[논문]자동변속기 오일 온도센서 출력 이상 진단 로직 개발

권준의; 최영선; 심장선

자동변속기 오일 온도센서 출력 이상 진단 로직 개발
Development of A/T Oil Temperature Sensor Plausibility Diagnostic Logic 원문보기

권준의 (현대자동차(주)) , 최영선 (케피코(주)) , 심장선 (케피코(주))

The CARB in USA has demanded OBD functions that detect any deterioration of performance of OTS as well as a simple defect of OTS which can affect emission to meet the reinforced emission regulation. In this paper, OTS plausibility monitoring functions to meet the demand from CARB are discussed. The output from OTS is used for the diagnostics of the torque converter clutch stuck and the gear ratio synchronous error. It is possible to diagnose the abnormality of OTS function by considering the oil temperature characteristics which changes according to the driving status of vehicles. In result, the OBD regulations of the CARB can be satisfied obligating car manufacturer to detect any problems in OTS functions which can affect emissions.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 종래의 자동변속기의 오일 온도센서의 전기적 단선 및 단락의 고장 판정뿐만 아니라 전기적 출력 특성 변화에 의한 기능 이상 여부를 진단하기 위해 출력 특성을 측정하여 오일 온도가 타 당한 가를 판단할 수 있도록 하는 온도센서 기능 이상 진단 모니터링 기능을 개발하였다.
이 논문에서는 진단조건이 만족하였을 때 온도센서의 출력 특성을 측정하여 센서의 기능 이상 여부 를 진단할 수 있는 몇 가지 모니터링 기능 개발 및 시험 결과를 설명하고자 한다.

제안 방법

오일 온도 전 구간에서 모니터링 진단 시간 동안 오일 온도 증감량(Gradient) 측정을 통해 온도변화를 검출함으로써 센서의 기능 이상을 진단하는 방법이며, 엔진 시동 후 모니터링 시간 동안 오일 온도가 Threshold보다 크게 변화하면 온도센서의 기능 이상이 있는 것으로 판단한다.
2와 같다. 운전 상태에 따라 모니터링 시간에 대한 오 일온도 변화량이 다르므로 오일 온도 변화 수준이 일정 수준 이내인 lOsec 이하에서 기능 이상 여부를 판단하는 모니터링 시간으로 정하는 것이 바람직하며, ThresholdCC)는 lOsec 내에서 측정한 최대값에 편차를 고려하여 설정하였다.
토크 컨버터 클러치 Stuck이나 변속 시의 Gear Ratio 모니터링을 진단하는 온도 조건보다 낮은 온 도, 즉 극저온에서부터 차량을 운전할 경우의 온도 센서의 기능 이상 여부를 판단하는 방법이며, 출발 초기시의 오일 온도부터 토크 컨버터 클러치 Stuck 이나 변속 시의 Gear Ratio Synchronous Error를 진단하는 온도에 도달하는 시간을 측정하여 온도센서 이상 여부를 판단한다.

성능/효과

Fig. 8에서와 같이 -30 ~ -20℃인 주위 온도에서부터 확인한 결과 기능 이상 여부를 판단하는 시간은 진단 잘못을 방지하기 위해서 ThresholdCP)를 충분히 만족할 수 있는 최소 10 ~ 17。(2의 오일 온도 변화량에 해당하는 시간으로 설정함이 타당하다는 것을 확인하였다
Fig. 7과 같이 FTP Mode에서 확인한 결과 FTP Mode 운전 시간인 900sec 안에 1회 이상 기능 이상 여부를 판단할 수 있었으며, 50 ~ 60℃ 온도에서부터 오일 온도 UC 변화하는데 소요되는 시간이 길어 지므로 기능 이상 여부를 잘못 판단하는 것을 방지하기 위해서 Stuck 모니터링 판단 온도조건을 50℃ 이하로 제한하는 것이 바람직 하였다.
그 결과, 배기에 영향을 미치는 부품의 단순 고장 뿐만 아니라 기능 이상까지 감지하여 고장 여부를 판단할 수 있도록 강력하게 요구하는 미국 CARB 의 OBD 사항을 만족시킬 수 있었다.
Table 1 에서는 현재의 주위 온도와 이전 주행 시 측정된 주위 온도의 차가 작은 경우 엔진 냉각 수온 과 Intake Air 온도의 차가 5℃ 이 하가 될 때 ECU에서 계산한 Soak 시간은 20,000sec이며 실제 측정한 값보다 길며 이때의 자동변속기의 오일 온도와 엔진 냉각 수온의 차도 5℃ 이하가 되므로 충분히 Soak되 었다는 것을 알 수 있다. 또한 현재의 주위 온도와 이전 주행 시 측정된 주위 온도의 차가 큰 경우의 엔진 냉각 수온과Intake Air 온도의 차가 5℃이하가 될 때의 Soak 시간을 비교한 결과 ECU에서 계산된 Soak 시간은 ll, 400sec이며 실제 측정한 Soak 시간은 20, 000sec 이 므로 Soak 시간을 20,000sec로 설정 시는 엔진 냉각 수온과 Intake Air 온도 차가 5℃ 이하로 되며 중분히 Soak되 었다고 판단할 수 있다.
모두 4가지로 하였으며, 차량 확인 시 험결과 충분히 온도센서의 기능 이상 여부를 판단할 수 있다는 것을 확인하였다.
첫째, FTP(Federal Test Procedure) Mode이며 운전 시간은 830 ~ 900sec이므로 기능 이상 여부 판단시간을 이 범위 안에서 설정할 필요가 있으며, Fig. 6에서와 같이 각 오일온도에 대한 시험결과를 근거로 진단 판단시간은 오일 온도가 충분히 변화하고 변화량이 설정한 ThresholdfC)를 만족하는 시간 즉, 450 ~ 600sec로 설정함이 타당하였다.

후속연구

둘째, Stuck 모니터링에 영향을 줄 수 있는 운전 조건 즉, 극저온 아이들(중립 상태) 상태에서 오일온 도는 아주 느리게 변화하므로 FTP Mode에서 설정한 값에 대한 타당성 확인이 필요하다.

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