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KR101080777B1 - 자동차의 ｃｄａ 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법 - Google Patents

자동차의 ｃｄａ 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법에 관한 것으로서, CDA(Cylinder De-Activation) 엔진을 구성하는 부품 중, 오일제어밸브(OCV)의 기계적인 고장진단을 위해 제어로직이 필요한 바, HEM상태에서, 공기유량 센서(AFS)의 측정값으로부터 모델링된 흡기 매니폴드의 압력값과, 매니폴드압력 센서(MAPS)가 측정한 실제 흡기 매니폴드의 압력값에 차이가 발생할 경우, 이를 OCV의 고장으로 판단하여 양쪽 뱅크의 람다값을 비교하며, 람다값이 린(lean)하게 측정되는 뱅크가 파악되면 엔진을 FEM 상태로 전환한 다음, 고장이 발생되었다고 판단된 뱅크의 실린더를 CDA 제어를 시작하여 이로부터 OCV가 고장난 실린더를 용이하게 파악함으로써, 엔진의 효율적이고 신뢰성 있는 진단이 신속히 이루어져 정상적인 CDA 작동을 구현할 수 있게 되어 상당한 수준의 엔진 연비 이득을 얻을 수 있는 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법에 관한 것이다.
자동차, CDA 엔진, 오일제어밸브, 고장진단, 로직

Description

자동차의 ＣＤＡ 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법{Method for On Board Diagnosis of OCV for automotive CDA engine}
도 1은 일반적인 자동차의 CDA 엔진을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 로직을 나타내는 플로우챠트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : ECU 11 : RFF(롤러 핑거 팔로우)
12 : OCV(오일제어밸브)
본 발명은 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법에 관한 것으로서, 엔진의 효율적이고 신뢰성 있는 진단이 신속히 이루어져 정상적인 CDA 작동을 구현할 수 있게 됨으로써, 엔진의 연비 및 출력을 향상시킬 수 있는 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실린더 디액티베이션(Cylinder De-Activation 이하,CDA) 즉, CDA는 제동시나 정속 주행시에 전체 실린더 중 일부를 휴지(deactivation)시키는 기술을 말하는 것으로, CDA 작동중에는 휴지 대상이 되는 실린더로의 연료 공급과 흡/배기 밸브들의 작동이 정지하게 된다.
첨부한 도 1의 V8 기통 엔진을 탑재한 자동차를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
차량이 주행상태에서 제동을 할때는 모든 기통을 작동시켜 동력을 발생시킬 이유가 없으므로, 각 뱅크(V형 엔진의 2분할 실린더블록)에서 2개 기통(2,3,5,8번)의 작동을 휴지시키고 나머지 2개씩(1,4,6,7번)의 기통만으로 엔진을 작동시킴으로써 연비의 향상을 도모하는 것이 바로 CDA이다.(6기통에서는 한쪽 뱅크의 3개 기통이 모두 휴지되고, 나머지 다른 한쪽 뱅크의 3개 기통이 작동된다.)
또한, CDA는 차량 정속 주행시에도 적용될 수 있는데, 단지 이때는 4개의 기통만으로 정속주행에 필요한 출력을 발생시켜야 하므로 연료분사량과 흡입공기량을 증가시켜 8기통 전체 연소시보다 높은 연소압을 발생시켜야 하는 차이가 있을 뿐이다.
이와 같이, CDA 제어가 시행되면 양쪽 2개씩 총 4개 기통으로는 연료가 공급되지 않으므로 우선 연료소비량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 정지되어 있는 실린더에서는 마찰에 의한 동력손실이 발생하지 않으므로 상당한 수준의 연비 이득을 얻을 수 있게 된다.
그런데, 자동차의 CDA 엔진에서 연료분사량을 조절하는 오일제어밸브는 고장 이 일어날 경우가 종종 발생하게 되는데, ECU(10)의 전기적인 신호로부터 전기장치 관련부인 솔레노이드 부분의 고장은 진단이 가능하지만, 전기장치 관련부 외에 유체기구 부분의 고장 진단은 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 기계적인 고장진단을 위한 제어로직이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, CDA(Cylinder De-Activation) 엔진을 구성하는 부품 중, 오일제어밸브(OCV)의 기계적인 고장진단을 위해 제어로직이 필요한 바, HEM상태에서, 공기유량 센서(AFS)의 측정값으로부터 모델링된 흡기 매니폴드의 압력값과, 매니폴드압력 센서(MAPS)가 측정한 실제 흡기 매니폴드의 압력값에 차이가 발생할 경우, 이를 OCV의 고장으로 판단하여 양쪽 뱅크의 람다값을 비교하며, 람다값이 린(lean)하게 측정되는 뱅크가 파악되면 엔진을 FEM 상태로 전환한 다음, 고장이 발생되었다고 판단된 뱅크의 실린더를 CDA 제어를 시작하여 이로부터 OCV가 고장난 실린더를 용이하게 파악함으로써, 엔진의 효율적이고 신뢰성 있는 진단이 신속히 이루어져 정상적인 CDA 작동을 구현할 수 있게 되어 상당한 수준의 엔진 연비 이득을 얻을 수 있는 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법은, HEM상태에서, 공기유량 센서(AFS)의 측정값으로부터 모델링된 흡기 매니폴드의 압력값과, 매니폴드압력 센서(MAPS)가 측정한 실제 흡기 매니폴드의 압력값의 차이를 계산하는 단계와;
상기 압력값의 차이가 한계값 이상일 경우, OCV의 고장으로 판단하고, 고장난 실린더를 선택하기 위해 양쪽 뱅크의 람다값을 비교하는 단계와;
람다값이 린(lean)하게 측정되는 뱅크가 파악되면 엔진을 FEM 상태로 전환하는 단계와;
상기 OCV의 고장이 발생되었다고 판단된 뱅크의 모든 실린더를 CDA 제어를 시작하여 이로부터 OCV가 고장난 실린더를 용이하게 파악하는 단계와;
이에 대한 고장코드를 저장하고, 엔진 체크등(MIL)을 점등하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 CDA 제어는 상기 OCV를 작동하여 실린더에서의 연소 여부를 판단하되, 연료분사 및 점화 상태에서, 미연소되는 실린더를 정상 실린더로, 연소되는 실린더를 OCV가 고장난 실린더로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 일반적인 자동차의 CDA 엔진을 나타내는 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 로직을 나타내는 플로우챠트이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CDA 엔진의 부품 중, 오일제어밸브(Oil Control Valve 이하,OCV)(12)는 ECU(10)의 명령에 의해 유압을 롤러 핑거 팔로우(Roller Finger Follow 이하,RFF)(11)에 공급하는 바, 상기 RFF(11)는 내부의 래치가 록킹해제되어 캠의 움직임이 밸브에 전달되지 않게 되어 해당 실린더 밸브가 절환되어 닫힌상태를 유지하게 된다.
즉, 해당 밸브가 닫힌상태가 되어 실린더에 연료공급이 차단되므로 실린더가 휴지(De-Activation)된다.
이와 같이, 제동시나 정속 주행시에 전체 실린더 중 일부를 휴지시키는 CDA작동 모드, 즉 HEM(Half Engine Mode)시, 상기 OCV(12)의 기계적인 고장이 발생하게 되면 해당 RFF(11)로 유압이 정상적으로 전달되지 않게 된다.
이로 인해 HEM 모드시 해당 실린더의 밸브 작동이 절환되지 않아 연료분사 없이 공기가 계속 흡입되어 미연소된 채, 해당 뱅크의 촉매컨버터에 도달된 후 연소되어 촉매 온도를 과도하게 상승시켜 촉매 손상을 초래하게 된다.
이렇게 휴지되어야 할 실린더에 공기가 흡입되므로 정상적인 실린더에는 ECU(10)가 계산한 공기량보다 적은 공기가 흡입되므로 연료분사량 제어에 오류를 초래하여 리치(rich) 상태의 혼합기를 유발하게 된다.
이러한 OCV(12)의 고장이 발생되면 엔진 및 촉매의 손상을 방지할 수 있도록 CDA가 작동되지 않고 전체 실린더를 모두 사용하는 FEM(Full Enging Mode)로 전환 되어야 한다.
따라서, 상기 OCV(12)의 기계적인 고장을 진단할 수 있는 제어로직이 필요한 바, 도 2에 도시된 바와 같이, CDA 작동모드인 HEM상태에서, 엔진으로 흡입되는 공기량을 측정하는 공기유량 센서(AFS)의 측정값으로부터 모델링된 흡기 매니폴드의 압력값과, 매니폴드압력 센서(MAPS)가 측정한 실제 흡기 매니폴드의 압력값의 차이를 계산하게 된다.
이때, 상기 OCV(12)의 고장이 발생하였다면 CDA 작동모드 시, 작동이 정지되어야할 실린더에 공기가 흡입되어 한계값 이상의 차이가 벌어지게 된다.
상기 OCV(12)의 고장 발생시, 양쪽 뱅크의 람다값을 비교하는 바, 고장이 없는 뱅크는 람다값이 리치(rich)하게 되고, 고장이 발생한 뱅크의 람다값은 린(lean)한 결과가 나오게 된다.
즉, V형 엔진의 모든 뱅크의 람다값이 린(lean)할 수 있거나, 좌우 어느 한쪽 뱅크의 람다값이 린(lean)할 수 있게 된다.
이로부터 고장이 발생한 뱅크를 판단하고, 고장이 발생한 뱅크가 파악되면 그 뱅크 중, 어떤 실린더가 고장이 발생하였는지 판단할 수 있도록 엔진이 일반적인 주행상태로 제어되는 FEM 상태로 전환되도록 한다.
그리고, 고장이 발생되었다고 판단된 뱅크의 모든 실린더를 CDA 제어를 시작하여 해당 실린더의 밸브 절환 명령을 내린다.
첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 우측 뱅크의 람다값이 린(lean)할 경우, 그 우측 뱅크의 3번 및 5번 실린더에서 CDA 제어를 실시하여 OCV(12)를 작동하고, 이를 통해 실린더의 연소 여부를 판단하게 되는데, 이때 엔진에서는 연료 분사 및 점화가 실행되므로 정상 실린더에서는 연소를 하지 않게 되지만, 고장난 실린더에서는 연소를 하게 되어 이로부터 OCV(12)가 고장난 실린더를 파악할 수 있게 된다.
이후, ECU(10)는 고장코드를 저장하고, 엔진 체크등을 점등하여 운전자에게 이를 알리게 된다.
이후, 좌측 뱅크의 람다값도 린(lean)할 경우, 2번 및 8번 실린더에서 CDA 제어를 실시하게 되고, 이를 통해 OCV(12)가 고장난 실린더를 용이하게 파악하게 되면 고장코드를 저장하고, 엔진 체크등을 점등하여 운전자에게 이를 알리게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법은 엔진의 효율적이고 신뢰성 있는 진단이 이루어지며, OCV(12)의 고장 발생시 이를 용이하여 판단하여 신속히 수리 가능하므로 상당한 수준의 엔진 연비 이득을 얻을 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법에 의하면, 엔진의 효율적이고 신뢰성 있는 진단이 신속히 이루어져 정상적인 CDA 작동을 구현할 수 있게 됨으로써, 엔진의 연비 및 출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. HEM상태에서, 공기유량 센서(AFS)의 측정값으로부터 모델링된 흡기 매니폴드의 압력값과, 매니폴드압력 센서(MAPS)가 측정한 실제 흡기 매니폴드의 압력값의 차이를 계산하는 단계와;
    상기 압력값의 차이가 한계값 이상일 경우, OCV의 고장으로 판단하고, 고장난 실린더를 선택하기 위해 양쪽 뱅크의 람다값을 비교하는 단계와;
    람다값이 린(lean)하게 측정되는 뱅크가 파악되면 엔진을 FEM 상태로 전환하는 단계와;
    상기 OCV의 고장이 발생되었다고 판단된 뱅크의 모든 실린더를 CDA 제어를 시작하여 이로부터 OCV가 고장난 실린더를 용이하게 파악하는 단계와;
    이에 대한 고장코드를 저장하고, 엔진 체크등(MIL)을 점등하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 CDA 제어는 상기 OCV를 작동하여 실린더에서의 연소 여부를 판단하되, 연료분사 및 점화 상태에서, 미연소되는 실린더를 정상 실린더로, 연소되는 실린더를 OCV가 고장난 실린더로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차의 CDA 엔진용 오일제어밸브의 고장진단 방법.
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