KR101126241B1 - 람다센서의 열화도 판단방법 및 이의 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 람다센서의 열화도 판단방법은, 질소산화물정화촉매를 재생시키기 위해서 환원제를 분사하는 분사단계, 환원제 분사 후 배기가스에 포함된 산소의 농도 값 또는 환원제의 농도값으로부터 람다센서의 람다값을 감지하는 람다값감지단계, 환원제 분사 후 상기 람다값이 설정된 기준값에 도달하는 도달시간을 판단하는 도달시간 판단단계, 및 상기 도달시간이 설정된 시간보다 길면 상기 람다센서가 열화된 것으로 판단하는 열화도판단단계를 포함한다.
따라서, 질소산화물정화촉매를 재생하기 위해서 환원제로써 연료를 추가분사하고, 그 환원제의 농도를 감지하는 람다센서의 열화도를 실시간으로 비교적 용이하게 판단한다.
열화, 감지, 람다센서, 질소산화물, 정화촉매, 인젝터

Description

람다센서의 열화도 판단방법 및 이의 시스템{DETERIORATION RATE DETERMINATION METHOD OF LAMDA SENSOR AND THE SYSTEM THEREOF}
본 발명은 람다센서의 열화도 판단방법 및 이의 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소산화물을 흡장하고 정화하는 질소정화물촉매를 구비하고, 이를 재생하기 위해서 사용되는 환원제의 농도를 감지하는 람다센서의 열화도 판단방법 및 이의 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에서 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기가스는 배기 파이프의 도중에 형성된 정화촉매(purification catalyst)로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 파이프를 통해 대기 중으로 방출된다.
상기 정화촉매는 배기가스에 포함되어 있는 오염물질을 처리한다. 그리고 배기 파이프 상에는 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM)을 포집하기 위한 매연 필터가 더 장착된다.
아울러, 배기가스에 포함된 질소산화물을 줄이기 위해서 질소산화물정화촉매가 설치된다. 상기 질소산화물정화촉매를 재생하기 위해서 환원제를 분사하고, 이 산소의 농도로서 환원제의 농도를 감지하는 람다센서가 장착되고 있다.
상기 람다센서에서 감지되는 람다값을 이용하여 환원제의 리치 및 린 상태를 실시간으로 감지하고, 그 감지된 람다값을 이용하여 상기 질소산화물정화촉매의 재생상태를 판단하는 기술이 연구되고 있다.
한편, 상기 람다센서의 고장이나 열화에 의해서 제어플로우가 신속하고 정확하게 수행되지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 실시간으로 람다센서의 고장이나 열화상태를 감지하는 람다센서의 열화도 판단시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 람다센서의 열화도 판단방법은, 질소산화물정화촉매를 재생시키기 위해서 환원제를 분사하는 분사단계, 환원제 분사 후 배기가스에 포함된 산소의 농도 값 또는 환원제의 농도값으로부터 람다센서의 람다값을 감지하는 람다값감지단계, 환원제 분사 후 상기 람다값이 설정된 기준값에 도달하는 도달시간을 판단하는 도달시간 판단단계, 및 상기 도달시간이 설정된 시간보다 길면 상기 람다센서가 열화된 것으로 판단하는 열화도판단단계를 포함한다.
상기 기준값은 저장된 맵데이터로부터 선택되는 것이 바람직하다.
배기라인을 흐르는 배기가스에 포함된 질소정화물을 포집하는 질소산화물정 화촉매, 상기 배기라인에 설치되어 배기가스에 포함된 환원제의 농도로서 람다값을 감지하는 람다센서, 상기 질소산화물정화촉매의 상류측에 설치되어 환원제를 분사하는 인젝터, 및 상기 질소산화물정화촉매의 재생시점을 감지하고, 환원제를 분사하도록 상기 인젝터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 람다센서의 열화도판단방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함한다.
상기 람다센서는 상기 질소산화물정화촉매의 상류측에 설치되는 전단람다센서, 또는 상기 질소산화물정화촉매의 하류측에 설치되는 후단람다센서를 포함한다.
상기 인젝터는, 상기 전단람다센서의 상류측에 연료를 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 전단람다센서의 열화도를 먼저 감지하고, 그 다음 상기 후단람다센서의 열화도를 감지한다.
상기 제어부는, 상기 후단람다센서의 람다값이 설정된 기준값에 도달하고, 설정된 시간이 흐른 후, 상기 람다값이 하강하는 시점에 상기 질소산화물정화촉매의 재생종료시점으로 판단한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 질소산화물정화촉매를 재생하기 위해서 환원제로써 연료를 추가분사하고, 그 환원제의 농도를 감지하는 람다센서의 열화도를 실시간으로 비교적 용이하게 판단한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명 하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 람다센서의 열화도 판단시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배기 시스템은 배기라인(미도시)에 설치된 질소산화물정화촉매(130), 상기 질소산화물정화촉매(130)의 상류측에 설치되는 전단람다센서(110), 상기 질소산화물정화촉매(130)의 하류측에 설치되는 후단람다센서(120), 배기라인에 환원제를 분사하는 인젝터(140), 및 상기 전단람다센서(110), 상기 후단람다센서(120), 및 상기 인젝터(140)와 전기적으로 연결된 제어부(100)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 인젝터(140), 상기 전단람다센서(110), 상기 질소산화물정화촉매(130), 및 상기 후단람다센서(120)가 배기라인 상에 순차적으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제어부(100)는, 상기 질소산화물정화촉매(130)의 재생시점을 판단하여, 상기 인젝터(140)를 제어하여 환원제를 분사하도록 한다.
아울러, 상기 전단람다센서(110)와 상기 후단람다센서(120)는 산도의 농도로써 람다값을 감지하여 상기 제어부(100)에 그 신호를 전달한다.
즉, 상기 전단람다센서(110)나 상기 후단람다센서(120)에서 감지되는 람다값이 크면 환원제의 농도가 린(lean)한 상태로 산소가 많고, 람다값이 작으면 환원제의 농도가 리치(rich)하고 산소가 감소한다.
상기 질소산화물정화촉매(130)는, 배기라인을 지나는 배기가스의 환원제로서 연료성분의 린상태에서는 질소상화물을 흡착하고, 리치상태에서는 흡장된 질소산화물을 질소, 산소, 및 수분으로 환원시킨다.
즉, 흡장모드에서는 일산화질소를 이산화질소로 산화시키고, 이 이산화질소를 촉매성분(산화바륨)과 반응시켜 그 내부에 저장시킨다.
아울러, 재생모드에서는 환원제인 일산화탄소, 수고, 및 탄화수소를 이용하여 이산화질소는 질소와 물로 변환시키고 일산화질소는 질소와 이산화탄소로 변환시킨다. 여기서, 상기 질소산화물정화촉매에 포함되는 촉매성분은 백금이나 바륨을 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 질소산화물정화촉매(130)의 재생시점을 판단하는 방법 및 배기시스템에 대한 구조는 공지기술이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 람다센서의 열화도 판단방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, 람다센서의 열화도 판단방법은, 제0단계(S200), 제1단계(S210), 제2단계(S220), 제3단계(S230), 제3단계(S230), 제4단계(S240), 제5단계(S250), 제6단계(S260), 제7단계(S270), 및 제8단계(S280)를 포함한다.
상기 제0단계(S200)는, 리치모드를 시작하는 단계이다. 상기 제0단계(S200)를 수행하기 위해서 상기 인젝터(140)에서 환원제로서 연료가 추가 분사되어 배기가스에 포함된 환원제의 농도가 리치해지고 산소의 농도가 감소한다.
상기 제1단계(S210)는, 상기 인젝터(140)에서 환원제가 분사된 후 경과시간을 카운팅한다.
그리고, 상기 제2단계(S220)는, 상기 전단람다센서(110)에서 감지된 산소의 농도로써 환원제의 농도를 나타내는 람다값을 감지하고, 그 감지된 람다값과 리치기준값을 비교한다. 여기서, 상기 리치기준값은 설정된 값으로써, 환원제가 리치인 상태를 판단하는 값이다.
상기 제7단계(S270)에서, 상기 전단람다센서(110)가 리치기준값에 도달한 시간을 감지하고, 상기 리치기준값이 설정된시간보다 큰지 판단된다.
만약, 상기 전단람다센서(110)가 리치기준값에 도달한 시간이 설정된시간보다 크면 상기 제8단계(S280)에서, 상기 전단람다센서(110)는 열화된 것으로 판단하고, 작으면 상기 제9단계에서, 상기 전단람다센서(110)는 정상적으로 작동되는 것이다.
상기 제3단계(S230)에서, 상기 후단람다센서(120)가 리치기준값에 도달한 시간을 감지하고, 상기 리치기준값이 설정된시간보다 큰지 판단된다.
만약, 상기 후단람다센서(120)가 리치기준값에 도달한 시간이 설정된시간보다 크면 상기 제5단계에서, 상기 후단람다센서(120)는 열화된 것으로 판단하고, 상기 제6단계(S260)에서 작으면 상기 후단람다센서(120)는 정상적으로 작동되는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 전단람다센서(110)가 상기 후단람다센서(120)보다 먼저 열화도를 판단하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기 인젝터(140)에서 분사된 환원제가 상기 전단람다센서(110)를 먼저 통과하기 때문에 시간적으로 상기 전단람다센서(110)가 상기 후단람다센 서(120)보다 먼저 반응하기 때문이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시간에 따른 람다센서에서 감지되는 람다값을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 시간(time)을 나타내고, 세로축은 람다값을 나타낸다.
상기 람다값은 배기가스에 포함된 산소의 농도값으로 환원제의 리치 또는 린 상태를 나타내는 값으로, 그 값이 크면 배기가스내 환원제의 농도가 린한 상태이고 그 값이 작으면 배기가스내 환원제의 농도가 리치한 상태이다.
리치기준값은 1로써, 람다값이 1보다 작으면 환원제의 농도가 리치하고 람다값이 1보다 크면 환원제의 농도가 린한 상태이다.
도시한 바와 같이, 상기 인젝터(140)에서 환원제가 분사되어 재생이 시작되면 상기 전단람다센서(110)의 람다값이 하강하여 짭은 시간에 먼저 리치기준값을 지나 리치한 0.92의 람다값에 이른다.
그리고, 정상적인 상기 후단람다센서의 람다값은 서서히 하강하여 리치기준값 1에 도달하고, 설정된 시간이 흐른 후 람다값이 급격히 하강하여 리치한 0.92에 접근한다.
아울러, 열화된 상기 후단람다센서의 람다값은 더 천천히 하강하여 리치기준값 1에 도달하고, 설정된 시간이 흐른 후 람다값이 서서히 하강하여 리치한 0.92에 접근한다.
도 3을 참조하면, 정상적인 상기 후단람다센서는 그 반응시간이 비교적 빠르 고, 열화된 상기 후단람다센서는 그 반응시간이 느리다.
전술한 바와 같이, 상기 질소산화물정화촉매(130)를 재생할 때, 상기 전단람다센서(110) 또는 상기 후단람다센서(120)에서 감지되는 람다값을 실시간으로 체크하여 그 열화도를 용이하게 체크할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 후단람다센서(120)가 리치기준값 1에 도달하고, 설정된 시간이 흐른 후 람다값이 하강하는 시점에 상기 질소산화물정화촉매(130)의 재생종료시점으로 판단할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 람다센서의 열화도 판단시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 람다센서의 열화도 판단방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시간에 따른 람다센서에서 감지되는 람다값을 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 제어부
110: 전단람다센서
120: 후단람다센서
130: 질소산화물정화촉매(LNT: Lean NOx Trap)
140: 인젝터

Claims (7)

  1. 질소산화물정화촉매를 재생시키기 위해서 배기라인에 설치된 인젝터를 이용하여 환원제를 분사하는 분사단계;
    환원제 분사 후 배기가스에 포함된 산소의 농도 값 또는 환원제의 농도값으로부터 람다센서의 람다값을 감지하는 람다값감지단계;
    환원제 분사 후 상기 람다값이 설정된 기준값에 도달하는 도달시간을 판단하는 도달시간 판단단계; 및
    상기 도달시간이 설정된 시간보다 길면 상기 람다센서가 열화된 것으로 판단하는 열화도판단단계; 를 포함하는 람다센서의 열화도 판단방법.
  2. 제1항에서,
    상기 기준값은 저장된 맵데이터로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 람다센서의 열화도 판단방법.
  3. 배기라인을 흐르는 배기가스에 포함된 질소정화물을 포집하는 질소산화물정화촉매;
    상기 배기라인에 설치되어 배기가스에 포함된 환원제의 농도로서 람다값을 감지하는 람다센서;
    상기 질소산화물정화촉매의 상류측의 배기라인에 설치되어 환원제를 분사하는 인젝터; 및
    상기 질소산화물정화촉매의 재생시점을 감지하고, 환원제를 분사하도록 상기 인젝터를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는,
    제1항 내지 제2항의 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 람다센서의 열화도 판단시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 람다센서는
    상기 질소산화물정화촉매의 상류측에 설치되는 전단람다센서, 또는 상기 질소산화물정화촉매의 하류측에 설치되는 후단람다센서를 포함하는 람다센서의 열화도 판단시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 인젝터는, 배기라인 상에 설치되어 상기 전단람다센서의 상류측에 연료를 분사하는 것을 특징으로 하는 람다센서의 열화도 판단시스템.
  6. 제4항에서,
    상기 제어부는 상기 전단람다센서의 열화도를 먼저 감지하고, 그 다음 상기 후단람다센서의 열화도를 감지하는 것을 특징으로 하는 람다센서의 열화도 판단시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 제어부는,
    상기 후단람다센서의 람다값이 설정된 기준값에 도달하고, 설정된 시간이 흐른 후, 상기 람다값이 하강하는 시점에 상기 질소산화물정화촉매의 재생종료시점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 람다센서의 열화도 판단시스템.
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