KR101619597B1 - 후방 산소센서의 고장 검출 방법 - Google Patents

후방 산소센서의 고장 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일정시간동안 후방 산소센서를 활성화시키는 히터의 전원이 차단한 상태에서 상기 후방 산소센서의 전압출력값을 모니터링함으로써 상기 후방 산소센서의 고장을 검출하는 후방 산소센서의 고장검출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법은, 차량 배기관에서 촉매 컨버터의 후방에 설치되어 상기 촉매 컨버터를 통과한 배기가스에 포함된 산소의 농도를 측정하는 후방 산소센서의 고장 검출방법에 있어서, 상기 후방 산소센서(15)가 단선진단 진입을 위한 조건을 충족하는지를 판단하는 진단 진입조건 만족 판단단계(S110)와, 상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위(R)에 포함되는지 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위(R)를 비교하는 제1전압비교단계(S120)와, 상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위(R)에 포함되지 않으면, 후방 산소센서(15)의 히터(15c)의 듀티를 변경하는 히터 듀티 변경단계(S150)와, 히터 듀티가 변경되어 제어된 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위(R)에 포함되는지 판단하는 제2전압비교단계(S160)와, 상기 제2전압비교단계(S160)에서 상기 후방 산소센서(15)의 전압 출력값이 고장판단 전압범위(R)에 포함되면, 상기 후방 산소센서(15)가 고장된 것으로 확정하는 고장 확정단계(S170)를 포함한다.

Description

후방 산소센서의 고장 검출 방법{Method for detecting fault of rear oxygen sensor}
본 발명은 차량의 배기계통에 설치된 산소센서의 고장을 검출하는 산소센서의 고장 검출 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정시간동안 후방 산소센서를 활성화시키는 히터의 전원이 차단되도록 제어한 상태에서 상기 후방 산소센서의 전압출력값을 모니터링 함으로써 상기 후방 산소센서의 고장을 검출하는 후방 산소센서의 고장 검출 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차량에서 엔진으로부터 배출된 배기가스에 포함된 산소의 농도를 산소센서를 이용하여 측정함으로써, 배기가스의 상태를 판단하여 배기가스가 저감되도록 제어한다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(11)으로부터 배출된 배기가스가 차량의 외부로 배기시키는 배기관(12)에는 촉매컨버터(13)가 설치되고, 상기 배기관(12)에서 상기 촉매 컨버터(13)의 전후에는 각각 전방 산소센서(14)와 후방 산소센서(15)가 설치되어, 상기 전방 산소센서(14)와 후방 산소센서(15)로부터 측정된 산소농도가 ECU(Electronic Control Unit, 16)으로 출력되어 상기 촉매 컨버터(13)의 전방과 후방의 상기 배기가스의 산소량을 모니터링 한다. 특히 상기 후방 산소센서(15)로부터 측정된 산소농도를 이용하여 상기 촉매 컨버터의 산소 저장 능력을 모니터링하여, 최종적으로 차량에서 배출되는 배기가스가 저감되도록 한다.
따라서, 상기 후방 산소센서(15)에 이상이 발생할 경우, 상기 촉매 컨버터(13)의 촉매 기능을 정상적으로 감시하지 못하여 촉매 컨버터(13)의 고장 여부를 판단할 수 없고, 이는 배기가스를 제어하는 못하는 문제점이 있다.
이를 위하여, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 후방 산소센서(15)의 출력단에 +5V를 강제적으로 출력하여 미리 설정된 값과 비교하는 로드 펄스(Load Pulse)방식이나, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 시동 후 상기 후방 산소센서(15)가 활성화되면, 상기 후방 산소센서(15)의 하이(High) 입력단(15a)과 로우(Low) 입력단(15b)의 전압차이를 지속적으로 감시하여 고장을 감지하는 전압 바이어스 방식을 사용하였다.
상기 로드 펄스 방식은 펄스 전후의 전압을 비교하여 전압차(A-B)가 임계값(Threshold)보다 크면 정상으로, 상기 전압차가 임계값보다 작으면 단락으로, 상기 전압차가 기준값 근처이면 단선으로 판단한다.
그러나, 상기 로드 펄스 방식은 후방 산소센서의 고장을 지속적으로 수행할 수 없고, 엔진의 상태를 고려하지 못하여 엔진의 상태를 고려해야 하는 각종 규제에 대응할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 상기 전압 바이어스 방식은 상기 후방 산소센서가 활성화 되면 지속적으로 상기 후방 산소센서를 모니터링 할 수는 있으나, 운전자의 운전습관에 따라 상기 후방 산소센서의 단선 여부를 오판정하는 문제점이 있다. 상기 전압 바이어스 방식에서는 배기가스의 온도가 일정 온도로 상승한 후에 상기 후방산소센서의 두 입력단(15a, 15b)을 복수의 저항(R1, R2, R3)를 이용하여 기준전압을 바이어스(bias)시켜서, 컨트롤러로 입력되는 하이입력단(15a)과 로우입력단(15b)의 전압차가 기준 전압 근처에서 일정시간 동안 유지하고 있으면 단선으로 감지하도록 설정되어 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하이입력단과 로우입력단의 전압을 측정하여 그 전압차이가 미리 설정된 범위(R)를 벗어난 상태로 일정시간이 지나면 상기 후방 산소센서(15)가 단선된 것을 감지하는 원리이다.
그런데, 긴 내리막길에서 운전자가 브레이크페달 또는 가속페달을 밟지 않고 주행하는 경우에도 도 5에 도시된 바와 같이 상기 후방 산소센서(15)에서의 전압차가 기준 전압을 갖는 상태가 지속되는 것으로 전압거동을 보이기 때문에, 상기 후방 산소센서가 단선된 것으로 오판정하는 문제점이 있다
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '산소 센서의 고장 진단 장치'에 관한 기술이 개시되어 있다.
JP 2008-261757 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 후방 산소센서의 히터 듀티가 변경되면 후방 산소센서의 전압이 변하는 것을 이용하여, 후방 산소센서가 활성화된 이후, 운전자의 운전습관과 상관없이 후방 산소센서의 단선을 감지할 수 있는 후방 산소센서의 고장 검출 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법은, 차량의 배기관에서 촉매 컨버터의 후방에 설치되어 상기 촉매 컨버터를 통과한 배기가스에 포함된 산소의 농도를 측정하는 후방 산소센서의 고장 검출방법에 있어서, 상기 후방 산소센서가 단선진단 진입을 위한 조건을 충족하는지를 판단하는 진단 진입조건 만족 판단단계와, 상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되는지 상기 후방 산소센서의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위를 비교하는 제1전압비교단계와, 상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되지 않으면, 후방 산소센서의 히터의 듀티를 변경하는 히터 듀티 변경단계와, 히터 듀티가 변경되어 제어된 상기 후방 산소센서의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 포함되는지 판단하는 제2전압비교단계와, 상기 제2전압비교단계에서 상기 후방 산소센서의 전압 출력값이 고장판단 전압범위에 포함되면, 상기 후방 산소센서가 고장된 것으로 확정하는 고장 확정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 상기 후방 산소센서의 온도가 미리 정해진 온도를 초과하면, 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 엔진의 워밍업이 완료되면, 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 엔진의 연소가 공연비 제어가 실시되면 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 상기 차량이 타력 주행을 하지 않으면 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전압비교단계에서 상기 후방 산소센서의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위에 포함되지 않으면, 상기 진단 진입조건 만족 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 듀티 변경단계에서는 히터의 듀티를 100%에서 0%가 되도록 상기 히터의 듀티를 변경시키는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 듀티 변경단계는 상기 후방 산소센서가 활성화 온도를 유지하는 동안 실시되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 듀티 변경단계에서는 상기 히터의 듀티를 4초 내지 6초 동안 상기 히터의 듀티를 변경시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전압비교단계와 상기 히터 듀티 변경단계 사이에는, 상기 후방 산소센서의 전압 출력값이 고장판단 전압범위에 포함되면 상기 후방 산소센서가 고장된 것으로 판단하고, 고장진단 카운터를 증가시키는 진단 카운터 증가단계와, 상기 고장진단 카운터가 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터보다 큰지 비교하는 고장진단 카운터 비교단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2전압비교단계에서 상기 후방 산소센서의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위에 포함되지 않으면, 상기 고장진단 카운터가 리셋되고, 상기 진단 진입조건 만족 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전압비교단계와 상기 제2전압비교단계에서 상기 고장판단 전압범위는 동일하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
후방 산소센서로부터 출력되는 전압을 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되는지를 판단하는 전압비교부와, 상기 전압비교부에서 상기 후방 산소센서의 전압이 고장판단 전압범위에 포함되면, 고장진단 카운터를 증가시키고, 상기 고장진단 카운터가 미리 저장된 히터 듀티 변경 카운터에 도달하는지를 판단하는 카운터와, 상기 고장진단 카운터가 상기 히터 듀티 변경 카운터에 도달하면, 상기 후방 산소센서에 설치된 히터로 인가되는 전원의 듀티를 감소시키는 쪽으로 제어하는 히터전원제어부와, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)으로부터 입력되는 정보로 상기 후방 산소센서의 고장을 진단하기 위한 조건을 만족하는지 판단하고, 상기 전압비교부로부터 후방 산소센서의 전압이 상기 고장판단 전압범위에 포함되면, 상기 카운터에 고장진단 카운터가 증가되도록 제어하고, 상기 카운터에 저장된 고장진단 카운터가 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터에 도달하면, 상기 히터의 듀티가 감소되도록 상기 히터전원제어부를 작동시키는 제어부를 포함한다.
상기 히터전원제어부는, 미리 정해진 시간동안 상기 히터로 인가되는 전원이 듀티를 0%로 감소시키는 것을 특징으로 한다.
상기 히터전원제어부는, 상기 후방 산소센서가 활성화 온도를 유지하는 시간 동안 상기 히터로 인가되는 전원이 듀티를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장 검출 방법 및 시스템에 따르면, 긴 내리막길과 같은 타력 주행시 브레이크 페달과 가속페달이 작동하지 않는 상태에서 후방 산소센서의 출력전압의 고장판단 전압범위를 유지하는 경우, 일시적으로 상기 후방 산소센서를 가열하는 히터의 전원을 차단한 후, 상기 후방 산소센서의 전압 거동을 살펴 상기 후방 산소센서의 전압이 고장범위에 있는 경우에만 단선으로 확정한다.
상기와 같이, 운전자의 운전습관에 의해 상기 후방 산소센서를 단선으로 오판정하는 것을 방지할 수 있어서, 현장에서 실제 단선이 아님에도 후방 산소센서를 교체하는 오류를 개선할 수 있다.
도 1은 통상적인 차량에서 촉매 컨버터의 전방과 후방에 각각 산소센서가 설치된 상태를 도시한 개념도.
도 2는 종래기술에 일례에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법의 원리를 설명한 개념도.
도 3은 종래기술에 다른 예에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법의 원리를 설명한 개념도.
도 4는 도 3에서 후방 산소센서의 하이 입력단과 로우 입력단의 출력신호, 상기 하이 입력단과 로우 입력단의 전압차 및 배기온에 따라 고장을 판단하는 상태를 도시한 그래프.
도 5는 도 3에서 후방 산소센서의 전압 변화를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 후방 산소센서의 전압 변화를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출시스템을 도시한 블록도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법은, 차량의 배기관에서 촉매 컨버터의 후방에 설치되어 상기 촉매 컨버터를 통과한 배기가스에 포함된 산소의 농도를 측정하는 후방 산소센서의 고장 검출방법에 있어서, 상기 후방 산소센서(15)가 단선진단 진입을 위한 조건을 충족하는지를 판단하는 진단 진입조건 만족 판단단계(S110)와, 상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위(R)에 포함되는지 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위(R)를 비교하는 제1전압비교단계(S120)와, 상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위(R)에 포함되지 않으면, 후방 산소센서(15)의 히터(15c)의 듀티를 변경하는 히터 듀티 변경단계(S150)와, 히터 듀티가 변경되어 제어된 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위(R)에 포함되는지 판단하는 제2전압비교단계(S160)와, 상기 제2전압비교단계(S160)에서 상기 후방 산소센서(15)의 전압 출력값이 고장판단 전압범위(R)에 포함되면, 상기 후방 산소센서(15)가 고장된 것으로 확정하는 고장 확정단계(S170)를 포함한다.
진단 진입조건 만족 판단단계(S110)는 차량의 배기관(12)에서 촉매 컨버터(13)의 후방에 설치된 후방 산소센서(15)의 상태가 상기 후방 산소센서(15)의 고장여부를 진단하기 위한 진단 진입 조건을 충족하는지를 판단한다. 상기 후방 산소센서(15)의 고장여부를 진단하기 위한 진단 진입 조건으로는 상기 후방 산소센서(15)의 온도, 엔진 워밍업 여부, 공연비 제어여부, 타력 주행여부 등이 된다.
상기 후방 산소센서(15)의 고장여부를 진단하기 위해서는 상기 후방 산소센서(15)가 정상적으로 작동할 수 있는 범위가 되도록 활성화 되어야 하는 바, 상기의 고장 진단 진입 조건을 만족해야 한다. 상기 후방 산소센서(15)는 미리 설정된 활성화 온도를 넘어야 하고, 상기 엔진(11)은 웜임업이 되어야 하며, 공연비 제어를 실시하고, 차량이 타력 주행을 하지 않는지를 확인한다. 상기의 조건을 모두 만족하거나, 상기의 조건 중 선택된 몇 가지 조건을 만족하는 경우 진단 진입조건을 만족하는 것으로 볼 수 있다. 또한, 상기의 조건들 이외에도 필요한 조건들이 추가될 수 있다.
따라서, 상기 후방 산소센서(15)의 진단 진입조건을 충족하는 경우에는 후술되는 과정들이 순차적으로 진행되고, 그렇지 않으면 상기 진단 진입조건 단계(S110)가 반복수행되면서, 상기 후방 산소센서(15)의 상태가 진단 진입조건을 충족하는지를 판단한다.
제1전압비교단계(S120)는 상기 후방 산소센서(15)에서 출력되는 전압을 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되는지를 비교한다. 상기 후방 산소센서(15)에서 출력되는 전압이 고장판단 전압하한과 고장판단 전압상한 사이에 존재하면, 상기 후방 산소센서(15)는 고장이 발생한 것으로 진단할 수 있다. 상기 제1전압비교단계(S120)를 통하여 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 포함되면, 상기 후방 산소센서(15)가 단선(open)된 것으로 진단할 수는 있다.
그러나, 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위(R), 즉 상기 고장판단 전압하한과 고장판단 전압상한 사이에 존재하더라도, 외란이나 여러 가지 요인 등에 의해 일시적으로 상기 고장판단 전압범위에 존재할 수 있으므로, 일시적으로 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 존재하더라도 진단으로 확정하지 않기 위해서 후술되는 진단 카운터 증가단계(S130)와 고장진단 카운터 비교단계(S140)가 수행된다.
따라서, 상기 제1전압비교단계(S120)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 있더라도, 상기 후방 산소센서(15)가 단선되었다고 확정하지 않는 것이 바람직하다.
진단 카운터 증가단계(S130)는 상기 제1전압비교단계(S120)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 존재하면, 진단 카운터를 1증가시킨다. 상기 제1전압비교단계(S120)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 존재하면, 일단 상기 후방 산소센서(15)가 고장, 즉 단선된 것으로 임시로 판단하고, 이를 상기 진단 카운터를 증가시켜 기록한다.
고장진단 카운터 비교단계(S140)에서는 상기 진단 카운터 증가단계(S130)에서 새롭게 증가된 고장진단 카운터를 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터와 비교한다. 상기 진단 카운터 증가단계(S130)에서는 고장진단 카운터네 상기 제1전압비교단계(S120)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 존재할 때 마다 고장진단 카운터를 증가시키고, 이를 상기 히터 듀티 변경 카운터와 비교한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 상기 제1전압비교단계(S120)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 존재하더라도, 이를 상기 후방 산소센서(15)의 고장으로 확정하지 않고, 상기 후방 산소센서(15)의 고장여부에 대하여 확정하지 않는데, 상기 고장진단 카운터 비교단계(S140)를 통하여 상기 후방 산소센서(15)의 고장여부를 확정할 지를 결정한다.
히터 듀티 변경단계(S150)는 상기 후방 산소센서(15)의 일측에 상기 후방 산소센서(15)의 활성화를 위해 설치된 히터(15c)에 인가되는 전원을 변경함으로써, 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 변경되도록 한다. 상기 히터(15c)에는 상기 후방 산소센서(15)가 활성된 상태를 유지하도록 전원이 인가되고 있으며, 상기 전원은 미리 설정된 듀티(duty)로 상기 히터로 인가된다. 예컨대, 상기 히터로 인가되는 전원의 듀티는 거의 100%에 가까운 값으로 인가되고 있다.
한편, 상기 히터 듀티 변경단계(S150)에서는 미리 설정된 시간동안 상기 히터(15c)로 인가되는 전원의 듀티를 변경한다. 예컨대, 미리 설정된 시간인 5초 동안 듀티를 0%로 변경하여, 일시적으로 상기 히터(15c)로 인가되는 전원을 차단(OFF)한다. 상기 후방 산소센서(15)는 상기 히터의 듀티가 변경되면 전압이 변경되는 특성을 갖는데, 이러한 특성을 이용하여 후방 산소센서(15)의 단선을 감지한다. 후방 산소센서(15)가 정상이면, 상기와 같이, 상기 히터(15c)의 듀티가 0%, 즉 히터(15c)의 전원이 차단되면, 상기 후방 산소센서(15)의 전압을 증가한다. 이와 같이, 상기 후방 산소센서(15)의 전압이 히터 듀티의 변경에 따라 변하는 원리를 이용하여 상기 후방 산소센서(15)의 단선 유무를 진단한다.
여기서, 상기 히터로 인가되는 전원의 듀티를 변경하는 시간은 상기 후방 산소센서(15)의 활성화 온도를 유지할 수 있는 시간으로 설정된다. 즉, 상기 히터로 인가되는 전원을 차단하더라도 상기 히터는 활성화 온도를 유지한다.
제2전압비교단계(S160)는 상기 히터 듀티 변경단계(S150)를 수행한 후의 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압을 모니터링하는 단계이다. 상기 제2전압비교단계(S160)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 존재하는지를 비교한다.
제2전압비교단계(S160)에서도 상기 제1전압비교단계(S120)와 마찬가지로 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위(R), 즉 고장판단 전압하한과 고정판단 전압상한 사이에 존재하는 지를 비교한다.
상기 제2전압비교단계(S160)는 제1전압비교단계(S120)와 달리 상기 히터 듀티 변경단계(S150)가 수행된 다음 수행되는 것이므로, 상기 후방 산소센서(15)의 고장을 확정하기 위해 수행된다.
한편, 상기 제1전압비교단계(S120)와 상기 제2전압비교단계(S160)의 고장판단 전압범위는 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.
고장 확정단계(S170)는 상기 제2전압비교단계(S160)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 포함되면, 상기 후방 산소센서(15)가 고장, 즉 단선된 것으로 확정한다.
상기 제2전압비교단계(S160)에서 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 상기 고장판단 전압범위(R)에 포함되지 않으면, 상기 진단 진입조건 만족 판단단계(S110)로 리턴된다. 여기서, 상기 제2전압비교단계(S160)로부터 상기 진단 진입조건 만족 판단단계(S110)로 리턴될 때에는 상기 고장진단 카운터를 리셋하는 고장진단 카운터 리셋단계(S180)를 거친다.
본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출방법에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 후방 산소센서(15)의 전압이 고장판단 전압범위(R)에 위치하면 고장진단 카운터를 증가하다가, 미리 정해진 카운터에 도달하는 지를 판단한다. 상기 고장진단 카운터가 미리 설정된 값에 도달하면, 상기 히터(15c)의 듀티를 변경하여 상기 히터(15c)의 전원을 일시적으로 차단시킨 후, 전압거동을 모니터링 하고, 정상적으로 상기 후방 산소센서(15)의 전압이 히터(15c)이 듀티 변경에 따라 변동되면 상기 후방 산소센서(15)는 단선되지 않은 것으로 판단하고 상기 카운터를 리셋한다.
도 8에는 본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출시스템에 대하여 도시되어 있다.
본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출시스템은, 후방 산소센서(15)로부터 출력되는 전압을 미리 설정된 고장판단 전압범위(R)에 포함되는지를 판단하는 전압비교부(21)와, 상기 전압비교부(21)에서 상기 후방 산소센서(15)의 전압이 고장판단 전압범위에 포함되면, 고장진단 카운터를 증가시키고, 상기 고장진단 카운터가 미리 저장된 히터 듀티 변경 카운터에 도달하는지를 판단하는 카운터(22)와, 상기 고장진단 카운터가 상기 히터 듀티 변경 카운터에 도달하면, 상기 후방 산소센서(15)에 설치된 히터(15c)로 인가되는 전원의 듀티를 감소시키는 쪽으로 제어하는 히터전원제어부(23)와, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)으로부터 입력되는 정보로 상기 후방 산소센서(15)의 고장을 진단하기 위한 조건을 만족하는지 판단하고, 상기 전압비교부(21)로부터 후방 산소센서(15)의 전압이 상기 고장판단 전압범위(R)에 포함되면, 상기 카운터(22)에 고장진단 카운터가 증가되도록 제어하고, 상기 카운터(22)에 저장된 고장진단 카운터가 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터에 도달하면, 상기 히터의 듀티가 감소되도록 상기 히터전원제어부(23)를 작동시키는 제어부(24)를 포함하여, 앞서 설명한 후방 산소센서의 고장 검출 방법을 수행한다.
전압비교부(21)는 상기 후방 산소센서(15)로부터 출력되는 전압을 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되는지를 비교한다. 상기 전압비교부(21)는 상기 후방 산소센서(15)의 출력전압이 고장판단 전압하한 보다 크고 고장판단 전압상한 보다 작은지를 판단한다.
카운터(22)는 상기 전압비교부(21)에서 상기 후방 산소센서(15)로부터 출력되는 전압을 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되는 것으로 판단하면, 내부에 저장된 고장진단 카운터를 1씩 증가시킨다. 또한, 상기 카운터(22)는 상기 고장진단 카운터를 상기 카운터(22)의 내부에 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터와 비교한다. 즉, 상기 카운터(22)는 고장진단 카운터를 1씩 증가시키면서, 상기 고장진단 카운터가 상기 히터 듀티 변경 카운터에 도달하는지를 판단한다.
히터전원제어부(23)는 상기 히터(15c)로 인가되는 전원을 제어한다. 상기 히터전원제어부(23)는 제어부(24) 또는 상기 ECU에 의해 제어되면서, 상기 히터(15c)로 공급되는 전원을 온/오프하여, 상기 히터(15c)가 상기 후방 산소센서(15)를 가열시켜 상기 후방 산소센서(15)가 활성화되도록 한다. 상기 히터전원제어부(23)는 상기 히터(15c)에 인가되는 전원의 듀티가 감소되도록 제어하고, 바람직하게는 듀티가 0%가 되도록 한다. 아울러, 상기 히터(15c)의 듀티가 변경되는 시간은 상기 후방 산소센서(15)가 활성화 온도를 유지할 수 있도록 미리 정해진 시간동안만 듀티가 감소된다.
제어부(24)는 상기 ECU로부터 입력되는 정보를 토대로 하여, 상기 후방 산소센서(15)의 고장진단을 실시하기 위한 조건을 만족하는지를 판단하고, 고장진단 조건을 만족하면, 상기 전압비교부(21), 카운터(22) 및 상기 히터전원제어부(23)를 제어한다. 상기 제어부(24)는 상기 전압비교부(21)로부터 후방 산소센서(15)로부터 출력되는 전압을 미리 설정된 고장판단 전압범위(R)에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 카운터(22)가 상기 카운터(22)의 내부에 저장된 고장진단 카운터가 증가되도록 제어하고, 상기 고장진단 카운터가 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터에 도달하면 상기 히터전원제어부(23)를 제어하여, 상기 히터(15c)로 인가되는 전원의 듀티가 제어되도록 한다.
본 발명에 따른 후방 산소센서의 고장검출시스템은 상기 ECU내에 저장되는 것이 바람직하고, 앞서 설명한 후방 상소센서의 고장검출방법을 수행한다.
S110 : 진단 진입조건 만족 판단단계 S120 : 제1전압비교단계
S130 : 진단 카운터 증가단계 S140 : 고장진단 카운터 비교단계
S150 : 히터 듀티 변경단계 S160 : 제2전압비교단계
S170 : 고장 확정단계 S180 : 카운터 리셋단계
11 : 엔진 12 : 배기관
13: 촉매 컨버터 14 : 전방 산소센서
15 : 후방 산소센서 15c : 히터
21 : 전압비교부 22 : 카운터
23 : 히터전원제어부 24 : 제어부

Claims (15)

  1. 차량의 배기관에서 촉매 컨버터의 후방에 설치되어 상기 촉매 컨버터를 통과한 배기가스에 포함된 산소의 농도를 측정하는 후방 산소센서의 고장 검출방법에 있어서,
    상기 후방 산소센서가 단선진단 진입을 위한 조건을 충족하는지를 판단하는 진단 진입조건 만족 판단단계와,
    상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되는지 상기 후방 산소센서의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위를 비교하는 제1전압비교단계와,
    상기 후방산소센서에서 출력되는 출력전압이 미리 설정된 고장판단 전압범위에 포함되지 않으면, 상기 후방 산소센서의 전압이 히터 듀티의 변경에 따라 변하도록 상기 후방 산소센서의 히터의 듀티를 변경하는 히터 듀티 변경단계와,
    히터 듀티가 변경되어 제어된 상기 후방 산소센서로부터 출력되는 출력전압이 상기 고장판단 전압범위에 포함되는지 판단하는 제2전압비교단계와,
    상기 제2전압비교단계에서 상기 후방 산소센서의 전압 출력값이 고장판단 전압범위에 포함되면, 상기 후방 산소센서가 고장된 것으로 확정하는 고장 확정단계를 포함하고,
    상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 상기 차량이 타력 주행을 하지 않으면 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 상기 후방 산소센서의 온도가 미리 정해진 온도를 초과하면, 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 엔진의 워밍업이 완료되면, 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진단 진입조건 만족 판단단계에서는 엔진의 연소가 공연비 제어가 실시되면 상기 진단 진입 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전압비교단계에서 상기 후방 산소센서의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위에 포함되지 않으면,
    상기 진단 진입조건 만족 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히터 듀티 변경단계에서는 히터의 듀티를 100%에서 0%가 되도록 상기 히터의 듀티를 변경시키는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히터 듀티 변경단계는 상기 후방 산소센서가 활성화 온도를 유지하는 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 히터 듀티 변경단계에서는 상기 히터의 듀티를 4초 내지 6초 동안 상기 히터의 듀티를 변경시키는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1전압비교단계와 상기 히터 듀티 변경단계 사이에는,
    상기 후방 산소센서의 전압 출력값이 고장판단 전압범위에 포함되면 상기 후방 산소센서가 고장된 것으로 판단하고, 고장진단 카운터를 증가시키는 진단 카운터 증가단계와,
    상기 고장진단 카운터가 미리 설정된 히터 듀티 변경 카운터보다 큰지 비교하는 고장진단 카운터 비교단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2전압비교단계에서 상기 후방 산소센서의 출력전압과 상기 고장판단 전압범위에 포함되지 않으면,
    상기 고장진단 카운터가 리셋되고, 상기 진단 진입조건 만족 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1전압비교단계와 상기 제2전압비교단계에서 상기 고장판단 전압범위는 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 후방 산소센서의 고장검출방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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