KR100273145B1 - Air/fuel ratio control method according to non-reversinr sensor signal of oxygen sensor - Google Patents

Air/fuel ratio control method according to non-reversinr sensor signal of oxygen sensor Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for controlling an air-fuel ratio by a non-inverse sensing signal of an O2 sensor is provided to stop the operation of a feedback control circuit if the lean state is maintained for a set time period, thereby improving the degradation of the air-fuel ratio due to the increase or decrease of fuel. CONSTITUTION: A method for controlling an air-fuel ratio by a non-inverse sensing signal of an O2 sensor includes the steps of carrying out A/D conversion with respect to an output voltage from an O2 sensor(S1), determining whether a previous voltage value is rich by the converted output voltage(S2), determining a current voltage value is rich(S3), increasing a counter value if the current voltage value is rich(S4), determining whether the counter value is larger than a set counter value(S5), stopping the operation of a fuel feedback control circuit if larger(S6), determining the current voltage value is lean(S7), increasing the counter value if lean and returning to the fifth step(S8), and initializing the counter value if not lean and returning to the fifth step(S9).

Description

산소센서에서의 비반점 감지신호에 의한 공연비 제어방법Air-fuel ratio control method by non-spot detection signal in oxygen sensor

본 발명은 산소센서(O2sensor)의 비반전 감지신호에 의한 공연비 제어방법에 관한 것으로, 특히 산소센서로부터의 출력전압값, 예컨대 농후상태(RICH) 또는 희박상태(LEAN)를 나타내는 출력전압값에 의해 연료공급을 제어하는 연료 피드백 제어회로에 있어서 설정 시간동안 희박상태(LEAN)가 유지되는 경우에 피드백 제어회로의 동작이 중지되어 연료의 증감에 의한 공연비 악화가 개선될 수 있도록 된 산소센서에서의 비반전 감지신호에 의한 공연비 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air-fuel ratio control method using a non-inverted detection signal of an oxygen sensor (O 2 sensor), and in particular, an output voltage value from an oxygen sensor, for example, an output voltage value indicating a rich state (RICH) or a lean state (LEAN). In the fuel feedback control circuit for controlling fuel supply by means of an oxygen sensor, when the lean state (LEAN) is maintained for a predetermined time, the operation of the feedback control circuit is stopped to improve the air-fuel ratio caused by the increase or decrease of the fuel. It relates to an air-fuel ratio control method by the non-inverted detection signal of.

통상, 산소센서는 배기가스 규제에 대응하기 위한 삼원촉매(三元觸媒)가 많은 차량에 탑재되어 있다. 상기 삼원촉매는 이론 공연비 부근에서 CO, HC의 산화, NOx의 환원을 동시에 수행하고, 각각 CO2, H2O, O2, N2의 무해한 성분으로 변환시키는 능력을 갖고 있다. 즉, 산소공급이 이론 공연비 보다 희박상태로 되게 되면 NOx성분의 정화율이 저하되어 그대로 배출되는 양이 증가하고, 농후상태로 되게 되면 CO, HC의 정화율이 저하되어 배기가스 성분중에 CO, HC의 배출되는 양이 증가하게 된다.Usually, the oxygen sensor is mounted in a vehicle with many three-way catalysts for coping with exhaust gas regulation. The three-way catalyst has the ability to simultaneously perform oxidation of CO and HC and reduction of NO x in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and convert them into harmless components of CO 2 , H 2 O, O 2 , and N 2 , respectively. That is, when the oxygen supply becomes lean than the theoretical air-fuel ratio, the purification rate of the NO x component is lowered and the amount discharged as it is is increased. When the oxygen supply is concentrated, the purification rate of CO and HC is lowered. The amount of HC released increases.

이후, 삼원촉매를 효과적으로 사용하여 배출가스가 충분히 정화되도록 하기 위해서는 공연비가 이론 공연비로 유지되도록 하여야 한다. 그러나, CO, HC, NOx모두 정화 가능한 공연비 범위(catalytic converter window)가 극히 좁기 때문에 개방루프(open loop) 제어에 의해서는 상기 요구를 수용할 수 없게 된다.Afterwards, in order to effectively purify the exhaust gas by using the three-way catalyst, the air-fuel ratio should be maintained at the theoretical air-fuel ratio. However, the CO, HC, and NO x are very narrow in terms of the catalytic converter window that can be purified, so that the open loop control cannot accommodate the above requirements.

따라서, 삼원촉매가 요구하는 공연비를 실현하는 방법으로는 배기관에 산소센서를 부착하여 공연비가 이론 공연비에 대해 농후상태인지 희박상태인지를 검출한 후 전자 제어 유니트(ECU; electronic control unit)로 전기신호를 보내 분사량을 제어(feed-back control)하여 이론 공연비를 유지하도록 하고 있다.Therefore, in order to realize the air-fuel ratio required by the three-way catalyst, an oxygen sensor is attached to the exhaust pipe to detect whether the air-fuel ratio is rich or lean with respect to the theoretical air-fuel ratio, and then an electric signal is sent to the electronic control unit (ECU). To control the injection rate to maintain the theoretical air-fuel ratio.

한편, 산소센서의 피드백 전압은 일정 전압을 기준으로 스윙(swing), 예컨대 변동하게 되어 기준 전압 이상의 값이 감지되게 되면 농후상태, 기준 전압 이하의 값이 감지되게 되면 희박상태를 나타내게 된다. 이때, 희박상태가 감지되게 되면 연료량을 증가시키고, 농후상태가 감지되게 되면 연료량을 감량하게 된다.On the other hand, the feedback voltage of the oxygen sensor is swing (e.g., fluctuates) based on a predetermined voltage, and when a value above the reference voltage is detected, the rich state and when a value below the reference voltage is detected, the lean state is displayed. At this time, if the lean state is detected, the amount of fuel is increased, and if the rich state is detected, the amount of fuel is reduced.

그러나, 산소센서가 일정 시간 동안 방치되는 경우 계속하여 희박상태 또는 농후상태가 반복적으로 유지되기 때문에 계속적인 연료의 증량 및 감량이 이루어지게 되어 더욱 공연비가 악화되는 문제점이 있었다.However, when the oxygen sensor is left for a certain time, the lean or rich state is repeatedly maintained, so that the fuel is continuously increased and decreased, thereby deteriorating the air-fuel ratio.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산소센서로부터의 출력전압값, 예컨대 농후상태(RICH) 또는 희박상태(LEAN)를 나타내는 출력전압값에 의해 연료공급을 제어하는 연료 피드백 제어회로에 있어서 설정 시간동안 희박상태(LEAN)가 유지되는 경우에 피드백 제어회로의 동작이 중지되어 연료의 증감에 의한 공연비 악화가 개선될 수 있도록 된 산소센서에서의 비반전 감지신호에 의한 공연비 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the fuel feedback control circuit for controlling the fuel supply by the output voltage value from the oxygen sensor, for example, the output voltage value indicating the rich state (RICH) or lean state (LEAN) In the case where the lean state (LEAN) is maintained for a predetermined time, the air-fuel ratio control method by the non-inverted detection signal from the oxygen sensor is stopped so that the operation of the feedback control circuit is stopped to improve the air-fuel ratio deterioration due to the increase or decrease of fuel. The purpose is to provide.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산소센서로부터 출력전압에 대해 A-D 변환을 수행하는 제1단계와; 이 제1단계에서 변환된 출력전압에 의해 이전 전압값이 농후상태인가의 여부를 판단하는 제2단계; 이 제2단계에서의 판단 결과 이전 전압값이 농후상태인 경우 현재 전압값이 농후상태인가의 여부를 판단하는 제3단계; 이 제3단계에서의 판단 결과 현재 전압값이 농후상태인 경우 카운터의 값을 증가시키는 제4단계; 이 제4단계로부터의 카운터 값이 설정 카운터 값보다 큰 값인가의 여부를 판단하는 제5단계; 이 제5단계에서의 판단 결과 카운터의 값이 설정 카운터 값보다 큰 값인 경우 연료 피드백 제어회로의 동작을 중지시키는 제6단계; 상기 제2단계에서의 판단 결과 이전 전압값이 농후상태가 아닌 경우 현재 전압값이 희박상태인가의 여부를 판단하는 제7단계; 이 제7단계에서의 판단 결과 현재 전압값이 희박상태인 경우 카운터의 값을 증가시킨 후 상기 제5단계로 이동시키는 제8단계 및; 상기 제7단계에서의 판단 결과 현재 전압값이 희박상태가 아닌 경우 카운터의 값을 초기화시킨 후 상기 제5단계로 이동시키는 제9단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the first step of performing the A-D conversion for the output voltage from the oxygen sensor; A second step of determining whether or not the previous voltage value is rich by the output voltage converted in the first step; A third step of determining whether the current voltage value is rich when the previous voltage value is rich in the determination result in the second step; A fourth step of increasing the value of the counter when the current voltage value is in the rich state as a result of the determination in the third step; A fifth step of judging whether or not the counter value from the fourth step is greater than the set counter value; A sixth step of stopping the operation of the fuel feedback control circuit if the value of the counter is greater than the set counter value as a result of the determination in the fifth step; A seventh step of determining whether the current voltage value is lean when the previous voltage value is not a rich state as a result of the determination in the second step; An eighth step of increasing the value of the counter and moving to the fifth step if the current voltage value is in a lean state as a result of the determination in the seventh step; As a result of the determination in the seventh step, when the current voltage value is not in a lean state, a nineth step of initializing the value of the counter and moving to the fifth step may be performed.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 산소센서로부터의 출력전압값, 예컨대 농후상태(RICH) 또는 희박상태(LEAN)를 나타내는 출력전압값에 의해 연료공급을 제어하는 연료 피드백 제어회로에 있어서 설정 시간동안 희박상태(LEAN)가 유지되는 경우에 피드백 제어회로의 동작이 중지되어 연료의 증감에 의한 공연비 악화가 개선될 수 있게 된다.According to the present invention configured as described above, in the fuel feedback control circuit for controlling the fuel supply by the output voltage value from the oxygen sensor, for example, the output voltage value indicating the rich state RICH or the lean state LEAN, it is lean for a predetermined time. When the state LEAN is maintained, the operation of the feedback control circuit is stopped, so that the air-fuel ratio deterioration due to the increase or decrease of fuel can be improved.

제1도는 일반적인 산소센서(O2sensor)를 나타낸 도면.1 is a view showing a typical oxygen sensor (O 2 sensor).

제2도는 일반적인 산소센서의 동작원리를 설명하는 도면.2 is a view for explaining the principle of operation of a general oxygen sensor.

제3도는 일반적인 산소센서의 출력특성을 나타낸 그래프.3 is a graph showing the output characteristics of a typical oxygen sensor.

제4도는 본 발명에 따른 산소센서로부터 출력되는 출력전압의 파형을 나타낸 도면.4 is a view showing the waveform of the output voltage output from the oxygen sensor according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따른 산소센서에서의 비반전 감지신호에 의한 공연비 제어방법의 실시예 1을 설명하기 위한 동작흐름도이다.5 is an operation flowchart for explaining Embodiment 1 of an air-fuel ratio control method using a non-inverted detection signal in an oxygen sensor according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 센서 하우징 12 : 세라믹 보호 릴레이11: sensor housing 12: ceramic protective relay

13 : 연결 케이블 14 : 보호 튜브13: connecting cable 14: protective tube

15 : 액티브 센서 세라믹 16 : 접촉부15 active sensor ceramic 16 contact

17 : 보호 슬리브17: protective sleeve

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도은 일반적인 산소센서(O2sensor)를 나타낸 도면이다. 상기 산소센서는 센서 하우징(11)과, 세라믹 보호 튜브(12), 연결 케이블(13), 보호 튜브(14), 액티브 센서 세라믹(15), 접촉부(16) 및, 보호 슬리브(17)로 구성되어 있다.1 is a view showing a typical oxygen sensor (O 2 sensor). The oxygen sensor is composed of a sensor housing 11, a ceramic protective tube 12, a connecting cable 13, a protective tube 14, an active sensor ceramic 15, a contact portion 16, and a protective sleeve 17. It is.

먼저, 산소센서의 동작원리는 제2도에 도시된 바와 같이 시험관상의 지르코니아 소자(ZrO2)의 양면에 백금전극을 설치하여 고온에서 내외면의 산소 농도 차가 크게 되면 기전력이 발생하는 고체 전해질의 산소농도 전지원리가 이용되게 된다. 즉, 대기측과 배출 가스측과의 산소농도(산소분압) 차에 의해 농도가 높은 대기측으로부터 낮은 배출가스측으로 산소이온이 이동되고, 이러한 결과 두 전극간에 다음 수학식 1의 Nernst 방정식에 의해 기전력이 발생하게 된다.First, the operating principle of the oxygen sensor is to install the platinum electrodes on both sides of the test tube-like zirconia element (ZrO 2 ) as shown in FIG. The concentration cell principle is used. That is, the oxygen ion is moved from the atmosphere side with high concentration to the exhaust gas side due to the difference in oxygen concentration (oxygen partial pressure) between the atmosphere side and the exhaust gas side, and as a result, the electromotive force is generated between the two electrodes by the Nernst equation This will occur.

여기서, E는 기전력[V], R은 기체상수 8.31[J/㏖。k], T는 절대온도[。k], F는 주파수 정수 9.65×104[C/㏖], PO2는 배출 가스중의 산소분압[Pa], PO″2는 대기중의 산소분압[Pa]을 나타낸다.Where E is the electromotive force [V], R is the gas constant 8.31 [J / mol.k], T is the absolute temperature [° k], F is the frequency constant 9.65 × 10 4 [C / mol], PO 2 is the exhaust gas The partial pressure of oxygen in [Pa], PO ″ 2 represents the partial pressure of oxygen in atmosphere [Pa].

제3도는 일반적인 산소센서의 출력특성을 나타낸 그래프이다. 여기서, 산소센서는 배기가스중의 산소량에 따라 이론 공연비(λ=1) 부근에서 급격히 변화하는 특성을 갖고 있는데, 상기 이론 공연비 λ=1 보다 희박상태인 경우에는 0 내지 0.2V, 이론 공연비 λ=1 보다 농후상태인 경우에는 0.6 내지 0.9V의 출력전압을 나타내게 된다. 이러한 기전력의 신호가 전자 제어 유니트(ECU)로 피드백되어 이론 공연비가 유지되도록 연료 분사량이 제어되게 된다.3 is a graph showing the output characteristics of a typical oxygen sensor. Here, the oxygen sensor has a characteristic of rapidly changing in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio (λ = 1) according to the amount of oxygen in the exhaust gas. When the oxygen sensor is lean than the theoretical air-fuel ratio λ = 1, 0 to 0.2V and the theoretical air-fuel ratio λ = If it is richer than 1, it shows an output voltage of 0.6 to 0.9V. The signal of the electromotive force is fed back to the electronic control unit (ECU) so that the fuel injection amount is controlled to maintain the theoretical air-fuel ratio.

제4도는 본 발명에 따른 산소센서로부터 출력되는 출력전압의 파형을 나타낸 도면이다. 여기서, 산소센서의 전압이 일정값, 예컨대 설정값을 기준으로 변동, 예컨대 반전하는 경우, 즉 농후상태(RICH)로부터 희박상태(LEAN)로, 희박상태(LEAN)로부터 농후상태(RICH)로 변하는 경우 카운터의 값이 초기화(clear)되게 된다. 이때 상기 카운터는 일정 주기로 상기 초기화를 검사하게 된다. 이때, 상기 카운터의 반전이 이루어지지 않은 경우에는 카운터의 값을 증가시키고, 이 증가된 카운터의 값이 일정치, 예컨대 설정치 이상이 되게 되면 연료 피드백 제어회로의 동작을 중지시킴으로써 공연비를 향상시키게 된다.4 is a view showing the waveform of the output voltage output from the oxygen sensor according to the present invention. Here, when the voltage of the oxygen sensor changes or is inverted based on a predetermined value, for example, a set value, that is, changes from a rich state RICH to a lean state LEAN, and a lean state LEAN to a rich state RICH. In this case, the value of the counter is cleared. At this time, the counter checks the initialization at regular intervals. At this time, when the counter is not inverted, the value of the counter is increased, and when the value of the increased counter reaches a predetermined value, for example, a set value or more, the air-fuel ratio is improved by stopping the operation of the fuel feedback control circuit.

제5도는 본 발명에 따른 산소센서에서의 비반전 감지신호에 의한 공연비 제어방법의 실시예 1를 설명하기 위한 동작흐름도이다. 먼저 제1단계(S1)에서는 산소센서(O2sensor)로부터 출력전압에 대해 A-D 변환을 수행하고, 제2단계(S2)에서는 상기 제1단계(S1)에서 변환된 출력전압에 의해 이전 전압값이 농후상태(RICH)인가의 여부를 판단하게 된다. 그리고, 제3단계(S3)에서는 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과 이전 전압값이 농후상태(RICH)인 경우 현재 전압값이 농후상태(RICH)인가의 여부를 판단하게 된다.5 is an operation flowchart for explaining Embodiment 1 of an air-fuel ratio control method using a non-inverted detection signal in an oxygen sensor according to the present invention. First, AD conversion is performed on the output voltage from an oxygen sensor (O 2 sensor) in the first step (S1), and in the second step (S2), the previous voltage value is converted by the output voltage converted in the first step (S1). It is determined whether this is a rich state (RICH). In the third step S3, when the determination result in the second step S2 is that the previous voltage value is the rich state RICH, it is determined whether the current voltage value is the rich state RICH.

또한, 제4단계(S4)에서는 상기 제3단계(S3)에서의 판단 결과 현재 전압값이 농후상태(RICH)인 경우 카운터의 값을 증가시키고, 제5단계(S5)에서는 상기 제4단계(S4)로부터의 카운터 값이 설정 카운터 값보다 큰 값인가의 여부를 판단하며, 제6단계(S6)에서는 상기 제5단계(S5)에서의 판단 결과 카운터의 값이 설정 카운터 값보다 큰 큰 값인 경우 연료 피드백 제어회로의 동작을 중지시키게 된다.In addition, in the fourth step S4, when the current voltage value is the rich state RICH as a result of the determination in the third step S3, the counter value is increased. In the fifth step S5, the counter value is increased. It is determined whether the counter value from S4) is greater than the set counter value. In the sixth step S6, when the determination result counter in the fifth step S5 is larger than the set counter value. The operation of the fuel feedback control circuit is stopped.

그리고, 제7단계(S7)에서는 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과 이전 전압값이 농후상태(RICH)가 아닌 경우 현재 전압값이 희박상태(LEAN)인가의 여부를 판단하고, 제8단계(S8)에서는 상기 제7단계(S7)에서의 판단 결과 현재 전압값이 희박상태(LEAN)인 경우 카운터의 값을 증가시킨 후 상기 제5단계(S5)로 이동시키며, 제9단계(S9)에서는 상기 제7단계(S7)에서의 판단 결과 현재 전압값이 희박상태(LEAN)가 아닌 경우 카운터의 값을 초기화시킨 후 상기 제5단계(S5)로 이동시키게 된다. 한편, 발명의 요지를 이탈하지 않은 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.In the seventh step S7, if the previous voltage value is not the rich state RICH as a result of the determination in the second step S2, it is determined whether the current voltage value is the lean state LEAN, and the eighth step. In the step S8, when the current voltage value is the lean state LEAN as a result of the determination in the seventh step S7, the counter value is increased, and then the process moves to the fifth step S5, and the ninth step S9. In step (7), if the current voltage value is not a lean state (LEAN) as a result of the determination in the seventh step (S7), the counter value is initialized and then moved to the fifth step (S5). On the other hand, the present invention can be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 산소센서로부터의 출력전압값, 예컨대 농후상태(RICH) 또는 희박상태(LEAN)를 나타내는 출력전압값에 의해 연료공급을 제어하는 연료 피드백 제어회로에 있어서 설정 시간동안 희박상태(LEAN)가 유지되는 경우에 피드백 제어회로의 동작이 중지되어 연료의 증감에 의한 공연비 악화가 개선될 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the set time in the fuel feedback control circuit for controlling the fuel supply by the output voltage value from the oxygen sensor, for example, the output voltage value indicating the rich state RICH or the lean state LEAN. In the case where the lean state (LEAN) is maintained for a while, the operation of the feedback control circuit is stopped so that the air-fuel ratio deterioration due to the increase or decrease of the fuel can be improved.

Claims (1)

산소센서(O2sensor)로부터 출력전압에 대해 A-D 변환을 수행하는 제1단계(S1)와; 이 제1단계(S1)에서 변환된 출력전압에 의해 이전 전압값이 농후상태(RICH)인가의 여부를 판단하는 제2단계(S2); 이 제2단계(S2)에서의 판단 결과 이전 전압값이 농후상태(RICH)인 경우 현재 전압값이 농후상태(RICH)인가의 여부를 판단하는 제3단계(S3); 이 제3단계(S3)에서의 판단 결과 현재 전압값이 농후상태(RICH)인 경우 카운터의 값을 증가시키는 제4단계(S4) ; 이 제4단계(S4)로부터의 카운터 값이 설정 카운터 값보다 큰 값인가의 여부를 판단하는 제5단계(S5); 이 제5단계(S5)에서의 판단 결과가 카운터의 값이 설정 카운터 값보다 큰 값인 경우 연료 피드백 제어회로의 동작을 중지시키는 제6단계(S6); 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과 이전 전압값이 농후상태(RICH)가 아닌 경우 현재 전압값이 희박상태(LEAN)인가의 여부를 판단하는 제7단계(S7); 이 제7단계(S7)에서의 판단 결과 현재 전압값이 희박상태(LEAN)인 경우 카운터의 값을 증가시킨 후 상기 제5단계(S5)로 이동시키는 제8단계(S8) 및; 상기 제7단계(S7)에서의 판단 결과 현재 전압값이 희박상태(LEAN)가 아닌 경우 카운터의 값을 초기화시킨 후 상기 제5단계(S5)로 이동시키는 제9단계(S9)로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소센서에서의 비반전 감지신호에 의한 공연비 제어방법.A first step (S1) of performing an AD conversion on an output voltage from an oxygen sensor (O 2 sensor); A second step S2 of determining whether the previous voltage value is the rich state RICH by the output voltage converted in the first step S1; A third step S3 of determining whether the current voltage value is a rich state RICH when the previous voltage value is the rich state RICH as a result of the determination in the second step S2; A fourth step S4 of increasing the value of the counter when the current voltage value is the rich state RICH as a result of the determination in the third step S3; A fifth step S5 of determining whether or not the counter value from the fourth step S4 is greater than the set counter value; A sixth step (S6) of stopping the operation of the fuel feedback control circuit when the determination result in the fifth step (S5) is the value of the counter is greater than the set counter value; A seventh step (S7) of determining whether the current voltage value is a lean state (LEAN) when the previous voltage value is not the rich state (RICH) as a result of the determination in the second step (S2); An eighth step (S8) of moving to the fifth step (S5) after increasing the value of the counter when the current voltage value is a lean state (LEAN) as a result of the determination in the seventh step (S7); When the current voltage value is not a lean state (LEAN) as a result of the determination in the seventh step (S7), it comprises a ninth step (S9) for initializing the counter value and moving to the fifth step (S5) Air-fuel ratio control method by the non-inverted detection signal from the oxygen sensor.
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