KR100412711B1 - 차량용 리어 산소센서 검사방법 - Google Patents
차량용 리어 산소센서 검사방법 Download PDFInfo
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Abstract
차량용 리어 산소센서 검사방법이 개시된다. 개시된 차량용 리어 산소센서 검사방법은, (a) 리어 산소센서의 레션엘러티 검사 개시 조건 성립 여부를 판단하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 상기 개시 조건이 성립되면, 엔진 회전수에 따른 최대 모니터링 기간을 결정하기 위해 퓨얼 컷시 크랭크 각도 신호를 읽는 단계와; (c) 리어 산소센서 신호를 읽어, 리어 산소센서 ≤ 0.4Volt 및 퓨얼 컷시 리어 산소센서 > 0.4Volt의 조건을 만족하는지 판단하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서의 조건을 만족하는 경우, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하여 신호 천이 시간을 판정하는 단계와; (e) 최대 모니터링 기간을 초과 여부를 판단하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서 최대 모니터링 기간을 초과되었다고 판단되면, 고장 판정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 리어 산소센서 레션엘러티 검사 오판 위험 가능성이 감소될 수 있고, 모니터링 영역 확대에 따른 OBD-2 기능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 차량용 리어 산소센서(rear oxygen(O2) sensor) 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사에 대한 오판 가능성을 줄이고, 기능 향상이 이루어질 수 있도록 개선된 차량용 리어 산소센서 검사방법에 관한 것이다.
현재 북미 OBD-II 규제는 테일 파이프(tail pipe) 에미션(emission) 과 증발가스 에미션에 영향을 줄 수 있는 시스템에 문제가 발생했을 경우, 이를 고장 검출해 내야한다. 또한 검출하는 데 사용되는 모든 센서 및 엑츄에이터의 단선, 오픈(open), 쇼트(short) 및 레션엘러티 검사(rationality check; 비정상 행동)를 의무화하고 있다.
이중 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 리어 산소센서의 레션엘러티 검사 (rationality check)는 리어 산소센서의 고장 여부를 판정하기 위하여 퓨얼 컷(fuel cut; 연료 차단)시의 리어 산소센서의 신호(signal) 응답성을 모니터링 (monitoring)한다. 즉, 퓨얼 컷이 이루어지면 연료의 분사가 정지되므로, 리어 산소센서 및 프론트 리어 산소센서(front O2 sensor)가 정상적인 경우라면 리어 산소센서의 신호는 희박(리어 산소센서 신호<0.15Volt)으로 천이 하게 된다.
이러한 원리를 이용하여 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호가 과농(리어 산소센서 신호>0.4Volt)에서 희박(리어 산소센서 신호<0.15Volt)으로 천이 되는데 걸리는 시간(이하, TRL)을 모니터링하여 기준값(threshold) 이상이면, 리어 산소센서 고장(열화) 판정을 수행한다.
그리고 최대 모니터링 기간 내에 모니터링을 완료하며, TRL이 기준값 이하인 경우 정상 판정을 수행하며, 개시조건 성립 후 최대 모니터링 기간 내에 모니터링을 완료하지 못하거나, TRL이 기준치 이상이면 고장 판정을 수행한다.
그런데 상기와 같은 종래의 기술은, 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호가 과농에서 희박으로 천이 되는 시간을 기준값으로 사용하여 리어 산소센서 고장/정상을 판정하기 때문에 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호가 과농하지 않을 경우(리어 산소센서 신호<0.4Volt) 고장/정상 판정을 수행할 수 없다. 즉, 리어 산소센서 신호가 0.4Volt 이상일 경우에만 모니터링을 개시한다.
상기한 리어 산소센서 레션엘러티 검사 개시 조건은, 프론트 리어 산소센서 활성화시, 엔진 전 웜업(fully warm-up), 각종 센서 정상(냉각수온 센서, 흡기온 센서, 에어 플로 센서(air flow sensor))시, 리어 산소센서 신호 0.4Volt 이상, 리어 산소센서 히터 정상시, 퓨얼 컷시 등으로, 이들 개시 조건 중 리어 산소센서 신호가 0.4Volt 이상인 조건을 제외하고 전조건이 성립하지 않으면, 모니터링 수행 중이라도 이 모니터링을 중지한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 리어 산소센서 신호가 0.4Volt 이하인 경우에도 모니터링을 개시하여 고장/정상 판정을 수행할 수 있도록 한 차량용 리어 산소센서 검사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법이 적용되는 시스템의 개략적인 블록 구성도.
도 2는 종래의 기술에 따른 차량용 리어 산소센서 검사를 나타내 보인 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법이 적용되는 시스템의 개략적인 블록 구성도.
도 5는 퓨얼 컷트 후, 리어 산소센서 신호 변화(정상품)를 나타내 보인 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사(구배판정)를 나타내 보인 그래프.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 리어 산소센서 검사방법은, (a) 리어 산소센서의 레션엘러티 검사 개시 조건 성립 여부를 판단하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 상기 개시 조건이 성립되면, 엔진 회전수에 따른 최대모니터링 기간을 결정하기 위해 퓨얼 컷시 크랭크 각도 신호를 읽는 단계와; (c) 리어 산소센서 신호를 읽어, 리어 산소센서 ≤ 0.4Volt 및 퓨얼 컷시 리어 산소센서 > 0.4Volt의 조건을 만족하는지 판단하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서의 조건을 만족하는 경우, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하여 신호 천이 시간을 판정하는 단계와; (e) 최대 모니터링 기간을 초과 여부를 판단하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서 최대 모니터링 기간을 초과되었다고 판단되면, 고장 판정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 플로차트가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법은, 리어 산소센서의 레션엘러티 검사 개시 조건 성립 여부를 판단한다.(단계 10)
상기 단계 10은 리어 산소센서의 레션엘러티 검사의 개시 조건(퓨얼 컷 등)의 성립 여부를 판단하는 단계이다. 전술한 바와 같이 종래의 기술에서는 리어 산소센서 신호가 0.4Volt 이상이어야 모니터링 개시가 가능하였으나, 본 발명에서는 0.15Volt 이상이면 모니터링 개시함으로써 모니터링 영역이 확대된다.
상기 단계 10에서 상기 개시 조건이 성립되면, 즉 퓨얼 컷시와 리어 산소센서 신호가 0.15Volt 이상일 때, 엔진 회전수에 따른 최대 모니터링 기간을 결정하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이, 퓨얼 컷시 크랭크 각도 센서의 신호(crankangle senor)를 읽는다.(단계 20)
이는 크랭크 각도 센서(CPS) 신호를 통해 퓨얼 컷시의 엔진회전수를 계산하여, 미리 기억되어 있던 맵(MAP)에서 엔진회전수에 따른 최대 모니터링 시간을 결정한다.
이어서, 리어 산소센서 신호를 읽어, 리어 산소센서 ≤ 0.4Volt 및 퓨얼 컷시 리어 산소센서 > 0.4Volt의 조건을 만족하는지 판단한다.(단계 30,40)
상기 단계 30은, 후술하는 리어 산소센서의 레션엘러티 제1검사(R/C1)의 진입 가능 여부를 판단하기 위해 현재의 리어 산소센서 신호를 읽어 들이는 단계이다. 그리고 상기 단계 40은, 상기한 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)의 진입 여부를 판단하기 위한 단계로, 리어 산소센서 신호가 0.4V 이상에서 0.4V로 진입하는 순간부터 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1) 수행이 가능하다.
한편, 상기 단계 40의 조건은, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)에 진입하기 위한 조건으로, 이 조건이 만족되지 않으면 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)는 수행될 수 없다.
상기 단계 40에서의 조건을 만족하는 경우, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하여 신호 천이 시간을 판정한다.(단계 50) 상기 단계 50은, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하는 단계이다. 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)는 0.4V에서 0.15V까지 리어 산소센서 신호가 천이하는데 걸리는 시간을 측정하므로 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호가 0.4V이상이어야만 수행 가능한 단점이 있다. 그리고 여기서, 상기 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)는 종래의 기술에 따른 리어 산소센서 레션엘러티 검사와 동일하다.
그리고 최대 모니터링 기간을 초과 여부를 판단한다.(단계 60) 상기 단계 60은, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 완료 시점에서 최대 모니터링 기간을 초과하면 후술하는 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사(R/C2)의 정상/고장 판정과 관계없이 리어 산소센서 고장 판정을 한다.
상기 단계 50에서 상기 최대 모니터링 기간이 초과되었다고 판단되면, 고장 판정을 수행한다.(단계 70)
한편, 상기 단계 20에서 퓨얼 컷시 크랭크 각도 센서의 신호를 읽은 후, 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사(R/C2)를 수행하여 신호 구배를 판정한다.(단계 110) 상기 단계 110은 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사(R/C2)의 수행 단계이다. 이는 리어 산소센서 레션엘러티 검사 개시 조건만 성립하면, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)와 독립적으로 수행된다.
이는 상기 리어 산소센서 신호를 50msec 단위로 측정하고, 매 50msec마다의 리어 산소센서 신호를 샘플링(sampling)하여 신호 편차를 계산하며, 딜레이(delay) 구간 이후부터는 정상/고장 판정 기준값(XBCRO2R2MT) 시간 동안 정상/열화 판정 회수를 카운트(count)하여 정상판정비율을 구한다.
한편, S(n-1)-S(n) < XBCRO2RCDELAY이면, 딜레이 구간으로 판정하고, XBCRO2RCDELAY < S(n-1)-S(n) < XBCRO2RCTHR이면, 열화로 판정한다. 그리고 XBCRO2RCTHR < S(n-1)-S(n)이면, 정상 판정한다.
여기서, S(n-1)-S(n)는 리어 산소센서 신호 편차이고, XBCRO2DELAY는 딜레이판정 신호 편차이며, XBCRO2RCTHR는 정상/고장(열화) 판정 신호 편차 기준값 (threshold)이다.
이어서, 최대 모니터링 기간 내 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하였는지 그 여부를 판단한다.(단계 120)
여기서, Rear O2 Sensor R/C2를 수행한 후에 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)도 최대 모니터링 구간 내에 완료되었다면, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)와 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사(R/C2)에서 모두 고장 판정(후술하는 단계 130)을 하여야 리어 산소센서 고장 판정을 하며, 그렇지 않을 경우에는 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사(R/C2)의 고장/정상 판정만으로 리어 산소센서 고장판정 및 정상판정을 수행(후술하는 단계 230)한다.
상기 단계 120에서 최대 모니터링 기간 내 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하였다고 판단되면, 정상판정비율 < 상기 제2검사 정상/고장 판정 기준값(XBCRO2RCRT) 및 TRL > 상기 제1검사 정상/고장 판정 기준값(XBCRO2RCJDGRL)의 조건을 만족하는지 그 여부를 판단한다.(단계 130)
상기 단계 130은, 최대 모니터링 기간 내에 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하고, 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사(R/C2)를 수행하였을 경우의 정상/고장을 판단하는 단계이다.
여기서, 상기 조건 정상판정비율 < 상기 제2검사 정상/고장 판정 기준값(XBCRO2RCRT)은, 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사의 정상/고장 판정 조건이다. 그리고 다른 상기 조건 TRL > 상기 제1검사 정상/고장 판정 기준값(XBCRO2RCJDGRL)은, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사의 정상/고장 판정 조건이다.
상기 단계 130에서의 조건을 만족하지 못하면, 정상 판정을 수행한다.(140)
한편, 상기 단계 120에서의 조건을 만족하지 못하면, 후술하는 단계 230으로 프로세스로 이동하여 플로를 수행토록 한다. 그리고 상기 단계 130에서의 조건을 만족하면, 고장 판정을 수행한다.(단계 150)
다른 한편으로, 상기 단계 40에서의 조건을 만족하지 못하면, 최대 모니터링 기간 초과 여부를 판단한다.(단계 210) 상기 단계 210은, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하기 위한 진입조건이 성립하지 않았을 경우 최대 모니터링 기간이 경과하였는지 여부를 판단하여, 최대 모니터링 기간이 경과하면 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하지 않은 상태에서 리어 산소센서의 고장 여부를 판단하게 된다.
상기 단계 210에서 상기 최대 모니터링 기간 초과된 경우, 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호 > 0.4volt의 조건을 만족하는지 그 여부를 판단한다.(단계 220)
상기 단계 220은, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하지 않은 상태에서 최대 모니터링 기간이 초과(상기 단계 210의 예의 경우)하면, ECU는 리어 산소센서 전압이 퓨얼 컷시에 0.4V이상인데도 불구하고 리어 산소센서의 고장으로 인한 모니터링 기간의 초과인지 리어 산소센서의 전압이 퓨얼 컷시에 0.4V이하이어서 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하지 못하여 최대 모니터링 기간을 초과(이럴 경우 후술하는 단계 230으로 플로 수행이 이동됨)한 것인 판정하기위한 단계이다.
상기 단계 220에서의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 정상판정 비율 < 상기 제2검사 정상/고장 판정 기준값(XBCRO2RCRT)의 조건을 만족하는지 그 여부를 판단한다.(단계 230)
상기 단계 230은, 최대 모니터링 기간 내에 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사(R/C1)를 수행하지 못하고, 퓨얼 컷 리어 산소센서 신호가 0.4V이하일 때의 정상/고장 판단을 수행하는 단계이다.
상기 단계 230에서의 조건을 만족하는 경우, 고장 판정을 수행한다.(단계 240)
상기 단계 210에서 상기 최대 모니터링 기간 초과되지 않은 경우에는, 상기 단계 30부터 플로를 재 수행토록 한다. 그리고 상기 단계 220에서의 조건을 만족하는 경우에는, 고장 판정을 수행한다.(단계 310)
또한 상기 단계 230에서의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 정상 판정을 수행한다.(단계 320)
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법은, 리어 산소센서 신호가 0.40Volt 에서 0.15Volt 이하로 천이 되는 시간을 이용하여 고장/정상 판정을 수행하는데, 여기에 리어 산소센서 신호가 과농에서 희박으로 천이시 신호 변화 구배를 판정 조건으로 추가한다. 정상품의 경우 응답성이 빠르므로 신호 변화 기울기가 클 것이며, 열화품의 경우 그 반대이다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 퓨얼 컷시 신호 천이 구배는 각 전압 구간마다 일정한 경향을 보인다. 그러므로 이 기울기의 차이를 이용하여 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호가 0.4Volt 이하인 경우에도 도 6에 도시된 바와 같이, 리어 산소센서레션엘러티 검사(구배판정)를 수행할 수 있다.
더불어, 리어 산소센서 신호가 천이 하는 경향은 퓨얼 컷 이후 어느 정도의 딜레이 시간을 갖고 변화를 시작하는데, 이 딜레이 시간에 따라 모니터링 기간이 변화한다.
종래의 차량용 리어 산소센서 검사방법은 최대 모니터링 시간을 전 조건에 대해 하나의 변수로 설정하도록 되어 있는데, 이렇게 할 경우 퓨얼 컷 개시 엔진회전수에 따라 변화하는(엔진회전수에 따라 배기가스의 유량이 달라짐) 딜레이 시간의 영향을 고려할 수 없어 딜레이 시간이 길어질 경우 최대 모니터링 기간을 초과하여 정상품을 열화품으로 오판할 가능성이 있다. 그러므로 최대 모니터링 기간을 엔진회전수에 대한 함수로 설정하여 오판 가능성을 배제한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 리어 산소센서 검사방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
리어 산소센서의 레션엘러티 검사 오판 위험 가능성이 감소될 수 있고, 모니터링 영역 확대에 따른 OBD-Ⅱ의 기능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (7)
- (a) 리어 산소센서의 레션엘러티 검사 개시 조건 성립 여부를 판단하는 단계와;(b) 상기 단계 (a)에서 상기 개시 조건이 성립되면, 엔진 회전수에 따른 최대 모니터링 기간을 결정하기 위해 퓨얼 컷시 크랭크 각도 신호를 읽는 단계와;(c) 리어 산소센서 신호를 읽어, 리어 산소센서 ≤ 0.4Volt 및 퓨얼 컷시 리어 산소센서 > 0.4Volt의 조건을 만족하는지 판단하는 단계와;(d) 상기 단계 (c)에서의 조건을 만족하는 경우, 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하여 신호 천이 시간을 판정하는 단계와;(e) 최대 모니터링 기간을 초과 여부를 판단하는 단계와;(f) 상기 단계 (e)에서 최대 모니터링 기간을 초과되었다고 판단되면, 고장 판정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 (b)에서, 퓨얼 컷시 크랭크 각도 신호를 읽은 후,(g) 리어 산소센서 레션엘러티 제2검사를 수행하여 신호 구배를 판정하는 단계와;(h) 최대 모니터링 기간내 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하였는지 그 여부를 판단하는 단계와;(i) 상기 단계 (h)에서 최대 모니터링 기간 내 리어 산소센서 레션엘러티 제1검사를 수행하였다고 판단되면, 정상판정비율 < 상기 제2검사 정상/고장 판정 기준값 및 TRL > 상기 제1검사 정상/고장 판정 기준값의 조건을 만족하는지 그 여부를 판단하는 단계와;(j) 상기 단계 (i)에서의 조건을 만족하지 못하면, 정상 판정을 수행하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
- 제2항에 있어서,상기 단계 (i)에서의 조건을 만족하면, 고장 판정을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
- 제1항에 있어서,(k) 상기 단계 (c)에서의 조건을 만족하지 못하면, 최대 모니터링 기간 초과 여부를 판단하는 단계와;(l) 상기 단계 (k)에서, 상기 최대 모니터링 기간 초과된 경우, 퓨얼 컷시 리어 산소센서 신호 > 0.4volt의 조건을 만족하는지 그 여부를 판단하는 단계와;(m) 상기 단계 (k)에서의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 정상판정 비율 < 상기 제2검사 정상/고장 판정 기준값의 조건을 만족하는지 그 여부를 판단하는 단계와;(n) 상기 단계 (m)에서의 조건을 만족하는 경우, 고장 판정을 수행하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계 (k)에서, 상기 최대 모니터링 기간 초과되지 않은 경우에는, 상기 단계 (c)의 리어 산소센서 신호를 읽는 단계부터 재 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계 (l)에서의 조건을 만족하는 경우에는, 고장 판정을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계 (m)에서의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 정상 판정을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 산소센서 검사방법.
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