KR100264563B1 - Humidity exclusion system and control method thereof for an oxygen sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 산소 감지 장치의 수분 제거 장치의 블럭도.1 is a block diagram of a water removal device of the oxygen sensing device according to an embodiment of the present invention.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 산소 감지 장치의 수분 제거 제어 방법의 동작 순서도.2 is an operation flowchart of a method for controlling moisture removal of an oxygen sensing device according to an embodiment of the present invention.
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 제어 신호의 듀티 변화 그래프.3 is a duty change graph of a control signal according to an embodiment of the present invention.
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 시간 변화에 따른 감지 장치의 온도 변화 그래프이다.4 is a graph showing a temperature change of a sensing device according to a time change according to an embodiment of the present invention.
이 발명은 산소 감지 장치의 수분 제거 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 은도 차이로 배기 도관에 발생하는 응축수에 의해 산소량 감지 장치가 파손되는 것을 방지하기 위해, 산소량 감지 장치가 활성화되기 전에 발생하는 응축수를 제거하기 위한 산소량 감지 장치의 수분 제거 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water removal device of the oxygen detection device and a control method thereof, and more particularly, to prevent the oxygen amount detection device from being damaged by condensate generated in the exhaust conduit due to the difference in silver content, before the oxygen amount detection device is activated. It relates to a water removal device of the oxygen amount detection device for removing the condensed water to and a control method thereof.
공연비가 이론 공연비보다 진하거나 희박해지면 3원 촉매의 CO, HC, NOx의 정화 능력이 현저히 저하된다.If the air-fuel ratio is darker or thinner than the theoretical air-fuel ratio, the purification ability of CO, HC, and NOx of the three-way catalyst is significantly reduced.
따라서 배기관에 산소량 감지 장치를 설치하여 배기 가스 중의 산소 농도에 의해 공연비를 측정하고, 그 결과에 따라 연료 공급 장치에 피드백 제어를 실행하여 공연비를 이론 공연비 부근으로 조정될 수 있도록 한다.Therefore, by installing an oxygen amount detecting device in the exhaust pipe, the air-fuel ratio is measured by the oxygen concentration in the exhaust gas, and according to the result, feedback control is performed on the fuel supply device so that the air-fuel ratio can be adjusted to near the theoretical air-fuel ratio.
그러므로 상기 산소량 감지 장치는 배기가스 내에 포함되어 있는 산소량을 감지하여, 감지된 산소의 농도량에 따라 연료의 공연비가 이론 공연비보다 농후한지 또는 희박한지를 판단하여 연료의 분사량을 보정하므로 연료의 효율을 높이고, 엔진 출럭을 향상시킬 수 있고 배기 가스의 정화 능력을 향상시킨다.Therefore, the oxygen amount detecting device detects the amount of oxygen contained in the exhaust gas, and determines whether the fuel air fuel ratio is richer or lean than the theoretical air fuel ratio according to the detected oxygen concentration to correct the injection amount of the fuel, thereby increasing the fuel efficiency. It can improve the engine run and improve the exhaust gas purification ability.
산소 감지 장치는 배기 가스 내에 포함되어 있는 산소량을 감지하기 위해, 배기 가스가 배출되는 배기 매니 폴드 내에 장착되어 있기 때문에 커넥터나 본체는 실리콘 고무로 만들어져 있고, 대기와 배기 가스내의 산소 농도차에 따라 해당 크기의 기전력을 발생시키는 질코니아 소자는 세라믹으로 코팅되어 있다.Since the oxygen detecting device is mounted in the exhaust manifold from which the exhaust gas is discharged to detect the amount of oxygen contained in the exhaust gas, the connector or the main body is made of silicone rubber, and according to the oxygen concentration difference between the atmosphere and the exhaust gas, The zirconia device, which generates an electromotive force of magnitude, is coated with ceramic.
그러므로 배기 가스에 의해 고온으로 가열된 질코니아 관에 습기가 묻게 되면, 심한 온도 차이로 인해 질코니아 소자의 코팅 상태가 파손되어 질코니아 소자의 상태가 비정상적인 상태가 된다.Therefore, when moisture is applied to the zirconia tube heated to high temperature by the exhaust gas, the coating state of the zirconia element is damaged due to the severe temperature difference, and the state of the zirconia element becomes abnormal.
따라서 산소량 감지 장치의 동작이 정상적으로 이루어지지 않으므로, 공연비 상태가 이론 공연비보다 희박한지 농후한지를 판정할 수 없게 된다.Therefore, since the operation of the oxygen amount sensing device is not normally performed, it is not possible to determine whether the air-fuel ratio state is thinner or richer than the theoretical air-fuel ratio.
따라서 자동차 주행 상태에 따른 연료의 보정 동작 동작을 실행하지 못하므로 연료의 효율이나 엔진의 출력 효율을 감소시키고 촉매 장치의 동작 효율을 감소시켜 배기 가스의 정화 능력이 현저히 감소된다.Therefore, since the correction operation of the fuel according to the driving state of the vehicle cannot be performed, the fuel efficiency or the output efficiency of the engine is reduced, and the operation efficiency of the catalyst device is reduced, thereby significantly reducing the purification ability of the exhaust gas.
그러므로 심각한 대기 오염의 문제와 비효율적인 연료의 소모를 초래하는 문제가 발생한다.Therefore, problems arise that cause serious air pollution and inefficient fuel consumption.
일반적으로 이용되는 산소량 감지 장치의 동작이 정상적으로 활성화되기 위해서는 어느 설정 온도 이상으로 가열되어야 하므로, 일반적으로 사용되는 산소량 감지 장치의 내부에 소형 히터를 장착하여 산소량 감지 장치가 활성화되기까지 소요되는 시간을 단축시킬 수 있도록 구성되어 있다.In order for the operation of the commonly used oxygen sensor to be normally activated, it needs to be heated above a certain set temperature. Therefore, a small heater is installed inside the oxygen sensor which is generally used to reduce the time required for the oxygen sensor to be activated. It is configured to be.
그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 히터가 내장되어 있는 산소량 감지 장치에서 자동차의 주행 환경에 따라 히터의 동작 상태를 가변시켜 산소량 감지 장치가 활성화되기 전에 대기와의 심한 온도 차이로 인해 발생하는 습기를 제거할 수 있도록 하는 산소량 감지 장치의 수분 제거 장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and in the oxygen amount detecting device in which the heater is built, the operating state of the heater is varied according to the driving environment of the vehicle, so that the oxygen amount detecting device is severely affected by the atmosphere. An object of the present invention is to provide a water removing device of a oxygen amount detecting device and a control method thereof to remove moisture generated by a temperature difference.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 운전자에 의한 시동키의 동작으로 동작 상태가 가변되어 시동 모터에 구동 전류를 공급하는 시동 스위치와; 엔진의 냉각수 온도에 따라 해당하는 전기 신호를 출력하는 냉각 수온 감지 수단과; 흡기 통로에 장착되어 흡입되는 공기의 온도에 따라 해당하는 전기 신호를 출력하는 흡기 온도 감지 수단과; 각 해당 듀티율을 갖는 구동 신호에 따라 동작 상태가 가변되어, 배기 가스의 응축수를 증발시킨 후 배기 가스내에 포함되어 있는 산소량 농도에 해당하는 전기 신호를 출력하는 산소량 감지 수단과; 상기 시동 스위치와 냉각 수온 감지 수단과 흡기 온도 감지 수단에 연결되어, 시동 동작이 이루어진 후 배기 도관에 형성되는 응축수의 증발 온도까지 가열하고 배기 가스와 산소량 감지 수단의 온도 차이가 설정 크기 이상 발생하지 않도록 구동 신호의 듀티율을 설정하여 구동 신호의 상태를 제어하는 엔진 제어 수단으로 이루어져 있다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a start switch for changing the operation state by the operation of the start key by the driver to supply a drive current to the start motor; Cooling water temperature detection means for outputting a corresponding electrical signal in accordance with the coolant temperature of the engine; Intake temperature sensing means mounted in the intake passage and outputting a corresponding electric signal in accordance with the temperature of the intake air; An oxygen amount detecting means for varying an operating state according to a driving signal having a respective duty rate, for outputting an electric signal corresponding to an oxygen content concentration contained in the exhaust gas after evaporating the condensed water of the exhaust gas; It is connected to the start switch, the cooling water temperature sensing means and the intake temperature sensing means, so that after the start operation is performed, the heating is heated to the evaporation temperature of the condensate formed in the exhaust conduit and the temperature difference between the exhaust gas and the oxygen amount sensing means does not occur more than a predetermined size. And an engine control means for setting the duty ratio of the drive signal to control the state of the drive signal.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 또다른 구성은, 시동 스위치를 통해 입력되는 신호를 판독하여, 자동차의 시동 동작이 이루어졌는지 판단하는 단계와; 자동차의 시동 동작이 이루어진 후, 산소량 감지 수단의 히터를 구동시키기 위한 구동 신호를 제1듀티율로 제1설정 시간 동안 제어하는 단계와; 제2설정 시간이 경과하면, 산소량 감지 수단을 활성화시키기 위해 상기 구동 신호를 재2듀티율로 제어하는 단계로 이루어져 있다.Another aspect of the present invention for achieving the above object is, by reading a signal input through the start switch, and determining whether the starting operation of the vehicle has been made; Controlling the driving signal for driving the heater of the oxygen amount detecting means at a first duty rate for a first preset time after the vehicle starts operation; When the second predetermined time elapses, the driving signal is controlled at a second duty rate to activate the oxygen amount sensing means.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 이 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 산소 감지 장치의 수분 제거 장치의 블럭도, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 산소 감지 장치의 수분 제거 제어 방법의 동작 순서도, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 제어 신호의 듀티 변화 그래프, 제4도는 이 발명의 실시예에 따른 시간 변화에 따른 감지 장치의 온도 변화 그래프이다1 is a block diagram of a water removal device of the oxygen sensing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation flowchart of a water removal control method of the oxygen sensing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. 4 is a graph showing a change in temperature of the sensing device according to a change in time according to an embodiment of the present invention.
제1도를 참고로 하여 이 발명의 구성을 살펴보면, 운전자에 의한 시동키의 동작으로 시동 모터에 구동 전류를 공급하기 위한 시동 스위치(S1)와, 엔진의 냉각수 온도에 따라 해당하는 전기 신호를 출력하는 냉각수온 감지부(11)와, 흡기 통로에 장착되어 흡입되는 공기의 온도에 따라 내부 저항값이 가변되는 흡기 온도 감지부(12)와, 인가되는 구동 신호의 상태에 따라 동작하여 배기 가스에 포함되어 있는 산소의 농도에 따라 해당하는 기전력을 발생시키는 산소량 감지부(13)와, 시동 스위치(S1)와 냉각수온 감지부(11)와 흡기 온도 감지부(12)와 산소량 감지부(13)에 연결되어 산소량 감지부(13)에 스며드는 응축수를 제거하기 위해 구동 신호의 신호의 듀티비를 가변시켜 출력하는 엔진 제어부(2)로 이루어져 있다.Referring to the configuration of the present invention with reference to Figure 1, the start switch (S1) for supplying a drive current to the starter motor by the operation of the ignition key by the driver, and outputs a corresponding electrical signal according to the coolant temperature of the engine The cooling water temperature detection unit 11, the intake air temperature detection unit 12 is mounted in the intake passage and the internal resistance value is changed according to the temperature of the air sucked in, and operates according to the state of the driving signal applied to the exhaust gas Oxygen amount detection unit 13 to generate a corresponding electromotive force according to the concentration of oxygen contained, the start switch (S1), cooling water temperature detection unit 11, intake temperature detection unit 12 and oxygen amount detection unit 13 The engine control unit 2 is connected to the engine control unit 2 for varying the duty ratio of the signal of the drive signal to output the condensate water permeated to the oxygen amount sensing unit 13.
상기와 같이 이루어져 있는 이 발명의 동작은 다음과 같다.The operation of the present invention made as described above is as follows.
먼저, 동작에 필요한 전원이 공급되면 엔진 제어부(2)의 동작이 시작되어(S10), 엔진 제어부(2)는 시동 스위치(S1)가 동작되어 시동 모터를 구동시키기 위한 동작이 이루어졌는지를 판단한다(S11).First, when power for operation is supplied, the operation of the engine control unit 2 is started (S10), and the engine control unit 2 determines whether the operation for driving the starter motor is performed by the start switch S1. (S11).
따라서 시동 스위치(51)가 동작하여 자동차의 시동 동작이 이루어지면, 엔진 제어부(2)는 냉각수온 감지부(11)와 흡기 온도 감지부(12)에서 인가되는 신호를 판독한다(S12).Therefore, when the start switch 51 is operated to perform a start operation of the vehicle, the engine controller 2 reads a signal applied from the coolant temperature detector 11 and the intake air temperature detector 12 (S12).
상기 흡기 온도 감지부(12)는 온도 변화에 따라 저항값이 가변되는 서미스터를 이용한다.The intake temperature sensing unit 12 uses a thermistor whose resistance value is changed according to temperature change.
그러므로 현재 엔진 냉각수의 온도 상태와 흡기 통로를 통해 흡입되는 흡입 공기의 온도를 판정하여, 자동차의 상태와 주행 환경에 따라 제어 상태를 가변시킬 수 있도록 한다.Therefore, by determining the current state of the engine coolant temperature and the temperature of the intake air sucked through the intake passage, it is possible to vary the control state according to the state of the vehicle and the driving environment.
상기와 같이 흡입되는 공기와 엔진의 상태를 판단하기 위한 냉각수 온도가 판정되면, 엔진 제어부(2)는 판정된 흡입 공기와 냉각수의 온도에 따라 이미 설정되어 있는 데이타를 이용하여 구동 시간(tl)을 설정한다(S13).When the coolant temperature for determining the state of the intake air and the engine as described above is determined, the engine control unit 2 uses the data already set according to the determined intake air and coolant temperature to determine the driving time tl. (S13).
상기와 같이 엔진의 냉각수 온도나 흡기 온도의 상태에 따라 구동 시간을 가변시키는 이유는, 엔진의 냉각/가열 정도와 자동차의 주행하는 지역에 따라 배기 가스의 온도가 달라지기 때문이다.The reason for varying the driving time according to the state of the coolant temperature or the intake temperature of the engine as described above is that the temperature of the exhaust gas varies depending on the degree of cooling / heating of the engine and the region in which the vehicle runs.
따라서 배기 가스내에서 수분이 응축되는 조건도 가변되므로, 응축되는 수분을 제어하기 위한 제어 조건도 가변시켜야 한다.Therefore, the conditions under which moisture condenses in the exhaust gas are also varied, so the control conditions for controlling the moisture to be condensed must also be varied.
그러므로 엔진 제어부(2)는 배기 가스가 액체로 가변되는 응축 현상에 의해 발생하는 수분을 제거하기 위해, 산소량 감지부(13)에 내장되어 있는 히터를 구동시키기 위한 구동 신호의 상태를 100%의 듀티율로 하여 설정 시간(tl)만큼 출력한다(S14,S15).Therefore, in order to remove moisture generated by the condensation phenomenon in which the exhaust gas is changed into a liquid, the engine controller 2 sets a duty rate of 100% to drive the heater signal for driving the heater built in the oxygen amount sensing unit 13. Outputs for the set time tl (S14, S15).
상기와 같이 시동 동작이 이루어진 후, 산소량 감지부(13)를 100%의 듀티율을 갖는 신호를 구동하는 이유는 온도 차이로 시동 동작 초기에 발생하는 배기 가스의 응축수가 증발할 수 있는 증발 온도(a)까지 산소량 감지부(13)를 신속하게 가열시켜 제어 시간을 단축시키기 위함이다.After the start operation is performed as described above, the reason for driving the signal having a duty ratio of 100% of the oxygen amount sensing unit 13 is the evaporation temperature (a) at which the condensed water of the exhaust gas generated at the beginning of the start operation may evaporate due to a temperature difference. In order to shorten the control time by heating the oxygen amount detecting unit 13 to).
따라서 신속하게 산소량 감지부(13)를 가열시켜 배기 도관에 응축되어 있는 수분이 증발될 수 있도록 한다.Therefore, the oxygen amount detecting unit 13 is rapidly heated so that the water condensed in the exhaust conduit can be evaporated.
설정된 시간동안 100%의 듀티율을 갖는 산소량 감지부(13)의 구동 신호가 출력되면, 엔진 제어부(2)는 이미 설정되어 있는 기울기(α)만큼 듀티율이 변화되는 구동 신호를 출력한다(S16).When the driving signal of the oxygen amount sensing unit 13 having the duty ratio of 100% is output for the set time, the engine control unit 2 outputs the driving signal whose duty ratio is changed by the slope α that is already set (S16).
설정 기울기(α)만큼 감소되는 듀티율이 설정 듀티율(y%)까지 감소되면(S17), 엔진 제어부(2) 설정된 듀티율(y%)을 갖는 구동 신호를 설정된 시간(t2)동안 산소량 감지부(13)로 출력한다(S18).When the duty ratio decreased by the set slope α is reduced to the set duty ratio y% (S17), the engine control unit 2 outputs a driving signal having the set duty ratio yy for a predetermined time t2 for the oxygen amount detecting unit 13. (S18).
제4도에 도시된 것처럼 y%의 듀티율을 갖는 구동 신호의 출력 시간은 배기 가스의 응축 동작으로 발생하는 수분이 증발하기 위한 온도(a)가 되어 증발 동작이 시작되는 시점(A)부터 시작하여 응축수의 증발 동작이 완료되는 시점(B) 이후까지 지속될 수 있도록 한다.As shown in FIG. 4, the output time of the drive signal having a duty rate of y% is a temperature (a) for evaporation of moisture generated by the condensation operation of the exhaust gas, starting from the point (A) at which the evaporation operation starts. It can be continued until after the time (B) the evaporation operation of the condensate is completed.
따라서 상기 구동 시간도 자동차의 각 주행 상태에 따라 이미 설정되어 메모리 장치의 해당 번지에 저장되어 있다.Therefore, the driving time is also set according to each driving state of the vehicle and is stored in the corresponding address of the memory device.
상기와 같이 설정 시간(t2)을 설정하는 이유는 산소량 감지부(13)에 내장되어 있는 히터와 배기 가스에 의해 고온으로 가열된 산소량 감지부(13)에 응축수가 닿게 되면 산소량 감지부(13)가 파손되므로, 완전히 응축수가 증발된 후 산소량 감지부(13)의 상태를 활성화시킨다.The reason for setting the set time t2 as described above is that when the condensed water reaches the oxygen amount detecting unit 13 heated to a high temperature by the heater and the exhaust gas built in the oxygen amount detecting unit 13, the oxygen amount detecting unit 13 Since is broken, and after the condensate is completely evaporated to activate the state of the oxygen amount detecting unit (13).
상기와 같이 배기 도관에 응축되어 있는 수분이 모두 증발하기에 충분한 시간(T2) 동안 설정된 듀티율(y%)로 산소 센서(3)의 동작을 제어한 후(S19), 엔진 제어부(2)는 정상적인 산소 센서(3)의 동작이 이루어질 수 있도록 100%의 듀티율을 갖는 구동 신호를 산소 센서(3)로 출력한다(S20).After controlling the operation of the oxygen sensor 3 at a duty rate (y%) set for a time T2 sufficient to evaporate all of the moisture condensed in the exhaust conduit as described above (S19), the engine control unit 2 operates normally. The driving signal having a duty rate of 100% is output to the oxygen sensor 3 so that the operation of the oxygen sensor 3 can be performed (S20).
상기 듀티율(y%)은 배기 도관에 발생하는 응축수가 증발하기 전에 배기 가스의 온도와 산소량 감지부(13)의 온도 차이가 설정 크기(△T) 이상 발생할 경우 응축수에 의한 산소량 감지부(13)의 파손을 방지하기 위하여, 응축수가 완전히 증발하기 전까지 배기 가스와 산소량 감지부(13)와 배기 가스의 온도 차이가 설정 크기(△T) 이상 발생하지 않도록 설정한다.The duty rate (y%) is the oxygen amount detecting unit 13 by the condensate when the temperature difference between the exhaust gas temperature and the oxygen amount detecting unit 13 exceeds a predetermined size ΔT before the condensate generated in the exhaust conduit evaporates. In order to prevent breakage, the temperature difference between the exhaust gas, the oxygen amount detecting unit 13, and the exhaust gas is set so that no more than a predetermined magnitude (ΔT) occurs until the condensate is completely evaporated.
따라서 엔진 제어부(2)는 상기 듀티율(y%)를 갖는 구동 신호로 산소량 감지부(13)에 내장되어 있는 히터의 동작을 제어하여 산소량 감지부(13)의 온도 상승을 억제한다.Therefore, the engine control unit 2 controls the operation of the heater built in the oxygen amount detecting unit 13 by the driving signal having the duty rate (y%) to suppress the temperature rise of the oxygen amount detecting unit 13.
그리고 엔진 제어부(2)는 상기와 같은 동작에 의해 시동 동작이 이루어진 후. 배기 가스가 응축되어 발생하는 응축수를 증발시키면, 산소량 감지부(13)의 동작이 정상적으로 활성화시키기 위해 100%의 듀티율로 산소량 감지부(13)의 히터 동작을 제어한다.And after the engine control unit 2 is started by the operation as described above. When the condensed water generated by condensation of the exhaust gas is evaporated, the heater operation of the oxygen amount detecting unit 13 is controlled at a duty rate of 100% in order to activate the operation of the oxygen amount detecting unit 13 normally.
따라서 상기와 같이 동작하는 이 발명의 효과는 산소량 감지 장치를 보호하기 위해, 시동 동작이 이루어진 후 일정 시간 동안 온도 차이로 인해 발생하는 배기 가스의 응축수를 증발하기 위해 산소량 감지 장치의 동작을 제어하므로 수분으로 인한 산소량 감지 장치의 파손 문제를 해결할 수 있다.Therefore, the effect of the present invention operating as described above is to control the operation of the oxygen amount sensing device to evaporate the condensate of the exhaust gas generated by the temperature difference for a certain time after the start-up operation to protect the oxygen amount sensing device This can solve the problem of breakage of oxygen detection device.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |