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KR20210103574A - 인젝터 고장 진단 장치 및 인젝터 고장 진단 방법 - Google Patents

인젝터 고장 진단 장치 및 인젝터 고장 진단 방법 Download PDF

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KR20210103574A
KR20210103574A KR1020217024223A KR20217024223A KR20210103574A KR 20210103574 A KR20210103574 A KR 20210103574A KR 1020217024223 A KR1020217024223 A KR 1020217024223A KR 20217024223 A KR20217024223 A KR 20217024223A KR 20210103574 A KR20210103574 A KR 20210103574A
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히사시 요코야마
다카히로 사가라
사토시 이노세
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

인젝터 고장 진단 장치(1)는, 각 기통마다 연료를 분사하는 인젝터(21~24)가 마련된 다기통 내연기관(2)의 인젝터 고장 진단 장치이다. 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 모든 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득하고, 모든 인젝터 중 하나의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 나머지의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 의사 고장 시 가동음으로 하여, 모든 인젝터를 대상으로 취득하는 가동음 취득부(12)와, 가동음 취득부(12)부에서 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하는 고장 인젝터 특정부(13)를 구비한다.

Description

인젝터 고장 진단 장치 및 인젝터 고장 진단 방법
본 발명은, 각 기통마다 연료를 분사하는 인젝터가 마련된 다기통 내연기관의 인젝터 고장 진단 장치 및 인젝터 고장 진단 방법에 관한 것이다.
본원은, 2019년 3월 29일에 출원된 일본국 특허출원 특원2019-066663호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
다기통 내연기관을 구비하는 건설기계 등의 차량에는, 내연기관의 제어장치에서, 기통에 연료를 분사하는 인젝터의 통전(通電) 모습을 감시함으로써, 단선이나 단락 등을 검출 가능한 고장 진단 기능을 구비하는 것이 있다. 이 고장 진단 기능에서는, 인젝터의 전기적인 고장을 검출할 수 있지만, 연료 리크나 막힘 등에 의한 인젝터의 기계적인 고장을 검출하는 것은 어렵다. 이 때문에, 기계적인 고장에 의한 성능 저하나 백연·흑연 등의 명확한 이상 상태가 발생할 때까지 알아 차라지 못하는 경우가 많으므로, 문제가 갑자기 일어나버리는 문제가 있다. 이러한 문제가 갑자기 일어나면, 건설기계의 다운 타임으로 이어져, 건설기계의 안정 가동(稼動)을 방해해버릴 우려가 있다.
그래서, 기통마다 연료 분사를 의도적으로 정지시키고, 작업자의 청력으로 내연기관의 가동음의 변화 등에 의거하여 기계적인 고장을 진단하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법은, 인간의 청음에 의한 감각적인 것이기 때문에, 작업자의 풍부한 경험이나 고도의 지식 등에 의존할 뿐만 아니라, 결과의 편차도 발생하기 쉬운 문제가 있다.
이에 비하여, 특허문헌 1에는, 다기통 내연기관의 각 기통이 일순(一巡)하는 1사이클에 있어서, 이 1사이클 주기의 회전 변동의 너울을 이용하여 고장 인젝터를 특정하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 지시 연료 분사량에 의거하여 고장 인젝터를 특정하는 방법이 개시되어 있다. 즉, 고장 인젝터가 연료 분사하지 않는 것을 이용하여, 인젝터를 2개씩 동시에 정지시켜, 지시 연료 분사량의 변화로 고장 인젝터를 특정한다.
일본국 공개특허 특개2002-122037호 공보 일본국 공개특허 특개2016-014375호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법으로는, 회전 변동의 너울을 이용하여 고장 인젝터를 특정하는 경우, 그 변동의 문턱값을 마련할 필요가 있으며, 진단 정밀도를 올리기 위해서는, 내연기관이 가동하는 박스체나 환경에 맞춘 모델 개발이 필요하다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 방법으로는, 기통수가 많은 경우에 동시에 정지하는 기통의 조합의 영향은 작지만, 4기통 등과 같은 기통수가 적은 경우에, 동시에 정지하는 2개 기통의 조합에 따라서는, 지시 연료 분사량의 변화가 달라, 진단 정밀도가 저하될 우려가 있다.
상기 서술의 사정을 감안하여, 본 발명은, 인젝터의 기계적인 고장을 간단하고 또한 고정밀도로 진단할 수 있는 것과 함께, 고장 인젝터를 용이하게 특정할 수 있는 인젝터 고장 진단 장치 및 인젝터 고장 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명과 관련되는 인젝터 고장 진단 장치는, 각 기통마다 연료를 분사하는 인젝터가 마련된 다기통 내연기관의 인젝터 고장 진단 장치에 있어서, 모든 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상(現狀) 가동음으로 하여 취득하고, 모든 인젝터 중 하나의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 나머지의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 의사(擬似) 고장 시 가동음으로 하여, 모든 인젝터를 대상으로 취득하는 가동음 취득부와, 상기 가동음 취득부에서 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하는 고장 인젝터 특정부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명과 관련되는 인젝터 고장 진단 장치에서는, 가동음 취득부가 현상 가동음 및 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음을 취득하고, 고장 인젝터 특정부가 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하므로, 인젝터의 기계적인 고장을 간단하게 진단할 수 있는 것과 함께, 고장 인젝터를 용이하게 특정할 수 있다. 게다가, 인간의 청력으로 진단하는 경우와 비교하여 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명과 관련되는 인젝터 고장 진단 방법은, 각 기통마다 연료를 분사하는 인젝터가 마련된 다기통 내연기관의 인젝터 고장 진단 방법에 있어서, 모든 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득하는 현상 가동음 취득 공정과, 모든 인젝터 중 하나의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 나머지의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 의사 고장 시 가동음으로 하여, 모든 인젝터에 대하여 순차적으로 취득하는 의사 고장 시 가동음 취득 공정과, 상기 의사 고장 시 가동음 취득 공정에서 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 상기 현상 가동음 취득 공정에서 취득한 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하는 진단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명과 관련되는 인젝터 고장 진단 방법에서는, 현상 가동음 취득 공정에서 현상 가동음, 의사 고장 시 가동음 취득 공정에서 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음을 각각 취득하고, 진단 공정에서 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하므로, 인젝터의 기계적인 고장을 간단하게 진단할 수 있는 것과 함께, 고장 인젝터를 용이하게 특정할 수 있다. 게다가, 인간의 청력으로 진단하는 경우와 비교하여 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 인젝터의 기계적인 고장을 간단하고 또한 고정밀도로 진단할 수 있는 것과 함께, 고장 인젝터를 용이하게 특정할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 인젝터 고장 진단 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 가동음 취득과 의사 고장을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 스마트 폰에 의한 조작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 스마트 폰에 의한 조작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 주파수의 정수배 성분으로 나타나는 피크에 의거하여 유사도를 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제 2 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 제 3 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9는 제 4 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 10은 제 5 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명과 관련되는 인젝터 고장 진단 장치 및 인젝터 고장 진단 방법의 실시형태에 대하여 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복 설명은 생략한다.
[인젝터 고장 진단 장치의 제 1 실시형태]
도 1은 제 1 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 다기통 내연기관(2)에 마련된 복수의 인젝터의 고장을 진단하기 위한 장치이다.
다기통 내연기관(2)은, 예를 들면 건설기계에 탑재되어 있으며, 예를 들면 직렬로 배치된 4개의 기통(제 1 기통(25), 제 2 기통(26), 제 3 기통(27) 및 제 4 기통(28))과, 각 기통의 내부에 연료를 분사하는 인젝터(제 1 인젝터(21), 제 2 인젝터(22), 제 3 인젝터(23) 및 제 4 인젝터(24))와, 각 인젝터의 동작을 제어하는 인젝터 제어부(20)를 구비하고 있다.
인젝터 제어부(20)는, 예를 들면, 연산을 실행하는 CPU(Central processing unit)와, 연산을 위한 프로그램을 기록한 2차 기억장치로서의 ROM(Read only memory)과, 연산 경과의 보존이나 일시적인 제어 변수를 보존하는 일시 기억 장치로서의 RAM(Random access memory)을 조합하여 이루어지는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 기억된 프로그램의 실행에 의해 각 인젝터의 정지나 복귀 등을 포함하는 동작을 제어한다.
한편, 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 스마트 폰, 태블릿 단말, 휴대전화, PDA(Personal Data Assistant) 등의 휴대 단말에 마련되어 있다. 이하의 설명에서는, 인젝터 고장 진단 장치(1)가 스마트 폰(10)에 마련되는 예를 들지만, 태블릿 단말, 휴대전화, PDA 등의 휴대 단말에 마련되어도 된다.
스마트 폰(10)에 마련된 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 다기통 내연기관(2)과 통신 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면, 다기통 내연기관(2)에 시리얼·WIFI 변환기(도시 생략)가 장착되어 있으며, 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 당해 시리얼·WIFI 변환기를 개재하여 다기통 내연기관(2)과의 통신을 행한다. 또한, 시리얼·WIFI 변환기 대신에, Bluetooth(등록상표)나 무선 LAN(Local Area Network) 등을 이용하여도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 의사 고장부(11)와, 가동음 취득부(12)와, 고장 인젝터 특정부(13)와, 진단 결과 출력부(14)를 구비하고 있다.
의사 고장부(11)는, 다기통 내연기관(2)의 인젝터 제어부(20)와의 협동으로, 각 인젝터의 연료 분사를 의도적으로 정지시키는 의사 고장을 발생시키면서, 소정 시간 경과 후에 발생한 의사 고장을 취소할 수 있도록 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 의사 고장부(11)는, 인젝터 제어부(20)를 개재하여, 4개의 인젝터(즉, 제 1 인젝터(21), 제 2 인젝터(22), 제 3 인젝터(23) 및 제 4 인젝터(24)) 중 하나를 정지시키는 것과 함께 나머지의 인젝터를 가동시키는 의사 고장을, 4개의 인젝터를 대상으로 순서대로 발생시킨다.
예를 들면, 의사 고장부(11)는, 인젝터 제어부(20)를 개재하여, 우선 제 1 인젝터(21)의 연료 분사를 정지시켜서 제 2~제 4 인젝터(22~24)를 가동시키는 제 1 의사 고장을 발생시킨다. 그리고, 소정 시간 경과 후, 의사 고장부(11)는, 인젝터 제어부(20)를 개재하여 정지한 제 1 인젝터(21)를 복귀시킴으로써, 상기 서술의 제 1 의사 고장을 취소한다. 그리고, 제 1 의사 고장이 취소되면, 4개의 인젝터를 모두 가동시키는 상태가 된다.
계속해서, 의사 고장부(11)는, 인젝터 제어부(20)를 개재하여, 제 2 인젝터(22)의 연료 분사를 정지시켜서 제 1 인젝터(21), 제 3 인젝터(23) 및 제 4 인젝터(24)를 가동시키는 제 2 의사 고장을 발생시킨다. 그리고, 소정 시간 경과 후, 의사 고장부(11)는, 인젝터 제어부(20)를 개재하여 정지한 제 2 인젝터(22)를 복귀시킴으로써, 상기 서술의 제 2 의사 고장을 취소한다.
그 후, 의사 고장부(11)는, 마찬가지로 제 3 의사 고장의 발생 및 취소, 제 4 의사 고장의 발생 및 취소를 순서대로 행한다.
가동음 취득부(12)는, 예를 들면 스마트 폰(10)에 내장된 마이크이며, 4개의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득하는 것과 함께, 상기 서술의 제 1~제 4 의사 고장을 발생시킬 때의 가동음을 의사 고장 시 가동음으로 하여 각각 취득한다. 이 가동음 취득부(12)는, 고장 인젝터 특정부(13)와 전기적으로 접속되며, 취득한 현상 가동음 및 각 의사 고장 시 가동음을 고장 인젝터 특정부(13)에 출력한다.
고장 인젝터 특정부(13)는, 가동음 취득부(12)로부터 현상 가동음 및 각 의사 고장 시 가동음(즉, 제 1 의사 고장 시 가동음, 제 2 의사 고장 시 가동음, 제 3 의사 고장 시 가동음 및 제 4 의사 고장 가시동음)을 취득하고, 각 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하는 것과 함께, 고장 인젝터를 특정한다.
보다 구체적으로는, 고장 인젝터 특정부(13)는, 현상 가동음을 기준으로 하여, 제 1 의사 고장 시 가동음, 제 2 의사 고장 시 가동음, 제 3 의사 고장 시 가동음 및 제 4 의사 고장 시 가동음을 순서대로 현상 가동음과 비교함으로써, 각각이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 판정한다. 유사 판정에 대해서는, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 현상 가동음 및 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음에 대해서, 주파수 영역에 나타나는 주파수의 피크(예를 들면 엔진(즉, 다기통 내연기관)의 1차 폭발 주파수와 기통수의 비의 정수배 성분으로 나타나는 피크)에 의거하여 각각의 유사도를 계산하는 것에 의해 행해진다. 이처럼 함으로써, 각 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 고정밀도로 판정할 수 있다. 또한, 도 6에 있어서 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 음압 레벨을 나타낸다.
또한, 유사 판정은, 상기 서술의 주파수 영역에 나타나는 주파수의 피크에 의거하여 유사도를 계산하는 방법 대신에, 각 가동음의 특징량 벡터를 주성분 분석법(PCA법)으로 데이터의 차원을 삭제하여 가시화함으로써 행해져도 되고, 또는 각 가동음의 상호 상관 함수(시간축의 유사도)를 계산함으로써 행해져도 되고, 혹은 각 가동음의 음성 데이터를 고속 푸리에 변환하여 주파수 특성을 패턴 매칭함으로써 행해져도 된다.
그리고, 유사하지 않다고 판정한 경우, 고장 인젝터 특정부(13)는, 고장 인젝터가 없다고 판정한다. 한편, 유사하다고 판정한 경우, 고장 인젝터 특정부(13)는, 그 의사 고장 시 가동음에 대응하는 인젝터를 고장 인젝터로서 특정한다.
진단 결과 출력부(14)는, 고장 인젝터 특정부(13)와 전기적으로 접속되며, 고장 인젝터 특정부(13)로부터 진단 결과를 수신하여 작업자 등에게 알린다. 예를 들면, 진단 결과 출력부(14)는, 고장 인젝터의 유무, 고장 인젝터가 있었을 경우에 있어서의 특정한 고장 인젝터의 번호 등의 정보를 스마트 폰(10)의 표시 화면에 표시함으로써, 작업자 등에게 알린다. 또한, 특정한 고장 인젝터의 정보는, 스마트 폰(10)의 표시 화면에 표시하는 것과 함께, 후술하는 서버로 송신하여도 된다.
본 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치(1)에서는, 가동음 취득부(12)가 현상 가동음 및 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음을 취득하고, 고장 인젝터 특정부(13)가 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하므로, 인젝터의 기계적인 고장을 간단하게 진단할 수 있는 것과 함께, 고장 인젝터를 용이하게 특정할 수 있다. 게다가, 인간의 청력으로 진단하는 경우와 비교하여 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 가동음 취득부(12) 및 고장 인젝터 특정부(13)는, 휴대하기 쉬운 스마트 폰에 마련되므로, 현장에서 인젝터의 기계적인 고장을 손쉬우면서 또한 간단하게 진단하는 것이 가능하게 된다.
[인젝터 고장 진단 방법에 대하여 ]
이하, 도 2~도 5를 참조하여 인젝터 고장 진단 장치(1)를 이용한 인젝터 고장 진단 방법을 설명한다. 도 2는 인젝터 고장 진단 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이며, 도 3은 가동음 취득과 의사 고장을 설명하기 위한 도면이며, 도 4 및 도 5는 스마트 폰에 의한 조작을 설명하기 위한 모식도이다.
본 실시형태의 인젝터 고장 진단 방법은, 4개의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득하는 현상 가동음 취득 공정과, 4개의 인젝터 중 하나의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 나머지 3개의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 의사 고장 시 가동음으로 하여, 4개의 인젝터에 대하여 순차적으로 취득하는 의사 고장 시 가동음 취득 공정과, 의사 고장 시 가동음 취득 공정에서 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음 취득 공정에서 취득한 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하는 진단 공정을 포함한다. 또한, 이 인젝터 고장 진단 방법은, 예를 들면 다기통 내연기관(2)의 아이들링(내연기관의 최저 회전 속도) 시에 실시된다.
구체적으로는, 우선, 작업자는, 스마트 폰(10)에 인스톨된 인젝터 고장 진단 장치(1)의 애플리케이션 소프트를 선택하여, 인젝터 고장 진단 장치(1)의 준비를 행한다(도 4의 (a) 참조). 다음으로, 작업자는 진단 대상인 다기통 내연기관(2)의 기종을 선택한다(도 4의 (b) 참조).
계속해서, 도 2에 나타내는 단계 S101에서는, 가동음 취득부(12)를 개재하여 4개의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득한다. 이 때, 작업자는, 스마트 폰(10)의 화면에 표시된 순서에 따라, 정해진 녹음 위치까지 스마트 폰(10)을 건설기계의 다기통 내연기관(2)에 접근시켜(도 4의 (c) 및 도 5의 (a) 참조), 스마트 폰(10)에 내장된 마이크로 현상 가동음을 일정 시간(예를 들면 5초 정도) 녹음한다(도 5의 (b) 참조). 녹음 종료 후, 가동음 취득부(12)는, 그 녹음한 것을 현상 가동음으로서 고장 인젝터 특정부(13)로 송신한다.
또한, 이 단계 S101은, 특허청구의 범위에 기재된 「현상 가동음 취득 공정」에 대응하는 것이다.
단계 S101에 이어지는 단계 S102에서는, 의사 고장의 발생이 행해진다. 이 때, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 작업자가 스마트 폰(10)의 화면에 표시된 의사 고장 실시 버튼을 누름으로써, 인젝터 고장 진단 장치(1)의 의사 고장부(11)가 선택된다. 이에 의해, 의사 고장의 실시 지령이 다기통 내연기관(2)의 인젝터 제어부(20)에 송신되어, 제 1 인젝터(21)의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 제 2~제 4 인젝터(22~24)를 가동시키는 제 1 의사 고장을 발생시킨다.
보다 구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 인젝터 고장 진단 장치(1)로부터 다기통 내연기관(2)에 제 1 인젝터(21)를 정지하는 지령이 송신되면, 인젝터 제어부(20)가 그 지령을 수신하여, 제 1 인젝터(21)에 정지하는 제어 신호를 송신한다. 이에 의해, 제 1 인젝터(21)의 연료 분사가 정지된다. 한편, 제 2~제 4 인젝터(22~24)는 정지하지 않고 계속하여 가동한다.
단계 S102에 이어지는 단계 S103에서는, 의사 고장 시 가동음의 취득이 실시된다. 이 때, 작업자는, 도 4의 (c)의 화면 표시에 따라, 가동음 취득부(12)(여기서는, 마이크가 내장된 스마트 폰(10))를 정해진 녹음 위치까지 다기통 내연기관(2)에 접근시켜, 다기통 내연기관(2)의 가동음을 일정 시간(단계 S101에서의 녹음 시간과 같은 정도의 시간) 녹음한다(도 5의 (a) 및 도 5의 (b) 참조). 녹음 종료 후, 가동음 취득부(12)는, 그 녹음한 데이터를 제 1 의사 고장 시 가동음으로서 고장 인젝터 특정부(13)로 송신한다.
단계 S103에 이어지는 단계 S104에서는, 의사 고장의 취소가 행해진다. 이 때, 의사 고장부(11)는, 예를 들면 소정 시간(예를 들면 25초 후) 경과 후에, 다기통 내연기관(2)의 인젝터 제어부(20)에 취소 지령을 송신하여, 인젝터 제어부(20)를 개재하여 정지한 제 1 인젝터(21)를 복귀시킨다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 인젝터 제어부(20)는, 제 1 인젝터(21)를 복귀하는 지령을 수신하면, 제 1 인젝터(21)로 복귀하는 제어 신호를 송신하고, 이에 의해, 제 1 인젝터(21)가 복귀하여, 4개의 인젝터가 모두 가동하는 상태로 되돌아간다.
단계 S104에 이어지는 단계 S105에서는, 인젝터 고장 진단 장치(1)는, 모든 인젝터를 대상으로 의사 고장 발생이 완료되었는지 아닌지의 판정을 행한다. 모두 발생이 완료된 건 아니라고 판정된 경우, 처리가 단계 S102로 되돌아가서, 의사 고장의 발생이 다시 행해진다. 본 실시형태에서는, 4개의 인젝터를 구비하기 때문에, 따라서, 제 2 인젝터(22), 제 3 인젝터(23) 및 제 4 인젝터(24)에 대응하는 의사 고장의 발생이 순서대로 행해져, 제 2~제 4 의사 고장 시 가동음이 각각 취득된다.
또한, 단계 S102~단계 S105는, 특허청구의 범위에 기재된 「의사 고장 시 가동음 취득 공정」에 대응하는 것이다.
한편, 단계 S105에 있어서 모든 인젝터를 대상으로 의사 고장 발생이 완료되었다고 판정된 경우, 처리가 단계 S106으로 진행되어, 각 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지의 판정이 행해진다. 이 때, 고장 인젝터 특정부(13)는, 상기 서술의 유사 판정 방법으로 제 1 의사 고장 시 가동음, 제 2 의사 고장 시 가동음, 제 3 의사 고장 시 가동음 및 제 4 의사 고장 시 가동음을 순서대로 현상 가동음과 비교함으로써, 각각이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 판정한다.
제 1 의사 고장 시 가동음, 제 2 의사 고장 시 가동음, 제 3 의사 고장 시 가동음 및 제 4 의사 고장 시 가동음이 모두 현상 가동음과 유사하지 않다고 판정한 경우, 고장 인젝터 특정부(13)는, 고장 인젝터가 없다고 판정한다(단계 S107 참조). 즉, 현상 가동음과 유사한 의사 고장 시 가동음이 없을 경우, 현상 가동음이 정상인 가동음인 것이 되므로, 모든 인젝터가 정상적으로 가동하고 있는 것을 알 수 있다.
한편, 단계 S106에 있어서 유사가 있다고 판정한 경우, 고장 인젝터 특정부(13)는, 현상 가동음과 유사한 의사 고장 시 가동음에 대응하는 인젝터를 고장 인젝터로서 특정한다(단계 S108 참조). 예를 들면, 제 1 의사 고장 시 가동음과 제 2 의사 고장 시 가동음이 각각 현상 가동음과 유사하다고 판정된 경우, 제 1 의사 고장 시 가동음에 대응하는 제 1 인젝터(21), 및 제 2 의사 고장 시 가동음에 대응하는 제 2 인젝터(22)의 연료 분사를 의도적으로 정지시켜도, 그 때의 가동음이 제 1 의사 고장 시 가동음 또는 제 2 의사 고장 시 가동음과 유사하므로, 제 1 인젝터(21)와 제 2 인젝터(22)가 원래 연료 분사를 행하지 않으며, 고장나 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 제 1 인젝터(21) 및 제 2 인젝터(22)가 고장 인젝터인 것을 특정할 수 있다.
또한, 단계 S106~단계 S108은, 특허청구의 범위에 기재된 「진단 공정」에 대응하는 것이다.
본 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 방법에서는, 현상 가동음 및 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음을 각각 취득하고, 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하므로, 인젝터의 기계적인 고장을 간단하게 진단할 수 있는 것과 함께, 고장 인젝터를 용이하게 특정할 수 있다. 게다가, 인간의 청력으로 진단하는 경우와 비교하여 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 방법은, 다기통 내연기관(2)의 아이들링 시에 실시되므로, 다기통 내연기관(2)의 최저 회전 속도로 하고 나서 진단함으로써, 연료 리크나 막힘 등이 기인하는 인젝터의 초기 문제의 발견에 연결되므로, 적시에 고객에게 수리의 제안이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 현상 가동음 취득의 단계 S101의 공정과, 의사 고장 시 가동음 취득의 단계 S102~단계 S105의 공정의 순서를 교체하여 행하여도 된다.
[인젝터 고장 진단 장치의 제 2 실시형태]
도 7은 제 2 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1A)는, 고장 인젝터 특정부(13)가 서버(30)에 마련되는 점에 있어서 상기 서술의 제 1 실시형태와 다르지만, 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1A)에서는, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12) 및 진단 결과 출력부(14)는 스마트 폰(10)에 마련되어 있지만, 고장 인젝터 특정부(13)는 서버(30)에 마련되어 있다. 서버(30)는, 예를 들면 관리 센터에 배치되며, 스마트 폰(10)과의 사이에서 통신 가능하게 구성되어 있다.
이러한 구조를 가지는 인젝터 고장 진단 장치(1A)에서는, 가동음 취득부(12)는 취득한 각 가동음을 서버(30)에 마련된 고장 인젝터 특정부(13)로 송신하고, 고장 인젝터 특정부(13)는 가동음의 유사 판정 결과 및 고장 인젝터의 특정 결과를 진단 결과 출력부(14)로 송신한다.
본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1A)에 의하면, 상기 서술의 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 고장 인젝터 특정부(13)가 서버(30)에 마련되므로, 제 1 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1)와 비교하여 가동음의 유사 판정 및 고장 인젝터의 특정을 처리하는 속도가 빨라진다.
또한, 인젝터 고장 진단 장치(1A)를 이용한 인젝터 고장 진단 방법은, 상기 서술의 제 1 실시형태에서 서술한 내용과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.
[인젝터 고장 진단 장치의 제 3 실시형태]
도 8은 제 3 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1B)는, 고장 인젝터 특정부(13) 및 진단 결과 출력부(14)가 다기통 내연기관(2)의 내연기관 제어부(40)에 마련되는 점에 있어서 상기 서술의 제 1 실시형태와 다르지만, 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1B)에서는, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12)는 스마트 폰(10)에 마련되어 있지만, 고장 인젝터 특정부(13) 및 진단 결과 출력부(14)는 내연기관 제어부(40)에 마련되어 있다.
내연기관 제어부(40)는, 예를 들면, 연산을 실행하는 CPU(Central processing unit)와, 연산을 위한 프로그램을 기록한 2차 기억장치로서의 ROM(Read only memory)과, 연산 경과의 보존이나 일시적인 제어 변수를 보존하는 일시 기억 장치로서의 RAM(Random access memory)을 조합하여 이루어지는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 기억된 프로그램의 실행에 의해 다기통 내연기관(2) 전체의 제어를 행한다.
내연기관 제어부(40)에는, 인젝터 제어부(20) 외, 고장 인젝터 특정부(13) 및 진단 결과 출력부(14)가 마련되어 있다. 또한, 이 내연기관 제어부(40)는, 스마트 폰(10)과의 사이에서 통신 가능하게 구성되어 있다.
이러한 구조를 가지는 인젝터 고장 진단 장치(1B)에서는, 가동음 취득부(12)는 취득한 각 가동음을 내연기관 제어부(40)에 마련된 고장 인젝터 특정부(13)로 송신하고, 고장 인젝터 특정부(13)는 가동음의 유사 판정 결과 및 고장 인젝터의 특정 결과를 진단 결과 출력부(14)로 송신하여, 진단 결과 출력부(14)를 개재하여 작업자 등에게 알린다.
진단 결과 출력부(14)는, 예를 들면 진단 결과를 표시하는 디플레이와, 작업자에게 주의 환기를 행하는 점멸 램프를 가지도록 형성되어 있다. 또한, 필요에 따라, 진단 결과 출력부(14)가 내연기관 제어부(40) 및 스마트 폰(10)의 쌍방에 각각 마련되어도 된다. 이 경우, 내연기관 제어부(40)(즉, 건설기계)측 및 스마트 폰(10)측에서 각각 진단 결과를 확인할 수 있다.
본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1B)에 의하면, 상기 서술의 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 고장 인젝터 특정부(13) 및 진단 결과 출력부(14)가 내연기관 제어부(40)에 마련되므로, 제 1 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1)와 비교하여 가동음의 유사 판정 및 고장 인젝터의 특정을 처리하는 속도가 빨라진다.
또한, 인젝터 고장 진단 장치(1B)를 이용한 인젝터 고장 진단 방법은, 상기 서술의 제 1 실시형태에서 서술한 내용과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.
[인젝터 고장 진단 장치의 제 4 실시형태]
도 9는 제 4 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1C)는, 스마트 폰을 이용하지 않고, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12) 및 진단 결과 출력부(14)가 다기통 내연기관(2)의 내연기관 제어부(40)에 마련되고, 고장 인젝터 특정부(13)가 서버(30)에 마련되는 점에 있어서 상기 서술의 제 1 실시형태와 다르지만, 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1C)에서는, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12) 및 진단 결과 출력부(14)는 내연기관 제어부(40)에 마련되어 있다. 내연기관 제어부(40)는, 상기 서술한 바와 같이 다기통 내연기관(2) 전체의 제어를 행하는 것이며, 서버(30)와의 사이에서 통신 가능하게 구성되어 있다.
본 실시형태에서는, 가동음 취득부(12)는, 내연기관 제어부(40)의 지령에 따라, 예를 들면 엔진 룸에 배치된 마이크를 사용하여 가동음을 녹음하도록 설정되어 있다.
이러한 구조를 가지는 인젝터 고장 진단 장치(1C)에서는, 가동음 취득부(12)는 취득한 각 가동음을 서버(30)에 마련된 고장 인젝터 특정부(13)로 송신하고, 고장 인젝터 특정부(13)는 가동음의 유사 판정 결과 및 고장 인젝터의 특정 결과를 진단 결과 출력부(14)로 송신한다.
본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1C)에 의하면, 상기 서술의 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12) 및 진단 결과 출력부(14)가 다기통 내연기관(2)의 내연기관 제어부(40)에 마련되고, 고장 인젝터 특정부(13)가 서버(30)에 마련되므로, 현장에 가지 않아도 인젝터 고장의 진단을 용이하게 행할 수 있다.
그리고, 인젝터 고장 진단 장치(1C)를 이용한 인젝터 고장 진단 방법은, 예를 들면 미리 설정된 조건(예를 들면 1회/500시간, 엔진 회전수가 최저 회전수가 되었을 경우 등)에서 자동적으로 실시되도록 되어 있다. 예를 들면, 다기통 내연기관이 500시간 가동하면, 내연기관 제어부(40)는 인젝터 고장 진단 장치(1C)를 작동시켜서, 각 인젝터의 고장 진단을 실시시킨다. 또한, 인젝터 고장 진단 방법에 관한 구체적인 처리는, 스마트 폰을 사용하지 않는 점을 제외하고, 상기 서술의 제 1 실시형태에서 서술한 내용과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.
[인젝터 고장 진단 장치의 제 5 실시형태]
도 10은 제 5 실시형태와 관련되는 인젝터 고장 진단 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1D)는, 스마트 폰을 이용하지 않고, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12), 고장 인젝터 특정부(13) 및 진단 결과 출력부(14)가 모두 다기통 내연기관(2)의 내연기관 제어부(40)에 마련되는 점에 있어서 상기 서술의 제 1 실시형태와 다르지만, 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
본 실시형태의 가동음 취득부(12)는, 내연기관 제어부(40)의 지령에 따라, 예를 들면 엔진 룸에 배치된 마이크를 사용하여 가동음을 녹음하도록 설정되어 있다.
본 실시형태의 인젝터 고장 진단 장치(1D)에 의하면, 상기 서술의 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 의사 고장부(11), 가동음 취득부(12), 고장 인젝터 특정부(13) 및 진단 결과 출력부(14)가 다기통 내연기관(2)의 내연기관 제어부(40)에 마련되므로, 현장에 가지 않아도 인젝터 고장의 진단을 용이하게 행할 수 있다.
그리고, 인젝터 고장 진단 장치(1D)를 이용한 인젝터 고장 진단 방법은, 예를 들면 미리 설정된 조건(예를 들면 1회/500시간, 엔진 회전수가 최저 회전수가 되었을 경우 등)에서 자동적으로 실시되도록 되어 있다. 예를 들면, 다기통 내연기관이 500시간 가동하면, 내연기관 제어부(40)는 인젝터 고장 진단 장치(1D)를 작동시켜서, 각 인젝터의 고장 진단을 실시시킨다. 또한, 인젝터 고장 진단 방법에 관한 구체적인 처리는, 스마트 폰을 사용하지 않는 점을 제외하고, 상기 서술의 제 1 실시형태에서 서술한 내용과 마찬가지이므로, 중복 설명을 생략한다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 서술하였지만, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 설계 변경을 행할 수 있는 것이다.
1,1A,1B,1C,1D 인젝터 고장 진단 장치
2 다기통 내연기관
10 스마트 폰
11 의사 고장부
12 가동음 취득부
13 고장 인젝터 특정부
14 진단 결과 출력부
21 제 1 인젝터
22 제 2 인젝터
23 제 3 인젝터
24 제 4 인젝터
25 제 1 기통
26 제 2 기통
27 제 3 기통
28 제 4 기통
30 서버
40 내연기관 제어부

Claims (8)

  1. 각 기통마다 연료를 분사하는 인젝터가 마련된 다기통 내연기관의 인젝터 고장 진단 장치에 있어서,
    모든 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득하고, 모든 인젝터 중 하나의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 나머지의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 의사 고장 시 가동음으로 하여, 모든 인젝터를 대상으로 취득하는 가동음 취득부와,
    상기 가동음 취득부에서 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하는 고장 인젝터 특정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고장 인젝터 특정부는, 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음 및 현상 가동음의 주파수 영역에 나타나는 주파수의 피크에 의거하여 유사도를 계산하는 인젝터 고장 진단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고장 인젝터 특정부에 의해 특정한 결과를 출력하는 결과 출력부를 추가로 구비하는 인젝터 고장 진단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동음 취득부 및 상기 고장 인젝터 특정부는, 휴대 단말에 마련되어 있는 인젝터 고장 진단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동음 취득부는, 휴대 단말에 마련되고,
    상기 고장 인젝터 특정부는, 상기 휴대 단말과 통신 가능한 서버에 마련되어 있는 인젝터 고장 진단 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 휴대 단말은, 스마트 폰인 인젝터 고장 진단 장치.
  7. 각 기통마다 연료를 분사하는 인젝터가 마련된 다기통 내연기관의 인젝터 고장 진단 방법에 있어서,
    모든 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 현상 가동음으로 하여 취득하는 현상 가동음 취득 공정과,
    모든 인젝터 중 하나의 연료 분사를 정지시키는 것과 함께 나머지의 인젝터를 가동시켰을 때의 가동음을 의사 고장 시 가동음으로 하여, 모든 인젝터에 대하여 순차적으로 취득하는 의사 고장 시 가동음 취득 공정과,
    상기 의사 고장 시 가동음 취득 공정에서 취득한 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 상기 현상 가동음 취득 공정에서 취득한 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 각각 판정하여, 고장 인젝터를 특정하는 진단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 고장 진단 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진단 공정에 있어서, 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음 및 현상 가동음의 주파수 영역에 나타나는 주파수의 피크에 의거하여 유사도를 계산하고, 각 인젝터의 의사 고장 시 가동음이 현상 가동음과 유사한지 아닌지를 판정하는 인젝터 고장 진단 방법.
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