KR100270151B1 - 배기 가스 촉매의 기능 효율 검사 방법 - Google Patents

Abstract

연소 동력 장치의 배기 가스 라인에 설치된 배기 가스 촉매의 전환율을 검사하기 위하여 우선 일정한 경계 조건이 만족되는 시기 동안에 제1 작동 상태를 필요로 하는 방법이 정해진다. 이것이 실행되면 제2 시기에, 예를 들면 작동이 추진되는 동안에 상기 상태에 상응하지 않는 배기 가스 충격이 발생하고 그리고 나서 촉매에 설치된 온도 감지기의 반작용이 평가된다. 배기 가스 충격으로 인한 배기 가스 온도의 변화가 주어진 한계 내에 있지 않으므로 지시하는 신호는 허용 불가능한 낮은 전환율을 나타낸다.

Description

배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법

제1도는 배기 가스 라인을 갖춘 내연 기관의 개략도.

제2도는 매개 변수치의 시간적 진행을 나타낸 다이어그램.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 내연 기관 2 : 흡입 장치

3 : 흡입관 4 : 분사 장치

5 : 점화 플러그 6 : 배기 가스 라인

7 : 배기 가스 촉매 컨버터 8 : 제어 장치

9 : 라인 10 : 각도 감지기

11 : 회전수 감지기 12 : 온도 감지기

13 : 신호 램프

본 발명은 내연 기관의 배기 가스 라인에 설치된 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법에 관한 것이다.

촉매 컨버터에 설치된 다수의 온도 감지기를 가지며 온도 측정치의 장기 관찰에 의해 온도 평균치를 얻어 주어진 한계치와 비교되는 모니터링 방법이 DE 40 27 207 A에 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 노후화 상태에 대한 결과, 즉 촉매 컨버터의 변환률에 대한 결과를 신속하고도 신뢰성 있게 얻을 수 있는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 특허 청구 범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다. 양호한 구성에 대해서는 종속항에 기재되어 있다.

특허 청구 범위 제1항에 따른 방법을 내연 기관에 사용하면 짧은 시간 안에 배기 가스 촉매 컨버터의 촉매 작용 변환율에 대한 실질적인 정보를 얻을 수 있다. 이 방법은 내연 기관 또는 내연 기관을 갖춘 자동차의 다양한 구동 상태, 예를 들면 공전, 추진 구동 또는 임의의 부분 부하 구동점에서 실시할 수 있다.

우선 내연 기관이 제1 시기 동안에 구동되고 제1 구동 상태가 실제로 검출된 매개 변수를 근거로 전자식 제어 장치에 의해 확정된다. 또한 상기 매개 변수는 확정된 진행 시간 동안에 일정한 한계 조건을 만족시킨다. 제1 구동 상태에는 실제 주행시에 충분히 재현할 수 있는 이와같은 충족 조건이 내연 기관과 배기 가스 라인에 존재한다. 이 때, 검출된 매개 변수는, 예를 들면 모터 부하 또는 모터 회전수일 수 있다. 매개 변수는 진행 시간 동안에 일정한 부하 집합이나 회전수 집합 또는 영역 또는 한계치를 만족시켜야 한다.

상기 제1 구동 상태가 확정된 후에 내연 기관은 제2 시기 동안에도 상기 제1 구동 상태로 계속 구동된다. 이때는, 적어도 검출된 매개 변수는 주어진 표준치에 상응하거나 내연 기관의 검출된 매개 변수치의 변화를 통하여, 예를 들면 자동차 이용자에 의한 추진 구동 중에 드로틀 밸브 각도의 변경을 통하여 제2 구동 상태가 조정되는 경우이다. 또한, 예를 들면, 계속해서 공전 구동도 조정될 수 있다. 상기 상태는 곧이어 매개 변수치와 소정 표준치의 비교를 통해서 인지된다. 제2 구동 상태는 매개 변수가 표준치를 만족시키는 임의의 부분 부하 구동점이다.

또 다른 단계로서 제2 시기에서 제1 구동 상태 동안에 또는 제2 구동 상태의 감지 후에 상기 상태와 상응하지 않는 내연 기관의 배기 가스 충격에 의해 배기 가스 촉매 컨버터가 가동된다. 상기 충격은 예를 들면 내연 기관의 실린더에 분사된 연료량이 공전에 상응하지 않도록 하고, 이에 따라 조종된 과대-과소 이론 모터 구동이 조정되게 하는 공전에서 야기된다.

추진 구동 중에 통상적으로 연료 공급이 중단되면, 예를 들어 배기 가스 충격은 상기 목적에 따른 점화가 차단될 수 있는 적어도 하나의 실린더 내에서 연료 분사에 의해 일어난다. 부하점에서 배기 가스 충격은 또한 연료량 및 점화에 의한, 전술한 가능성 중 하나로서 일어난다.

다음 단계는 적어도 배기 가스 충격으로 인해 변화된, 내연 기관의 배기 가스 라인에서의 적어도 하나의 제1 매개 변수를 검출하는 것이다. 상기 매개 변수는 예를 들면, 적어도 배기 가스 촉매 컨버터 앞에, 안에, 혹은 뒤에 있는 온도 감지기에 의해 검출된 온도이다. 이러한 온도는 단기간 많은 오일의 구동으로 상승된다. 동시에 가스 탐침에 의해 검출된 가스의 농도, 예를 들면 λ 탐침에 의해 산소 농도를 측정할 수 있다.

상기 제1 매개 변수치의 변화에 대한 평가가 이루어지기 전에 다음 단계로서 손실의 표준을 검사한다. 이로써 방법이 실시되는 동안에 예기치 않은 일에 의해 규정된 매개 변수가 변하게 되더라도 평가하는 것을 피하게 되어 변환율에 대한 믿을만한 진술이 더 이상 가능하지 않게 한다. 배기 가스 충격에 의한 가동 전에 또는 가동 중에 검출될 적어도 하나의 매개 변수치와 가동후의 매개 변수치로부터 제1 매개 변수 차이가 얻어지며, 주어진 제1 표준 차이 영역과 비교된다. 전술한 시기 동안에 일관성 없는 브레이크로 인하여 회전수가 부당한 방법으로 추진 구동을 변화시키면 그 방법은 중단된다. 상기 매개 변수 차이가 표준 차이 영역 내에 놓이게 되면 결국 제1 매개 변수의 평가는 주어진 표준 변화와 제1 매개 변수 변화의 비교를 통해 나타난다. 전술한 방법의 단계를 1회 혹은 수회 실시한 후 표준 변화를 벗어난 편차의 경우에 촉매 컨버터 기능의 비효율성을 나타내는 지시 신호가 발생되어 제어 장치 내에 기억되며, 또한 예를 들어 자동차 계기판에 오류 메시지로서도 나타낸다.

기능의 비효율성은 변환의 총 손실을 통해서 규정되는 것이 아니라 주어진 한계치를 통해서 규정된다.

특히 간단하고 시간 절약의 방법으로 가동 후에 검출된 제1 매개 변수치와 기억된 소정 표준치와의 비교를 통해 평가가 행해진다. 이는 이와같은 비교를 통하여 검출된 변화가 표준 변화 영역과 비교되기 때문에 가능하다. 또한, 제2 시기에도 제1 매개 변수의 수치가 검출되기 때문에, 이로부터 제1 매개 변수의 변화치를 직접 측정함으로써 평가는 행해진다. 제2 매개 변수의 차이는 양 수치로 이루어지며, 기억된 소정의 제2 표준 차이 영역과 비교된다.

배기 가스 라인 내에 설치된 배기 가스 촉매 컨버터는 비교적 대규모의 주촉매 컨버터 또는 비교적 소규모의 스타트 촉매 컨버터를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 발명을 실시하기 위해 몇 초만 필요하며 순간적으로 발생된 배기 가스 충격의 불리한 작용은 자동차 주행시 감지되지 않는다. 연료의 추가 분사를 통해 배기 가스 충격이 발생하여도 이로 인한 필요한 연료량과 그에 따라 발생하는 배기 가스량은 무시될 정도로 작다. 제어 장치 내에거 한계 조건 또는 표준 변화의 조정을 통하여 상이한 내연 기관에 그리고 특이한 노후화 특성을 가진 상이한 촉매 컨버터에 입법상 까다로운 조건의 적응이 각각 가능하다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 도면에 의해 상세하게 설명된다.

도시되지 않은 자동차 내에 설치된 내연 기관(1)은 흡입 장치(2)와 흡입관(3)에 연료를 분사하는 분사 장치(4)로 이루어진다. 공급된 공기/연료 혼합물의 점화를 위해 점화 플러그(5)가 사용되며, 해당 배기 가스는 배기 가스 촉매 컨버터(7)를 구비한 배기 가스 라인(6)을 통해 배출된다. 전자식 제어 장치(8)는 신호 안내 라인(9)을 통하여, 부하 신호(L)로서 드로틀 밸브 각도(DW)를 검출하기 위한 각도 감지기(10), 내연 기관 회전수(N)를 검출하기 위한 회전수 감지기(11), 배기 가스 온도(T)를 검출하기 위한 온도 감지기(12), 점화 플러그(5), 및 분사 장치(4)와 연결된다.

내연 기관(1)이 구동되는 동안에 제어 장치(8)에서 진행되는 수치는 감지기(10, 11)에 의해 검출된 매개 변수인 드로틀 밸브 각도(DW)와 회전수(N)이다. 이 수치는 예를 들어 60초의 제1 시기 t12 동안에 제어 장치(8) 내에 일정하게 기억된 부하 집합, 회전수 집합, 온도 집합을 만족시킨다. 그리하여 이러한 제어 장치(8)가 t2 시점까지인 t12 시기의 끝에서 제1의 구동 상태(B1)를 확립한다. 내연 기관(1)과 배기 가스 라인(6)은 본 방법의 실시에 맞게 되어 있다.

t12 시기를 통하여 한정된 시간대를 완전히 새롭게 하는 계속적인 구동 진행에서 추진 구동에 상응하는 수치에 대한 드로틀 밸브 각도(DW)의 수용으로 내연 기관의 구동 상태를 변경한다. 상기 수치에 대해 제어 장치(8) 내에 표준치가 기억된다. 상기 표준치와 실제로 파악된 드로틀 밸브 각도(DW)의 계속적인 비교를 통해 제어 장치(8)의 표준치에 도달했을때 제2의 구동 상태(B2)로서 추진 구동이 확립되는 동안에 분사 장치(4)가 차단된다. 이어서 크랭크 샤프트의 2회전을 위해 내연 기관의 실린더 점화가 차단된다. 두번째 회전하는 동안에 이 실린더에 부가된 분사 장치(4)의 분사 밸브가 구동한다. 이로 인해 규칙적인 추진 구동에 일치하지 않는 순간적인 배기 가스 충격이 발생한다. 분사된 연료량은 잔류되어 규칙적으로 구동되는 실린더의 가스와 함께 배기 가스 촉매 컨버터에 공급되고 촉매 컨버터의 표면에 발열성 반응을 일으킨다. 그 결과 온도 감지기(12)가 배기 가스 온도(T)의 상승된 수치를 검출한다.

시간 경과에 따른 온도(T)가 제2도에 다이어그램 형태로 도시된다. 다이어그램의 횡좌표상에 시간(t)이 그리고 종좌표상에 감지기(12)에 의해 검출된 배기 가스 온도(T)가 그려져 있다. 제1 곡선 K1은 연료가 단기간 추가 분사된 효율적인 배기 가스 촉매 컨버터(7)의 온도 진행을 나타내는 반면에 제2 곡선(K2)은 추가 분사없는 상기 진행을 나타내고 있다. 제1 시기 t12 동안에 제1 구동 상태(B1)가 확립될 때까지 거의 동일한 진행이 일어난다. 계속하여 추가 분사로 곡선 K2에 비하여 온도가 상승하면서 제2 시기 t23에 이른다.

제3 곡선 K3은 추가 분사에 의해 이미 상당한 정도로 영향을 받는 변환율을 갖는 배기 가스 촉매 컨버터의 온도 특성 곡선을 비교하기 위해 제시된다. 상기 추가 분사에도 불구하고 곡선 진행은 곡선 K2의 진행과 유사하지만, 곡선 K3의 급격한 변환율로 인해 분명히 낮은 온도로 전이되며, 그 다음은 추가 분사가 없는 진행과 동일하다. 따라서, 이용가능한 신호 차이를 얻을 수 없다.

바로 다음 단계에서 상기 방법을 실시하는 동안에 매개 변수의 예기치 않은 변화를 고려해서 제1 매개 변수 차이(DP1)가 배기 가스 충격에 의한 배기 가스 촉매 컨버터(7)의 가동중의 내연 기관 회전수(N)의 수치와 상기 가동후 그의 수치로부터 얻어진다. 제어 장치는 제1 표준 차이 영역(DPS1) 내에 제1 매개 변수 차이(DP1)가 위치하는지의 여부를 기억된 소정의 제1 표준 차이 영역(DPS1)과의 비교를 통하여 결정한다. 이럴 경우에는 방법은 평가에 의해 속행되고, 그렇지 않으면 중단된다. 평가를 하기 위하여 제1 매개 변수로서 검출된 배기 가스 온도(T)의 변화는 제어 장치(8) 내에 기억된 표준 변화와 비교된다. 상기 방법이 수회 실시되는 동안 표준 변화에 의한 허용 불가능한 편차가 발생하면 제어 장치(8)의 오류 메모리에 상기 상태가 기억되고 신호 램프(13)가 가동된다. 방법이 진행될 때 신뢰성이 있는 결과를 얻기 위해 연소가 약해지는 동안에 또는 추가적으로 분사되는 동안에 크랭크 샤프트 회전수가 변화되고 그로 인해 분사량이 변화된다.

배기 가스 충격 후의 T의 수치와 주어진 표준 수치의 비교를 통해 그 다음 결정된 변화와 표준 변화 영역과의 비교를 통해 신속한 평가가 행해진다. 그로부터의 변화에서 변화로 배기 가스 온도 T의 수치를 제2 구동 상태(B2)의 감지 후 추가적으로 검출할 수 있고 기억할 수 있다. 제2 매개 변수 차이(DP2)는 그러한 수치와 배기 가스 충격으로 인해 조정된 상기 수치로부터 얻어지며, 주어진 제2 표준 차이 영역(DPS2)과 비교된다.

Claims (13)

1. 내연 기관의 배기 가스 라인에 설치된 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법에 있어서, a) 제1 시기에 내연 기관을 구동하고 내연 기관 그리고/또는 배기 가스 라인에서 실제로 검출되고, 제어 장치에 의해 처리되며, 또한 상기 시기 동안에 구동 상태를 결정하기 위해 규정한 한계 조건을 만족시키는 하나 또는 다수의 매개 변수에 의해 내연 기관의 제1 구동 상태를 확정하는 단계와, b) 검출된 매개 변수 중 적어도 하나가 소정 표준치에 상응하는 경우, 제1 구동 상태에서 제2 시기에 내연 기관을 구동하거나 내연 기관에서 검출된 매개 변수 중 적어도 하나의 수치 변화를 통해 내연 기관의 제2 구동 상태를 조정하고, 소정 표준치와 실질적인 매개 변수치를 비교하여 이와 같은 제2 상태를 인식하는 단계와, c) 제2 시기에 현재의 구동 상태에 상응하지 않는 배기 가스 충격에 의해 배기 가스 촉매 컨버터가 가동되는 단계와, d) 배기 가스 충격으로 인하여 변화된 적어도 배기 가스 라인의 제1 매개 변수치를 검출하는 단계와, e) 가동 전에 또는 가동 중에 검출된 매개 변수치와 배기 가스 충격으로 인한 가동 후의 매개 변수치로부터 제1 매개 변수 차이를 형성하고, 상기 제1 매개 변수 차이를 소정의 제1 표준 차이 영역과 비교하고, 제1 매개 변수 차이가 상기 제1 표준 차이 영역 내에 놓일 때에 다음 단계로 진행하는 단계와, f) 제1 매개 변수의 변화를 평가하고, 1회 혹은 수회 상기 단계들을 실시한 후 표준 변화로부터 상기 변화의 편차시 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 비효율성을 나타내는 신호를 가동시키고 제어 장치의 오류 메모리에 상기 기능 비효율성을 기억시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 매개 변수치와 주어진 표준치의 비교를 통하여 그리고 검출된 변화와 표준 변화 영역의 비교를 통해 평가가 행해지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
3. 제1항에 있어서, 제1 매개 변수치는 또한 배기 가스 충격전에 검출되고, 평가를 하기 위해 제2 매개 변수 차이는 상기 제1 매개 변수치와 배기 가스 충격에 따라 조정되는 매개 변수의 수치로부터 얻어지며, 상기 제2 매개 변수 차이가 소정의 제2 표준 차이 영역과 비교되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
4. 제1항에 있어서, 제1 매개 변수가 배기 가스 라인에서 측정된 적어도 하나의 온도인 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
5. 제1항에 있어서, 제1 매개 변수가 배기 가스 라인내에서 적어도 하나의 가스 탐침에 의하여 검출된 가스의 농도인 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
6. 제5항에 있어서, λ 탐침이 가스 탐침으로 이용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
7. 제1항에 있어서, 제2 구동 상태는 내연 기관을 갖춘 자동차의 추진력이고, 적어도 하나의 실린더로부터의 점화가 잠시 차단되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
8. 제7항에 있어서, 추진 구동되는 동안에 배기 가스 충격은 연료의 분사를 통해 발생되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
9. 제8항에 있어서, 수회 방법을 실시할 때 분사량이 변화되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
10. 제1항에 있어서, 제2 구동 상태는 내연 기관의 공전인 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
11. 제10항에 있어서, 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에 분사된 연료량은 상기 제2 구동 상태와 상응하지 않는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 공전 구동되는 동안에 내연 기관의 적어도 하나의 실린더로부터의 점화가 차단되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.
13. 제1항에 있어서, 제1 매개 변수 차이는 내연 기관 회전수 또는 모터 부하의 수치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 컨버터의 기능 효율 검사 방법.