KR100275994B1 - Activation method for oxygen sensor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for activating an oxygen sensor is provided to forcibly obtain the activation of the oxygen sensor at an optimum time for reducing the exhaust gas generation and determine the failure of the oxygen sensor in the process. CONSTITUTION: A method for activating an oxygen sensor includes the steps of measuring a non-inverse signal output time of an oxygen sensor if an engine rpm and an engine cooling water temperature are higher than each corresponding predetermined value, increasing or decreasing a fuel amount for a predetermined time period opposite against a current oxygen sensor area if the non-inverse signal output time continues more than a reference time, alternately switching a reach signal output and a lean signal output of the oxygen sensor by the increase or decrease of the fuel amount by the reference number of times or more, and carrying out feedback control of an air-fuel ratio.

Description

산소 센서의 활성화 방법How to activate the oxygen sensor

본 발명은 연료분사의 피드백 제어에 사용하는 산소센서의 활성화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of activating an oxygen sensor used for feedback control of fuel injection.

엔진에서 연소되어 배출되는 배기가스 속에는 다량의 유해가스가 함유되어 있어 대기 오염을 유발하므로 이들 유해 성분을 제거하기 위하여 삼원촉매 장치가 배기파이프에 설치되고 있다.Exhaust gas emitted from the combustion engine contains a large amount of harmful gas, which causes air pollution. A three-way catalyst device is installed in the exhaust pipe to remove these harmful components.

이 삼원촉매 장치가 가장 좋은 정화성능을 발휘 하는 데는 혼합비를 이론혼합비 부근으로 정확히 유지할 필요가 있는바, 이를 위해 배기매니폴드에 장치한 산소센서에 의해 배기가스 중의 산소농도를 검출하고 이것을 전자제어장치로 피드백 제어하여 연료 분사량을 증감하여 항상 이론 혼합비가 되도록 하고 있다.In order to achieve the best purification performance of this three-way catalyst device, it is necessary to keep the mixing ratio close to the theoretical mixing ratio. For this purpose, the oxygen concentration in the exhaust gas is detected by an oxygen sensor installed in the exhaust manifold, and the electronic control device is used. The fuel injection amount is increased or decreased by the feedback control, so that the theoretical mixing ratio is always achieved.

그러나 산소센서에 의한 피드백 보정은 운전성 및 안전성을 확보하기 위하여However, feedback correction by oxygen sensor is necessary to ensure operability and safety.

1)냉각수온이 낮을 때1) When cooling water temperature is low

2)시동시2) Starting up

3)시동후 증량시3) Increase after startup

4)고부하 주행시(출력증량시)4) At high loads (increased output)

5)연료차단시5) Fuel cut off

6)희박신호 또는 연료 농후 신호가 길게 계속되었을 때6) When the lean signal or the fuel rich signal continues for a long time

등의 경우에는 피드백 제어를 정지하고 오픈 루프(Open loop)제어를 하도록 되어 있다.In this case, the feedback control is stopped and the open loop control is performed.

한편 산소센서는 배기가스의 온도 범위가 300℃∼800℃에서 약 0.8-1.0V 사이의 전압을 출력하는 특성을 갖고 있어, 산소센서가 정상적으로 작동하기 위해서는 활성화 온도(약 300℃이상)로 가열되지 아니하면 안된다.On the other hand, the oxygen sensor has a characteristic of outputting a voltage of about 0.8-1.0V at a temperature range of 300 ° C to 800 ° C. The oxygen sensor is not heated to an activation temperature (about 300 ° C or more) in order to operate normally. You must not.

따라서 엔진 시동후 아이들 상태로 방치시 냉각수온이 웜업되어도 배기가스 온도가 낮을 경우 산소센서가 활성화되지 못하여 농후(Rich), 희박(Lean) 판정을 하지 못하므로써 농후 또는 희박의 어느 한쪽 영역의 신호만을 계속 출력하게 되어 불활성 상태의 지속으로 인한 공연비의 피드백 제어가 불가능하게 되는 문제점이 종종 발생하여 배기가스 배출이 과다하게 증가하게 되며, 이와같은 현상은 특히 배기량이 작은 차량에서 빈번하게 발생하고 있다.Therefore, even if the coolant temperature is warmed up when the engine is left idle after starting the engine, if the exhaust gas temperature is low, the oxygen sensor cannot be activated to determine rich or lean signals. The output is continuously generated, which makes it impossible to control feedback of the air-fuel ratio due to the continuation of the inactive state, so that the exhaust gas emission is excessively increased. This phenomenon is particularly frequent in a vehicle with a small displacement.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안된 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진 시동 초기 배기가스 온도가 낮아 산소센서가 활성화 되지 못할 때 산소센서가 비반전 상태의 신호 출력을 계속하는 것을 방지하고 강제로 활성화를 시켜 공연비의 정상적인 피드백 제어를 가능케 하는 산소센서의 활성화 방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been proposed in view of the above problems, and its object is to prevent the oxygen sensor from continuing to output the non-inverted signal when the oxygen sensor is not activated due to the low exhaust gas temperature at the initial stage of engine start, and forcibly. The present invention provides a method for activating an oxygen sensor by activating a normal feedback control of an air-fuel ratio.

본 발명의 다른 목적은 산소센서를 활성화 하는 과정중에 산소센서의 고장 유무를 검출할 수 있는 산소센서의 활성화 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of activating an oxygen sensor that can detect the presence or absence of a failure of the oxygen sensor during the process of activating the oxygen sensor.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 엔진의 회전수와 냉각수온이 일정치 이상일 때 산소센서의 비반전 신호 출력 시간을 측정하는 단계와;The present invention comprises the steps of measuring the non-inverted signal output time of the oxygen sensor when the rotational speed and the coolant temperature of the engine to a certain value to achieve the above object;

상기 단계에서 비반전 신호 출력 시간이 기준시간 이상 지속될 때 현재의 산소센서 신호 영역과는 반대로 일정시간 동안 연료량을 강제로 증량 또는 감량 분사하는 단계와;Forcibly increasing or decreasing the amount of fuel for a predetermined time as opposed to the current oxygen sensor signal region when the non-inverted signal output time is longer than the reference time in the step;

상기 연료량의 증,감을 통하여 산소센서의 농후 신호 출력과 희박 신호 출력이 교대로 기준횟수 이상 절환되도록 하는 단계와;Causing the rich signal output and the lean signal output of the oxygen sensor to be alternately switched more than a reference number of times by increasing and decreasing the fuel amount;

기준횟수 이상 절환시 공연비의 정상적인 피드백 제어를 실행하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And performing normal feedback control of the air-fuel ratio when the reference number of times or more is switched.

도 1은 본 발명에 의한 피드백 제어 시스템을 나타내는 도면1 is a diagram showing a feedback control system according to the present invention.

도 2는 본 발명의 작동 흐름도2 is an operational flowchart of the present invention.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 : 엔진1: engine

2 : 산소센서2: oxygen sensor

3 : 전자제어장치3: Electronic control device

4 : 연료분사장치4: fuel injection device

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 피드백 제어 시스템을 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 작동 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a feedback control system of the present invention, and FIG. 2 is an operation flowchart of the present invention.

엔진(1)이 시동되면 산소센서(2)로부터 배기가스중의 산소 농도를 측정하여 농도가 낮게 검출되면 산소센서(2)는 농후신호(기전력 약 1V)를 출력하고, 반대로 농도가 높게 검출되면 희박신호(기전력 0V)를 출력하게 되며, 이 기전력 신호를 입력받은 전자제어장치(3)는 농후신호 입력에 대하여는 연료 분사장치(4)를 제어하여 연료 분사량을 감소시키며, 반대로 희박 신호 입력에 대하여는 연료 분사량을 증가시키도록 피드백 제어하게 된다.When the engine 1 is started, the oxygen sensor 2 measures the oxygen concentration in the exhaust gas. When the concentration is detected to be low, the oxygen sensor 2 outputs a rich signal (approximately 1V of electromotive force). The lean signal (0V electromotive force) is output, and the electronic controller 3 which receives the electromotive force signal controls the fuel injector 4 with respect to the rich signal input to reduce the fuel injection amount, and conversely, with respect to the lean signal input. Feedback control is made to increase the fuel injection amount.

따라서 연료의 증감이 교대로 이루어지게 되면 전자제어장치(3)는 시스템이 정상적으로 작동하고 있는 것으로 판정하게 된다.Therefore, when the increase or decrease of the fuel is alternately made, the electronic controller 3 determines that the system is operating normally.

그러나 엔진의 시동 초기 엔진 회전수(Ne)가 일정치 이하이고 냉각수온도 정상(80℃) 이하일 때는 산소센서가 활성화되지 못하여 피드백 제어를 실행할 수 없고 전자제어장치(3)는 학습치에 의해 연료 분사량을 조절(오프제어) 한다.However, when the engine's initial engine speed Ne is lower than a certain value and the cooling water temperature is lower than the normal temperature (80 ° C), the oxygen sensor is not activated so that feedback control cannot be executed and the electronic control device 3 determines the fuel injection amount by the learning value. Control (off control).

그러나 엔진시동후 엔진회전수(Ne)와 냉각수온이 일정치 이상인 조건(단계가)하에서도 산소센서(2)의 출력신호가 비반전상태 즉, 농후신호와 희박신호를 교대로 출력하지 아니하고 어느 한쪽의 신호만을 계속 출력하는 상태가 일정시간(Z)동안 지속될 경우(단계 나), 전자제어장치(3)는 산소센서(2)가 고장 아니면 미활성 상태의 지속으로 판단하게 되는데 일단 미활성 상태라 가정하고 산소센서(2)의 활성화 조치를 취하게 된다.However, even when the engine speed Ne and the coolant temperature are above a certain level after the engine starts, the output signal of the oxygen sensor 2 is not inverted, that is, the rich signal and the lean signal are not alternately output. If the state of continuously outputting only one signal continues for a predetermined time (Z) (step B), the electronic controller 3 determines that the oxygen sensor 2 is not active or is inactive. It is assumed that the oxygen sensor 2 is activated.

이에따라 산소센서 신호의 비반전시간이 일정치(Z)에 도달하면 다음 단계로 산소센서(2)의 출력 전압이 기준치(W, 평균치 개념)보다 큰가 작은가를 판단한다(단계 다).Accordingly, when the non-inversion time of the oxygen sensor signal reaches a predetermined value (Z), it is determined in the next step whether the output voltage of the oxygen sensor 2 is larger or smaller than the reference value (W, average value concept) (step C).

산소센서의 출력 전압이 기준치(W)보다 크면 일단 연료 농후로 가정하여 전자제어장치(3)는 연료분사장치(4)를 제어하여 강제적으로 연료량을 일정시간(T1)동안 감량 분사하며(단계 라), 다음 단계에서 연료량의 감량 분사 시간(T1)이 기준시간(T2)이상 계속되는가를 확인한다(단계 마).Once the output voltage of the oxygen sensor is greater than the reference value (W), it is assumed that the fuel is rich, and the electronic controller 3 controls the fuel injection device 4 to forcibly reduce the amount of fuel for a predetermined time T 1 (step). D) In the next step, check whether the injection amount of fuel (T 1 ) of the fuel amount continues for more than the reference time (T 2 ) (step e).

여기서 기준시간 T2는 감량분사시간 T1의 2배이상, 바람직하기로는 3∼5배로 설정하며 그 이유는 추후 단계에서 설명된다.Here, the reference time T 2 is set to two or more times, preferably 3 to 5 times, the weight reduction injection time T 1 , and the reason is explained in a later step.

이 단계에서 감량분사시간(T1)이 기준시간(T2)이내라면 전자제어장치(3)는 산소센서(2)로부터 출력신호(V)의 반전이 있는가를 확인, 즉 출력신호(V)가 기준치(W)보다 작아졌는가를 확인하여(단계 바), 아니라면 단계(라)로 돌아가 연료의 감량 분사를 계속 실행하며, 단계(마)에서 출력 신호의 반전없이 연료량의 감량 분사의 반복 지속에 의해 총 감량 분사 시간 nT1이 기준시간 T2에 도달하였다면 산소센서(2)가 반전 신호 출력 기능을 상실한 것으로 판단하여 산소센서의 고장으로 판정한다(단계 사).At this stage, if the weight loss injection time T 1 is within the reference time T 2 , the electronic controller 3 checks whether the output signal V is inverted from the oxygen sensor 2. Check if it is smaller than the reference value W (step bar), if not, go back to step d) to continue the fuel injection, and in step (e) by repeating the continuous injection of the fuel quantity reduction without reversing the output signal. If the total weight reduction injection time nT 1 has reached the reference time T 2 , it is determined that the oxygen sensor 2 has lost the inverted signal output function (step 4).

그러나 상기 단계(바)에서 출력신호의 반전이 있는 것으로 검출되면 그 반전 횟수가 기준횟수(n)만큼 반복되었는가를 판단하여(단계 아), 미달되었다면 단계(다)로 돌아가 계속 실행하고 기준횟수(n)에 도달하였다면 산소센서가 활성화된 것이므로 정상적인 피드백 제어를 실행하여 공연비를 제어한다(단계 자).However, if it is detected that there is an inversion of the output signal in the step (bar), it is determined whether the inversion number has been repeated by the reference number n (step a). If n) is reached, the oxygen sensor is activated, so the air-fuel ratio is controlled by performing normal feedback control (step).

한편 상기 단계(다)에서 출력전압(V)이 기준치(W) 보다 작다면 연료량의 증량 분사를 일정시간(T1)동안 유지토록 제어한다(단계 차).On the other hand, if the output voltage (V) is smaller than the reference value (W) in the step (c), the increased injection of the fuel amount is controlled to be maintained for a predetermined time T 1 (step difference).

다음에 연료량의 증량 분사가 기준시간(T2)이상 계속되는가를 확인하여 (단계(카)) 기준시간(T2)에 미달되었다면 산소센서의 출력전압(V)이 기준치(W)보다 큰 값인가를 판단한다(단계 타).Is then if in the increased injection of the fuel amount less than the reference time (T 2) or more (step (k)) to determine the gyesokdoeneunga reference time (T 2) the output voltage (V) of the oxygen sensor is greater than the reference value (W) value Judge (step r).

이 단계에서 작은값, 즉 신호 반전이 없었다면 단계(차)로 돌아가 계속 진행하며, 단계(카)에서 출력 신호의 반전이 없이 연료량의 총 증량 분사 지속 시간(nT1)이 T2에 도달하면 산소센서가 기능을 상실한 것으로 보아서 고장으로 판정한다(단계 사).If at this stage there is no small value, i.e. no signal reversal, then go back to step (car) and continue if the total incremental injection duration (nT 1 ) of fuel quantity reaches T 2 without reversing the output signal at The sensor is judged to have failed due to the loss of function (step 4).

한편 단계(타)에서 출력 신호의 반전(V＞W)이 있었다면 단계(아)를 진행하여 반전 횟수가 기준횟수(n)에 도달하였는가를 판단하여 도달하였다면 정상적인 피드백 제어를 수행하고 미도달되었다면 다시 단계(다)로 돌아가 앞선 과정을 진행하게 된다.On the other hand, if there is an inversion (V> W) of the output signal in step (ta), proceed to step (h) to determine whether the inversion number reaches the reference number n. If it is reached, normal feedback control is performed. Returning to step (c), the process proceeds.

이상과 같은 본 발명에 의하면 엔진시동후 엔진 회전수와 냉각수온이 일정값 이상인 조건에서 산소센서 출력 신호의 비반전 상태가 일정시간 동안 지속될 경우 현재의 산소센서 출력 신호의 영역과 반대로 일정시간동안 연료량을 강제로 증량 또는 감량 조치하여 산소센서의 농후/희박 상태가 n회이상 절환되도록 한 후 정상적인 공연비의 피드백 제어를 수행하도록 하므로써 산소센서의 활성화를 최적시기에 강제로 달성하게 되어 배기가스 발생량을 크게 감소시키고 그 과정에서 부수적으로산소센서의 고장 판정을 할 수 있는 효과가 있게 된다.According to the present invention as described above, if the non-inverted state of the oxygen sensor output signal for a predetermined time under the condition that the engine speed and the coolant temperature is above a certain value after the engine start, the amount of fuel for a certain time as opposed to the area of the current oxygen sensor output signal By forcibly increasing or reducing the amount of oxygen, the rich / lean state of the oxygen sensor is switched n or more times, and then the feedback control of the normal air-fuel ratio is performed to force the activation of the oxygen sensor at the optimal time, thereby greatly reducing the amount of exhaust gas generated. In this process, it is possible to make an oxygen sensor failure decision incidentally.

Claims (5)

엔진(1)의 회전수와 냉각수온이 일정치 이상일 때 산소센서(2)의 비반전 신호 출력 시간을 측정하는 단계와;Measuring the non-inverted signal output time of the oxygen sensor 2 when the rotation speed of the engine 1 and the cooling water temperature are equal to or greater than a predetermined value; 상기 단계에서 비반전 신호 출력 시간이 기준시간 이상 지속될 때 현재의 산소센서 신호 영역과는 반대로 일정시간 동안 연료량을 강제로 증량 또는 감량 분사하는 단계와;Forcibly increasing or decreasing the amount of fuel for a predetermined time as opposed to the current oxygen sensor signal region when the non-inverted signal output time is longer than the reference time in the step; 상기 연료량의 증,감을 통하여 산소센서의 농후 신호 출력과 희박 신호 출력이 교대로 기준횟수 이상 절환되도록 하는 단계와;Causing the rich signal output and the lean signal output of the oxygen sensor to be alternately switched more than a reference number of times by increasing and decreasing the fuel amount; 기준횟수 이상 절환시 공연비의 정상적인 피드백 제어를 실행하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소센서의 활성화 방법.And performing normal feedback control of the air-fuel ratio when the reference number of times or more is switched. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비반전 신호 출력 시간이 기준시간 이상 지속시 현재의 출력 신호가 기준치 이상일 때는 연료량의 감량 분사를 일정시간 유지하고, 기준치 이하일 때는 연료량의 증량 분사를 일정시간 유지하는 것을 특징으로 하는 산소센서의 활성화 방법.When the non-inverted signal output time is longer than the reference time, if the current output signal is more than the reference value, the fuel injection of the amount of fuel is maintained for a predetermined time, when the reference value is lower than the reference value activation of the oxygen sensor, characterized in that to maintain a constant injection of the fuel amount Way. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 연료량의 증,감 분사에 의해서 산소센서의 출력 신호의 반전이 없으면 연료의 증,감량 분사를 계속해서 실시하는 것을 특징으로 하는 산소센서의 활성화 방법.And if the output signal of the oxygen sensor is not reversed due to the increase or decrease of the fuel amount, the increase or decrease of the fuel is continued. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 산소센서로부터 출력 신호의 반전이 없이 연료량의 증량 또는 감량 분사가 계속되고, 그 계속된 누적 시간이 기준시간에 도달하는 경우 산소센서를 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는 산소센서의 활성화 방법.And increasing or reducing the fuel amount without reversing the output signal from the oxygen sensor, and determining the oxygen sensor as a failure when the accumulated cumulative time reaches a reference time. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 산소센서의 농후/희박 신호의 절환 횟수가 기준횟수에 미달시 앞선 단계를 반복하여 실행하는 것을 특징으로 하는 산소센서의 활성화 방법.And activating the oxygen sensor by repeating the previous step when the number of times of switching the rich / lean signal of the oxygen sensor is less than the reference number.
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