KR0179491B1

KR0179491B1 - 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치

Info

Publication number: KR0179491B1
Application number: KR1019960012707A
Authority: KR
Inventors: 정훈
Original assignee: 김영귀; 기아자동차주식회사
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1999-03-20
Also published as: US5724953A; KR970070499A

Abstract

본 발명은 산소센서의 불활성 상태에 의해 혼합기가 부적절한 공연비로 혼합되는 것을 방지토록 하고, 따라서 혼합기의 완전연소에 의한 대기오염의 감소를 기대할 수 있도록 하기 위하여 냉각수온판단단계(30)와 ; 냉각수의 온도가 60°이상일 때 실행되는 엔진 RPM판단단계(34)와 ; 엔진이 1500 RPM 이상으로 구동할 때 실행되는 피드백존판단 단계(36)와 ; ECU(12)이 피드백존 상태에 있을 때 실행되는 아이들링판단단계(38)와 ; 엔진이 아이들링 상태에 있지 않을 때 실행되는 에어플로어미터 정상작동판단단계(40)와 ; 에어플로어미터(42)가 정상적으로 작동할 때 실행되는 대기압센서 정상작동판단단계(44)와; 대기압센서(46)가 정상적으로 작동할 때 실행되는 타임카운트단계(48)와 ; 상기 타임카운트단계(48)에서 카운팅된 시간이 90.1초 이상일 때 실행되는 산소센서활성여부 1차판단단계(52)와 ; 산소센서(20)가 불활성 상태로 판단되었을 때 실행되는 엔진가속화단계(54)와 ; 엔진의 가속후 실행되는 산소센서활성여부 2차판단단계956)와 ; 산소센서활성여부 2차판단단계(56)에서 산소센서(20)가 불활성 상태로 판단되었을 때 XOXIAF를 1Flag로 셋팅 하는 셋팅단계(58) 및 디스플레이단계(60)로 구성된 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치를 제공하려는 것이다.

Description

자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치

본 발명은 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스내의 산소농도에 따라 ECU로 하여금 혼합기를 이론공연비에 가깝게 조절토록 함으로써, 배기가스에 함유된 유해성분을 줄일 수 있도록 하는 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치에 관한 것이다.

근래에는 자동차의 배출가스를 제어함으로써, 환경오염의 주된 요인으로 꼽히는 자동차의 배출가스에 의한 대기오염을 최소화시기 위한 노력이 진행되고 있는데, 이러한 자동차의 배출가스는 보통 엔진의 각 틈새로 빠져나오는 블로바이가스와 연료로 부터 증발되어 대기로 방출되는 연료증발가스 및 불완전연소에 의해 유해성분을 함유한 상태로 배출되는 배기가스 등으로 구분할 수 있다.

특히, 상기한 배기가스는 혼합기의 혼합비에 따라 CO, HC, NOx 등과 같은 유해 성분의 함유량이 좌우되는데, 이러한 CO, HC, NOx 등과 같은 유해성분의 함유량을 줄이기 위하여는 ECU에 의해 혼합기가 이론공연비로 혼합되도록 함으로써 연료의 완전연소가 이루어지도록 한다.

상기한 엔진의 이론공연비(空燃比 ; air fuel ratio)는 보통 가솔린 1g을 완전연소시키는데 필요한 공기의 양인 14.5-15.0g의 무게비인 14.5-15.0로 하여 연료의 완전연소를 유도하는데, 이와같이 혼합기를 이론공연비로 조절하기 위하여는 제1도에 도시한 바와같이 구성되는 엔진의 흡기계통(2), 연료계통(4), 점화계통(10), 배기계통(14) 등을 각각 ECU(12)에 의해 제어토록 하는데, 특히 흡기계통(2)의 제어는 엔진의 운전 조건에 따라 흡기매니폴드(6)를 통해 연소실(8)로 흡입되는 공기의 온도를 조절하여 CO와 HC 등의 유해성분 발생을 억제시키거나, 배기가스를 흡기매니폴드(6)로 재순환시켜 배기가스의 재연소에 따라 연료의 완전연소를 유도함으로써, 배기가스에 함유되는 유해성분의 발생을 감소시킨다.

또, 연료계통(4) 및 점화계통(10)의 제어는 ECU(12)에 의해 연료를 최적의 분사시기와 최적의 점화시기로 분사/연소시킴으로써, 연료를 완전연소에 가깝도록 연소시켜 배기가스에 함유되는 유해성분의 발생을 감소시키며, 그리고 배기계통(14)의 제어는 2차공기공급장치(16)에 의해 배기매니폴드(18)로 공급되는 공기로 배기가스를 배기계통(14)에서 재연소시켜 CO와 HC의 함유량을 감소시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기한 바와같은 흡합기를 이론공연비로 제어하기 위해 피드백시스템이 채용되는데, 이러한 피드백시스템은 배기매니폴드(18)에 장착된 상태로 ECU(12)에 전기적으로 연결된 산소센서(20)에 의해 검출되는 HC 및 CO 등의 함유량에 따라 상기의 흡, 배기계통(2)(14) 및 점화계통(10) 등을 ECU(12)가 적절하게 제어할 수 있도록 한다.

상기한 산소센서(20)는 제2도에 도시한 바와같이 배기매니폴드(18)에 노출 상태로 장착되고, 그 내부가 대기와 연통되며, 배기매니폴드(18)에 노출되는 외부에 백금을 부착시켜 형성됨으로써, 연소실(8)로부터 배기매니폴드(18)로 배출되는 배기가스중의 산소농도와 대기중의 산소농도를 검출한다.

즉, 혼합기가 농후할 때 배기가스 중에 HC나 CO의 함유량이 많아지게 되면 산소센서(20)의 외측면에 부착된 백금의 촉매작용에 의해 산소센서(20)와 접촉되는 HC와 CO 등을 백금표면 근처의 산소로 연소시키며, 이때 산소센서(20) 내외측의 산소 농도차이가 크게 되어 산소센서(20)로 하여금 1V내외의 기전력을 출력토록 한다.

그런데, 상기한 바와같이 종래에는 산소센서의 불활성 상태를 판정할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않기 때문에 산소센서가 활성화되지 않았을 때 산소센서에 의한 배기가스의 유해성분 함유량 정도를 검출할 수 없고, 따라서 이론공연비로 혼합기를 제어하지 못하는 상태로 연료를 혼합하여 공급하게 됨으로써, 배기가스 내의 유해성분 함량을 감소시키기 못함과 아울러, 대기오염의 주원을 제공하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산소센서의 불활성 상태를 판정하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 표시함으로써, 산소센서의 불활성 상태에 의해 혼합기가 부적절한 공연비로 혼합되는 것을 방지할 수 있도록 하고, 따라서 혼합기의 완전연소에 의한 대기오염의 감소를 기대할 수 있게 하는 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치를 제공하는데 있다.

제1도는 일반적인 연료 및 배기가스제어장치를 나타내기 위한 개념도이고,

제2도는 일반적인 산소센서를 나타내는 부분 단면도이고,

제3도는 본 발명에 의한 본 발명에 의하 피드백시스템용 산소센서의 불활성 판정 장치에 따른 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : ECU 34 : 엔진 RPM판단단계

36 : 피드백존판단단계 20 : 산소센서

38 : 아이들링판단단계 40 : 에어플로어미터 정상작동판단단계

46 : 대기압센서 42 : 에어플로어미터

44 : 대기압센서 정상작동판단단계 50 : 타이머

48 : 타임카운트단계 52 : 산소센서활성여부 1차판단단계

54 : 엔진가속화단계 56 : 산소센서활성여부 2차판단단계

58 : 셋팅단계 60 : 디스플레이단계

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 혼합기가 이론공연비로 혼합되지 않았는지를 산소센서에 의해 검출하여 이 검출치에 따라 ECU로 하여금 엔진의 흡,배기계통과 점화계통, 그리고 연료계통 등을 제어시키도록 하는 피드백시스템에 있어서, 수온센서에 의해 감지된 냉각수의 온도가 60°이상인지를 판단하는 냉각수온판단단계와 ; 냉각수의 온도가 60°이상일 때 엔진이 1500 RPM 이상으로 구동하는지를 판단하는 엔진 RPM판단단계와 ; 엔진이 1500 RPM 이상으로 구동할 때 공기와 연료의 혼합비가 이론공연비로 혼합되도록 하기 위한 ECU의 구동 상태가 피드백 존 상태에 있는지를 판단하는 피드백존판단단계와 ; 이와같이 ECU가 피드백존 상태에 있을 때 엔진이 아이들링 상태가 아닌지를 판단하는 아이들링판단단게와 ; 엔진이 아이들링 상태에 있지 않을 때 흡기매니폴드로 유입되는 공기의 흐름량을 검출하는 에어플로어미터가 정상 작동하는지를 판단하는 에어플로어미터 정상작동판단단계와 ' 에어플로어미터가 정상적으로 작동할 때 대기압센서가 정상작동하는지를 판단하는 대기압센서 정상작동판단 단계와 ; 대기압센서가 정상적으로 작동할 때 ECU에 내장된 타이머에 의해 90.1초간을 카운트하는 타임카운트단계와 ; 상기 타임카운트단계에서 타이머에 의해 카운팅된 시간이 90.1초 이상일 때 산소센서에 의해 검출된 기전력의 출력이 0.5518V 미만인지를 판단하는 산소센서활성여부 1차판단단계와; 산소센서활성여부 1차판단단계에서 산소센서가 불활성 상태로 판단되었을 때 연소실로 공급되는 연료를 20% 증량시키는 엔진가속화단계와 ; 엔진가속화단계에서 엔진을 가속시킨 후 산소센서에 의해 검출된 기전력의 출력이 0.5518V 미만인지를 판단하는 산소센서활성여부 2차판단단계와 : 엔진을 가속시킨 후 산소센서활성여부 2차판단단계에서 산소센서가 불활성 상태로 판단되었을 때 XOXIAF를 1 Flag로 셋팅하는 셋팅단계와 ; 산소센서의 불활성 상태를 표시하는 디스플레이단계로 구성됨을 특징으로 하는 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치를 제공한다.

이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

[실시예]

본 발명은 제1도에 도시한 바와 같이 혼합기가 이론공연비로 혼합되지 않았는지를 산소센서(20)에 의해 검출하여 이 검출치에 따라 ECU(12)로 하여금 엔진의 흡,배기계통(2)(14)과 점화계통(10), 그리고 연료계통(4) 등을 제어시키도록 하는 피드백시스템에 관련된다.

상기한 바와 같은 피드백시스템은 배기매니폴드(18)에 산소센서(20)를 장착하고, 이 산소센서(20)를 ECU(12)에 전기적으로 연결되도록 함으로써 상기 산소센서(20)에 의해 배기매니폴드(18)를 통해 배출되는 배기가스에 함유된 HC 및 CO 등의 함유량을 검출하여 ECU(12)로 하여금 검출된 HC 및 CO 등과 같은 유해성분의 함유량에 따라 상기의 흡,배기계통(2)(14) 및 점화계통(10) 등을 ECU(12)이 적절하게 제어할 수 있도록 한다.

또, 상기한 산소센서(20)는 제2도에 도시한 바와같이 그 내부가 대기와 연통됨과 아울러, 배기매니폴드(18)에 노출되는 외측부에 백금을 부착시킨 구조로 형성됨으로써, 연소실(8)로부터 배기매니폴드(18)로 배출되는 배기가스중의 산소농도와 대기중의 산소농도의 차이를 검출하게 된다.

즉, 이러한 산소센서(20) 내외측의 산소농도 차이는 혼합기가 농후할 때 배기가스 중에 다량 함유되는 HC나 CO 등과 같은 유해성분이 산소센서(20)의 외측면에 부착된 백금의 촉매작용에 의해 백금표면 근처의 산소로 연소됨으로써 발생되며, 산소센서(20)의 특성에 의해 1V내외의 기전력으로 출력된다. 한편, 피드백시스템이 정상적으로 구동할 수 있도록 하기 위한 본 발명에 따른 산소센서 불활성판정장치는 제3도에서와 같이 냉각수온판단단계(30)에서 수온센서(32)에 의해 감지된 냉각수의 온도가 60°이상인지를 판단하고, 냉각수의 온도가 60°이상일 때 엔진 RPM판단단계(34)에서 엔진이 1500 RPM 이상으로 구동하는지를 판단한다.

또, 엔진이 1500 RPM 이상으로 구동할 때 피드백존판단단계(36)에서 ECU(12)이 공기와 연료의 혼합비가 이론공연비로 혼합되도록 하기 위한 피드백 존 상태에 있는지를 판단하며, ECU(12)가 피드백존 상태에 있을 때 아이들링판단단계(38)에서 엔진이 아이들링 상태가 아닌지를 판단한다.

상기한 바와같이 엔진이 아이들링 상태에 있지 않을 때는 에어플로어미터 정상작동판단단계(40)에서 흡기매니폴드(6)로 유입되는 공기의 흐름량을 검출하는 에어플로어미터(42)가 정상적으로 작동하는지를 판단하고, 이와같이 에어플로어미터(42)가 정상적으로 작동할 때 대기압센서 정상작동판단단계(44)에서 대기압센서(46)가 정상작동하는지를 판단한다.

또, 상기 대기압센서 정상작동판단단계(44)에서 대기압센서(46)의 정상적인 작동이 판단되면 타임카운트단계(48)에서 ECU(12)에 내장된 타이머(50)에 의해 90.1초간을 카운트하고, 상기 타이머(50)에 의해 카운팅된 시간이 90.1초 이상일 때 산소센서활성여부 1차판단단계(52)에서 산소센서(20)에 의해 검출된 기전력의 출력이 0.5518V 미만인지를 판단한다.

또한, 산소센서활성여부 1차판단단계(52)에서 산소센서(20)가 불활성 상태로 판단되면 엔진가속화단계(54)에서 연소실(8)로 공급되는 연료를 20% 증량시켜 엔진이 가속 운전되도록 하고, 이와 같이 엔진가속화단계(54)에서 엔진을 가속시킨후 산소 센서활성여부 2차판단단계(56)에서 산소센서(20)에 의해 검출된 기전력의 출력이 0.5518V 미만인지를 판단한다.

이와같이 엔진을 가속시킨후 산소센서활성여부 2차판단단계(56)에서 산소센서(20)가 불활성 상태로 판단되면 셋팅단계(58)에서 XOXIAF를 1 Flag로 셋팅하고, 아울러 디스플레이단계(60)에서 산소센서(20)의 불활성 상태를 표시토록 하여 관찰자로 하여금 산소센서(20)의 불활성 상태를 인지할 수 있게 한다.

상기와 같이 구성 및 작용되는 본 발명에 의한 산소센서의 불활성 상태를 판정하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 표시함으로써, 산소센서의 불활성 상태에 의해 혼합기가 부적절한 공연비로 혼합되는 것을 방지토록 함에 따라서 혼합기의 완전연소에 의한 대기오염의 감소를 기대할 수 있게 하는 이점이 있다.

상기에서 본 발명은 하나의 실시에만을 설명하였으나, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다는 것을 이해할 것이다.

Claims

냉각수의 온도가 60°이상인지를 판단하는 냉각수온판단단계(30)와 : 냉각수 온도가 60°이상일 때 엔진RPM 이 1500 이상인지를 판단하는 엔진 RPM판단단계(34)와 : 엔진RPM이 1500 이상일 때 ECU(12)이 피드백 존 상태에 있는지를 판단하는 피드백존판단단계(36)와 : ECU(12)이 피드백존 상태에 있을 때 엔진이 아이들링 상태가 아닌지를 판단하는 아이들링판단단계(38)와 : 엔진이 아이들링 상태에 있지 않을 때 에어플로어미터(42)가 정상작동하는지를 판단하는 에어플로어미터 정상작동판단단계(40)와 : 에어플로어미터(42)가 정상적으로 작동할 때 대기압센서(46)가 정상작동하는지를 판단하는 대기압센서 정상작동판단단계(44)와 : 대기압센서(46)가 정상적으로 작동할 때 ECU(12)에 내장된 타이머(50)에 의해 90.1초간을 카운트하는 타임카운트단계(48)와 : 상기 타임카운트단계(48)에서 타이머(50)에 의해 카운팅된 시간이 90.1초 이상일 때 산소센서(20)에 의해 검출된 기전력의 출력이 0.5518V 미만인지를 판단하는 산소센서활성여부 1차판단단계(52)와 : 산소센서활성여부 1차판단단계(52)에서 산소센서(20)가 불활성 상태로 판단되었을 때 연소실(8)로 공급되는 연료를 20% 증량시키는 엔진가속화단계(54)와 : 엔진가속화단계(54)에서 엔진을 가속시킨 후 산소센서(20)에 의해 검출된 기전력의 출력이 0.5518V미만인지를 판단하는 산소센서활성여부 2차판단단계(56)와 : 엔진을 가속시킨 후 산소센서활성여부 2차판단단계(56)에서 산소센서(20)가 불활성 상태로 판단되었을 때 XOXIAF를 1Flag 로 셋팅하는 셋팅단계(58)와 : 산소센서(20)의 불활성 상태를 표시하는 디스플레이단계(60)로 구성됨을 특징으로 하는 자동차 엔진의 피드백시스템용 산소센서의 불활성판정장치.