KR100440135B1

KR100440135B1 - 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법

Info

Publication number: KR100440135B1
Application number: KR10-2001-0077441A
Authority: KR
Inventors: 유재웅
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2004-07-12
Also published as: KR20030047064A

Abstract

전압필터를 이용한 산소센서 제어방법이 개시된다. 개시된 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법은, (a) 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt인가를 판단하는 단계와; (b) 상기 단계(a)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt의 범위에 있지 않은 경우, 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt인가를 판단하는 단계와; (c) 상기 단계(b)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt의 범위에 있지 않은 경우, 카운팅을 시작하는 단계와; (d) 상기 카운팅이 오버되었는지 판단하는 단계와; (e) 상기 단계(d)에서 상기 카운팅이 오버되었다면, 산소센서의 에러로 판정하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 산소센서의 CSD 현상에 따른 피드백 제어가 가능한 이점이 있다.

Description

전압필터를 이용한 산소센서 제어방법{METHOD OF CONTROLLING O2 SENSOR USING A VOLTAGE FILTER}

본 발명은 전압필터를 이용한 산소센서(O2 sensor) 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산소센서의 CSD(Characteristic Shift Down)현상에 따른 피드백(feedback) 제어가 가능하도록 개선된 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법에 관한 것이다.

자동차에서 배출되는 유해 배기가스의 저감 및 배기가스 규제에 대응하기 위하여 삼원촉매 또는 삼원촉매 컨버터가 차량에 구비되어 있다. 우선, 삼원은 CO,HC, 및 NOx를 가리키며, 이들 3개의 성분을 동시에 감소시키는 장치이다. 배기관 도중에 설치되어 촉매로서는 백금과 로듐이 사용된다.

유해한 CO, HC를 산화하여 각각 무해한 CO₂와 H₂O로 변화시키는데 충분한 산소가 필요하지만, NOx를 무해한 N₂로 변화시키는데 산소는 방해된다. 따라서 3개의 성분을 동시에 감소시키는데는 혼합기를 산소에 과부족이 없는 이론 공연비에 가까운 곳에서 제어할 필요가 있다. 이와 같이 삼원촉매를 효과적으로 이용하기 위하여 이론 공연비 부근에서 공연비를 제어할 필요가 있다.

도 1에는 람다 제어 시스템(lambda control system)의 구성도가 도시되어 있다.

그리고 산소센서는 배기측의 연소된 가스의 산소와 기준측(산소센서 내부에 있는 대기와 연결된 공간)의 산소의 분압차와 온도에 따라서 특정한 전압을 출력하도록 만들어진다. 네른스트(Nernst) 식이라고 하며 그 식은 아래와 같다.

E=RT/4F ln(PO"2/PO'2)

출력신호는 배출가스의 산소 농도에 따라서 0~1Volt가 출력된다.

여기서, E:기전력

R:기체상수 8.31[J/molK]

T:절대온도[K]

F:페러데이 정수 9.65 X 10^4[C/mol]

PO2':배기가스 중의 산소분압[Pa]

PO2":대기중의 산소분압[Pa]

또한 도 2에 도시된 바와 같이, ECU는 450mVolt의 산소센서의 출력이 변경되는 부분에서 피드백 제어(feedback control)를 하도록 설정되어 있기 때문에 레퍼런스 에어(reference air)가 피독이 되면 산소센서 신호는 0Volt에서 출력신호를 보이므로 피드백 제어가 불가능하게 된다.

이러한 문제점을 개선하려면, 센서의 출력신호가 반전되는 450mVolt의 신호에 ECU의 피드백 제어 포인트(point)를 설정하지 않고 교류신호의 중심점을 ECU의 반전 기준전압으로 두어(순수 교류신호만을 정제)하여 센서의 피드백을 0mVolt에서 하도록 설정할 수 있다.

이를 위하여 센서의 입력단에 센서의 피드백에 사용되는 약 1Hz구간의 교류성분을 제외한 교류성분을 필터링하는 회로를 적용하여 산소센서의 레퍼런스 에어 피독에 의한 피드백 제어가 가능하도록 할 수 있다.

그리고 산소센서의 출력전압을 예컨대 차량의 ECU에서 희박(lean) 또는 농후(rich)로 판단하는 기준전압이 450mVolt로 설정되어 있어, 이 기준전압을 산소센서 출력이 통과하는 시점에서의 시간을 계산하여 연료 피드백 제어를 하도록 구성되어 있다.

그런데, 산소센서의 구조상 레퍼런스 에어부가 오일이나 수분 등에 의해 오염될 경우가 CSD 현상에 의하여 0Volt 부근에서 작동전압이 출력되면 신호는 정상적으로 출력되나 ECU의 기준전압이 450mVolt로 고정되어 있기 때문에 산소센서의 출력이 기준선을 통과하지 못하므로 피드백 제어를 할 수 없게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 산소센서의 CSD현상에 따른 피드백 제어가 가능하도록 한 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 람다 제어 시스템의 개략도.

도 2는 종래의 기술에 따른 산소센서의 피드백 제어를 나타내 보인 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트.

도 4는 본 발명에 의한 산소센서의 피드백 제어를 나타내 보인 그래프.

도 5는 본 발명이 적용되는 람다 제어 시스템의 개략도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법은, (a) 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt인가를 판단하는 단계와; (b) 상기 단계(a)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt의 범위에 있지 않은 경우, 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt인가를 판단하는 단계와; (c) 상기 단계(b)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt의 범위에 있지 않은 경우, 카운팅을 시작하는 단계와; (d) 상기 카운팅이 오버되었는지 판단하는 단계와; (e) 상기 단계(d)에서 상기 카운팅이 오버되었다면, 산소센서의 에러로 판정하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 플로차트가 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 본 발명이 적용되는 피드백 제어 그래프 및 람다 제어 시스템의 개략도가 각각 도시되어 있다.

본 발명에 따른 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법은, 우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt인가를 판단한다.(단계 110)

상기 단계 110에서 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt의 범위에 있지 않은 경우, 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt인가를 판단한다.(단계 120)

상기 단계 120에서 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt의 범위에 있지 않은 경우, 카운팅(counting)을 시작한다.(단계 130)

그리고 상기 카운팅이 오버(over)되었는지 판단한다.(단계 140)

상기 단계 140에서 카운팅이 오버되었다면, 산소센서의 에러(error)로 판정하고 플로(flow)를 종료토록 한다.(단계 150)

또한 상기 단계 110에서 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt의 범위에 있는 경우, 필터링(filtering)값을 A-450mVolt로 설정한다.(단계 210)상기 단계 210 및 후술하는 단계 310에 기재된 수식에서 A는 산소센서의 실측값이다. 즉, 차량 엔진의 ECU로 입력된 산소센서의 출력 신호값이다.

이어서, 피드백 제어를 시작하고 플로를 종료토록 한다.(단계 220)

상기 단계 120에서 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt의 범위에 있지 않은 경우, 필터링값을 A(산소센서의 실측값)-0mVolt로 설정한다.(단계 310)

그리고 피드백 제어를 시작하고 플로를 종료토록 한다.(단계 320)

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법은, 산소센서의 출력전압이 어느 부근에서 작동되고 있는지를 ECU가 판단하여 산소센서가 CSD를 발생하여 도 4에 도시된 바와 같이, 출력신호가 0Volt에서 작동되더라도 피드백 제어를 수행할 수 있도록 하여 산소센서의 고장에 의한 배출가스 제어가 불가능한 점을 개선한 것이다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 산소센서 출력은 필터를 통하여 ECU에 입력되므로 필터에서는 450mVolt의 기준전압에서 출력되든지, 0Volt에서 산소센서의출력이 변화되더라도 ECU는 모두 0Volt에서 작동되는 신호를 만들어 ECU로 출력하게 된다.

또한 ECU는 각 기준전압에 관계없이 출력되는 신호에 대하여 0Volt를 기준으로 피드백 제어를 수행하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법은 산소센서의 CSD 현상에 따른 피드백 제어가 가능하다.

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

(a) 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt인가를 판단하는 단계와;

(b) 상기 단계(a)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt의 범위에 있지 않은 경우, 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt인가를 판단하는 단계와;

(c) 상기 단계(b)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt의 범위에 있지 않은 경우, 카운팅을 시작하는 단계와;

(d) 상기 카운팅이 오버되었는지 판단하는 단계와;

(e) 상기 단계(d)에서 상기 카운팅이 오버되었다면, 산소센서의 에러로 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법.
제1항에 있어서,

(f)상기 단계 (a)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 0~1Volt의 범위에 있는 경우, 필터링값을 A(산소센서의 실측값)-450mVolt로 설정하는 단계와;

(g) 피드백 제어를 시작하는 하는 단계;를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법.
제1항에 있어서,

(h)상기 단계(b)에서 상기 반전되는 값의 진폭이 -500~+500mVolt의 범위에 있지 않은 경우, 필터링값을 A(산소센서의 실측값)-0mVolt로 설정하는 단계와;

(i) 피드백 제어를 시작하는 하는 단계;를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전압필터를 이용한 산소센서 제어방법.