KR101338558B1 - 피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 촉매 모니터링 오진단 방지 방법에 관한 것으로서, P-Jump delay에 의한 촉매 모니터링 방법에 있어서, a) 전후방 산소센서가 정상적으로 동작될 경우, 전후방 산소센서의 신호 평균값을 산출하는 단계; b) 상기 신호 평균값을 토대로 열화지수를 산출하는 단계; 및 c) 상기 P-Jump delay의 열화지수 반영비율을 산출하여 촉매열화지수를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 후방 산소센서의 제어 목표값을 Lean/Rich 판정 Threshold 보다 Rich측으로 높게 설정하여, 후방 산소센서의 진폭감소율을 보정함으로써, 촉매의 열화 진단에 대한 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

차량, 촉매, 모니터, 열화지수, P-Jump delay, 산소센서

Description

피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법{METHOD FOR PREVENTION DIAGNOSIS OF CATALYST MONITORING USING A P-JUMP DELAY LEARNING}

본 발명은 차량의 촉매 모니터링 오진단 검출에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매열화지수 산출 시 P-Jump 지연(Delay)에 의한 후방산소 센서의 진폭감소율을 보정하여, 촉매의 열화를 정상 진단할 수 있는 피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법에 관한 것이다.

통상적으로 차량의 촉매는 엔진으로부터 배출된 유해 성분의 배기가스를 배기 계통에서 산화 및 환원 반응으로 정화시켜 배출하는 작용을 한다. 그러므로 북미나 유럽에서는 배기가스 배출과 관련된 부품들의 고장이나 기능 저하를 판단할 수 있는 장치나 로직을 갖추도록 법규로서 규제하고 있다.

이러한 법규 중의 한 항목인 촉매 모니터링에 대한 방법으로, 대부분의 촉매 모니터링에 사용하는 방법은 촉매의 산소 저장 능력(OXYGEN STORAGE CAPACITY)을 하나의 지수로서 수치화하여 촉매로서의 기능이 어느 정도인가를 판단하고 있다.

물론 모니터링 방법은 각 배기가스 배출 관련 부품 업체에 따라 다르지만 원리는 촉매의 산소 저장 능력(OSC)이 어떤 상태인가로 판단하여 촉매의 기능을 점검 하도록 되어 있다. 그 일 예로서 지멘스(SIEMENS)사의 촉매 모니터링 방법을 설명하면, 상기 지멘스사의 촉매 모니터링 방법은 역시 산소 저장 능력(OSC)을 판단하는 것으로, 그 실시 방법은 촉매 전단의 산소센서와 촉매 후방 산소센서의 희박(LEAN)/ 농후(RICH)지속시간을 계산하여, 전후방 산소센서의 희박(LEAN)지속시간비, 농후(RICH)지속시간비를 각각 이용하는 것으로 특징 지울 수 있다.

도 1 및 도 2 에 도시한 바와 같이, 촉매의 모니터링 조건에 진입하면, 촉매 전단 센서의 1 싸이클을 기준으로 촉매 전후방 산소센서의 농후/희박의 시간을 계측하여 촉매 전후방의 농후 시간비와 희박 시간비를 계산한다. 이어서 상기 계산된 촉매 전후방의 농후 시간비와 희박 시간비를 최소 값으로 촉매 열화지수를 산출하고, 이 산출된 최소값 촉매 열화지수를 누적하고 회수를 저장하여 임의로 설정된 소정 모니터 회수를 수행한 후 촉매의 기능 저하 및 고장 인식을 판단하도록 로직이 구성되어 있다.

이때 상기 산출된 최소값 촉매 열화지수를 누적하고 회수를 저장은 정상적인 산소 저장 능력 기능을 갖는 촉매는 촉매전단의 산소센서의 출력값의 변동주기 보다 촉매 후방 산소센서의 주기가 굉장히 느리므로, 즉 촉매 전단 산소센서의 1 싸이클을 기준으로 촉매 후방 산소센서는 농후하거나 희박하거나 둘중의 하나가 되며 농후 시간비나 희박 시간비 중의 하나는 각각 0 또는 2 에 가까운 값이 나오게 되어 결국 촉매 열화지수에 누적되는 값은 최속값인 0 에 가까운 값이 누적되게 된다.

만약 촉매가 정상적이지 않은 경우라면 촉매 전후방 산소센서의 주기는 거의 동일하므로 농후, 희박 시간비가 둘다 1에 가까운 값이 나오게 되며, 최소값을 취하더라도 1 에 가까운 값이 누적되어 촉매 열화지수가 증가하므로 촉매의 산소 저장 능력 기능에 대한 변별력이 생긴다.

그러나, 이를 토대로 촉매 모니터링을 수행하는 시스템에서, 촉매가 열화될 수록 산소저장 용량(OSC)가 줄어드는데, 전방 산소센서의 Lean/Rich 가진에 의한 반전주기와 후방 산소센서의 반전주기가 동기되면서, 결국 동일한 진폭의 Time Delay를 가지고 움직인다. 이때, 후방산소센서 신호의 제어 목표값에 의해 P-jump delay 학습도 진행되는데, 이런 현상이 진행될수록 후방 산소센서 신호의 진폭이 다시 줄어들어 촉매의 열화를 진단할 수 없는 문제가 발생된다.

따라서 본 발명의 목적은 촉매열화 지수 산출시 P-jump delay에 의한 후방 산소센서의 진폭감소율을 보정함으로써, 촉매의 열화를 정상 진단할 수 있는 피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 강화되는 Emissin 규제 및 In-Use를 대비해 후방 산소센서의 제어 목표값을 Lean/Rich 판정 Threshold 보다 Rich측으로 높게 설정하여 Nox 안정성을 확보할 수 있는 피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라P-Jump delay에 의한 촉매 모니터링 방법에 있어서, a) 전후방 산소센서가 정상적으로 동작될 경우, 전후방 산소센서의 신호 평균값을 산출하는 단계; b) 상기 신호 평균값을 토대로 열화지수를 산출하는 단계; 및 c) 상기 P-Jump delay의 열화지수 반영비율을 산출하여 촉매열화지수를 보정하는 단계에 의해 달성된다.

여기서, 상기 열화지수는 (상기 전방 산소센서의 신호 진폭)/(상기 후방 산소센서의 신호 진폭)로 산출되는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 후방 산소센서의 제어 목표값을 Lean/Rich 판정 Threshold 보다 Rich측으로 높게 설정하여, 후방 산소센서의 진폭 감소율을 보정함으로써, 촉매의 열화 진단에 대한 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 3은 본 발명에 적용되는 장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 촉매(307), 전방 산소 센서(301)와, 후방 산소 센서(303), 전자제어장치(305)로 이루어진다. 전방 산소 센서(301)는 촉매(307) 전방에 설치되며, 엔진에서 배출되는 배기가스 중에 포함되어 있는 산소농도를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다. 후방 산소 센서(303)는 촉매 후방에 설치되며, 촉매(307)에서 정화된 배기가스 중에 포함되어 있는 산소농도를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다. 전자제어장치(305)는 상기 전방 산소 센서(301)와 후방 산소 센서(303)의 신호를 구간적분하여 연산되는 촉매 열화지수에 따라 촉매의 정상 작동여부를 판단한다.

도 4는 본 발명의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, S401 단계에서 모니터링 하고자 하는 촉매(307)에 대하여 모니터할 조건 인가를 판단한다. S403 단계로 진입하여, 상기 촉매(307)가 모니터 조건이면, 전자제어장치(305)에서는 촉매 후방 산소센서(303)의 진폭이 일정 값 이상이고, 주파수가 일정 값 이상인가를 판단한다. 즉, 상기 전자제어장치(305)는 S405 단계와 같이 후방 산소센서(303)의 이상여부를 판단한다.

상기 S405 단계의 판단결과, 상기 후방 산소센서 신호의 진폭 및 주파수가 일정 값 이상이 아니면, 상기 전자제어장치(305)는 S407 단계에서, 촉매가 정상적인 것으로 판단하여 후방 산소센서 기준선을 설정 값에 일치시킨다. 그러나 상기 후방 산소센서(303) 신호의 진폭 및 주파수가 일정 값 이상이면, 상기 전자제어장치(305)는 S409 단계와 같이, 정상적인 촉매가 아닌 것으로 판단하여 정확한 촉매 열화지수를 계산하여 고장 판단을 결정하기 위하여, 후방 산소센서 신호의 최소/최대 평균값 계산한다.

그리고, 상기 전자제어장치(305)는 산출된 평균값을 토대로, S411 단계와 같이 촉매 후방 산소센서의 린 및 리치의 반전 횟수를 모니터링하여 촉매 후방 산소센서의 린 시간비 및 리치 시간비를 계산한 후, 촉매 열화지수를 계산한다. 이는 전술된 촉매(307)의 전방에 위치한 산소센서에서 검출되는 출력 신호의 1 사이클당 촉매 열화지수를 계산하는 것으로, 상기 촉매(307)에 대한 열화지수는 차량의 운행중 검출된 촉매 전후방의 산소 센서 신호를 이용하여 촉매 전방의 산소 센서 신호의 최고값과 최소값에 따른 진폭과 촉매 후방의 산소 센서 신호의 최고값과 최소값에 따른 진폭을 각각 검출하여 촉매 열화지수를 연산한다.

즉, 촉매 열화지수는 (전방 산소센서의 신호 진폭)/(후방 산소센서의 신호 진폭)로 산출되거나, RMS 값에 근거할 수 있다. 예컨대, 정상 촉매의 경우 촉매의 산소 댐핑 효과로 후방 산소센서의 린 또는 리치 시간 중의 하나가 'O'이 되므로, 즉 린/리치비 중의 하나도 'O' 이 된다. 따라서 린 과 리치 시간 비중에서 최소값은 채택하는 1 사이클당 촉매 열화지수는 'O' 된다. 반대로 열화 촉매인 경우 댐퍼 효과가 없어져 전단 산소센서와 후단 산소센서의 간의 위상차만 있을 뿐 진폭이나 주기 측면에서는 거의 동일하다. 그러므로 린 또는 리치비 모두 1 에 가까워진다. 그래서 린 또는 리치 시간 중에서 최소값을 채택하더라도 1 사이클당 촉매 열화지수는 1 에 가까운 숫자가 계산된다.

본 발명은 이와 같은 촉매 열화지수를 보정하여 정상적인 촉매 모니터링을 수행토록 하는데, 후방 산소센서의 제어 목표 값을 린/리치 판정 기준치보다 리치 측으로 높게 설정함으로써, NOx 안정성을 확보한다. 이를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 열화 촉매에 따른 후방 산소센서의 신호를 나타낸 그래프이다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 촉매가 열화되어 갈수록 OSC가 줄어들고, 결국 전방 산소센서의 진폭과 동일한 수준의 진폭을 가지게 된다. 따라서, 전방 산소센서와 후방 산소센서의 동일한 진폭으로 인한 촉매의 열화상태를 감지하지 못하게 된다. 이때, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 후방 산소센서의 제어 목표값을 린/리치 판정 기준치보다 리치측으로 높게 설정하여, 후방 산소센서의 신호가 린/리치 판정 기준치보다 아래 영역의 시간이 길고, 그 차이도 크게 되므로 P-jump delay의 리치측 학습이 진행되어 전방 산소센서 및 후방 산소센서 간의 신호 진폭의 차이를 유도하여 촉매의 열화상태에 대한 오진을 방지한다. 이후, S413 단계로 진입하여 전자제어장치(305)는 P-jump delay의 촉매 열화지수 반영비율을 산출하여 촉매에 대한 열화지수를 보정한다. 열화지수에 대한 반영비율을 실험적 근거로 마련된 데이터 테이블에 기초하여 설정됨이 바람직하다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명은 차량의 촉매 열화 진단 상태를 보다 신뢰성 있게 모니터링할 수 있음에 따라, 차량의 완성도를 높일 수 있어 산업적 이용 가치가 높을 것으로 판단된다.

도 1 및 도 2는 종래의 촉매 모니터링 방법 및 장치를 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 촉매 모니터링 장치를 나타낸 구성도이고,

도 4는 본 발명의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이고,

도 5는 본 발명에 따른 열화촉매의 보정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

<주요 도면에 대한 부호의 설명>

301 : 전방 산소센서 303 : 후방 산소센서

305 : 전자제어장치 307 : 촉매

Claims (4)

1. P-Jump delay에 의한 촉매 모니터링 방법에 있어서,

   a) 전후방 산소센서가 정상적으로 동작될 경우, 전후방 산소센서의 신호 평균값을 산출하는 단계;

   b) 상기 신호 평균값을 토대로 열화지수를 산출하는 단계; 및

   c) 상기 P-Jump delay의 열화지수 반영비율을 산출하여 촉매열화지수를 보정하는 단계로 이루어지되,

   상기 열화지수는 (상기 전방 산소센서의 신호 진폭)/(상기 후방 산소센서의 신호 진폭)로 산출되며,

   상기 열화지수는 RMS값에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 열화지수의 반영비율은 실험적 근거에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 피-점프 지연 학습에 의한 촉매 모니터링 오진단 방지 방법.

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