 수치로 표시된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수의 상승 정도가 유의미한 정도이면 그 상승 원인이 카본 축적에 의한 것으로 판단하고 카본 축적 상태임을 운전자에게 경고할 수 있게 된다.

따라서 항상 적절한 시기에 카본 세척 작업을 실시할 수 있게 됨으로써 카본의 과도 축적이 방지되어 엔진의 연소 제어가 정상적으로 이루어질 수 있게 된다.

또한 카본 축적에 따른 노크 발생을 방지할 수 있게 됨으로써 잦은 노크에 따른 엔진의 내구성 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 카본 축적 경고 방법의 제1실시예를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 카본 축적 경고 방법의 제2실시예를 나타낸 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 카본 축적 경고 방법의 순서도로서, 본 발명에 따른 엔진의 카본 축적 경고 방법은, 노크 시그널 모니터링 단계(S10), 노크 시그널 평균값 계산단계(S20), 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30), 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40), 카본 축적 경고단계(S50)를 포함한다.

차량 주행이 시작되고 제어시작조건을 만족하게 되면 상기 노크 시그널 모니터링 단계(S10)가 실시된다. 이 단계에서는 엔진 실린더블럭에 설치된 노크센서로부터 전달되는 노크 시그널을 모두 모니터링한다.

상기 제어시작조건을 적용하는 것은 엔진 운전이 안정화된 일정 조건하에서 본 발명에 따른 제어가 이루어지도록 함으로써 신뢰성 있는 노크 시그널을 획득할 수 있도록 하기 위함이다. 제어시작조건으로는 엔진회전수 2000rpm, 공기량 60%, 흡기온 40도, 냉각수온 90도, 캠앵글 타겟 추종 상태 정상, 유지시간 3초와 같은 제반 조건들을 예로 들 수 있다.

상기 노크 시그널 평균값 계산단계(S20)는 노크센서로부터 전달된 노크 시그널의 평균값을 계산하는 단계로서, 노크 시그널 평균값은 설정시간(예; 2초) 동안의 (노크 시그널값의 총합/ 노크 시그널 수)와 같이 구할 수 있다.

상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)는 상기 단계(S20)에서 구한 노크 시그널 평균값이 초기 상태(차량 구입 초기 또는 카본 세척 작업을 실시한 시기로서 카본이 축적되지 않은 상태)와 비교하여 5%(적절히 설정된 임의 설정값임) 이상 상승하였는지를 판단하는 단계이다.

즉, 노크 시그널 평균값이 카본이 축적되지 않은 초기 상태에 비하여 의미 있는 정도로 상승하였는지를 판단하는 것이다.

이 단계(S30)에서 노크 시그널 평균값이 의미 있게 상승한 것으로 판단되면 상기 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40)를 실시하고, 그렇지 않으면(노크 시그널 평균값 상승이 무의미한 정도이면) 기존 제어를 유지한다.(기존 제어 유지단계(S60)) 여기서 기존의 제어란 본 발명에 따른 제어를 제외한 일반적인 엔진 제어를 의미한다.

상기 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40)에서는 상기 노크 시그널 평균값 계산에 사용된 노크 시그널 모니터링 시간(즉, 상기 설정시간) 동안 발생한 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비하여 10%(임의 설정값임) 이상 증가했는지를 판단하는 단계로서, 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비 10% 이상 증가했으면 유의미한 증가로 판단하는 것이다.

이 단계(S40)에서도 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비 10% 이상 증가하지 않아 그 증가 정도가 무의미한 것으로 판단되면 이전 단계(S30)에서와 같이 기존 제어 유지단계(S60)를 수행한다.

상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)와 노크 발생 횟수 상승 판단단계(S40)를 통해 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수가 설정값 이상으로 상승하여 모두 유의미한 상승 경향을 보였다면 이는 카본 축적에 의한 것으로 판단할 수 있으므로 상기 카본 축적 경고단계(S50)를 실시한다.

카본 축적 경고단계(S50)는 다양한 방식으로 운전자에게 카본 축적 상태를 경고하는 것으로, 예들 들어 계기판과 같이 운전자가 보기 좋은 위치에 마련된 경고등을 점멸시킬 수 있다.

또한, 상기 단계(S50)에서 정비사가 스캐너를 엔진제어유니트(ECU)에 연결하면 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수 등이 수치로서 표시될 수 있도록 한다. 따라서 정비사는 카본 축적이 얼마나 이루어졌는지를 가늠할 수 있게 되고 카본 세척 작업에 활용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 카본 축적 경고 방법은 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 검증하여 본 발명에 따른 카본 축적 경고가 정확하게 이루어질 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)와, 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)를 더 실시할 수 있다.

상기 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)와 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)는 상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30) 이후에 순차적으로 실시한다.

그러나 상기 두 단계(S32)(S34)는 최근 계산된 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 판단하기 위한 것이므로 상기 노크 시그널 평균값 계산단계(S20) 직후에 실시되어도 무방하다.

상기 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)는 이전 단계(S20)에서 계산된 노크 시그널 평균값을 최근 20번(임의 설정값)의 드라이빙 사이클이 진행되는 동안의 노크 시그널 평균값과 비교하여 그 차이가 0.5%(임의 설정값) 이내에 드는지를 비교하는 단계이다.

비교 결과 상기 차이가 0.5% 이내에 들면 본 발명 제어 로직에 사용하기 위해 구한 노크 시그널 평균값이 최근의 일반적인 노크 시그널 평균값과 크게 차이 나지 않으므로 어떤 일시적 원인에 따른 비정상 노크 시그널이 포함되지 않은 신뢰성 있는 값임을 확인할 수 있다.

비교 결과 상기 차이가 0.5%를 초과하면 노크 시그널 평균값 계산단계(S20)에서 구한 노크 시그널 평균값이 알 수 없는 어떤 원인에 따른 비정상 노크 시그널의 영향을 받은 신뢰할 수 없는 값인 것으로 판단하고, 카본 축적 경고를 위한 로직을 더 이상 진행하지 않고 기존의 제어를 유지(S60)한다.

상기 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)는 노크 시그널 평균값 계산단계(S20)에서 구한 노크 시그널 평균값이 차량 주행거리 대비 타당한지를 판단하는 것으로, 계산된 노크 시그널 평균값이 기준 주행거리(예; 1000km) 당 0.1%(임의 설정값) 이상 상승했는지를 판단하여 0.1% 이상 상승하였으면 계산된 노크 시그널 평균값을 신뢰할 만한 것으로 판단하여 이후의 단계(상기 노크 발생 횟수 상승 판단단계(S40)를 실시하고, 0.1% 미만으로 상승하였으면 계산된 노크 시그널 평균값의 신뢰도가 떨어지는 것으로 판단하여 카본 축적 경고를 위한 로직을 더 이상 진행하지 않고 기존의 제어를 유지(S60)한다.

이와 같이, 상기 상기 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)와 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)를 통해 노크 시그널 평균값 계산단계(S20)에서 산출된 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 검증함으로써 본 발명 제어 로직에 따른 카본 축적 경고신호의 신뢰성 또한 향상된다. 즉, 신뢰성이 검증된 산출값을 사용하여 카본 축적 상태를 판단하게 되므로 카본 축적 상태가 오판되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서 잘못된 카본 축적 경고신호가 발생하지 않게 되고, 잘못된 카본 축적 경고신호에 의해 불필요한 카본 세척 작업을 실시하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수의 상승 정도가 유의미한 정도이면 그 상승 원인이 카본 축적에 의한 것으로 판단하고 카본 축적 상태임을 운전자에게 경고할 수 있게 된다.

따라서 항상 적절한 시기에 카본 세척 작업을 실시할 수 있게 됨으로써 카본의 과도 축적이 방지되어 엔진의 연소 제어가 정상적으로 이루어질 수 있게 된다.

또한 카본 축적에 따른 노크 발생을 방지할 수 있게 됨으로써 잦은 노크에 따른 엔진의 내구성 저하를 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 노크센서로부터 전달되는 노크 시그널을 모니터링하는 노크 시그널 모니터링 단계(S10)와;
   상기 노크 시그널의 평균값을 계산하는 노크 시그널 평균값 계산단계(S20)와;
   상기 계산된 노크 시그널 평균값이 초기 상태 대비 설정값 이상 상승하였는지를 판단하는 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)와;
   상기 노크 시그널 평균값 계산에 사용된 노크 시그널의 모니터링 시간 동안 발생한 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비하여 설정값 이상 증가했는지를 판단하는 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40); 및
   상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)와 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40)에서 노크 시그널 평균값과 노크 발생 횟수가 각각의 설정값 이상으로 상승하면 운전자에게 카본 축적 경고신호를 발생시키는 카본 축적 경고단계(S50);를 포함하고,
   상기 계산된 노크 시그널 평균값을 설정된 횟수의 최근 드라이빙 사이클 진행 시간 동안의 노크 시그널 평균값과 비교하여 그 차이가 설정값 이내에 들면 상기 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 인정하는 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 카본 축적 경고 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 계산된 노크 시그널 평균값이 차량 주행거리 대비 설정값 이상 상승했는지를 판단하여 설정값 이상으로 상승하였으면 상기 노크 시그널 평균값의 신뢰성을 인정하는 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 카본 축적 경고 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 노크 시그널 평균값 상승 판단단계(S30)에서 노크 시그널 평균값이 초기 상태 대비 설정값 이상 상승하지 않거나,
   상기 노크 발생 횟수 증가 판단단계(S40)에서 노크 발생 횟수가 초기 상태 대비 설정값 이상 증가하지 않거나,
   상기 제1 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S32)에서 노크 시그널 평균값과 설정된 횟수의 최근 드라이빙 사이클 진행 시간 동안의 노크 시그널 평균값의 차이가 설정값 이내에 들지 않거나,
   상기 제2 노크 시그널 평균값 신뢰성 판단단계(S34)에서 노크 시그널 평균값이 주행거리 기준으로 설정값 이상으로 상승하지 않으면,
   상기 카본 축적 경고 단계(S50)를 실시하지 않고 기존 제어 상태를 유지(S60)하는 것을 특징으로 하는 엔진의 카본 축적 경고 방법.
5. 삭제

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