일반기술

자동차용 엔진오일의 열화상태 측정센서

본 발명은 자동차용 엔진오일의 열화상태를 측정하여 오일의 실제적인 교환시기를 운전석의 계기판인 클러스터에 표시해주는 장치에 관한 것으로, 기존의 오일의 교환시기 판단방법인 엔진오일 교환 일로부터의 차량의 주행거리, 오일의 색깔 또는 감각에 의한 점도차이에 의한 교환시기의 판단방법이나, 사용중인 오일을 채집하여 자기적인 특성 또는 광학적인 분석 등을 통하여 오일의 교환시기를 판단하는 종래의 방법에서의 문제점을 완전히 해결할 수 있는 센서 시스템을 개발하였다. 새 오일이라고 할지라도 오일의 종류, 온도변화(10～130 ℃) 및 측정 주파수에 따라 유전상수 및 손실계수(dissipation factor, tan δ) 특성이 크게 다르다는 것을 본 연구과정에서 실험적으로 확인하였다. 본 발명은 피측정 엔진오일에 대한 전기용량 특성변화를 센서 내부에 설치된 기준 오일의 전기용량 특성과 비교측정하는 센서로 개발하였다.특히 이 센서는 엔진의 하부에 있는 오일 팬에 설치하되 계절의 변화에 따른 엔진의 동작온도의 영향이나 자동차의 운행지역에 따를 영향을 최소화하기 위하여 자동차 엔진의 시동 후 온도가 10～70 ℃ 범위에서만 이 센서가 작동되도록 하였다. 왜냐하면 오일의 종류에 따라 80 ℃ 이상에서는 완전히 다른 특성이 나타나므로 센서에 의한 측정오차가 크게 증가되고 이를 보완하기 위해서는 별도의 온도보상회로 및 오일의 종류에 따른 보상회로를 설치해야 하며 이를 위한 제작비용도 크게 증가되기 때문이다. 이 영역을 선정함으로서 고온영역에서 엔진오일의 종류에 따른 오일특성의 차이를 쉽게 배제할 수 있었다. 측정회로는 오일의 사용기간에 따라 전기적 특성이 변화되는 피측정 오일과 센서 내부에 주입되어 고정 전기용량기를 형성하는 기준오일을 상호 비교하는 회로를 사용하였다. 따라서 엔진오일의 온도가 -40 ℃ ～ 150 ℃ 의 범위에서 변화되더라도 피측정 오일과 기준 오일이 동시에 같은 온도에 놓여지기 때문에 온도보상을 위한 별도의 전자회로가 불필요하고 측정오차도 최소화할 수 있다. 또한 주파수 변화에 따른 손실계수의 변화를 실험적으로 조사한 결과 1 kHz에서의 손실계수는 10 kHz에서의 값의 약 50～80배 정도로 크다는 것을 실험적으로 확인하였다. 따라서 본 발명에서는 측정 주파수를 10 kHz로 선정함으로서 콘덕턴스 및 손실계수에 의한 오차를 크게 감소시킬 수 있게 되었다. 이미 모든 자동차의 클러스터에 구비되어 있는 엔진오일의 부족상태를 표시해주는 표시램프를 그대로 사용하되 엔진의 부족상태 표시와 구별하기 위하여 서로 다른 색깔의 램프를 사용하든지 또는 램프가 깜빡거리는 신호로 구별되기 때문에 엔진오일의 교환시기를 나타내기 위해 클러스터의 표시 램프형태를 변경 또는 추가할 필요가 없다.