KR100435751B1 - 산소센서 히팅 피드백 제어 방법 - Google Patents

Abstract

산소 센서에서 센서의 전압을 측정하여 소정의 설정 시간 동안 내부저항에 다른 히터 피드 백 제어를 수행할 목적으로;

전체 설정시간 중 소정의 제1 설정 시간동안 산소 센서의 내부 소자 저항을 측정하는 단계와; 상기 단계에서 측정된 산소 센서의 내부 소자 저항 값에 따라 히터 구동 제어신호를 출력하는 단계와; 상기 단계에서 전체 설정시간 중 소정의 제1 설정 시간이 경과되면 출력 전압을 측정하여 피드 백 제어신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어서, 산소센서의 내부 소자 히터의 내구성을 향상시킬 수 있고, 정밀 히터 피드 백 제어를 수행할 수 있다.

Description

산소센서 히팅 피드백 제어 방법{a method for heating feed back controlling of O2 sensor}

본 발명은 산소센서에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 산소(산소)센서 활성화 온도를 이용한 산소(산소)센서 히팅 피드 백 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산소센서는 배기 가스중의 산소 농도를 검출하며, 연소전의 혼합기가 이론 공연비보다 농후한가 또는 희박한가를 추정하고 공연비를 이론 공연비에가깝도록 피드 백 제어하기 위해 필요한 센서이다.

따라서, 상기한 산소 센서는 배기 메니폴드나 배기관에 주로 설치되는데 농후한 혼합기에서 연소한 배기가스 속에서는 전기 저항 값이 낮고 희박한 혼합기에서 연소한 배기가스 혼합기에서는 높은 전기 전항 값을 나태낸다. 그러므로, 전기 저항값의 높고 낮음을 판별하여 이론 공연비로 피드 백 제어할 수 있다.

또한, 상기한 산소 센서에는 센서의 활성화 온도에 빨리 이르도록 히터가 장착되어 있다.

그러나 무작정 히터 전압을 높일 경우 배기 파이프 내에 응축수가 센서 세라믹 소자부에 닿을 경우 크랙이 발생할 수 있기 때문에 저온(Cold Trip)시에 도 4의 b에 도시되어 있는바와 같이 센서 온도의 상승 곡선과 배기 파이프의 응축수가 없어지는 상태(DEW POINT)를 측정하여 센서 소자의 온도가 350℃ 일 때 배기 파이프의 온도가 배기 파이프의 응축수가 없어지는 상태(DEW POINT)이하가 되도록 일정하게 설정하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 저온(Cold Trip)시에 도 4의 c에 도시되어 있는바와 같이 매칭된 경우 일정기간에 대하여 늦게 히팅이 될 수 있고, 센서 소자의 피독이 발생하지 않는 온도로 일정하게 히팅 제어할 수 없는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산소 센서에서 센서의 전압을 측정하여 소정의 설정 시간 동안 내부저항에 다른 히터 피드백 제어를 수행할 수 있는 산소센서 히팅 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

전체 설정시간 중 소정의 제1 설정 시간동안 산소 센서의 전압을 측정하는 단계와;

상기 단계에서 측정된 산소 센서의 전압에 따라 히터 구동 제어신호를 출력하는 단계와;

상기 단계에서 소정의 제1 설정 시간이 경과되면 츨력 전압을 측정하여 피드 백 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 산소센서 히팅 피드백 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 2는 본 발명에 따른 산소센서 히팅 피드 백 제어 장치 간략 회로도이고,

도 3은 본 발명에 적용되는 산소센서 히팅 피드 백 제어 방법 동작 순서도 이고,

도 4는 일반적인 산소센서 히팅 제어를 위한 온도 측정 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 산소량 검출부 200 : 엔진 제어 장치 300 : 구동장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 산소센서 히팅 피드 백 제어 장치 구성 블록도로서, 차량의 배기 메니폴드 소정의 위치에 구비되어 있어서, 배기가스에 포함되어 배출되는 산소량을 검출하는 산소량 검출부(100)와;

상기 산소량 검출부(100)에서 검출된 산소량을 인가받아 전체 설정시간 중 소정의 제1 설정 시간동안 산소 센서의 전압을 측정하여 상기 산소센서의 측정 전압에 따라 히터 구동 제어신호를 출력하고, 상기 소정의 제1 설정 시간이 경과되면 출력 전압을 측정하여 피드 백 제어신호를 출력하는 엔진 제어 장치(200)와;

상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 히터 구동 제어신호에 동기되어 히터의 구동상태를 조절하는 구동장치(300)로 구비되어 이루어져 있다.

도 2는 본 발명에 따른 산소 센서 히팅 피드 백 제어 장치의 간략 회로도로써, 산소량 검출부(100)는 차량의 배기 메니폴드 소정의 위치에 구비되어 있어서, 배기가스에 포함되어 배출되는 산소량을 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 일측이 상기 산소량 검출부(100)와 연결되어 있어, 소정의 제어신호에 동기되어 '온','오프' 되는 제1 스위치(SW1)와; 일측이 상기 제1 스위치(SW1)의 타측에 연결되어 있고, 타측이 접지되어 있어, 상기 산소량 검출부(100)로부터 인가되는 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 제1 캐패시터(C1)와; 제1 입력측이 상기 제1 스위치(SW1)와 제1 캐패시터(C1)결합 단자에 연결되어 있고, 제2 입력측이 출력측과 연결되어 있어 출력신호를 피드 백 받아, 산소량 검출부(100)의 출력전압을 비교 측정하여 소정의 공연비 피드 백 신호로 출력하는 제1 집적회로(IC1)와; 제1 입력측이 상기 산소량 검출부(100)와 제1 스위치(SW1) 결합단자에 연결되어 있고, 제2 입력측이 제1 집적회로(IC1)의 출력측에 연결되어 있어, 산소량 검출부(100)의 내부소자 저항을 비교 측정하여 해당하는 소정의 신호를 출력측으로 출력하는 제2 집적회로(IC2)와; 일측이 접지되어 있어 소정의 제어신호에 동기되어 소정의 시간 동안 산소량 검출부(100)의 내부 소자 저항 측정용 펄스를 발생시키는 펄스 발생기(PG)와; 일측이 상기 펄스 발생기(PG)와 연결되어 있어서, 소정의 제어신호에 동기되어 '온','오프' 제어되는 제2 스위치(SW2)와; 일측이 상기 펄스 발생기(PG)와 연결되어 있고, 타측이 제2 스위치(SW2) 타측에 연결되어 있어서, 소정의 제어신호에 동기되어 '온','오프' 제어되는 제3 스위치(SW3)와; 일측이 산소 검출부(100)와 연결되어 있고, 제1 타측이 제2 및 제3 스위치(SW2,SW3)의 결합단자에 연결되어 있으며, 제2 타측이 접지되어 있어서, 소정의 제어신호에동기되어 '온','오프' 제어되어 소정의 제어신호에 따라 발생되는 펄스신호를 상기 산소량 검출부(100)로 출력할 수 있도록 출력되는 제어신호에 제어되어 스위치 접점이 가변되는 제4 스위치(SW4)와; 베이스 단자가 제어신호 출력단자에 연결되어 있고, 이미터 단자가 접지되어 있어서, 상기 베이스 단자에 인가되는 제어신호에 따라 스위칭되는 제1 트랜지스터(Q1)와; 일측단자가 상기 엔진 제어 장치(200)의 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단자에 연결되어 있고, 타측단자가 배터리 (+)단자와 연결되어 있어서, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 스위칭 상태에 따라 작동상태가 가변되는 히터(300)로 구비되어 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 산소센서 히팅 피드 백 제어 방법을 첨부한 도 3을 참조하여 설명한다.

차량에 전원이 인가되면, 엔진 제어 장치(200)는 사용하는 모든 변수를 초기화한다(S100).

이어서, 도 2에 도시되어 있는 산소센서(100)는 차량의 배기 메니폴드 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 동작 변화에 따라 가변되어 배출되는 배기가스 내에 포함되어 배출되는 산소량을 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 산소센서(100)에서 검출된 산소량을 입력받고자 소정의 신호를 출력하면, 산소센서(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 제어신호에 동기되어 검출된 소정의 산소량 신호를 출력한다.

이에, 엔진 제어 장치(200)는 타이머를 작동시키고, 전체 설정시간(약1sec)중 상기 타이머 작동에 따라 흘러간 시간(ta)이 소정의 제1 설정 시간(약 200㎲)이내에 포함되는가를 판단한다(S110,S120).

상기에서 전체 설정시간(약1sec)중 타이머 작동에 따라 흘러간 시간(ta)이 소정의 제1 설정 시간(약 200㎲)이내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 2에 도시되어 있는 제1 스위치(SW1) '오프', 제2 스위치(SW) '온', 제3 스위치(SW3) '오프' 및 제4 스위치(SW4)를 저항 측정용 펄스신호 단자로 전환한다(S130).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 저항 측정용 (-)펄스를 제2 설정시간(약 100㎲) 동안 통전하여 소정의 제3 설정 시간(약 60㎲)이 후 신호를 제2 집적회로(IC2)에 의해 소자의 내부저항을 측정한 다음, 상기 제2 스위치(SW2)를 '오프', 제3 스위치(SW3)를 '온' 상태로 전환한다.

계속해서 엔진 제어 장치(200)는 저항 측정용 (+)펄스를 제2 설정시간(약 100㎲) 동안 통전 한 후, 소정의 제4 설정 시간(약 16㎲)이 후 신호를 제2 집적회로(IC2)에 의해 소자의 내부 저항을 측정하여 소정의 전압으로 출력한다(S140,S150).

상기에서 소자의 내부저항 측정 전압이 출력됨에 따라 엔진 제어 장치(200)는 측정된 전압의 저항 환산 값이 소정의 제5 설정 값(750HM) 이하인가를 판단한다(S160).

상기에서 측정된 전압의 저항 환산 값이 소정의 제5 설정 값(750HM) 이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 산소센서 소자 내부의 온도를 상승시키기 위한 히터 전압 듀티 증가 제어신호를 출력한다(S170).

하지만, 상기에서 측정된 전압의 저항 환산 값이 소정의 제4 설정 값 (750HM) 이상임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 산소센서 소자 내부의 온도를 감소시키기 위한 히터 전압 듀티 감소 제어신호를 출력한다(S171).

상기에서 출력되는 히터 전압 듀티 제어신호를 도 2에 도시되어 있는바와 같이 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자로 인가되어 상기 제1 트랜지스터(Q1)를 구동시킴으로써, 구동장치(300)인 히터를 작동 제어한다.

그러나, 상기(S120)에서 전체 설정시간(약1sec)중 타이머 작동에 따라 흘러간 시간(ta)이 소정의 제1 설정 시간(200㎲)이 경과됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 2에 도시되어 있는 제1 스위치(SW1) '온', 제2 스위치(SW) '오프', 제3 스위치(SW3) '오프' 및 제4 스위치(SW4) 'GND'로 전환한 후, 산소센서(100)에서 출력되는 소자의 전압을 제1 집적회로(IC1)에 의해 측정하여 해당하는 소정의 공연비 피드 백 제어신호로 적용한다(S172,S173).

이 후, 엔진 제어 장치(200)는 엔진 시동 오프 조건을 만족하는가를 판단하여, 상기 엔진 시동 오프 조건을 만족하면, 모든 프로그램을 종료하고 메인 루틴으로 리턴하다(S180).

하지만, 상기에서 엔진 시동 오프 조건을 만족하지 않으면, 엔진 제어 장치(200)는 사용하는 모든 변수를 초기화 한 후, 타이머를 작동시키는 단계(S100)로 리턴한다.

이로써, 산소센서의 내부 소자 히터의 내구성을 향상시킬 수 있고, 정밀 히터 피드 백 제어가 가능하며, 별도의 히터 매칭을 위한 시험이 필요치 않다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 산소 센서에서 센서의 전압을 측정하여 소정의 설정 시간 동안 내부저항에 다른 히터 피드 백 제어를 수행함으로써, 산소센서의 내부 소자 히터의 내구성을 향상시킬 수 있고, 정밀 히터 피드 백 제어를 수행할 수 있다.

Claims (4)

1. 전체 설정시간 중 소정의 제1 설정 시간동안 산소 센서의 내부 소자 저항을 측정하는 단계와;

   상기 단계에서 측정된 산소 센서의 내부 소자 저항 값에 따라 히터 구동 제어신호를 출력하는 단계와;

   상기 단계에서 전체 설정시간 중 소정의 제1 설정 시간이 경과되면 출력 전압을 측정하여 피드 백 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 산소센서 히팅 피드 백 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 측정된 산소 센서의 내부 소자 저항 값이 소정의 설정 기준 값 이하이면, 히터 전압 듀티 증가 제어신호를 출력하는 단계와;

   상기 단계에서 측정된 산소 센서의 내부 소자 저항 값이 소정의 설정 기준 값 이상이면, 히터 전압 듀티 감소 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소센서 히팅 피드 백 제어 방법.
3. 제 2항에 있어서, 소정의 설정 값은 750HM 인 것을 포함하는 산소센서 히팅 피드 백 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서, 소정의 제1 설정 값은 200㎲ 인 것을 포함하는 산소센서히팅 피드 백 제어 방법.