KR101726871B1 - 산소 센서를 이용한 공기-연료 비율 농후-희박 불균형의 검출 - Google Patents

산소 센서를 이용한 공기-연료 비율 농후-희박 불균형의 검출 Download PDF

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Abstract

자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템 및 방법이 제공된다. 본 시스템 및 방법은 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된다. 본 시스템 및 방법은 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계를 포함한다. 엔진 속도와 부하가 결정되고 나서, 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값이 이 엔진 속도와 엔진 부하에 기초하여 결정된다. 농후-희박 불균형 상태가 결정되는데, 필터링된 산소 센서 전압 어느 부분이 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하면 농후-희박 불균형 상태는 비정상이고, 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않으면 농후-희박 불균형 상태는 정상이다. 유사한 단계를 실행하는 수 개의 제어 로직을 구비하는 엔진 제어 유닛이 더 제공된다.

Description

산소 센서를 사용한 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형의 검출{DETECTION OF AIR-FUEL RATIO RICH-LEAN IMBALANCE USING AN OXYGEN SENSOR}
본 발명은 자동차 엔진에서 공기-연료 비율의 불균형을 검출하는 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차 엔진의 실린더에서 공기-연료 비율의 불균형의 농후-희박 상태(rich-lean status)를 방해 없이(non-intrusive) 검출하는 방법, 시스템, 및 제어기에 관한 것이다.
공기-연료 비율의 실린더 불균형은 하나 이상의 실린더에서 공기-연료 비율이 다른 실린더와는 상이한 상태이다. 공기-연료 비율의 실린더 불균형은 특정 실린더에서 흡기 매니폴드 누설, 연료 인젝터 오기능, 개별 실린더 배기 가스 재순환(exhaust gas recirculation: EGR) 밸브 러너(runner) 흐름 전달 이상(abnormality), 개별 가변 캠 동작 오기능 및/또는 에러 있는 캠 상승 프로파일, 또는 흡기 공기 또는 연료를 엔진으로 부적절한 분배를 야기하는 다른 오기능과 같은 실린더 특정 오기능의 결과로 발생할 수 있다.
공기-연료 비율의 실린더 불균형이 하나 이상의 실린더에서 발생할 때, 연료 전달 시스템은 적절한 차량 방출 레벨(emission level)을 유지할 수 없다. 나아가, 차량 데이터는 공기-연료 비율의 실린더 농후 불균형 또는 공기-연료 비율의 실린더 희박 불균형이 있는지 여부에 따라 공기-연료 비율의 실린더 불균형 때문에 배기관 방출에 대한 영향이 변하는 것을 보여주었다. 연료 전달 시스템이 차량 방출을 적용가능한 연방 테스트 절차(Federal Test Procedure: FTP) 표준 중 임의의 표준의 1.5배 이하로 유지할 수 없게 하는 공기-연료 비율의 실린더 불균형 레벨을 검출하기 위한 차량 탑재 진단이 요구된다.
기존의 시스템은 방해성 모니터링을 사용하여 농후 실린더 불균형 오기능과 희박 실린더 불균형 오기능 간을 구별한다. 모니터링 이벤트 동안 연료 공급을 시프트시켜 실린더(들)가 농후하게 동작하는지 또는 희박하게 동작하는지 여부를 각 실린더가 개별적으로 결정한다. 그리하여, 배기관 방출은 모니터링 동안 증가한다. 임의의 실패 이벤트는 일반적으로 실패 카운터(fail counter)와 디바운스(de-bounce) 카운터에 의해 카운트된다.
정부 규제와 소비자 요구는 차량이 연료 절감과 방출량을 연속적으로 개선할 것을 요구한다. 동시에, 다수의 자동차 요구조건과 비용 증가를 고려한 차량의 경제성(vehicle affordability)이 관심사항이다. 따라서, 또한 추가된 복잡성과 비용 없이 보다 연료 효율적이고 방출물이 낮은 엔진이 요구된다.
방해 없이 및 추가된 복잡성 또는 추가적인 하드웨어 없이 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템 및 방법이 개시된다. 예를 들어, 시스템은 엔진 속도와 산소 센서 신호에 기초하여 농후/희박 불균형 상태를 결정하는데 사용될 수 있다. 공기-연료 비율의 실린더 불균형을 결정하는데 방해성 연료 불균형이 요구되지 않아, 상기 시스템을 각 실린더에서 개별적으로 제어되지 않은 연료 시스템에 유용하게 하고, 추가적으로, 방해성 테스트를 제거하는 것에 의해 모니터링의 연료 절감과 방출 영향에 대한 개선이 가능하다.
본 명세서에 설명된 다른 형태와 결합되거나 이와는 분리될 수 있는 일 형태에서, 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하는 단계 및 상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 엔진 속도와 엔진 부하를 결정하는 단계 및 상기 엔진 속도와 상기 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 농후-희박 불균형 상태를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상(non-normal)이고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상이다.
본 명세서에 설명된 다른 형태와 결합되거나 이와 분리될 수 있는 다른 형태에서, 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하도록 구성된 엔진 제어 유닛이 제공된다. 상기 엔진 제어 유닛은 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된 제1 제어 로직(control logic)과, 상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성된 제2 제어 로직을 포함한다. 상기 엔진 제어 유닛은 또한 엔진 속도와 엔진 부하를 결정하도록 구성된 제3 제어 로직을 포함한다. 나아가, 상기 엔진 제어 유닛은 상기 엔진 속도와 상기 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성된 제4 제어 로직을 포함한다. 제5 제어 로직은 농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성된다. 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상이고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상이다.
본 명세서에 설명된 다른 형태와 결합되거나 이와는 분리될 수 있는 또 다른 형태에서, 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 산소 센서, 상기 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된 제어기, 및 상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성된 차수 기반 필터(order based filter)를 포함한다. 상기 제어기는 상기 필터로부터 상기 필터링된 산소 센서 전압을 수신하도록 구성되고, 상기 제어기는 엔진 속도와 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성된다. 상기 제어기는 농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성되고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상이고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상이다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 첨부 도면과 함께 취해질 때 이하 상세한 설명과 첨부된 청구범위를 고려하면 명백해질 것이다. 상세한 설명과 특정 예시는 단지 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아닌 것으로 이해된다.
예시는 아래에 설명되는 도면에 제시된다. 본 명세서에 설명된 도면은 단지 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템을 구비하는 엔진 차량의 개략 측면도;
도 2는 희박 공기-연료 혼합물이 본 발명의 원리에 따라 약 920번째 점화 이벤트 후에 사용되는, 시리즈의 실린더 점화 이벤트에 걸쳐 산소 센서의 산소 센서 전압을 도시하는 그래프;
도 3은 본 발명의 원리에 따라 도 1의 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템의 개요를 도시하는 블록도;
도 4는 본 발명의 원리에 따라 도 2의 산소 센서의 필터링된 산소 센서 전압을 도시하는 그래프;
도 5는 농후 공기-연료 혼합물이 본 발명의 원리에 따라 약 930번째 점화 이벤트 후에 사용되는, 시리즈의 실린더 점화 이벤트에 걸쳐 산소 센서의 필터링된 산소 센서 전압을 도시하는 그래프;
도 6은 본 발명의 원리에 따라 도 3에 도시된 시스템의 농후-희박 불균형 상태를 결정하는 서브 함수(sub-function)의 일례를 도시하는 블록도;
도 7은 희박 공기-연료 혼합물과 농후 공기-연료 혼합물이 본 발명의 원리에 따라 약 90번째 엔진 사이클 후에 사용되는, 시리즈의 실린더 점화 이벤트에 걸쳐 2개의 연료 혼합물에 대한 정규화된 크랭크 속도 프로파일을 도시하는 그래프;
도 8은 본 발명의 원리에 따라 도 3에 도시된 시스템의 농후-희박 불균형 상태를 희박 또는 농후인 것으로 결정하는 서브 함수의 일례를 도시하는 블록도;
도 9는 본 발명의 원리에 따라 도 3에 도시된 시스템의 결함을 보고하는 함수의 일례를 도시하는 블록도; 및
도 10은 본 발명의 원리에 따라 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 방법을 도시하는 블록도.
이하 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것일 뿐 본 발명, 응용 또는 사용을 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다.
특정 용어는 이하 상세한 설명과 청구범위에 걸쳐 특정 시스템 컴포넌트와 구성을 언급하는데 사용된다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 동반 요소들은 컴포넌트를 상이한 이름으로 언급할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 문서는 이름이 다르지만 기능이 다르지 않는 컴포넌트들 간을 구별하려고 의도된 것이 아니다. 이하 상세한 설명과 청구범위에서, "구비하는" 및 "포함하는" 이라는 용어는 개방된 방식(open-ended fashion)으로 사용되고, 따라서 "포함하지만 이들로 제한되지 않는" 것을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 예들이 아래에 설명된다. 이들 및 다른 예 또는 실시예는 예시적인 것일 뿐 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 예시하는 것으로 의도된 것으로 이해된다. 본 발명이 상이한 유형의 시스템에도 널리 적용가능하지만, 본 명세서에 본 발명의 가능한 실시예와 상황 모두를 포함하는 것은 불가능하다. 본 명세서를 판독할 때, 본 발명의 많은 대안적인 실시예는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 다른 실시예들도 사용될 수 있고, 다른 변경들이 본 명세서에 제시된 대상의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있을 것이다.
도 1을 참조하면, 엔진 차량이 개략적으로 도시되고 일반적으로 (10)으로 지시되어 있다. 차량(10)은 본 발명의 원리에 따라 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템(12)을 포함한다. 시스템(12)은 차량 엔진(16)과 통신하는 엔진 제어 유닛(engine control unit: ECU)(14)과 같은 차량 제어기를 포함한다. 엔진(16)은 임의의 개수의 실린더(18)를 구비할 수 있고, 엔진(16)은 배기 출구(exhaust outlet)(20)를 구비한다. 피스톤(미도시)과 함께 실린더(18)는, 각 실린더(18)에서 연소 챔버를 형성한다. 하나 이상의 연료 인젝터(미도시)는 공기-연료 혼합물을 연소 챔버로 공급하고 이 혼합물은 피스톤에 의해 압축되고 연소되어 차량(10)에 동력을 제공하도록 구성된다.
연소가 일어난 후, 공기-연료 혼합물은 배기 가스로 변화되고 실린더(18)로부터 배기 출구(20)와 배기 라인(22)으로 배기된다. 배기 가스는 배기 라인(22)에서 촉매 컨버터(24)에 의해 처리될 수 있다. 배기 라인(22)은 촉매 컨버터(24)의 업스트림에 산소 센서(26)를 포함하고, 예를 들어, 촉매 컨버터(24)의 다운스트림에 다른 산소 센서(28)를 포함할 수 있다. 산소 센서(26, 28)는 바이너리 스위칭 센서 또는 임의의 다른 적절한 유형의 산소 센서(26, 28)일 수 있다. 배기(30)는 산소 센서(26, 28)와 촉매 컨버터(24)의 다운스트림에 배기 라인(22)으로부터 방출된다.
엔진 제어 유닛(14)은 기준 전압과 접지를 산소 센서(26, 28)에 공급하고 산소 센서(26, 28)로부터 출력 전압을 수신한다. 본 발명에서, 엔진 제어 유닛(14)은 업스트림 산소 센서(26)의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 전압은 업스트림 산소 센서(26)에 공급되고, 엔진 제어 유닛(14)은 각 엔진 점화 이벤트 동안 산소 센서 전압 상태를 수신하고 결정하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 산소 센서 전압 신호는 엔진 점화 이벤트마다 샘플링되고 데이터 버퍼에 저장될 수 있다. 산소 센서 전압(32)의 일례는 도 2에 도시된다. 800번째와 1000번째 실린더 점화 이벤트 사이에 (약 920번째 점화 이벤트에서 시작하여), 20% 희박 공기-연료 혼합물 오프셋(offset)이 하나의 실린더에 유도되었다. 볼 수 있는 바와 같이, 전압(32)은 희박 유도 후에 부분(2B)에서 달라지고, 희박 유도 전의 부분(2A)과 상이한 것으로 보인다.
이제 도 3을 참조하면, 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템(12)의 개요는 3개의 기능 블록을 가지는 것으로 도시된다. 제1 블록(34)에서, 엔진 제어 유닛(14)(또는 다른 제어기)은 산소 센서 전압을 수신하고 산소 센서 전압을 필터링한다. 예를 들어, 엔진 제어 유닛(14)은 업스트림 산소 센서(26)와 같은 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된 제어 로직과, 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성된 제어 로직을 구비할 수 있다.
도 4를 참조하면, 필터링된 산소 센서 전압(36)의 일례가 도시된다. 도 2의 산소 센서 전압(32)이 필터링되어 도 4의 필터링된 산소 센서 전압(36)을 생성한다. 따라서 800번째와 1000번째 실린더 점화 이벤트 사이에 (약 920번째 점화 이벤트에서 시작하여), 20% 희박 공기-연료 혼합물 오프셋이 하나의 실린더에 유도되었다. 볼 수 있는 바와 같이, 필터링된 전압(36)은 희박 유도 후에 부분(4B)에서 달라지고, 희박 유도 전의 부분(4A)과 상이한 것으로 보인다. 시스템(12)은 산소 센서 전압(32)을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압(36)을 생성하도록 구성된 차수 기반(order based) 유한 임펄스 응답(finite impulse response: FIR) 필터와 같은 디지털 차수 기반 필터(38)(도 1 참조)를 포함할 수 있다. 차수 기반 필터(38)는 ECU(14) 하우징 내에 포함되거나, 또는 ECU(14) 하우징의 외부에 위치될 수 있다. 필터(38)는 예로서 대역-통과 필터일 수 있다. 필터(38)는 엔진(16)의 속도와 부하와는 독립적일 수 있다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 디지털 필터(38)는 정상 산소 센서 전압 신호(32)(도 2에 도시)를 감쇠시키고, 희박 불균형 전압 신호를 강화한다. 따라서, ECU(14)는 필터링된 전압 신호(36)가 임계값(40)을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 임계값(40)은 교정(calibration)에 의해 결정되었고, 엔진 속도와 부하에 기초하며 이는 아래에서 보다 상세히 설명된다.
이제 도 5를 참조하면, 20% 농후 공기-연료 혼합물 오프셋이 하나의 실린더에 유도된 부분을 가지는 필터링된 산소 센서 전압(42)의 일례가 도시되어 있다. 800번째와 1000번째 실린더 점화 이벤트 사이에 (약 930번째 점화 이벤트에서 시작하여), 20% 농후 공기-연료 혼합물 오프셋이 하나의 실린더에 유도되었다. 볼 수 있는 바와 같이, 희박-유도된 필터링된 전압(36)과 유사하게, 농후-유도된 섹션을 가지는 도 5에서 필터링된 전압(42)은 농후 유도 후에 부분(5B)에서 달라지고, 농후 유도 전의 부분(5A)과 상이한 것으로 보인다. 도 5에서 전압 신호(42)는 차수 기반 필터(38)에 의해 필터링되었다. 디지털 필터(38)는 농후-유도된 섹션(미도시)을 가지는 필터링되지 않은 산소 센서 전압 신호를 감쇠시켰고, 부분(5B)에 도시된 농후 불균형 전압 신호를 강화시켰다. 따라서, ECU(14)는 필터링된 전압 신호(42)가 임계값(40)을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 제2 기능 블록(44)에서, 실린더 불균형이 검출된다. 제2 기능 블록(44)은 공기 연료 비율 실린더 불균형을 검출하고 농후/희박 불균형 상태를 결정하는 서브 함수(46, 48)를 포함한다. 먼저, 시스템(12)은 실린더 불균형을 검출하거나 및/또는 서브 함수(44)에서 불균형 상태를 결정하도록 구성된다. 즉, 시스템(12)은 연료 혼합물 균형이 서브 함수(46)에서 정상 또는 비정상인지 여부 및 불균형이 서브 함수(48)에서 농후 또는 희박인지 여부를 결정할 수 있다. ECU(14)는 필터(38)로부터 필터링된 산소 센서 전압(예를 들어, 36 또는 42, 또는 임의의 다른 필터링된 전압)을 수신하도록 구성된다.
ECU(14)는 엔진 속도와 엔진 부하를 결정하도록 구성된 제어 로직을 구비할 수 있다. ECU(14)는 엔진 속도와 엔진 부하에 기초하여 임계값(40)과 같은 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 시스템(12)은 임계값(40)이 있어야 하는 것에 대해 엔진 속도와 부하의 함수로 미리-교정된다. 따라서, ECU(14)는 엔진 속도와 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성된 제어 로직을 구비할 수 있다.
ECU(14)는 농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성된다. 따라서, ECU(14)는 농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성된 제어 로직을 구비할 수 있다. 농후-희박 불균형 상태는 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상인 것으로 결정되고, 농후-희박 불균형 상태는 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상인 것으로 결정된다. 필터링된 산소 센서 전압은 예로서 단일 엔진 사이클 또는 다수의 엔진 사이클 동안 임계값과 비교될 수 있고, 이는 아래에서 보다 상세히 설명된다.
이제 도 6을 참조하면, 서브 함수(46)가 농후-희박 불균형을 검출할 수 있는 방법의 일례(46A)가 도시된다. ECU(14)는 기능 박스(50)에 도시된 바와 같이 버퍼에 필터링된 산소 센서 전압의 단일 엔진 사이클을 저장할 수 있다. 다음으로, ECU(14)는 기능 박스(52)에 도시된 바와 같이 단일 엔진 사이클의 필터링된 산소 센서 전압으로부터 최대 산소 센서 필터링된 전압을 결정하도록 구성될 수 있다. 따라서, ECU(14)는 예로서 하나 이상의 엔진 사이클 동안 필터링된 산소 센서 전압으로부터 최대 산소 센서 필터링된 전압을 결정하도록 구성된 제어 로직을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, ECU(14)는 엔진 속도와 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성될 수 있다. 이러한 결정은 기능 박스(54)에 도시되어 있다. 이제 기능 박스(56)를 참조하면, ECU(14)는 최대 산소 센서 필터링된 전압이 공기-연료 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 것에 의해 농후-희박 불균형 상태를 결정할 수 있다. 최대 필터링된 산소 센서 전압이 공기-연료 비율 불균형 임계값을 초과하는 경우, ECU(14)는 로직 경로(58)를 따라 기능 박스(60)로 가고, 여기서 ECU(14)는 농후-희박 불균형 상태를 "비정상"인 것으로 결정한다. 그렇지 않은 경우, 농후-희박 불균형 상태는 "정상" 상태 - 다시 말해, 불균형이 아닌 것으로 결정될 수 있다.
어느 쪽이든, 시스템(12)은 기능 박스(62)에서 불균형 비율과 누적된 불균형 비율을 계산하도록 구성될 수 있고, 이는 결함 보고에 사용되고 이는 아래에서 보다 상세히 설명된다. 불균형 비율과 누적된 불균형 비율은 매 엔진 사이클 후에 계산될 수 있다. 불균형 비율은 필터링된 산소 센서 전압의 하나의 엔진 사이클로부터 최대 값을 공기-연료 비율 실린더 불균형 검출 임계값으로 나눈 것과 같다. 누적된 불균형 비율은 불균형 비율의 모든 이전의 엔진 사이클의 합계 +(plus) 현재 엔진 사이클로부터 불균형 비율과 같다. 이것은 현재 테스트 창에 대해 불균형 비율의 모든 이전의 엔진 사이클을 포함할 수 있고, 누적된 불균형 비율은 새로운 테스트 창의 시작 시에 리셋되어야 한다.
농후 및 희박 유도된 불균형을 도시하는 도 4 및 도 5를 참조하면, 전압(36, 42)을 임계값(40)과 비교하는 것에 의해 불균형이 농후인지 또는 희박인지 여부를 말하는 것은 불가능하다. 이것은 산소 센서(26)로부터 필터링된 전압 신호가 희박 부분(4B)을 가지는 전압(36)과, 농후 부분(5B)을 가지는 전압(42)에 대한 임계값(40)을 초과하기 때문이다. 너무 농후하거나 또는 너무 희박한 상태에 대한 산소 센서 전압의 응답은 주파수 도메인에서 유사하다.
그러나, 도 7을 참조하면, 차량 데이터는 크랭크 휠 속도 또는 엔진 속도가 공기-연료 비율 희박 불균형에 응답하는 것과는 상이하게 공기-연료 비율의 농후 불균형에 응답하는 것을 보여준다. 희박-유도된 상태에 대해 평균 정규화된 최소 엔진 속도(또는 크랭크 속도)(아래에 한정된)는 (64)에서 그래프로 도시되고, 농후-유도된 상태에 대해 평균 정규화된 엔진 속도(또는 크랭크 속도) (아래에 한정된)는 (66)에서 그래프로 도시되어 있다. 희박-유도된 상태에 대해 평균 정규화된 엔진 속도(또는 크랭크 속도)(64)는 농후-유도된 상태의 평균 정규화된 엔진 속도(또는 크랭크 속도)(66)보다 훨씬 더 낮다. 따라서, 엔진 속도의 임계값(68)은 희박-유도된 상태에 대해 평균 정규화된 최소 엔진 속도(또는 크랭크 속도)(64)와 농후-유도된 상태에 대해 평균 정규화된 엔진 속도(또는 크랭크 속도)(66) 사이에 있게 교정 동안 결정될 수 있다. 따라서, 엔진이 희박 공기-연료 혼합물에서 작동하고 있으나, 농후 공기-연료 혼합물에서는 작동하지 않을 때 엔진 속도 또는 토크 충격이 감소된다. 임계값(68)은 예로서 속도 농후/희박 불균형 임계값(68) 또는 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값이라고 언급될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 서브 함수(48)가 농후-희박 불균형 상태를 농후인 것으로 또는 희박인 것으로 결정할 수 있는 방법의 하나의 예(48A)가 도시되어 있다. ECU(14)는 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우 수 개의 단계를 실행하는 제어 로직을 구비하여, 상태가 비정상 및 농후인지 또는 비정상 및 희박인지 여부를 결정할 수 있다. 본 질적으로, ECU(14)는 평균 정규화된 속도가 임계값(68) 위에 있는지 또는 이 임계값 아래에 있는지 여부를 계산하여, 농후-희박 불균형 상태가 비정상 및 농후인지 또는 비정상 및 희박인지 여부를 결정한다.
ECU(14)는 기능 박스(70)에 도시된 바와 같이 하나의 엔진 사이클 동안 최소 속도를 먼저 결정하도록 구성될 수 있다. 최소 속도는 최소 속도를 기능 박스(72)에서 하나의 엔진 사이클 동안 평균 속도로 나누는 것에 의해 이 하나의 엔진 사이클 동안 정규화된다. ECU(14)는 임의의 개수의 엔진 사이클 동안 단계(70 및 72)를 반복하고, 기능 블록(74)에서 교정가능한 사이클(N-사이클) 평균 정규화된 최소 속도를 계산할 수 있다. 예를 들어, ECU는 5개의 사이클(또는 임의의 원하는 교정가능한 개수의 사이클) 동안 단계(72)에서와 같이 정규화된 최소 속도를 계산하고, 이 5개의 사이클(또는 N-사이클)로부터 평균 정규화된 최소 속도를 계산할 수 있다.
도 6에서 박스(56)를 참조하여 전술한 바와 같이, ECU(14)는 최대 산소 센서 필터링된 전압이 공기-연료 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 것에 의해 농후-희박 불균형 상태를 결정할 수 있다. 이 단계는 ECU(14)가 체크하도록 이 불균형이 희박인지 또는 농후인지 여부를 결정하는 시도를 하기 전에 불균형이 있는지 여부를 구성될 수 있기 때문에 서브 함수(48)A의 일부로도 도시된다. 이것은 기능 박스(56)A에 도시되어 있고, 여기서 ECU(14)는 최대 산소 센서 필터링된 전압이 공기-연료 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정한다. 최대 필터링된 산소 센서 전압이 공기-연료 비율 불균형 임계값을 초과하지 않는 경우, ECU(14)는 로직 경로(76)를 따라 기능 박스(78)로 가고, 여기서 ECU(14)는 농후-희박 불균형 상태를 "정상"으로 결정하고 및/또는 농후-희박 불균형을 "정상"으로 설정한다.
그러나, ECU(14)가 최대 산소 센서 필터링된 전압이 공기-연료 불균형 검출 임계값을 초과하는 것으로 결정하면, ECU(14)는 경로(80)를 따라 기능 박스(82)로 진행하는 것에 의해 불균형이 농후인지 또는 희박인지 여부를 결정하는 것으로 진행한다. 기능 박스(82)에서, ECU(14)는 평균 정규화된 최소 속도가 속도 농후/희박 불균형 임계값, 예를 들어, 도 7에 도시된 속도 농후/희박 불균형 임계값(68) 미만인지 또는 초과인지 여부를 결정하도록 구성된다. 최대 필터링된 산소 센서 전압이 공기-연료 비율 불균형 임계값을 초과하고 평균 정규화된 속도가 속도 농후-희박 불균형 임계값 이하인 경우, ECU(14)는 기능 박스(84)에 도시된 바와 같이 농후-희박 불균형 상태를 "희박"으로 설정하도록 구성된다. 그러나, 최대 필터링된 산소 센서 전압이 공기-연료 비율 불균형 임계값을 초과하고 평균 정규화된 속도가 속도 농후-희박 불균형 임계값 이상인 경우, ECU(14)는 기능 박스(86)에 도시된 바와 같이 농후-희박 불균형 상태를 "농후"로 설정하도록 구성된다. 다시 말해, ECU(14)는 불균형 상태가 비정상 및 희박이고 또는 비정상 및 농후인 것으로 결정한다.
따라서, ECU(14) 또는 다른 제어기는, 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 산소 센서 전압을 수집하도록 구성될 수 있다. 필터(38)는 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성될 수 있고, ECU(14)는 복수의 엔진 사이클의 다중 개수의 엔진 사이클 동안 복수의 평균 엔진 속도와 복수의 최소 엔진 속도를 결정하도록 더 구성될 수 있다. ECU(14)는 각 최소 엔진 속도를 각 대응하는 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 다중 개수의 엔진 사이클 각각 동안 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하도록 구성될 수 있다. ECU(14)는 각 정규화된 엔진 속도에 기초하여 평균 정규화된 엔진 속도를 계산하도록 구성될 수 있고, ECU(14)는 저장된 교정에 기초하여 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하도록 더 구성될 수 있다. ECU(14)는 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있고, 농후-희박 불균형 상태는 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후이고, 농후-희박 불균형 상태는 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박이다.
도 3을 다시 참조하면, 실린더 불균형 모듈(44)이 완료된 후, 시스템(12)은 결함 보고 기능 블록(88)을 포함할 수 있다. 결함 보고 기능 블록(88)에서, ECU(14) 또는 다른 제어기는 농후-희박 불균형 상태와 누적된 불균형 비율을 수신하고, 농후 또는 희박 결함이 검출된 것을 보고할지 여부를 결정한다.
이제 도 9를 참조하면, 도 2의 블록(88)에 도시된 결함 보고를 위한 로직 흐름도의 하나의 예(88A)가 도시되어 있다. ECU(14)는 도 9의 기능 블록 또는 단계를 실행하는 제어 로직을 구비할 수 있다. 기능 블록(90)에서, ECU(14)는 진단 테스트 창이 만료되었는지 여부를 결정한다. 진단 테스트 창은 복수의 엔진 사이클을 포함할 수 있다. 예를 들어, 진단 테스트 창은 750개의 엔진 사이클을 포함할 수 있다.
진단 테스트 창이 만료된 후, ECU(14)는 기능 블록(92)에서 평균 실린더 불균형 비율을 계산하도록 구성된다. 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 불균형 비율은 필터링된 산소 센서 전압의 하나의 엔진 사이클로부터 최대 값을 공기-연료 비율 실린더 불균형 검출 임계값으로 나눈 것과 같다. 누적된 불균형 비율은 현재 엔진 사이클로부터 불균형 비율 +(plus) 불균형 비율의 진단 테스트 창 내 모든 이전의 엔진 사이클의 합계와 같다. 기능도(88A)에서, 누적된 불균형 비율은 진단 테스트 창에서 모든 엔진 사이클 동안 불균형 비율을 포함할 수 있다. 박스(92)에서 계산된 평균 실린더 불균형 비율은, 누적된 불균형 비율을 진단 테스트 창에서 엔진 사이클의 수로 나눈 것이다.
ECU(14)는 농후/희박 불균형이 농후한지 여부를 기능 박스(94)에서 결정할 수 있다. (대안적으로, 질문은 농후/희박 불균형이 희박한지 여부를 질문할 수 있다). 이 결정은 도 8에 도시된 공정에 따라 또는 임의의 적절한 방식으로 이루어질 수 있다. ECU(14)는 농후-희박 불균형 상태가 농후한 것으로 결정한 경우, 시스템(12)은 경로(96)를 따라 기능 블록(98)으로 가고, 여기서 ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는지 여부를 결정한다.
ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는 것으로 결정하면, 시스템(12)은 경로(100)를 따라 기능 블록(102)으로 가고, 여기서 ECU(14)는 농후 불균형 결함 검출된 상태를 참(TRUE)(또는 다른 양의 식별자)으로 설정하고 ECU(14)는 희박 불균형 결함 검출된 상태를 거짓(FALSE)(또는 다른 음의 식별자)으로 설정한다. ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값 이하인 것으로 결정한 경우, 시스템(12)은 경로(104)를 따라 기능 블록(106)으로 가고, 여기서 ECU(14)는 농후 불균형 결함 검출된 상태를 거짓(또는 다른 음의 식별자)으로 설정한다.
기능 블록(94)을 다시 참조하면, ECU(14)가 농후-희박 불균형 상태가 농후 상태가 아닌 것으로 결정하면, 시스템(12)은 경로(108)를 따라 기능 블록(110)으로 가고, 여기서 ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는지 여부를 결정한다. ECU(14)가 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는 것으로 결정하면, 시스템(12)은 경로(112)를 따라 기능 블록(114)으로 가고, 여기서 ECU(14)는 희박 불균형 결함 검출된 상태를 참(또는 다른 양의 식별자)으로 설정하고 ECU(14)는 농후 불균형 결함 검출된 상태를 거짓(또는 다른 음의 식별자)으로 설정한다. ECU(14)가 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값 이하인 것으로 결정하면, 시스템(12)은 경로(116)를 따라 기능 블록(118)으로 가고, 여기서 ECU(14)는 희박 불균형 결함 검출된 상태를 거짓(또는 다른 음의 식별자)으로 설정한다.
희박 불균형 결함 검출된 상태와 농후 불균형 결함 검출된 상태는 도 2의 기능 블록(44) 및/또는 도 6의 (46A) 및/또는 도 8의 (48A)에서 결정된 바와 같이 농후/희박 불균형 상태, (예를 들어, 교정 동안 설정된) 농후 불균형 방출 임계값, 및 (또한 예를 들어, 교정 동안 설정된) 희박 불균형 방출 임계값에 의해 결정될 수 있다. 공기-연료 비율 실린더 불균형 결함 보고는, 예로서, 매 엔진 사이클마다 실행될 수 있다.
따라서, ECU(14) 또는 다른 제어기는 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 불균형 비율을 결정하도록 구성될 수 있고, 각 불균형 비율은 최대 산소 센서 필터링된 전압을 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 엔진 사이클의 단일 엔진 사이클 동안 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것이다. ECU(14)는 누적된 불균형 비율을 계산하도록 더 구성될 수 있고, 누적된 불균형 비율은 미리 결정된 테스트 창에서 엔진 사이클의 수에 걸쳐 복수의 불균형 비율의 합계(예를 들어, 테스트 창에서 수집된 샘플의 수)를 포함한다. ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율을 계산하도록 구성될 수 있고, 평균 실린더 불균형 비율은 누적된 불균형 비율을 미리 결정된 테스트 창으로 나눈 것이다. ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 농후 불균형 결함 검출 상태를 보고하도록 구성될 수 있고, ECU(14)는 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 희박 불균형 결함 검출 상태를 보고하도록 구성될 수 있다. ECU(14)는 이들 단계를 완료하는 복수의 제어 로직을 포함할 수 있다.
평균 실린더 불균형 비율을 사용하여 불균형 결함을 결정하면 실패 카운터와 디바운스 카운터에 대한 요구조건을 제거한다. 따라서, 일부 변형에서, 시스템(12)은 실패 카운터 또는 함수 및/또는 디바운스 카운터 또는 함수 없이 제공될 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 방법이 개략적으로 도시되고 일반적으로 (120)으로 지정된다. 방법(120)은 ECU(14) 및 연관된 컴포넌트, 예를 들어 필터(38)에 의해, 다른 제어기에 의해, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 실행될 수 있다. 방법(120)은 전술한 시스템(12)과 ECU(14)에 의해 및 원하는 경우 전술한 상세에 따라 수행될 수 있다.
방법(120)은 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하는 단계(122)를 포함한다. 방법(120)은 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계(124)를 포함한다. 방법(120)은 엔진 속도와 엔진 부하를 결정하는 단계(126), 및 엔진 속도와 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하는 단계(128)를 더 포함한다.
방법(120)은 농후-희박 불균형 상태를 결정하는 단계(130)를 포함할 수 있다. 단계(130)는 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 농후-희박 불균형 상태는 비정상인 것으로 결정하고 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 농후-희박 불균형 상태는 정상인 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 변형에서, 농후-희박 불균형 상태를 결정하는 단계(130)는 필터링된 산소 센서 전압으로부터 최대 산소 센서 필터링된 전압을 결정하는 단계 및 최대 산소 센서 필터링된 전압이 공기-연료 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 변형에서, 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하는 단계(122)는 단일 엔진 사이클 동안 산소 센서 전압을 수집하는 단계를 포함할 수 있다. 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계(124)는 단일 엔진 사이클 동안 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계(124)는 전술한 필터(38)와 같은 차수 기반 필터링 기술로 필터링하는 것을 포함할 수 있다.
일부 변형에서, 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우, 방법(120)은 단일 엔진 사이클 동안 최소 엔진 속도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 방법(120)은 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법(120)은 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 단계(130)에서, 농후-희박 불균형은 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후인 것으로 결정되고 농후-희박 불균형 상태는 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인 것으로 결정된다.
일부 변형에서, 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우, 방법(120)은 단일 엔진 사이클 동안 평균 엔진 속도와 최소 엔진 속도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 최소 엔진 속도를 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(120)은 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 방법(120)은 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 단계(130)에서, 농후-희박 불균형 상태는 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후인 것으로 결정되고 농후-희박 불균형 상태는 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인 것으로 결정된다.
일부 변형에서, 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우, 방법(120)은 다중 개수의 엔진 사이클 동안 복수의 평균 엔진 속도와 복수의 최소 엔진 속도를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 방법(120)은 각 최소 엔진 속도를 각 엔진 사이클 동안 각 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 다중 개수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법(120)은 각 정규화된 엔진 속도에 기초하여 평균 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(120)은 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법(120)은 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 단계(130)에서, 방법(120)은 농후-희박 불균형 상태는 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후인 것으로 결정하고 농후-희박 불균형 상태는 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 변형에서, 방법(120)은 불균형 비율을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 불균형 비율은 전술한 바와 같이 단일 엔진 사이클 동안 최대 산소 센서 필터링된 전압을 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것일 수 있다. 방법(120)은 복수의 불균형 비율을 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 각 불균형 비율은 최대 산소 센서 필터링된 전압을 복수의 엔진 사이클의 단일 엔진 사이클 동안 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것이다. 방법(120)은 누적된 불균형 비율을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있고, 누적된 불균형 비율은 복수의 불균형 비율의 합계를 포함한다. 복수의 엔진 사이클은 미리 결정된 테스트 창에 대한 각 엔진 사이클을 포함할 수 있다. 따라서, 누적된 불균형 비율은 미리 결정된 테스트 창에 대한 불균형 비율의 합계를 포함할 수 있다. 누적된 불균형 비율은 새로운 테스트 창의 시작 시에 리셋되어야 한다.
방법(120)은 평균 실린더 불균형 비율을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있고, 평균 실린더 불균형 비율은 누적된 불균형 비율을 미리 결정된 테스트 창에서 계산된 불균형 비율의 수로 나눈 것이다. 방법(120)은 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 농후 불균형 결함 검출 상태를 보고하는 단계 및 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 희박 불균형 결함 검출 상태를 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9의 블록도는 이 단계들을 달성하는데 사용될 수 있다.
"정상," "비정상," "참," "거짓," "농후," 및 "희박"이라는 용어들이 농후/희박 불균형 상태를 설명하는데 본 명세서에서 사용되었으나, 유사한 의미를 가지는 임의의 다른 용어들이 사용될 수 있고, 또는 유사한 의미를 갖지 않는 임의의 다른 코드 용어들이 사용될 수 있고, 또는 워드들이 전혀 사용되지 않을 수 있고 시스템(12) 또는 방법(120)은 액션과 특정 워드를 연관시킴이 없이 결과에 기초하여 간단히 액션을 취할 수 있는 것으로 이해된다.
전술한 개념 중 임의의 것은 단독으로 사용되거나 또는 다른 전술한 개념 중 임의의 것이나 전부와 조합하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 상기 설명은 본 발명의 원리의 하나의 예를 의미하는 것임을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 본 설명은 본 발명이 이하 청구범위에 한정된 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 변형, 변경 및 변동될 수 있다는 점에서 본 발명의 범위와 응용을 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다.

Claims (20)

  1. 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 방법으로서, 상기 방법은,
    산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하는 단계;
    상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계;
    엔진 속도와 엔진 부하를 결정하는 단계;
    상기 엔진 속도와 상기 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하는 단계; 및
    농후-희박 불균형 상태를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상이고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상인, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터링된 산소 센서 전압으로부터 최대 산소 센서 필터링된 전압을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 농후-희박 불균형 상태를 결정하는 단계는 상기 최대 산소 센서 필터링된 전압이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하는 단계는 단일 엔진 사이클 동안 상기 산소 센서 전압을 수집하는 단계를 포함하고, 상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계는 상기 단일 엔진 사이클 동안 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우, 상기 방법은 상기 단일 엔진 사이클 동안 최소 엔진 속도를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 상기 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후이고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우, 상기 방법은, 상기 단일 엔진 사이클 동안 평균 엔진 속도와 최소 엔진 속도를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 상기 최소 엔진 속도를 상기 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 방법은, 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 상기 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후이며, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인, 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우, 상기 방법은, 다중 개수의 엔진 사이클 동안 복수의 평균 엔진 속도와 복수의 최소 엔진 속도를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 각 최소 엔진 속도를 각 엔진 사이클 동안 각 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 다중 개수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 방법은, 각 정규화된 최소 엔진 속도에 기초하여 평균 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 방법은, 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후이며, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인, 방법.
  7. 제5항에 있어서, 불균형 비율을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 불균형 비율은 상기 최대 산소 센서 필터링된 전압을 상기 단일 엔진 사이클 동안 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것인, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 복수의 불균형 비율을 결정하는 단계를 더 포함하되, 각 불균형 비율은 복수의 엔진 사이클의 단일 엔진 사이클 동안 최대 산소 센서 필터링된 전압을 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것이고, 상기 방법은 누적된 불균형 비율을 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 누적된 불균형 비율은 상기 복수의 불균형 비율의 합계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 엔진 사이클은 미리 결정된 테스트 창에 각 엔진 사이클을 포함하고, 상기 누적된 불균형 비율은 상기 미리 결정된 테스트 창에 상기 불균형 비율의 합계를 포함하며, 상기 방법은 평균 실린더 불균형 비율을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 평균 실린더 불균형 비율은 상기 누적된 불균형 비율을 상기 미리 결정된 테스트 창 내 상기 불균형 비율의 수로 나눈 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 농후 불균형 결함 검출 상태를 보고하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은 상기 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 희박 불균형 결함 검출 상태를 보고하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 산소 센서 전압을 필터링하여 상기 필터링된 산소 센서 전압을 생성하는 단계는 차수 기반 필터링(order based filtering) 기술로 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하도록 구성된 엔진 제어 유닛으로서, 상기 엔진 제어 유닛은,
    산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된 제1 제어 로직;
    상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성된 제2 제어 로직;
    엔진 속도와 엔진 부하를 결정하도록 구성된 제3 제어 로직;
    상기 엔진 속도와 상기 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성된 제4 제어 로직; 및
    농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성된 제5 제어 로직을 포함하되,
    상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상이고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상인, 엔진 제어 유닛.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 제어 로직은 상기 산소 센서 전압을 필터링하는 차수 기반 필터링 기술을 사용하도록 구성된, 엔진 제어 유닛.
  14. 제13항에 있어서, 상기 필터링된 산소 센서 전압으로부터 최대 산소 센서 필터링된 전압을 결정하도록 구성된 제6 제어 로직을 더 포함하고, 상기 제5 제어 로직은 상기 최대 산소 센서 필터링된 전압이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정하도록 구성된, 엔진 제어 유닛.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 제어 로직은 단일 엔진 사이클 동안 상기 산소 센서 전압을 수집하도록 구성되고, 상기 제2 제어 로직은 상기 단일 엔진 사이클 동안 상기 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성되며, 상기 엔진 제어 유닛은 상기 농후-희박 불균형 상태가 비정상인 경우 다음의 동작들:
    다중 개수의 엔진 사이클 동안 복수의 평균 엔진 속도와 복수의 최소 엔진 속도를 결정하는 동작;
    각 최소 엔진 속도를 다중 개수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 각 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 다중 개수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 동작;
    각 정규화된 최소 엔진 속도에 기초하여 평균 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하는 동작;
    농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하는 동작; 및
    상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 동작을 실행하도록 구성된 제7 제어 로직을 더 포함하고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후이며, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인, 엔진 제어 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 엔진 사이클 동안 복수의 불균형 비율을 결정하도록 구성된 제8 제어 로직으로서, 각 불균형 비율은 상기 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 상기 복수의 엔진 사이클의 단일 엔진 사이클 동안 최대 산소 센서 필터링된 전압을 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것인, 상기 제8 제어 로직;
    누적된 불균형 비율을 계산하도록 구성된 제9 제어 로직으로서, 상기 누적된 불균형 비율은 상기 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 상기 복수의 불균형 비율의 합계를 포함하는, 상기 제9 제어 로직;
    평균 실린더 불균형 비율을 계산하도록 구성된 제10 제어 로직으로서, 상기 평균 실린더 불균형 비율은 상기 누적된 불균형 비율을 상기 미리 결정된 테스트 창에서 상기 불균형 비율의 수로 나눈 것인, 상기 제10 제어 로직; 및
    상기 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 농후 불균형 결함 검출 상태를 보고하고, 상기 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 희박 불균형 결함 검출 상태를 보고하도록 구성된 제11 제어 로직을 더 포함하는 엔진 제어 유닛.
  17. 자동차 엔진 실린더에서 공기-연료 비율의 농후-희박 불균형을 검출하는 시스템으로서, 상기 시스템은,
    산소 센서;
    상기 산소 센서의 산소 센서 전압을 수신하도록 구성된 제어기; 및
    상기 산소 센서 전압을 필터링하여 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성된 차수 기반 필터(order based filter)를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 필터로부터 상기 필터링된 산소 센서 전압을 수신하도록 구성되고, 상기 제어기는 엔진 속도와 엔진 부하에 기초하여 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 결정하도록 구성되며, 상기 제어기는 농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성되고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 임의의 부분이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는 경우 비정상이며, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 필터링된 산소 센서 전압 중 그 어느 것도 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하지 않는 경우 정상인, 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어기는 상기 필터링된 산소 센서 전압으로부터 최대 산소 센서 필터링된 전압을 결정하도록 더 구성되고, 상기 제어기는 상기 최대 산소 센서 필터링된 전압이 상기 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 것에 의해 상기 농후-희박 불균형 상태를 결정하도록 구성된, 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어기는 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 상기 산소 센서 전압을 수집하도록 더 구성되고, 상기 필터는 상기 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 상기 복수의 엔진 사이클의 각 엔진 사이클 동안 상기 필터링된 산소 센서 전압을 생성하도록 구성되며, 상기 제어기는 상기 복수의 엔진 사이클의 다중 개수의 엔진 사이클 동안 복수의 평균 엔진 속도와 복수의 최소 엔진 속도를 결정하도록 더 구성되고, 상기 제어기는 각 최소 엔진 속도를 다중 개수의 엔진 사이클의 각 대응하는 평균 엔진 속도로 나누는 것에 의해 다중 개수의 엔진 사이클 각각 동안 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하도록 더 구성되며, 상기 제어기는 각 정규화된 최소 엔진 속도에 기초하여 평균 정규화된 최소 엔진 속도를 계산하도록 더 구성되고, 상기 제어기는 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 결정하도록 더 구성되며, 상기 제어기는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는지 여부를 결정하도록 더 구성되고, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하는 경우 비정상 및 농후이며, 상기 농후-희박 불균형 상태는 상기 평균 정규화된 최소 엔진 속도가 상기 농후-희박 불균형 엔진 속도 임계값을 초과하지 않는 경우 비정상 및 희박인, 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어기는 상기 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 복수의 불균형 비율을 결정하도록 더 구성되고, 각 불균형 비율은 상기 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 상기 복수의 엔진 사이클의 단일 엔진 사이클 동안 최대 산소 센서 필터링된 전압을 공기-연료 비율 불균형 검출 임계값으로 나눈 것이고, 상기 제어기는 누적된 불균형 비율을 계산하도록 더 구성되며, 상기 누적된 불균형 비율은 상기 미리 결정된 테스트 창에 걸쳐 상기 복수의 불균형 비율의 합계를 포함하고, 상기 제어기는 평균 실린더 불균형 비율을 계산하도록 더 구성되며, 상기 평균 실린더 불균형 비율은 상기 누적된 불균형 비율을 상기 미리 결정된 테스트 창에서 상기 불균형 비율의 수로 나눈 것이고, 상기 제어기는 상기 평균 실린더 불균형 비율이 농후 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 농후 불균형 결함 검출 상태를 보고하도록 구성되며, 상기 제어기는 상기 평균 실린더 불균형 비율이 희박 불균형 방출 임계값을 초과하는 경우 희박 불균형 결함 검출 상태를 보고하도록 구성된, 시스템.
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