KR100507120B1 - 차량의 촉매 보호장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

배기가스의 정화장치인 촉매를 보호장치로, 피드백 제어상태에서 이론 공연비가 설정된 기준값 이상으로 높아지고, 그 지속시간이 일정시간 이상 유지되며, 연료량이 설정된 기준치 이하의 상태를 유지하는 경우 엔진 경고등이 점멸되도록 하는 것으로,

피드백 연료량 제어조건에서 이론 공연비가 희박 상태로 한계값에 도달하였는지를 판단하는 과정과, 이론 공연비가 희박 상태로 한계값에 도달하지 않은 상태이면 피드백 제어를 유지하고, 한계값에 도달한 것으로 판단되면 현재의 연료량이 설정된 일정값 이하를 유지하는지를 판단하는 과정과, 상기에서 연료량이 일정값 이하를 유지하는 것으로 판단되면 연료량 부족에 의해 촉매의 파손 위험이 있는 것으로 판단하여 엔진 경고등을 점등시키는 과정을 포함한다.

Description

차량의 촉매 보호장치 및 방법{CATALYST PROTECTION SYSTEM OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 배기가스의 정화장치인 촉매를 보호장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 피드백 제어상태에서 이론 공연비가 설정된 기준값 이상으로 높아지고, 그 지속시간이 일정시간 이상 유지되며, 연료량이 설정된 기준치 이하의 상태를 유지하는 경우 엔진 경고등이 점등되도록 하는 차량이 촉매 보호장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 연료량 제어는 엔진 시동후 일정시간이 경과하여 충분한 웜 업(Warm Up)이 이루어지면 흡입되는 공기량과 엔진 회전수에 따라 산출되는 설정된 기본 연료량에 차량의 상태 조건에 따른 보상값 및 촉매 입구에 장착된 산소센서의 피드백 값을 적용하여 최종 연료량을 산출함으로써 이론 공연비의 연소가 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 혼합비가 14.6:1로 촉매 입구의 공연비가 촉매의 배기가스 정화 효율을 최적화시키는 값을 유지시키기 위하여 촉매의 입구측에 장착되는 산소센서에 검출되는 배기가스의 산소 농도가 희박하면 연료량을 증가시켜 혼합비를 농후하게 제어하고, 배기가스의 산소 농도가 농후하면 연료량을 감소시켜 혼합비를 희박하게 제어한다.

일 예를들어, 현재의 엔진 조건이 2000RPM이고 흡입 공기량이 300mg/Stroke일 때, 기본 연료량은 300/14.6 = 20mg/Stroke이 되며 정상적인 경우 이론 공연비값은 최대 ±5%가 되므로, 총 연산량은 20 *(±1.05) = 21mg/Stroke ~ 19mg/Stroke가 된다.

따라서, 연료 경고등이 점등되는 경우 운전자는 어느 정도의 운행 가능 거리를 믿고 운전을 계속하는데, 이러한 연료 부족 상태로 계속 운전을 유지하는 경우 연료 레벨이 낮아 이론 공연비의 보상이 정상적으로 이루어지지 않게 되어, 공연비는 희박해지며, 이로 인하여 배기가스 온도가 상승하고, 이러한 상태가 연료부족에 의한 엔진 시동 꺼짐이 발생하기 전까지 계속되면 촉매온도는 계속 높아져 촉매의 파손을 유발하게 된다.

이를 방지하기 위하여 북미지역의 경우 OBD-Ⅱ의 규제를 만족하기 위해 적용된 연료 시스템 모니터링 방법은 첨부된 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 이론 공연비 제어값이 상승하여 설정된 한계값 이상을 설정된 일정시간 이상 지속되면 이에 따라 촉매 온도가 상승하게 되므로, 고장으로 판정하여 고장 코드의 출력을 통해 엔진 경고등을 점등시키고 있다.

그러나, 이러한 방법의 경우 일정 횟수, 적어도 2회 이상 반복하여 동일한 고장 판정이 수행되는 경우에 대해서만 엔진 경고등이 점등되도록 하고 있어 지속적인 운행으로 인한 촉매 파손을 근본적으로 방지할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 연료량 부족을 경고하는 연료 경고등이 클러스터에 설치되어 있으나, 이의 경우 단지 연료 탱크에 주입되어 있는 연료량을 지시하는 것으로 차량마다 편차가 크며, 이는 단지 연료 보충을 경고하는 지시 등에 불과하므로, 촉매 파손을 근본적으로 방지할 수 있는 기능이 포함되지 않는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 피드백 제어상태에서 이론 공연비가 설정된 기준값 이상으로 높아지고, 그 지속시간이 일정시간 이상 유지되며, 연료량이 설정된 기준치 이하의 상태를 유지하는 경우 엔진 경고등을 점등시켜 운전자에게 경고함으로써 연료 부족상태의 운전으로 인한 촉매 파손을 방지하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 연소실로 유입되는 흡입 공기량을 검출하는 공기량 검출부와; 연료 탱크내에 충전되어 있는 연료량의 레벨을 검출하는 연료량 검출부와; 촉매의 상류측에 설치되어, 대기중으로 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 산소량을 검출하는 산소량 검출부와; 이론 공연비가 희박하여 설정된 한계값 이상이고 그 지속시간이 일정시간 이상 유지되며, 연료량이 설정된 기준치 이하로 검출되는 경우 촉매 파손의 위험이 있는 것으로 판단하여 그에 대한 제어신호를 출력하는 제어부와; 클러스터에 구비되는 엔진 경고등으로, 상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 점등되어 촉매 파손의 위험을 경고하는 표시부를 포함한다.

또한, 본 발명은 피드백 연료량 제어조건에서 이론 공연비가 희박 상태로 한계값에 도달하였는지를 판단하는 과정과; 이론 공연비가 희박 상태로 한계값에 도달하지 않은 상태이면 피드백 제어를 유지하고, 한계값에 도달한 것으로 판단되면 현재의 연료량이 설정된 일정값 이하를 유지하는지를 판단하는 과정과; 상기에서 연료량이 일정값 이하를 유지하는 것으로 판단되면 연료량 부족에 의해 촉매의 파손 위험이 있는 것으로 판단하여 엔진 경고등을 점등시키는 과정을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 촉매 보호장치는, 공기량 검출부(10)와, 연료량 검출부(20), 산소량 검출부(30), 제어부(40) 및 표시부(50)로 이루어지는데, 공기량 검출부(10)는 에어 클리너를 통해 연소실로 유입되는 공기량을 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

연료량 검출부(20)는 연료 탱크내에 충전되어 있는 연료량의 레벨을 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

산소량 검출부(30)는 촉매장치의 상류측에 설치되어, 연소실에서 연소된 다음 대기중으로 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 산소량을 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

제어부(40)는 피드백 제어 조건을 만족하는 상태에서 검출되는 산소량이 희박하여 이론 공연비가 설정된 기준값 이상으로 높아지고, 그 지속시간이 일정시간 이상 유지되며, 연료량이 설정된 기준치 이하로 검출되는 경우 촉매 파손의 위험이 있는 것으로 판단하여 그에 대한 제어신호를 출력한다.

표시부(50)는 클러스터에 구비되는 엔진 경고등으로, 상기 제어부(40)에서 인가되는 제어신호에 따라 점멸되어 현재의 연료량이 촉매 파손의 위험이 있는 상태임으로 운전자에게 경고함으로써 신속한 연료의 보충을 지시한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 구성을 적용하여 촉매 파손을 보호하는 동작은 다음과 같이 수행된다.

엔진 시동 온 이후 일정시간이 경과한 피드백 연료량 제어가 수행되는 상태에서(S101), 도시되지 않은 촉매의 상류측에 설치된 산소량 검출부(30)에서 검출되는 배기가스의 농도가 희박한 상태로 이론 공연비의 한계값에 도달하였는지를 판단한다(S102).

상기에서 이론 공연비의 한계값에 도달되지 않은 상태이면 상기 S101의 과정으로 리턴하여 피드백 연료량 제어를 지속적으로 유지하고, 이론 공연비의 한계값에 도달한 상태이면 현재의 연료량 레벨이 설정된 한계값 이하의 상태인지를 판단한다(S103).

상기에서 연료량이 설정된 한계값 이상을 유지하고 있는 것으로 판단되면 상기 이론 공연비가 한계값 이상으로 설정된 일정시간 이상 지속되고 있는지를 판단한다(S104).

상기에서 이론 공연비가 설정된 한계값 이상으로 설정된 일정시간 이상 지속되고 있는 것으로 판단되면 임시 고장 코드를 기억한 후(S105) 이전에 진단한 코드와 동일한 코드값을 갖는지를 판단하여(S106) 이전값과 동일하지 않은 코드값인 것으로 판단되면 초기의 과정으로 리턴되고, 이전값과 동일한 코드값을 갖는 것으로 판단되면 엔진 경고등을 점등시켜 촉매 파손의 위험이 있는 엔진 상태임을 운전자에게 지시하여 준다(S107).

또한, 상기 S103의 판단에서 이론 공연비가 희박하여 설정된 한계값 이상이고, 검출되는 연료량 레벨이 설정된 일정값 이하를 유지하고 있는 것으로 판단되면 연료량 부족에 의해 이론 공연비가 희박하게 제어되고 있는 상태로, 이로 인하여 촉매 파손의 위험이 있는 것으로 판단하여 엔진 경고등을 점등시켜 운전자로 하여금 신속한 연료 보충이 이루어질 수 있도록 유도하여 준다(S107).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 연료량 부족으로 이론 공연비가 희박한 상태로 한계값에 도달하는 경우 엔진 경고등을 점등시켜 운전자로 하여금 연료 보충을 신속하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 연료량 부족으로 인한 촉매 파손 발생을 방지한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 촉매 보호장치에 대한 개략적인 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 차량에서 촉매 보호 수행에 대한 흐름도.

도 3은 종래의 차량에서 촉매 고장 코드 출력에 대한 그래프.

Claims (4)

1. 연소실로 유입되는 흡입 공기량을 검출하는 공기량 검출부와;

   연료 탱크내에 충전되어 있는 연료량의 레벨을 검출하는 연료량 검출부와;

   촉매의 상류측에 설치되어, 대기중으로 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 산소량을 검출하는 산소량 검출부와;

   이론 공연비가 희박하여 설정된 한계값 이상이고 그 지속시간이 일정시간 이상 유지되며, 연료량이 설정된 기준치 이하로 검출되는 경우 촉매 파손의 위험이 있는 것으로 판단하여 그에 대한 제어신호를 출력하는 제어부와;

   클러스터에 구비되는 엔진 경고등으로, 상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 점등되어 촉매 파손의 위험을 경고하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 촉매 보호장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 엔진 시동후 일정시간이 경과한 피드백 제어조건에 촉매 파손 위험을 진단하는 것을 특징으로 하는 차량의 촉매 보호장치.
3. 피드백 연료량 제어조건에서 이론 공연비가 희박 상태로 한계값에 도달하였는지를 판단하는 과정과;

   이론 공연비가 희박 상태로 한계값에 도달하지 않은 상태이면 피드백 제어를 유지하고, 한계값에 도달한 것으로 판단되면 현재의 연료량이 설정된 일정값 이하를 유지하는지를 판단하는 과정과;

   상기에서 연료량이 일정값 이하를 유지하는 것으로 판단되면 연료량 부족에 의해 촉매의 파손 위험이 있는 것으로 판단하여 엔진 경고등을 점등시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 촉매 보호방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기에서 연료량이 일정값 이상을 유지하고 있으면 이론 공연비가 한계값 이상으로 일정시간 이상 지속되고 있는지를 판단하는 과정과;

   일정시간 이상 유지되지 않으면 피드백 연료량 제어를 유지하고, 일정시간 이상 유지되면 고장 코드를 출력한 후 이전 코드와 비교하는 과정 및;

   상기의 비교에서 이전 코드와 일치하면 엔진 경고등을 점등시켜 촉매 파손 위험을 운전자에게 경고하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 촉매 보호방법.