KR100794123B1

KR100794123B1 - 자동차의 산소 신호 수신 장치

Info

Publication number: KR100794123B1
Application number: KR1020050125392A
Authority: KR
Inventors: 김철
Original assignee: 지멘스 오토모티브 주식회사
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2008-01-10
Also published as: KR20070064850A

Abstract

주기적으로 수신되는 산소 센서의 출력 신호의 크기 변화를 모니터링하여 산소 센서의 동작 상태를 판정할 수 있도록 한 자동차의 산소 신호 수신 장치가 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 배기 가스의 산소량에 따라 내부 저항이 가변된 산소 센서의 출력 신호를 출력하는 산소 신호 수신부와, 상기 산소 신호 수신부를 통해 공급되는 산소 센서의 출력 신호로부터 상기 산소 센서의 정상 동작을 진단하기 위해, 외부로부터 공급되는 제어 신호에 따라 소정 시간을 주기로 스위칭하여 상기 산소 신호 수신부의 출력 신호의 크기를 제어하는 신소 신호 수신 제어부와, 상기 제어 신호를 발생하고, 산소 신호 수신 제어부를 제어에 의해 가변된 신소 신호 수신부의 출력 신호를 수신하여 상기 산소 센서의 내부 저항 값을 산출한 후 상기 산소 센서의 정상 동작을 판정하는 엔진 제어부를 포함하고 본 발명에 의하면, 산소 센서의 온도가 목표치에 도달되기 이전 소정 주기로 입력되는 산소 센서의 출력 신호를 통해 상기 산소 센서의 내부 저항을 산출하고 산출된 산소 센서의 내부 저항의 모니터링을 통해 산소 센서의 정상 동작 여부를 판정함으로써, 상기 산소 센서의 정상 동작 여부를 용이하게 판정할 수 있게 된다.

자동차, 배기, 산소 센서, 엔진제어부

Description

자동차의 산소 신호 수신 장치{OXYGEN SIGNAL RECEIVING APPARATUS FOR CAR}

도 1은 일반적인 자동차의 산소 신호 수신 장치의 구성을 보인 도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 산소 신호 수신 장치의 구성을 보인 도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 산소 센서 30 : 산소 신호 수신부

50 : 엔진 제어부 70 : 산소 신호 수신 제어부

R1-R3 : 저항 TR : 트랜지스터

C : 캐패시터

본 발명은 자동차의 산소 신호 수신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 매니홀드에 설치되는 산소 센서의 출력 신호로부터 산소 센서의 내부 저항을 측정할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

일반적인 엔진 구동 장치는, 엔진에 시동을 걸면 연료 펌프가 탱크 내의 연료를 연료 호스를 통해 인젝터 까지 보내고 엔진 제어 장치가 이 인젝터를 구동하여 연료를 분사한다.

그리고, 운전자에 의해 가속 패달이 작동되면, 이에 연동하여 트로틀 밸브가 개폐되어 에어 크리너로부터 상기 서지 탱크에 흡입되는 공기량이 조절된다, 흡기 밸브 개폐시 상기 서지 탱크에 흡입된 공기는 흡기관을 경유하여 인젝터로부터 분사되는 연료와 함께 상기 연료실로 유입되는데, 이때 분사되는 연료량은 흡입된 공기량에 비례하여 조절되며 가속 페달의 작동 상태에 따라서 분사되는 연료의 양이 조절된다.

이렇게 흡기 행정이 종료되면 점화 플러그의 착화로 팽창 행정이 이루어져 피스톤이 하강하면서 엔진의 추진력이 발생된다. 이어 배기 행정이 이루어진다. 상기 배기 행정은 배기 밸브가 열리면서 혼합기가 연소될 때 발생된 배기 가스를 배기 매니홀드를 통해 배출된다. 이때 대기 중에 배출되는 배기 가스는 환경 오염의 주범이 되므로, 배기 가스의 산소양은 법률로 정하여 규제하고 있다. 즉, 상기 배기 매기 홀드에 소정 위치에 설치되는 산소 센서는 배기 가스의 산소량을 측정하고, 측정된 산소량이 법류로 정한 규제를 벗어나는 경우 제조 판매가 금지되어 있다.

일반적인 산소 센서의 출력 신호 수신 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 산소 센서(S)의 내부 저항값, 가변 저항의 설정 저항치(VR), 저항(R1)(R2)의 분배 전압에 의해 결정된 산소 센서(S)의 출력 신호를 엔진 제어부(3)로 공급한다.

즉, 상기 산소 센서(S)의 내부 저항값, 가변 저항의 설정치(VR) 및 저항(R2)는 하나의 등가 저항으로 설정되고, 이 등가 저항의 저항치 및 저항(R1)의 분배 전압으로 산소 센서의 출력 신호가 결정된다. 이때 가변 저항의 설정치(VR), 저항(R2)의 저항치를 고정 값이므로, 신소 센서(S)의 출력 신호는 산소 센서(S)의 내부 저항값에 따라 가변된다.

여기서, 상기 저항(R1)의 저항치가 저항(R2)의 저항치에 비해 큰 값을 가지므로, 산소 센서(S)의 온도가 목표치에 도달되지 이전까지 산소 센서의 출력 신호의 크기인 산소 센서의 내부 저항을 산출할 수 없었다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산소 센서의 온도가 목표치에 도달되기 이전에 소정 주기로 수신되는 산소 센서의 출력 신호로부터 산소 센서의 내부 저항을 측정하여 측정된 산소 센서의 내부 저항을 모니터링함으로써, 산소 센서의 정상 동작 여부를 용이하게 판정할 수 있는 자동차의 산소 신호 수신 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기술적 과제는,

배기 가스의 산소량에 따라 내부 저항이 가변된 산소 센서의 출력 신호를 수신하는 산소 신호 수신부와,

상기 산소 신호 수신부를 통해 공급되는 산소 센서의 출력 신호로부터 상기 산소 센서의 정상 동작을 진단하기 위해, 외부로부터 공급되는 제어 신호에 따라 소정 시간을 주기로 스위칭하여 상기 산소 신호 수신부의 출력 신호의 크기를 제어하는 산소 신호 수신 제어부와,

상기 제어 신호를 발생하고 산소 신호 수신 제어부를 제어에 의해 가변된 산소 신호 수신부의 출력 신호를 수신하여 상기 산소 센서의 내부 저항 값을 산출한 후 상기 산소 센서의 정상 동작을 판정하는 엔진 제어부로 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 산소 신호 수신부는,
배기 가스의 온도에 따라 가변하는 산소 센서의 내부 저항값에 따라 저항값이 가변되는 가변 저항과,

상기 가변 저항을 통해 공급되는 상기 산소 센서의 출력 신호의 노이즈 성분을 필터링하는 캐패시터와,

상기 캐패시터의 출력 신호와 외부로부터 공급되는 전원의 분배 전압을 중첩하여 상기 엔진 제어부로 공급하는 제1 및 제2 저항으로 구비되고,

상기 산소 신호 수신 제어부는, 상기 엔진 제어부의 제어 신호에 따라 스위칭하여 외부로부터 공급되는 전원을 통과시키는 트랜지스터와,

상기 트랜지스터의 스위칭 상태에 따라 상기 트랜지스터의 출력 전압을 상기 제2 저항의 저항치로 분배하고, 상기 분배 전압과 상기 캐패시터의 출력 신호의 중첩 신호를 상기 엔진 제어부로 공급하는 제3 저항으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 소정 주기로 입력되는 산소 센서의 출력 신호를 통해 상기 산소 센서의 내부 저항을 산출하고 산출된 산소 센서의 내부 저항의 모니터링을 통해 산소 센서의 정상 동작 여부를 판정함으로써, 상기 산소 센서의 정상 동작 여부를 용이하게 판정할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 산소 신호 수신 장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 산소 신호 수신 장치(100)는, 배기 가스의 산소량을 감지하여 산소 센서(10)의 출력 신호를 처리하는 산소 신호 수신부(30)와, 상기 산소 신호 수신부(30)의 출력 신호를 기초로 배기 가스의 산소량을 측정하는 엔진 제어부(50)를 포함한다. 그에 더하여 본 발명은, 상기 산소 신호 수신부(10)를 통해 공급되는 산소 센서(10)의 출력 신호로부터 상기 산소 센서(10)의 정상 동작을 진단하기 위해, 외부로부터 공급되는 제어 신호(contl)에 따라 소정 시간을 주기로 스위칭하여 수신된 상기 산소 센서(10)의 출력 신호의 크기를 가변시킨 후 상기 엔진 제어부(50)로 공급하는 신소 신호 수신 제어부(70)를 포함한다.

여기서, 상기 산소 신호 수신부(30)는, 상기 산소 센서(10)의 내부 저항값에 따라 저항값이 가변되는 가변 저항(VR)과, 상기 가변 저항(VR)을 통해 공급되는 상기 산소 센서(10)의 출력 신호의 노이즈 성분을 필터링하는 캐패시터(C)와, 상기 캐패시터(C)의 출력 전압과 외부로부터 공급되는 전원(Vcc)의 분배 전압을 중첩시켜 상기 엔진 제어부(50)로 공급하는 제1 및 제2 저항(R1)(R2)으로 구비된다.

여기서, 상기 배기 가스의 온도에 따라 가변되는 산소 센서(10)의 내부 저항값, 가변 저항(VR)의 저항값, 제2 저항(R2)를 하나의 등가 저항(R)로 나타낸다. 따라서, 상기 엔진 제어부(50)로 공급되는 산소 센서(10)의 출력 신호의 크기는 등가 저항(R)과 저항(R1)의 분배 전압으로 설정된다.

상기 엔진 제어부(50)는 상기 제어 신호(contl)를 발생하고, 상기 산소 신호 수신 제어부(70)의 제어 하에 가변된 상기 산소 신호 수신부(30)의 출력 신호를 수신하여 상기 산소 센서(10)의 내부 저항의 변화를 모니터링하여 상기 산소 센서(10)의 동작 상태를 판정하는 프로그램을 더 포함한다.

또한, 상기 산소 신호 수신 제어부(70)는, 상기 엔진 제어부(50)의 제어 신호(contl)에 따라 스위칭하여 외부로부터 공급되는 전원(Vcc)을 통과시키는 트랜지스터(TR)와, 상기 트랜지스터(TR)의 스위칭 상태에 따라 상기 트랜지스터(TR)의 출력 전압을 상기 제2 저항(R2)의 저항치와 분배하여 분배 전압과 상기 산소 신호 수신부(30)의 출력 신호를 중첩시켜 상기 엔진 제어부(50)로 공급하는 제3 저항(R3)으로 구비된다. 이때 트랜지스터(TR)가 턴온 상태인 경우 상기 엔진 제어부(50)로 공급되는 산소 센서의 출력 신호의 크기는 등가 저항(R) 및 저항(R3)의 저항치에 의해 결정된다.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 자동차의 산소 신호 수신 장치에 있어서, 우선, 자동차의 배기 행정 중 배출되는 배기 가스의 산소량을 측정하는 산소 센서(10)의 내부 저항값은 시간이 경과되어 배기 가스의 온도가 상승되면, 점차 감소된다.

이때 상기 엔진 제어부(50)는 소정 시간 동안 저전위 레벨의 펄스 형태의 제어 신호(contl)를 출력하고, 이 제어 신호(contl)에 따라 상기 산소 신호 수신 제어부(70)의 트랜지스터(TR)는 소정 시간 동안 턴온 상태로 스위칭되어 외부로부터 공급되는 전원(Vcc)은 저항(R3 및 등가저항(R)에 의해 분배된다.

여기서, 상기 등가 저항(R)은 산소 센서(10)의 내부 저항, 가변 저항(VR)의 저항치, 및 저항(R2)의 저항치로 이루어지며, 상기 등가 저항(R)의 저항치는 산소 센서(10)의 내부 저항에 따라 가변된다.

상기 저항(R1)(R3), 및 등가저항(R)에 의해 분배된 산소 센서(10)의 출력 신호는 엔진 제어부(50)에 공급되고, 상기 엔진 제어부(50)는 이 수신된 산소 센서의 출력 신호를 저장한다.

또한, 소정 시간 경과 후 상기 엔진 제어부(50)로부터 공급되는 제어 신호(contl)에 따라 상기 트랜지스터(TR)는 턴오프 상태로 스위칭된다. 이때 엔진 제어부(50)로 공급되는 산소 센서(10)의 출력 신호의 크기는 등가 저항(R)과 저항(R1)의 분배 전압에 의해 결정된다.

이 후 상기 엔진 제어부(50)는 소정 간격을 가지는 펄스 형태의 제어 신호(contl)를 발생하고, 이 제어 신호(contl)를 수신한 트랜지스터(TR)는 턴 온 상태로 스위칭된다. 따라서, 저항(R1)의 저항치가 저항(R3)의 저항치 보다 큰 값을 가지므로, 상기 산소 센서의 출력 신호의 크기는 상기 등가 저항(R)의 저항치 및 저항(R3)의 저항치에 의해 결정되고, 이 산소 센서(10)의 출력 신호는 저장된다.

이어 저전위 레벨의 제어 신호(contl)에 따라 트랜지스터(TR)는 턴 오프 상태로 스위칭되고, 이때 산소 센서의 크기는 등가 저항(R)과 저항(R1)의 분배 전압에 의해 결정된다.

상기 엔진 제어부(50)는 상기 과정을 통해 저장된 산소 센서(10)의 출력 신호의 크기 변화를 모니터링하여 저장된 산소 센서의 출력 신호의 크기가 시간 경과됨에 따라 감소되면 산소 센서가 정상 동작 중으로 판정한다.

이 후 상기 산소 센서(10)의 내부 저항이 목표치 이상으로 상승되는 경우 상기 산소 센서(10)의 출력 신호의 크기는 저항(R1) 및 등가 저항(R)의 분배 전압에 의해 결정되고, 이때 산소 센서(10)의 내부 저항은 최소치로 낮아지므로, 분배 전압의 크기가 최대치로 상승되어 엔진 제어부(50)로 공급되며, 상기 엔진 제어부(50)는 수신되는 산 소 센서(10)의 출력 신호의 크기에 따라 배기 가스의 산소량을 줄이기 위한 제어 신호를 발생한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 산소 신호 수신 장치는, 산소 센서의 온도가 목표치에 도달되기 이전 소정 주기로 입력되는 산소 센서의 출력 신호를 통해 상기 산소 센서의 내부 저항을 산출하고 산출된 산소 센서의 내부 저항의 모니터링을 통해 산소 센서의 정상 동작 여부를 판정함으로써, 상기 산소 센서의 정상 동작 여부를 용이하게 판정할 수 있는 효과를 얻는다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

배기 가스의 산소량에 따라 내부 저항이 가변된 산소 센서의 출력 신호를 수신하는 산소 신호 수신부와,

상기 산소 신호 수신부를 통해 공급되는 산소 센서의 출력 신호로부터 상기 산소 센서의 정상 동작을 진단하기 위해, 외부로부터 공급되는 제어 신호에 따라 소정 시간을 주기로 스위칭하여 상기 산소 신호 수신부의 출력 신호의 크기를 제어하는 산소 신호 수신 제어부와,

상기 제어 신호를 발생하고 산소 신호 수신 제어부를 제어에 의해 가변된 산소 신호 수신부의 출력 신호를 수신하여 상기 산소 센서의 내부 저항 값을 산출한 후 상기 산소 센서의 정상 동작을 판정하는 엔진 제어부로 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 산소 신호 수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 산소 신호 수신부는,

배기 가스의 온도에 따라 가변하는 산소 센서의 내부 저항값에 따라 저항값이 가변되는 가변 저항과,

상기 가변 저항을 통해 공급되는 상기 산소 센서의 출력 신호의 노이즈 성분을 필터링하는 캐패시터와,

상기 캐패시터의 출력 신호와 외부로부터 공급되는 전원의 분배 전압을 중첩시켜 상기 엔진 제어부로 공급하는 제1 및 제2 저항으로 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 산소 신호 수신 장치.
제2항에 있어서, 상기 엔진 제어부는,

상기 제어 신호를 발생하고, 상기 산소 신호 수신 제어부의 제어 하에 가변된 상기 산소 신호 수신부의 출력 신호를 수신하여 상기 산소 센서의 내부 저항의 변화를 모니터링하여 상기 산소 센서의 동작 상태를 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 산소 신호 수신 장치.
제2항에 있어서, 상기 엔진 제어부는

상기 제어 신호를 발생하고, 상기 산소 신호 수신 제어부의 제어하에 가변된 상기 산소 신호 수신부의 출력 신호를 수신하여 상기 산소 센서의 내부 저항의 변화를 통하여 산소 센서 주변의 배기가스 온도를 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 산소 신호 수신 장치
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 신호 수신 제어부는,

상기 엔진 제어부의 제어 신호에 따라 스위칭하여 외부로부터 공급되는 전원을 통과시키는 트랜지스터와,

상기 트랜지스터의 스위칭 상태에 따라 상기 트랜지스터의 출력 전압을 상기 제2 저항의 저항치로 분배하고, 상기 분배 전압과 상기 캐패시터의 출력 신호의 중첩 신호를 상기 엔진 제어부로 공급하는 제3 저항으로 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 산소 신호 수신 장치.