KR100736546B1 - 자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법 - Google Patents

Abstract

냉각수 온도 변화를 기초로 써모스테이트의 고장을 정확하게 진단할 수 있도록 한 자동차의 써머스테이트 고장 진단 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 엔진 공회전 시 냉각수 온도를 조절하는 써모스테이트를 가지는 자동차에 있어서, a) 엔진의 상태 정보를 수신하여 주행 정지 후 엔진 공회전 상태인 지를 체크하는 단계; b) 엔진 공회전인 경우 외기 온도 정보를 수집하여 상기 외기 온도가 미리 설정된 기준 범위 내에 존재하는 지를 체크하여 상기 기준 범위 내에 존재하는 경우 냉각팬을 구동시켜 냉각수 온도를 하강시키는 단계; 및 c) 하강하는 냉각수 온도를 기초로 상기 써모스테이트의 고장을 진단하는 단계를 포함하고, 본 발명에 의하면, 주행 정지 후 엔진이 공회전 상태에서 냉각팬이 구동될 때 하강하는 냉각수 온도의 변화를 기초로 써모스테이트의 고장을 진단함으로써, 엔진에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

자동차, 엔진, 냉각수, 냉각팬, 써모스테이트

Description

자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법{METHOD FOR DIAGNOSING THERMOSTAT OF CAR}

도 1은 일반적인 자동차의 냉각 장치의 구성을 보인 도이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 써모스테이트의 구성을 보인 도들이다.

도 3은 본 발명이 적용되는 자동차의 구성을 보인 도이다.

도 4는 본 발명에 따른 자동차의 써모스테이트 고장 진단 과정을 보인 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 제어부 13 : 냉각팬

15 : 표시부

본 발명은 자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주행 정지 후 엔진이 공 회전 상태에서 냉각팬이 구동될 때 하강하는 냉각수 온도의 변화를 기초로 써모스테이트의 고장을 진단할 수 있도록 한 방법 관한 것이다.

일반적으로 냉각 장치는 엔진을 냉각하여 과열을 방지함과 아울러 적온으로 유지하는 장치로써, 외기를 이용하여 엔진의 외부를 직접 냉각하는 공랭식과 냉각수를 엔진 내부로 순환시켜 냉각하는 수 냉식이 있다.

상기 수 냉식 냉각 장치는 도 1에 나타내는 바와 같이 실린더(10)와 연소실(20)을 둘러싸는 워터 재킷(30), 물을 실린더(10) 내로 압송 순환시키는 워터 펌프(40), 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터(50), 라디에이터(50)의 통풍을 돕는 팬(60), 시동직후에 냉각수를 빨리 적정 온도로 올리기 위한 써모스테이트(100) 등으로 구성되어 있으며, 워터 펌프(40)에 의해 냉각수를 실린더(10)를 둘러싸는 워터 재킷(30) 내부에 순환시켜서 실린더 블록(70) 및 실린더 헤드(80)에 발생되는 열을 냉각시키도록 한 후, 워터 재킷(30)에서 데워진 냉각수를 라디에이터(50)로 끌어들여 방열한다. 그리고, 라디에이터(50)에서 방열된 물은 다시 워터 재킷(30)으로 순환시켜서 엔진을 냉각하게 된다.

또한, 상기 팬은 외기를 강제적으로 라디에이터(50)와 접촉되도록 하여 방열 효과를 좋게 하며, 워터 재킷(30)과 라디에이터(50) 사이의 상부 유로(90)에는 냉각수의 온도의 변화에 따라 자동으로 개폐가 제어되어 라디에이터(50)로 흐르는 유량을 제어함으로써, 냉각수의 온도를 적정 온도로 유지하는 써모스테이트(100)가 설치되어 있어서 온도에 따라 냉각수의 순환 경로를 변환하게 되어 있다.

상기 써모스테이트의 동작은 도 2a 및 도 2b를 참조하여 하기에서 보다 상세하게 설명한다.

도 2a는 써모스테이트가 닫혀 있을 때의 상태를 나타내는 단면도이고, 도 2b 는 워터 재킷 내부의 냉각수의 온도가 상승되어 써모스테이트가 열릴 때의 상태를 나타내는 단면도이다.

도 2a에 나타내는 바와 같이 밸브(110)가 닫혀 있는 상태에서 워터 재킷 내부의 냉각수의 온도가 규정 온도 이상으로 높아지면 팰릿(Pallet ; 120) 안의 왁스(125)가 팽창하여 팰릿(120)의 내부에 삽입되어 있는 러버(130)를 압축함으로써, 러버(130)의 중심부에 있는 스핀들(140)이 상측으로 압력을 받게 되지만 상기 스핀들(140)은 브라켓(150)에 장착 고정되어 있으므로 팰릿(120)이 하강하게 되어 도 2b에 나타내는 바와 같이 밸브(110)가 열리게 된다.

한편, 상기한 도 2b에 나타내는 바와 같이 밸브(110)가 열려서 워터 재킷의 더운 냉각수가 라디에이터로 순환하게 되어 냉각수의 온도가 낮아지게 되면 팽창되었던 왁스(125)가 수축되고 러버(130)의 압축이 제거되어 팰릿(120)은 스프링(160)의 탄성에 의해 도 2a에 나타내는 바와 같이 원위치로 돌아가게 되어 있다.

그러나, 상술한 써모스테이트가 고장 나서 밸브가 열리는 특정 온도 이상이 되어도 닫힌 상태를 유지할 경우, 즉 88℃에서 열려야 하는 밸브가 88℃이상의 온도에서도 닫혀 있을 경우에는, 엔진으로부터 발열되는 열에 의하여 데워진 워터 재킷 내부의 냉각수가 냉각되지 않게 되어 엔진이 과열되므로, 실린더가 변형을 일으키거나 실린더 벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량이 발생되며, 또한 연소상태가 나빠져서 노킹이나 조기점화를 일으킴으로써 자동차의 출력이 급격히 저하된다.

또한, 냉각수가 과열되면 냉각수가 수증기로 변하면서 라디에이터 내부의 압력을 상승시키므로, 상승된 압력이 라디에이터 캡에 작용되어 라디에이터 캡이 상 부로 열리게 됨으로써, 주행 중에 라디에이터 캡을 통하여 수증기가 급격하게 토출되는 현상이 발생되어 운전자의 주행에 관한 집중력을 발생시킨다.

한편, 써모스테이트가 고장이 나서 밸브가 기 설정된 일정 온도 이하에서도 열려 있을 경우에는 냉각수가 계속해서 라디에이터를 거쳐서 냉각되므로, 연소에 의해 생긴 열 중에서 냉각으로 상실되는 양이 많아져 엔진의 열효율을 저하시키고, 냉각수 온도를 기준으로 하여 연료 분사량을 제어하는 ECU는 냉각수 온도가 낮으므로 연료 분사량을 길게 함으로써 연료소비를 증대시키며, 실린더 중에서 가솔린의 무화가 불충분한 혼합기가 공급되기 때문에 가솔린에 의해 엔진 오일을 묽게 만드는 원인이 되며 실린더의 마모를 촉진시키는 원인이 된다. 또한, 항상 수온이 낮아서 에어컨의 성능 저하를 가져온다.

상기에서 설명한 바와 같이, 엔진의 냉각수 온도를 제어하는 써모스테이트는 중요한 역할을 수행하며, 이러한 써모스테이트의 고장은 주행 중 라디에이터의 구동 시 냉각수 온도 변화를 기초로 진단하였다. 그러나, 이러한 써모스테이트 고장 진단은, 정지 후 엔진 공회전 시 엔진에서 발생되는 열의 양이 작고 라디에이터를 통한 냉각수 온도의 온도 변화가 거의 없으므로, 적용할 수 없었다. 따라서, 엔진 구동 정치 후 써모스테이트의 고장을 진단할 수 있는 별도의 방법이 필요하였다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 주행 정지 후 엔진 공회전 상태에서 냉각팬을 강제 구동시킨 후 하강하는 냉각수 온도의 변화를 기초로 써모스테이트의 고장을 진단함으로써, 엔진에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기술적 과제는,

냉각수 온도를 측정하는 써모스테이트를 가지는 자동차에 있어서,

a) 엔진의 상태 정보를 수신하여 주행 정지 후 엔진 공회전 상태인 지를 체크하는 단계;

b) 엔진 공회전인 경우 외기 온도 정보를 수신하여 상기 외기 온도가 미리 설정된 기준 범위 내에 존재하는 지를 체크하여 상기 기준 범위 내에 존재하는 경우 냉각 팬을 구동시켜 냉각수 온도를 하강시키는 단계; 및

c) 상기 단계(b) 단계를 통해 하강하는 냉각수 온도를 기초하여 상기 써모스테이트의 고장을 진단하는 단계를 포함하며,

여기서, 상기 c)단계는,

c-1) 하강하는 현재 냉각수 온도 값을 수신하는 단계;

c-2) 상기 c-1) 단계를 통해 수신된 현재 냉각수 온도 값을 통해 하강하는 냉각수 온도 변화량(이전 냉각수 온도의 값 - 현재 냉각수 온도의 값)을 산출하는 단계;

c-3) 상기 c-2) 단계를 통해 산출된 냉각수 온도 변화량을 미리 설정된 기준치와 비교하여 상기 기준치 이하인 경우 상기 써모스테이트를 고장으로 판정하는 단계; 및

c-2) 상기 c-1) 단계에서 상기 기준치 이하가 아닌 경우 미리 설정된 소정 시간이 경과되었는 지를 체크하여 상기 소정 시간이 경과되지 않은 경우 상기 c-1) 단계로 진행하고, 상기 소정 시간이 경과된 경우 상기 써모스테이트를 정상으로 판정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 엔진 공회전 상태에서 냉각팬이 구동될 때 하강하는 냉각수 온도의 변화를 기초로 써모스테이트의 고장을 진단함으로써, 엔진에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 자동차의 냉각 장치의 구성을 보인 도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 자동차의 냉각 장치는, 외기 온도, 엔진 상태 정보에 따라 냉각팬(13)을 구동시키고, 이 후 수신되는 냉각수 온도 변화를 기초로 써모스테이트(미도시됨)의 고장을 진단하는 제어부(11)로 구비되고, 상기 제어부(11)의 출력측에는 써모스테이트의 진단 결과를 운전자 또는 정비자에게 인식시키기 위한 표시부(15)를 더 포함한다. 즉, 상기 제어부(11)는 수신된 외기 온도, 엔진 상태 정보를 기초로 주행 정지 후 엔진 공회전 상태임을 감지하여 상기 냉각팬(13)를 구동시키고, 상기 냉각팬(13)의 구동으로 하강하는 냉각수 온도를 기초로 써모스테이트의 고장을 진단한다.

도 4는 도 3에 도시된 제어부(11)의 자동차의 써모스테이트 고장 진단 과정을 보인 흐름도이다. 즉, 상기 제어부(11)는 외부로부터 공급되는 엔진 상태 정보를 수신하고(단계 101), 수신된 엔진 상태 정보를 기초로 엔진 공회전 중인 지를 체크하며(단계 103), 엔진 공회전 중인 경우 외부로부터 공급되는 외기 온도를 수신한다(단계 105).

상기 단계(105)를 통해 수신된 외기 온도가 미리 설정된 기준 범위 내에 존재하는 지를 체크하고(단계 107), 외기 온도가 기준 범위 내에 존재하는 경우 냉각 팬(13)를 구동시킨다.

여기서, 바람직하게 상기 기준 범위는 -7도 이상 30도 이하로 설정한다.

이어 상기 제어부(11)는 냉각팬(13)의 구동에 의해 하강하는 냉각수 온도를 수신하고(단계 111), 수신된 냉각수 온도의 변화를 연산한다(단계 113). 즉, 냉각수 온도 변화량은 이전 냉각수 온도 값에서 현재 냉각수 온도 값을 감산하여 산출된다.

이때 냉각수 온도 변화량이 미리 설정된 기준치 이하인 경우 상기 제어부(11)는 써모스테이트를 고장으로 판정하고(단계 117), 이 판정 결과는 표시부(15)에 공급된다.

한편, 상기 제어부(11)는 상기 단계(115)를 통해 상기 냉각수 온도 변화량이 상기 기준치 이상인 경우 미리 설정된 소정 시간이 경과되었는 지를 체크하고(단계 119) 소정 시간이 경과되지 않은 경우 상기 단계(111)를 통해 현재 냉각수 온도를 수신한다.

상기 과정을 통해 상기 냉각수 온도 변화량이 상기 기준치 이상으로 소정 시간이 경과된 경우 상기 제어부(11)는 써모스테이트를 정상으로 판정하고(단계 121), 이 판정 결과를 표시부(15)로 전송한다.

따라서 상술된 본 발명에 따르면, 엔진 공회전 상태인 경우에도 써모스테이트의 고장을 진단할 수 있게 된다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 써모스텟 고장 진단 방법은, 엔진이 공회전 상태에서 냉각팬이 구동될 때 하강하는 냉각수 온도의 변화를 기초로 써모스테이트의 고장을 진단함으로써, 엔진에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 냉각수 온도를 측정하는 써모스테이트를 가지는 자동차에 있어서,

   a) 엔진의 상태 정보를 수신하여 엔진 공회전 상태인 지를 체크하는 단계;

   b) 엔진 공회전인 경우 외기 온도 정보를 수신하여 상기 외기 온도가 미리 설정된 기준 범위 내에 존재하는 지를 체크하여 상기 기준 범위 내에 존재하는 경우 냉각 팬을 구동시켜 냉각수 온도를 하강시키는 단계; 및

   c) 상기 단계(b) 단계를 통해 하강하는 냉각수 온도를 기초로 상기 써모스테이트의 고장을 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 c)단계는,

   c-1) 하강하는 현재 냉각수 온도 값을 수신하는 단계;

   c-2) 상기 c-1) 단계를 통해 수신된 현재 냉각수 온도 값을 통해 하강하는 냉각수 온도 변화량(이전 냉각수 온도의 값 -현재 냉각수 온도의 값)을 산출하는 단계;

   c-3) 상기 c-2) 단계를 통해 산출된 냉각수 온도 변화량을 미리 설정된 기준치와 비교하여 상기 기준치 이하인 경우 상기 써모스테이트를 고장으로 판정하는 단계; 및

   c-2) 상기 c-1) 단계에서 상기 기준치 이하가 아닌 경우 미리 설정된 소정 시간이 경과되었는 지를 체크하여 상기 소정 시간이 경과되지 않은 경우 상기 c-1) 단계로 진행하고, 상기 소정 시간이 경과된 경우 상기 써모스테이트를 정상으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 범위는 -7도 이상 30도 이하인 것을 특징으로 하는 자동차의 써모스테이트 고장 진단 방법.

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