KR100482052B1 - 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법 - Google Patents

Abstract

엔진 아이들 상태에서 산소센스 출력전압변화량을 검출하여 상기 출력전압변화량의 차에 따라 배기 메니폴드의 리크 발생을 정확히 판단할 목적으로;

엔진이 시동 온 된 후, 엔진 아이들 상태이면, 배기가스의 산소량 변화를 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 산소 센스의 출력전압변화량(일정시간동안)이 절대치 소정의 제1 설정 기준 값 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산소 센서의 출력전압변화량(기울기)절대치가 제1 설정 기준 값 이상이면, 현재 측정된 전압을 무시하고 전 주기의 전압을 치환하여 산소 변화량을 계산한 후, 배기가스 리크 발생코드 출력하고, 고장 표시 요구신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어서, 신속한 정비를 통하여 배출가스 증가 가능성을 감소시킬 수 있고, 연료 낭비의 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법{A METHOD FOR EXHAUST GAS LEAK DETECTION AND FUEL CONTROLLING MISS OPERATION CHECK}

본 발명은 배기가스 리크 발생시 리크 판정 및 연료 제어 오작동 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 배기 메니폴드의 변형 또는 파손 등에 의해 배기가스 리크가 발생으로 정상적인 엔진 동작상태를 오판하는 것을 방지하기 위한 배기가스 리크 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에서 배출되는 가스는 배출원에 따라 배기관으로 부터의 배기가스, 엔진의 크랭크 케이스로부터의 블로바이 가스 및 연료 탱크나 캬뷰레이터의 증발가스 등이 있다.

특히, 배기가스는 연료가 실린더 내에서 연소하여 고온, 고압의 가스로 된 후, 팽창함으로써 일을 마치고 배기 파이프로부터 대기 속에 배출되는 가스이다.

상기한 배기가스는 복잡한 조성을 가지고 있는데, 그 대부분을 차지하는 것은 수증기와 이산화탄소이며, 그 밖에 일산화탄소, 탄화수소(HC), 질소산화물 등이 있고 HC가 주 유해 물질로 알려져 있어, 상기한 배기가스 배출을 감소시키기 위한 대책이 연구 개발되고 있다.

그러나, 배기 메니폴드가 변형 또는 충격에 의해 금이 가거나, 배기 메니폴드의 가스켓이 주저 않거나, 배기 메니폴드를 조여주는 너트가 풀리게 되어 배기가스 리크가 발생되면 연소(배기)가스가 촉매를 거쳐 정화되지 못하고, 바로 대기 중으로 나오게 되어 배기가스 방지 측면에서 악영향을 끼치는 문제점이 있다.

또한, 배기가스가 많이 정화되지 않은 상태에서 많은 양이 배출되면 화재 위험도 높으며, 파손된 부위로 대기 중의 공기가 배기 메니폴드 내부로 빨려 들어오면 O2 센서에 영향을 주어 정상적인 엔진 동작에 따른 연료 혼합이 희박한 상태로 오판하여 많은 연료가 공급되어 연비악화를 초래하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진 아이들 상태에서 산소센서(O₂ Sensor)의 변화량을 검출하여 상기 산소 변화량의 차에 따라 배기 메니폴드의 리크 발생을 정확히 판단할 수 있는 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

엔진이 시동 온 된 후, 엔진 아이들 상태이면, 배기가스의 산소량 변화를 산출하는 단계와;

상기 단계에서 산출된 산소 센스의 출력전압변화량(일정시간동안)이 절대치 소정의 제1 설정 기준 값 이상인가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 산소 센스의 출력전압변화량(기울기)절대치가 제1 설정 기준 값 이상이면, 현재 측정된 전압을 무시하고 전 주기의 전압을 치환하여 산소 변화량을 계산한 후, 배기가스 리크 발생코드 출력하고, 고장 표시 요구신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 리크 발생 검출장치 구성 블록도로서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 소정의 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(200)에서 검출된 스로틀 밸브 개도, 아이들 스위치 상태, 산소센서 출력전압변화에 따른 배기가스 리크 발생과 산소센서 고장 발생 등을 판단하고, 리크 발생 및 고장 발생 등이 판단되면, 전 주기의 값을 대체하여 산소량을 변화를 계산하고 해당하는 소정의 배기가스 리크 발생 코드를 메모리에 저장한 다음, 소정의 엔진 점검 램프 점등 요구신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어, 운행중인 차량의 운전자가 리크 발생 및 산소센서 고장 등을 판단할 수 있도록 운전석 앞 소정의 위치에 구비된 엔진 점검 램프를 점등시킨다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 연동하여 가변되는 스로틀 밸브 개도를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출부(110)와;

차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 아이들 스위치 상태를 검출하는 아이들 스위치 상태 검출부(120)와;

차량의 동작상태 변화에 따라 가변되어 배출되는 배기가스 내의 산소량 변화를 검출하는 산소량 검출부(130)로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법을 첨부한 도 2, 도 3, 도4, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

운전자가 차량을 운행하기 위해 엔진을 시동 온 시키면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도, 아이들 스위치 상태 및 산소량 등을 검출한다.

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 스로틀 밸브 개도, 아이들 스위치 상태 및 산소센서 출력전압등을 입력받고자 소정의 제어신호를 출력하면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 검출된 스로틀 밸브 개도, 아이들 스위치 상태 및 산소센서 출력전압등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 출력되는 스로틀 밸브 개도, 아이들 스위치 상태 등을 입력받아 엔진 아이들 상태 여부를 판단한다(S100,S110).

상기에서 엔진의 상태가 아이들 상태임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 시간 간격으로 검출되어 인가되는 산소센서 출력전압을 소정의 연산식에 의해 연산하여 산소센스 출력전압변화량(△V)을 산출한다(S120).

△V = V₂ - V₁

상기에서 V₂는 전 주기의 산소 변화량이고,

V₁은 현 주기의 산호 변화량이다.

상기에서 산소센서 출력전압변화량(△V)이 산출됨에 따라, 엔진 제어 장치(200)는 시간 변화(△t)를 계산한다(S130).

△t = t₂ - t₁

상기에서 t₂는 전 주기의 시간이고,

t₁은 현 주기의 시간이다.

따라서, 상기에서 산소센서 출력 전압 변화량(△V)과 시간 변화량(△t)이 산출되면, 엔진 제어 장치(200)는 시간 변화량(△t) 대비 출력 전압변화량(△V)을 연산하여 절대값()으로 취하여 산출하고, 상기 산출된 값()이 소정의 제1 설정 기준 값(Na1) 이상인가를 판단한다(S140).

상기에서 시간 변화(△t)에 따른 상기 출력전압변화량(△V)의 절대 값이 소정의 제1 설정 기준 값(Na1) 이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 배기가스의 리크 발생이 없고, 또한 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 배기가스내의 산소량을 검출하는 산소센서(130)가 정상임을 판단하여 엔진 아이들 상태 여부를 판단하는 단계(S110)로 리턴한다.

하지만, 상기에서 시간 변화(△t)에 따른 상기 출력전압변화량(△V)의 절대 값이 소정의 제1 설정 기준 값(Na1) 이상임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 상기 소정의 시간 간격으로 검출되어 연산된 산소센서 출력전압변화량()의 값이 음(-)의 값을 갖는가를 판단한다(S150).

즉, 엔진 제어 장치(200)는 배기 메니폴드(미도시)의 변형 또는 파손 및 가스켓의 이상에 의한 대기 중의 공기가 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 빨려들어 짧은 시간에 갑자기 산소량(공기량)이 급격히 증가되어 연료상태가 희박(Lean)해지면, 배기가스 리크 발생으로 추정한다.

또한, 도 5에 도시되어 있는바와 같이 정상적인 산소센서 신호(a)에서 배기 메니폴드(미도시)로 Da₁과 같이 공기가 외부에서 흘러 들어오면, 결과적으로 Dam 면적만큼 연료를 더 쓴 결과가 된다.

이는 엔진의 연료 분사 상태가 희박한 상태도 아닌데도, 엔진 제어 장치(200)는 외부 공기 유입에 의해 산소센서의 희박 판정이 이루어지기 때문이다.

이 때, 엔진 제어 장치(200)는 Da₂에서 잠시 정상적인 연료 제어를 수행하다가, Da₃과 같이 외부 공기가 유입됨이 잠시 멈춰지게되면 연료의 공급상태가 농후한 상태로 판단하게된다.

따라서, 도 6에 도시되어 있는바와 같이 상기 소정의 시간 간격으로 검출되어 연산된 산소센서 출력전압변화량(△V)의 값이 음(-)의 값을 가짐이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 현재 시간에 측정된 산소량 전압 값(Dp)을 무시하고, 전 주기의 시간의 산소량 전압 값(to)을 적용하여 정상적인 산소량 변화 값(Vr)으로 연료 분사량을 결정하는데 적용한다(S160,S170).

Vr = 0.5 ×{Sin[(2 ×3.14 ×t) / to ]} + 0.5

즉, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 to는 바로 전 주기의 신호이고, a는 현 주기의 잘못된 전압의 바로 전 주기의 전압 값이며, Dp는 왜곡된 신호이다.

그리고, Da는 잘못된 전압으로 갑작스럽게 하강한 이 전압을 전 주기의 값 a로 치환한 것이 Ha이다.

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 배기가스의 리크 발생 고장코드를 생성시켜 메모리에 저장하고, 소정의 엔진 점검 램프(미도시) 점등 요구신호를 출력한 다음, 메인 루틴으로 리턴한다(S180).

그러나, 상기(S150)에서 소정의 시간 간격으로 검출되어 연산된 산소센서 출력전압변화량()의 값이 양(+)의 값을 갖음이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 산소센서(O2 센서) 고장으로 판단하고 그에 해당하는 에러코드를 발생시켜 메모리에 저장한 다음, 소정의 엔진 점검 램프(미도시) 점등 요구신호를 출력하고 메인 루틴으로 리턴한다(S190).

이로써, 엔진 아이들 상태에서 배기가스 리크 발생 및 산소센서 고장여부가 정확히 판단됨에 따라, 신속한 정비를 통하여 배출가스 증가 가능성을 감소시킬 수 있고, 배기가스 리크 발생을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법은, 엔진 아이들 상태에서 산소센스 출력전압변화량을 검출하여 상기 출력전압변화량의 차에 따라 배기 메니폴드의 리크 발생을 정확히 판단함에 따라, 신속한 정비를 통하여 배출가스 증가 가능성을 감소시킬 수 있고, 연료 낭비의 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 장치 구성 블록도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법 동작 순서도 이고,

도 3은 본 발명에 따른 정상적인 산소센서 작동시(Feed Back 영역) 출력전압그래프이고,

도 4는 본 발명에 따른 배기가스 리크 발생에 의한 산소센서 출력전압그래프 이고,

도 5는 본 발명 대비 종래 기술의 산소센서 변화 그래프이고,

도 6은 본 발명에 따른 배기가스 발생시 연료 제어 오작동 방지를 위한 전압 치환 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 스로틀 밸브 개도량 검출부

120 : 아이들 스위치 상태 검출부 130 : 산소량 변화 검출부

200 : 엔진 제어 장치 300 : 고장 표시 장치

Claims (3)

1. 엔진이 시동 온 된 후, 엔진 아이들 상태이면, 배기가스의 산소량 변화를 산출하는 단계와;

   상기 단계에서 산출된 산소 센서 출력전압변화량(일정시간동안)의 절대치가 소정의 제1 설정 기준 값 이상인가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 산소 센서 출력전압변화량(기울기)의 절대치가 제1 설정 기준 값 이상이면, 현재 측정된 전압을 무시하고 전 주기의 전압을 치환하여 산소 변화량을 계산한 후 배기가스 리크 발생코드를 출력하고, 고장 표시 요구신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법.
2. 제 1항에 있어서, 산소센서 출력전압변화량()의 값이 양(+)의 값을 갖음이 판단되면, 산소센서 고장으로 판단하고 그에 해당하는 에러코드를 발생시켜 메모리에 저장한 다음, 소정의 엔진 점검 램프 점등 요구신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 산소 센서 출력전압변화량(기울기)의 절대치가 제1 설정 기준 값 이상일 때의 산소센서 변화량 산출 방법은 아래 수식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 배기가스 리크 발생 판정 및 연료 제어 오작동 방지 방법.

   Vr = 0.5 ×{Sin[(2 ×3.14 ×t) / to ]} + 0.5

   상기에서, Vr=산소센서 변화량

   t=이전 및 현 주기에서의 시간

   to=이전 주기의 시간(t)에서의 산소량 전압 값