KR100335900B1 - 차량 연료 시스템의 모니터링 방법 - Google Patents

차량 연료 시스템의 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광역 산소 센서를 적용한 차량에서 연료 시스템 모니터링을 개선하여 촉매 비활성화 구간에 대하여도 모니터링에 신뢰성을 향상할 수 있도록 한 차량 연료 시스템의 모니터링 방법에 관한 것으로,
본 발명은 주행거리 적산시 흡입 공기량을 적산하는 단계와; 상기 단계에서 주행거리 및 흡입 공기량 적산후 연료 시스템 모니터링 조건인가를 판단하여 모니터링 조건이면 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 산출하고, 흡입 공기량을 계산하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 차 공연비 절대값이 임의의 상수 이상이고, 차 공연비가 '0' 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 차 공연비가 '0' 이상/이하에 따라 촉매 온도에 따른 임의의 보상 요소를 각각 결정하는 단계와; 상기 단계에서 각각 결정된 보상 요소와 흡입 공기량과 공연비에 따른 배기 일산화탄소, 산화질소 농도를 산출하고 주행거리에 따른 평균값을 각각 구하는 단계와; 상기 단계에서 각각 구해진 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러로 판정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

차량 연료 시스템의 모니터링 방법{MONITORING METHOD OF VEHICLE FUEL SYSTEM}
본 발명은 차량 연료 시스템의 모니터링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광역 산소 센서를 적용한 차량에서 연료 시스템 모니터링을 개선하여 촉매 비활성화 구간에 대하여도 모니터링에 신뢰성을 향상할 수 있도록 한 차량 연료 시스템의 모니터링 방법에 관한 것이다.
최근 들어 국가마다 환경오염 문제가 심각해짐에 따라 차량에 대한 배기가스 규제도 함께 심해지게 되어 차량 엔진으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 정화시킨 후 배출하여야 하는 의무 규정이 있게 되고, 따라서 상기 배기가스의 배출에 대한 의무 규정을 수행하기 위해서는 엔진 시스템 모니터링을 실시하게 된다.
따라서 엔진 시스템 모니터링시 엔진 공연비 제어를 하게 되고, 엔진 공연비 제시에는 배기가스내에 산소량을 측정하는 산소 센서를 이용하게 되는데, 날로 배기가스 문제가 심각해져감에 따라 상기 엔진 공연비 제어에 사용되는 산소 센서도 변해가고 있는 추세이다.
현재 대부분의 자동차 메이커는 통상적으로 공연비(A/F)를 14,8 을 기준으로 린(약)/리치(농후) 만을 판단할 수 있는 산소 센서를 채택하고 있으나, 초저 배기가스 차량 이상의 규제에 대응하기 위하여는 상기 린/리치만을 판단하는 산소 센서로는 대응하기 어렵다.
즉 상기 린/리치 만을 판단하는 산소 센서를 채택하는 연료 시스템 모니터링은 일정 수온 이상(60℃)에서 모니터가 시작되며 운전 영역에 따른 보상이 적용되지 않는 문제점이 있다.
따라서 실제 배기가스 모드를 주행하는 공연비가 농후(리치)한 경우는 일산화탄소(C0)가 증가하게 되는데, 엔진 워밍 업 보상량이 적용되는 구간(냉각수온 60℃이하)에서 대부분 배출되지만, 이 구간은 모니터링이 적용되지 않는 구간으로 실제 모니터 지수와 배기가스간의 상호 관계의 편차를 많이 유발한다.
또한 아이들 구간과 부분 부하 구간에서 같은 모니터 지수라 하더라도 배기유량이 달라져 배기가스 결과가 달라져, 결국 이 문제점을 북미지역 모드를 주행해 얻은 결과를 유럽지역에 적용할 수 없다.
그러므로 각 지역에 맞는 배기가스 결과로 대처하여야 한다.
이와 같이 종래에는 산소의 린/리치만을 판단하는 산소 센서의 경우 각 지역에 배기가스 규정에 맞지 않게 된다.
그러므로 각 지역에 맞는 배기가스 규정에 대응하기 위하여 광역 산소 센서를 채용하게 되는데, 상기 광역 산소 센서 채용시 기존 연료량 학습치가 일정 이상으로 벗어나면 에러로 판정하는 연료 시스템 모니터링 방법과, 연료량 학습치와 람다제어기의 합이 일정 기준 이상으로 벗어나면 그 시간을 적산하여 그 적산시간이 설정 시간 이상이면 에러로 판정하는 연료 시스템 모니터링 방법으로는 배기가스 규제에 맞출 수 없는 문제점을 가지게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 광역 산소 센 적용하여 연료 시스템 모니터링 시 공연비와 흡입 공기량을 측정하여 일산화탄소, 산화질소의 배출 농도를 산출하고 이 산출된 배기가스가 임의의 설정치 이상이면 에러로 인식하도록 함으로써, 연료 시스템 모니터링에 신뢰성을 향상하고자 하는데 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량 연료 시스템의 모니터링에 제어 블럭도.
도 2는 본 발명의 차량 연료 시스템의 모니터링 방법에 대한 플로우챠트 .
도 3은 본 발명의 차량 연료 시스템의 모니터링 방법에 대한 다른 실시예도.
도 4는 본 발명에 이용되는 적산 흡입 공기량에 따른 촉매 바닥 온도에 대한 파형도.
도 5는 본 발명에 이용되는 촉매 바닥 온도에 따른 촉매 정화율의 파형도.
도 6은 본 발명에 이용되는 적산 흡입 공기량에 따른 보상 요소 결정 그래프.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 주행거리를 적산하는 단계와; 상기 단계에서 주행거리 후 연료 시스템 모니터링 조건인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 모니터링 조건이면 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 산출하고,흡입 공기량을 계산하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 차 공연비 절대값이 임의의 상수 이상이고, 차 공연비가 '0' 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 차 공연비가 '0' 이상/ 이하에 따라, 흡입 공기량과 공연비에 따른 배기 일산화탄소, 산화질소 농도를 산출하고 주행거리에 따른 평균치를 각각 구하는 단계와; 상기 단계에서 각각 구해진 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러로 표시하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
또 다른 본 발명은 상기 주행거리 적산시 흡입 공기량을 적산하는 단계와; 상기 단계에서 주행거리 및 흡입 공기량 적산후 연료 시스템 모니터링 조건인가를 판단하여 모니터링 조건이면 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 산출하고, 흡입 공기량을 계산하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 차 공연비 절대값이 임의의 상수 이상이고, 차 공연비가 '0' 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 차 공연비가 '0' 이상/이하에 따라 촉매 온도에 따른 임의의 보상 요소를 각각 결정하는 단계와; 상기 단계에서 각각 결정된 보상 요소와 흡입 공기량과 공연비에 따른 배기 일산화탄소, 산화질소 농도를 산출하고 주행거리에 따른 평균값을 각각 구하는 단계와; 상기 단계에서 각각 구해진 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러로 판정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 주행거리 및 흡입 공기량을 적산하여 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 구하고, 차 공연비 절대값이 임의의 상수 이상이고, 차 공연비가 '0' 이상/이하에 따라, 촉매 온도에 따른 임의의 보상 요소를 각각 결정하고, 각각 차 공연비에 따른 평균 일산화탄소, 산화질소 농도를 산출하여이 산출된 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러 표시를 하도록 함으로써 보다 신뢰성이 있는 연료 시스템 모니터링을 할 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량 연료 시스템의 모니터링에 제어 블록도로서, 차량의 주행거리를 적산하는 오도메터(10)와; 흡입 공기량을 측정하는 에어플로우메터(11)와; 배기가스의 산소 상태를 판단하는 광역 산소 센서(12)와; 상기 메터와 센서로부터 입력되는 신호를 기설정된 프로그램에 의하여 배기가스 상태를 판단 제어하는 엔진 전자 제어부(13); 상기 엔진 전자 제어부(13)에 의하여 이상 유무를 표시하는 표시부(14)로 구성되게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명을 도 2 는 도시한 차량 연료 시스템의 모니터링 방법에 대한 플로우챠트에 의하여 설명하면, 먼저 차량이 주행하게 되면, 엔진 전자 제어부(13)에서는 오도메터(10)를 통해서 주행거리를 적산하게 된다(단계20).
이어서 엔진 전자 제어부(13)에서는 상기 주행거리가 적산된 상태에서 연료 시스템 모니터 조건인가를 판단하게 된다(단계21).
상기 연료 시스템 모니터 조건이면, 광역 산소 센서(12)를 감지된 희박 연소에 대한 산소를 감지하여 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비(D-AF)를 산출하고, 상기 흡입 공기량(M')을 계산한다(단계22).
이때 산출된 차 공연비(D-AF)＞ 0 이면 공연비 농후(리치) CO 증가, 산출된차 공연비(D-AF)＜ 0 이면 공연비 희박(린) N0x 증가 된다.
한편 상기 차 공연비(D-AF)절대값이 임의의 상수(C1) 보다 큰가를 판단하여(단계23), 크지 않으면 주행거리 적산으로 리턴하고, 상기 크면 차 공연비(D-AF)가 '0' 인가를 판단한다(단계24).
이때 상기 차 공연비(D-AF)가 '0' 보다 크면 공연비가 농후하고 CO가 증가하는 것으로 판단하여, 상기 엔진 전자 제어부(13)에서는 차 공연비(D-AF)에 따른 CO 농도 환산 테이블 Tablei(D-AF)에 흡입 공기량(M')를 곱하고 이에 배출 CO(n-1)를 가산하여 배출CO를 산출하고, 이 배출CO를 주행거리로 나누어 평균 배출 CO를 산출한다(단계25).
상기와 같이 평균 배출CO 가 산출되면, 엔진 전자 제어부(13)에서는 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상 인가 그리고 평균 배출CO 가 임의의 상수(C3) 이상인가를 판단하게 된다(단계26).
이때 상기 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상 이고, 평균 배출CO 가 임의의 상수(C3) 이상이 아니면 주행거리 적산으로 리턴하게 되고, 반면에 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상이고 평균 배출CO 가 임의의 상수(C3)이상 이면, CO 배기 규제 이상으로 판단하여 고장을 표시하게 된다.
한편 상기 차 공연비(D-AF)가 '0' 보다 크지 않으면 공연비가 희박하고 NOx가 증가하는 것으로 판단하여, 상기 엔진 전자 제어부(13)에서는 차 공연비(D-AF)에 따른 NOx 농도 환산 테이블 Table1(D-AF)에 흡입 공기량(M')를 곱하고 이에 배출 NOx(n-1)를 가산하여 배출 NOx 를 산출하고, 이 배출 NOx를 주행거리로 나누어 평균 배출 NOx를 산출한다(단계28).
상기와 같이 평균 배출 NOx가 산출되면, 엔진 전자 제어부(13)에서는 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상인가 그리고 평균 배출NOx가 임의의 상수(C4)이상인가를 판단하게 된다(단계29).
이때 상기 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상 이고, 평균 배출 NOx 가 임의의 상수(C4)이상이 아니면 주행거리 적산으로 리턴하게 되고, 반면에 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상이고, 평균 배출NOx가 임의의 상수(C4)이상이면, NOx 배기 규제 이상으로 판단하여 고장을 표시하게 된다.
따라서 촉매 활성화 후의 연료 시스템 모니터링이 가능하게 된다.
그러나 상기 촉매 활성화 후가 아닌 그 온도 진입전 구간에서는 상기 연료 시스템 모니터링이 적용되지 않게 된다. 그러므로 도 3 에 도시한 바와 같이, 엔진 전자 제어부(13)에서는 오도메터(10)를 통해서 주행거리를 적산시 에어플로우 메터(12)를 통해서 흡입 공기량을 적산하게 된다(단계31).
이때 흡입 공기량 적산치는 도 4 및 도 5 에 도시한 바와 같이 촉매 베드(bed)온도를 상사 가능하므로, 시동 시점 부터 공기량을 적산한다.
이어서 엔진 전자 제어부(13)에서는 상기 주행거리와 흡입 공기량이 적산된 상태에서 연료 시스템 모니터 조건인가를 판단하게 된다(단계32).
상기 연료 시스템 모니터 조건이면, 광역 산소 센서(12)를 감지된 희박 연소에 대한 산소를 감지하여 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비(D-AF)를 산출하고, 상기 흡입 공기량(M')을 계산한다(단계33).
이때 산출된 차 공연비(D-AF)＞ 0 이면 공연비 농후(리치) CO 증가, 산출된 차 공연비(D-AF)＜ 0 이면, 공연비 희박(린) N0x 가 증가 된다.
한편 상기 차 공연비(D-AF)절대값이 임의의 상수(C1) 보다 큰가를 판단하여(단계34), 크지 않으면 주행거리 적산으로 리턴하고, 상기 크면 차 공연비(D-AF)가 '0' 인가를 판단한다(단계35).
이때 상기 차 공연비(D-AF)가 '0' 보다 크면 공연비가 농후하고 CO가 증가하는 것으로 판단하여, 상기 엔진 전자 제어부(13)에서는 촉매 베드 온도에 따른 보상 요소 K1을 결정한다(단계36).
상기 보상 요소 K1 결정은 도 6 에 도시한 바와 같이 촉매 베드 온도에 따라 정화율이 다르므로 즉 시동시 부터 적산 공기량에 따라 보상 요소를 결정한다.
여기서 적산 흡입 공기량 ＞ M2이면, 촉매 활성화 온도에 도달한 것으로 보고 무게 요소 1이 되어 가중치를 적용한다.
상기 엔진 전자 제어부(13)에서는 차 공연비(D-AF)에 따른 CO 농도 환산 테이블 Table 1(D-AF)에 흡입 공기량(M')과 보상 요소 K1 을 곱하고, 이에 배출 CO(n-1)를 가산하여 배출 CO 를 산출하고, 이 배기 CO 를 주행거리로 나누어 평균 배출 CO 를 산출한다(단계37).
상기와 같이 평균 배출 CO 가 산출되면, 엔진 전자 제어부(13)에서는 적산된주행거리가 임의의 상수(C2)이상 인가 그리고 평균 배출 CO 가 임의의 상수(C3) 이상인가를 판단하게 된다(단계38).
이때 상기 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상 이고, 평균 배출 CO 가 임의의 상수(C3) 이상이 아니면 주행거리 적산으로 리턴하게 되고, 반면에 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상이고 평균 배출 CO 가 임의의 상수(C3)이상 이면, 배기 규제 이상으로 판단하여 고장을 표시하게 된다(단계39)
한편 상기 차 공연비(D-AF)가 '0' 보다 크지 않으면 공연비가 희박하고 NOx가 증가하는 것으로 판단하여 엔진 전자 제어부(13)에서는 촉매 베드 온도에 따른 보상 요소 K2 를 결정한다(단계40).
이때 보상 요소 K2는 도 6 에 도시한 바와 같이 결정한다.
그리고 상기 엔진 전자 제어부(13)에서는 차 공연비(D-AF)에 따른 NOx 농도 환산 테이블 Table2(D-AF)에 흡입 공기량(M')과 보상 요소 K2를 곱하고 이에 배출 NOx를 가산하여 배출 NOx 를 산출하고, 이 배출 NOx를 주행거리로 나누어 평균 배출 NOx를 산출한다(단계41).
상기와 같이 평균 배출 NOx가 산출되면, 엔진 전자 제어부(13)에서는 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상 인가, 그리고 평균 배출 NOx가 임의의 상수(C4)이상인가를 판단하게 된다(단계42).
이때 상기 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상 이고, 평균 배출 NOx 가 임의의 상수(C4)이상이 아니면 주행거리 적산으로 리턴하게 되고, 반면에 적산된 주행거리가 임의의 상수(C2)이상이고, 평균 배출 NOx가 임의의 상수(C4)이상이면,NOx 배기 규제 이상으로 판단하여 고장을 표시하게 된다(단계43).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 주행거리 또는 주행거리 및 흡입 공기량을 적산하여 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 구하고, 흡입 공기량을 계산한 후 상기 차 공연비가 '0' 이상/이하에 따라 촉매 온도에 따른 임의의 보상 요소를 각각 결정하여, 상기 각각 보상 요소를 차 공연비에 곱하여 공연비를 구하고 주행거리에 대하여 평균 배기 일산화탄소 및 산화질소 농도를 산출하며, 이 산출된 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러 표시를 하도록 함으로써 광역 산소 센서를 이용하여 차량의 연료 시스템 모니터링에 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (4)

  1. 광역 산소 센서로 차량의 연료 시스템을 모니터링 하는 방법에 있어서, 주행거리를 적산하는 단계와; 상기 단계에서 주행거리 후 연료 시스템 모니터링 조건인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 모니터링 조건이면 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 산출하고, 흡입 공기량을 계산하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 차 공연비 절대값이 임의의 상수 이상이고, 차 공연비가 '0' 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 차 공연비가 '0' 이상/ 이하에 따라, 흡입 공기량과 공연비에 따른 배기 일산화탄소, 산화질소 농도를 산출하고 주행거리에 따른 평균치를 각각 구하는 단계와; 상기 단계에서 각각 구해진 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러로 표시하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량 연료 시스템의 모니터링 방법.
  2. 광역 산소 센서로 차량의 연료 시스템을 모니터링 하는 방법에 있어서, 상기 주행거리 적산시 흡입 공기량을 적산하는 단계와; 상기 단계에서 주행거리 및 흡입 공기량 적산후 연료 시스템 모니터링 조건인가를 판단하여 모니터링 조건이면 이론 공연비와 측정 공연비의 차 공연비를 산출하고, 흡입 공기량을 계산하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 차 공연비 절대값이 임의의 상수 이상이고, 차 공연비가 '0' 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 차 공연비가 '0' 이상/이하에 따라 촉매 온도에 따른 임의의 보상 요소를 각각 결정하는 단계와; 상기 단계에서 각각 결정된 보상 요소와 흡입 공기량과 공연비에 따른 배기 일산화탄소, 산화질소 농도를 산출하고 주행거리에 따른 평균값을 각각 구하는 단계와; 상기 단계에서 각각 구해진 평균 농도가 임의의 주행거리 이상이고 임의의 배출량 이상이면 에러로 판정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량 연료 시스템의 모니터링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 흡입 공기량 적산을 시동 시점부터의 흡입 공기량을 적산하도록 한 것을 특징으로 하는 차량 연료 시스템의 모니터링 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 온도에 따른 임의의 보상 요소 결정은 시동시부터의 적산 공기량에 따라 보상 요소를 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 차량 연료 시스템의 모니터링 방법.
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