KR20030087014A - 센서를 모니터링하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

배기 가스 후처리 시스템의 센서, 특히 온도 센서를 모니터링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 소정 작동 상태에서 모니터링되어야 할 제1 센서의 제1 신호는 제2 센서의 제2 신호와 비교된다. 적어도 양 신호가 소정 값이상만큼 서로 편차가 있는 경우, 오류로 판별된다.

Description

센서를 모니터링하기 위한 방법 및 장치 {Method and Device for Monitoring a Sensor}
배기 가스 후처리 시스템을 갖는 엔진을 제어하기 위한 방법 및 장치는 독일 특허 제199 06 287호에 공지되어 있다. 상기 시스템에서는 배기 가스 내에 포함된 입자를 여과하는 입자 필터가 사용된다. 엔진 및 배기 가스 후처리 시스템의 정확한 제어를 위해 배기 가스 후처리 시스템의 상태가 보고되어야 한다. 배기 가스 후처리 시스템의 상태를 검출하기 위해, 특히 센서가 장착된다. 특히, 배기 가스 후처리 시스템의 전방, 후방 및/또는 내부 온도를 나타내는 온도값을 제공하는 온도 센서가 사용된다.
본 발명은 센서를 모니터링 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 장치의 블록선도이다.
도2는 본 발명에 따른 방법을 명확하게 하기 위한 흐름도이다.
배기 가스 후처리 시스템의 센서, 특히 온도 센서를 모니터링하기 위한 방법이다. 소정 작동 상태에서, 모니터링되어야 할 제1 센서의 제1 신호가 제2 센서의 제2 신호와 비교되고, 적어도 양 신호가 사전 설정된 값 이상으로 서로 편차가 있다면, 오류로 판별됨으로써, 배기 가스 후처리 시스템의 센서의 간단하고 확실한 모니터링이 가능하다. 바람직하게는 상기 방법으로 온도 센서가 모니터링 된다.그러나, 상기 방법은 배기 가스 후처리 시스템을 제어하기 위해 이용되는 다른 센서에 대해서 사용될 수도 있다. 바람직하게 이는 배기 가스 후처리 시스템의 상태를 검출하기 위한 센서 및/또는 압력, 온도 및/또는 공기량 센서에 대해 적용된다.
특히, 상기 방법을 온도 센서에 사용하는 것은 이점을 갖는다. 특히, 제1 신호는 배기 가스 후처리 시스템 전방, 배기 가스 후처리 시스템 내부 및/또는 배기 가스 후처리 시스템 후방의 배기 가스 온도를 나타낸다. 특히 이러한 온도 변수의 검출이 감지 가능한 데, 이는 온도 변수가 배기 가스 후처리 시스템을 제어하기 위해 높은 정밀도로 검출될 수 있기 때문이다.
특히, 엔진, 산화 촉매 컨버터 또는 입자 필터로 공급되는 가스 온도를 특성화하는 제1 신호가 제2 신호와 비교되는 경우, 특히 이점을 갖는다. 이러한 신호들은 특히 적합한 데, 이는 소정 작동 상태에서 상기 비교 신호가 모니터링되어야 할 신호와 거의 동일한 값을 취하기 때문이다.
특히, 엔진으로 공급되는 냉각수 온도 및/또는 가스 온도 및/또는 양 온도의 편차가 임계값보다 작은 작동 상태에서의 모니터링은 이점을 갖는다. 이러한 작동 상태에서 모니터링되어야 할 신호 및 비교 신호의 차이는 매우 작다.
또한, 특히 이점을 갖는 실시예는 종속 청구항에서 설명된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 설명된다.
이하, 본 발명에 따른 장치는 소위 커먼-레일-시스템(Common-Rail-System)에 의해 연료량이 제어되는 자가 점화식 엔진의 예에서 설명된다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 이러한 시스템에 한정되지 않는다. 이는 다른 엔진에서도 사용될 수 있다.
공기가 흡입 파이프(102)를 통해 공급되고 배기 가스 파이프(104)를 통해 배출되는 엔진은 도면 부호 100으로 표시된다. 배기 가스 파이프(104) 내에는 정화된 배기 가스를 파이프(106)를 통해 외부로 배출하는 배기 가스 후처리 수단(110)이 배치된다. 배기 가스 후처리 수단(110)은 통상적으로 소위 전방 촉매 컨버터(112) 및 하류 필터(114)를 포함한다. 바람직하게는 전방 촉매 컨버터(112)와 필터(114) 사이에는 온도 신호(TVF)를 제공하는 온도 센서(124)가 배치된다. 전방 촉매 컨버터(112)의 전방에 그리고 필터(114)의 후방에는 각각 센서(120a 및 120b)가 제공된다. 이러한 센서는 압력 편차 센서(120)로서 작용하고 배기 가스 후처리 수단의 입구와 출구 사이의 압력 편차를 특성화시키는 압력 편차 신호(DP)를 제공한다. 또한, 공급된 공기의 온도(T1)를 특성화시키는 신호(T1)를 검출하는 센서(126)가 흡입 파이프(102) 내에 배치된다. 센서(125)는 배기 가스 후처리 수단(110) 전방의 온도를 특성화시키는 신호(TVO)를 제공한다.
연료는 연료 분배 유닛(140)을 통해 엔진으로 분배된다. 이는 인젝터(141, 142, 143, 144)를 통해 연료를 엔진의 각각의 실린더로 분배한다. 바람직하게는 연료 분배 유닛은 소위 커먼-레일 시스템이다. 고압 펌프는 압력 어큐뮬레이터 내로 연료를 이송한다. 연료는 어큐뮬레이터로부터 인젝터를 거쳐 엔진에 도달한다.
연료 분배 유닛(140)에는 연료 분배 유닛의 상태를 나타내는 신호를 제공하는 다른 센서(151)가 배치된다. 여기에서, 이 상태는 커먼-레일-시스템에서 예를 들면 압력 어큐뮬레이터 내의 압력(P)이다. 엔진(100)에는 엔진 상태를 나타내는 센서(152)가 배치된다. 여기에서, 이는 예를 들면 엔진 온도를 나타내는 신호(TW)를 제공하는 온도 센서이다.
이 센서의 출력 신호는 제1 부분 제어부(132) 및 제2 부분 제어부(143)로서 도시된 제어부(130)에 제공된다. 바람직하게는 양쪽의 부분 제어부가 하나의 구성 요소를 형성한다. 바람직하게는 제1 부분 제어부(132)는 연료 분배에 영향을 주는 제어 신호(AD)에 의해 연료 분배 유닛(140)을 제어한다. 제1 부분 제어부(132)는 연료량 제어부(136)를 포함한다. 제1 부분 제어부는 분사되어야 할 양을 나타내는 신호(ME)를 제2 부분 제어부(134)에 제공한다.
바람직하게는 제2 부분 제어부(134)는 배기 가스 후처리 시스템을 제어하고 상응하는 센서 신호를 검출한다. 또한, 제2 부분 제어부(134)는 제1 부분 제어부(132)와, 특히 분사 연료량(ME)에 대한 신호를 교환한다. 바람직하게는 양 제어부는 센서 신호 및 내부 신호를 서로 사용한다.
또한, 엔진 제어부(132)로 표시된 제1 부분 제어부는 엔진으로부터 소정의 출력 및/또는 토크를 나타내는 신호, 엔진(100)의 작동 상태, 연료 분배 유닛(140)의 상태 및 외부 조건을 나타내는 다양한 신호에 따라 연료량 분배 유닛(140)을 제어하기 위한 제어 신호(AD)로 제어한다. 그러한 장치는 공지되어 있고 널리 사용된다.
특히 디젤 엔진에서 배기 가스 내에 입자 방출이 발생할 수 있다. 배기 가스 후처리 수단(110)이 배기 가스로부터의 입자 방출을 여과하도록 제공된다. 이 필터링 과정을 통해 필터(114) 내에 입자가 축척된다. 그 후, 입자는 소정 작동 상태, 적재 상태에서 그리고/또는 연료량 또는 주행 구간에 대한 소정 시간 또는 소정 소모 상태의 경과 후, 필터를 정화하기 위해 연소된다. 이를 위해, 통상적으로 필터의 재생을 위해 배기 가스 후처리 수단(110) 내의 온도는 입자가 연소될 정도로 상승된다.
온도를 상승시키기 위해 전방 촉매 컨버터(112)가 제공된다. 온도 상승은 예를 들면 배기 가스 내의 연소되지 않은 탄화수소량을 증가시킴으로써 달성된다. 그 후, 배기 가스 내의 연소되지 않은 탄화수소는 전방 촉매 컨버터(112) 내에서 반응하고 그 온도 및 배기 가스의 온도를 상승시킨다.
전방 촉매 컨버터 및 배기 가스 온도의 이러한 온도 상승은 연료 소비의 증가를 필요로 하므로, 이는 소정의 입자량이 필터(114)에 적재된 경우와 같은 필수적인 경우에만 수행되어야만 한다. 배기 가스 후처리 수단의 입구와 출구 사이의 압력 편차(DP)를 측정 및/또는 계산하여, 이를 기초로 하여 적재 상태를 검출함으로써, 적재 상태를 판별할 수 있다.
개별 부품의 작용 및 사용성에 대한 요구는 매우 높다. 사용되는 센서, 특히 배기 가스 후처리 시스템의 정확한 제어를 위해 필수적인 온도 센서는 배기 가스 후처리 시스템의 제어에서 중심적인 기능을 갖는다. 기능성에 대한 유지 보수또는 기술적 검사의 범위 내에서 센서를 테스트하는 것으로는 충분치 않다. 이는 배기 가스 방출과 관련된 시스템의 온보드 진단에 따른 법적인 요구를 그 배경으로 한다. 허용될 수 있는 방출의 초과를 방지하고 배기 가스 후처리 시스템의 기능성을 확실히 보장하도록, 센서의 결함은 조기에 검출되야 한다. 다음에 설명된 방법은 특히 배기 가스 도관 내의 온도 센서의 간단한 검사를 가능케하고, 이로써 배기 가스 후처리 시스템의 기능성을 보장한다. 따라서, 센서의 장애 및/또는 허용할 수 없는 편류는 조기에 판별되어야 한다.
이하에 본 발명에 따른 방법이 온도 센서의 예에서 설명된다. 원칙적으로 이 방법은 다른 센서, 특히 배기 가스 도관 내의 센서에 대해서도 사용 가능하다. 본 발명에 따른 방법을 통해, 엔진 후방, 즉 엔진과 배기 가스 후처리 시스템 사이의 모든 센서, 배기 가스 후처리 시스템 내의, 즉 산화 촉매 컨버터와 입자 필터 사이의 센서 및/또는 입자 필터 후방의 센서가 검사될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 촉매 컨버터 및/또는 입자 필터의 다른 배치에서도 가능하다.
본 발명에 따르면, 배기 가스 도관 내에서 온도 센서의 오류 작동의 판별은 각각의 신호의 신뢰성에 의해 예열되지 않은 엔진의 시동시에 행해진다. 이러한 경우, 모든 온도 신호는 외부 온도 영역 내에 있는 것으로 예측될 수 있다. 필요한 모든 신호 및 데이터는 이미 제어 장치 내에 있기 때문에 추가의 센서가 필요없다.
도2에서는 본 발명에 따른 방법의 실시예가 흐름도로 설명된다. 제1 질문 단계(200)는 최후 시동 기간이 충분히 오래되었는 지를 검사한다. 제2 질문단계(205)는 작동되야 할 엔진이 시동되었는 지를 검사한다. 바람직하게는 질문 단계(205)는 토크(N)가 0보다 큰 지를 검사한다. 그렇지 않다면, 단계(205)가 새롭게 실행된다. 엔진이 작동되면, 단계(208)에서는 시간 카운터(Z)가 시작되고, 단계(210)는 예를 들면 냉각수 온도(TW) 및/또는 흡입된 공기의 온도(T1) 및/또는 온도(T1)의 제1 근사치에 상응하는 외부 온도와 같은, 다양한 온도 신호가 임계값(SW)보다 작은 지를 검사한다. 그렇지 않다면, 즉, 상기 온도들 중 하나가 임계값보다 크다면, 어떠한 검사도 할 수 없는 단계(295)로 판별된다. 온도들이 임계값보다 작다면, 질문 단계(220)를 행한다. 또한, 단순화한 실시예에서는 온도값들 중 하나만이 검사될 수도 있다.
질문 단계(220)는 이러한 양쪽 온도값의 편차량이 임계값(SW2)보다 작은 지를 검사한다. 그렇지 않다면, 즉, 냉각수 온도 및 외부 공기 온도는 실제적으로 서로 상이하며, 마찬가지로 어떠한 검사도 할 수 없는 것으로 판별된다. 양쪽 온도값이 동일하게 근접한다면, 질문 단계(230)를 행한다.
질문 단계(230)는 토크(N)가 임계값(SN)보다 큰 지를 검사한다. 그렇지 않다면, 새로운 단계(230)를 행한다. 질문 단계(230)가 시동 개시 토크가 달성된 것을 판별한다면, 질문 단계(240)를 행한다. 질문 단계(240)는 엔진의 제1 작동 이후의 시간(Z)이 임계값(ST)보다 작은 지를 검사한다. 그렇지 않다면, 마찬가지로 어떠한 검사도 할 수 없는 것으로 판별한다. 엔진의 제1 작동 이후의 시간이 임계값보다 작다면, 온도 센서의 실제적인 검사를 단계(250)로 가서 실행한다.
제1 질문 단계(250)는 공기 온도(T1)와 배기 가스 후처리 시스템의 전방 온도(TVO) 사이의 편차량이 임계값(GW1)보다 큰 지를 검사한다. 그렇다면, 단계(280)에서 오류로 판별한다. 그렇지 않다면, 외부 온도(T1)와 배기 가스 후처리 시스템 내의 온도(TVF)사이의 편차량이 임계값(GW2)보다 큰 지를 검사한다. 이렇다면, 마찬가지로 단계(280)에서 오류로 판별한다. 그렇지 않다면, 질문 단계(270)는 배기 가스 후처리 시스템의 전방 온도의 온도 신호(TVO)와 배기 가스 후처리 시스템의 온도의 온도 신호(TVF)의 사이의 편차량이 임계값(GW3)보다 큰 지를 검사한다. 그렇다면, 마찬가지로 단계(280)에서 오류로 판별한다. 그렇지 않다면, 오류가 존재하지 않고 센서가 규칙적으로 작동하는 것으로 단계(290)에서 판별된다.
설명한 방법은 배기 가스 후처리 시스템의 전방 온도 센서(125) 및 산화 촉매 컨버터와 입자 필터 사이에 배치된 배기 가스 후처리 시스템 내의 온도 센서(124)의 예에서의 모니터링을 나타낸다. 설명한 방법은 센서의 특별한 배치에 한정되지 않는다. 또한, 이는 센서 및/또는 촉매 컨버터 및 필터의 다른 배치로 사용될 수 있다. 특히, NOx-어큐뮬레이터 촉매 컨버터의 사용 시에, 온도 센서, 특히 온도 센서(125)는 NOx-어큐뮬레이터 촉매 컨버터 전방의 센서로 대체될 수 있다. 또한, 배기 가스 후처리 시스템 내에 다른 센서가 배치될 수 있는 데, 이때도 외부 온도는 센서에 의해 상호 신뢰성 있게 검사된다. 또한, 단순화한 실시예에서, 배기 가스 후처리 시스템 내에 하나의 센서만이 제공되고, 이에 의해 외부 공기 온도가 검사될 수 있다.
바람직하게는 예열되지 않는 시동이 존재할 경우에만 검사가 행해지고, 즉엔진이 오랜 시간 동안 구동되지 않는 경우에만 실행된다. 여기서는, 최후 시동 기간이 충분히 오래되었는 지가 검사된다. 이는 질문 단계(200)에 의해 판별된다. 이러한 경우, 배기 가스 시스템 내의 온도가 이미 변경되었기 때문에, 오류가 잘못 검출될 정도로 검사가 중지된다.
또한, 냉각수 온도(TW) 및/또는 흡입 공기 온도(T1) 및/또는 그 편차가 한계값 이하인 지가 검사된다.
또한, 적어도 시동 개시 토크(SN)가 초과되고 엔진이 정상 작동 상태에 있다면, 신뢰성 있게 행해진다. 이는 질문 단계(230)를 통해 보장된다.
측정된 온도는 이 시점에서 단지 약간만 변경되는 데, 특히 이는 센서의 관성에 의한 것이다. 그러나, 이는 시동 기간이 너무 길게 지속되면, 보장될 수 없다. 따라서, 질문 단계(240)에서는 시동 개시 토크가 사전 설정된 최대 시간 내에 도달되는 지가 검사된다.
바람직하게는 모든 검사가 수행된 경우만, 신뢰성을 갖는다. 또한, 단순화한 실시예에서 하나 또는 다른 질문 단계가 실행되지 않을 수도 있다. 소위 소정 조건에 해당되는 경우에는, 모니터링되어야 할 온도 센서와 흡입 공기 온도 사이의 온도 편차 및 각각의 모니터링되어야 할 온도 신호 사이의 편차가 형성된다. 설명된 실시예에서는 촉매 컨버터 전방 및 필터 전방의 온도 센서가 모니터링된다. 편차량이 한계값보다 크다면, 오류가 판별된다. 모든 온도 센서가 기준 센서의 값을 나타낸다면, 오류 없는 상태가 판별된다. 또한 흡입 공기 온도 대신에 기준 센서로서 외부 공기 온도가 이용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 배기 가스 후처리 시스템의 센서, 특히 온도 센서를 모니터링하기 위한 방법이며,
    소정 작동 상태에서 모니터링되어야 할 제1 센서의 제1 신호가 제2 센서의 제2 신호와 비교되고, 적어도 상기 양 신호가 소정 값 이상으로 서로 편차가 있다면, 오류로 판별되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 신호는 배기 가스 후처리 시스템의 전방, 배기 가스 후처리 시스템의 내부 및/또는 배기 가스 후처리 시스템의 후방의 배기 가스의 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 제1 신호는 촉매 컨버터, 특히 산화 촉매 컨버터의 전방 또는 입자 필터의 전방의 배기 가스 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 신호는 엔진, 촉매 컨버터, 특히 산화 촉매 컨버터 또는 입자 필터로 공급되는 가스의 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각수 온도 및/또는 엔진으로공급되는 가스의 온도 및/또는 양쪽 온도의 편차가 임계값보다 작을 경우, 소정 작동 상태가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 토크가 시동 개시 토크보다 클 경우, 소정 작동 상태가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 최후 시동 기간 이후의 지속 시간이 임계값보다 클 경우, 소정 작동 상태가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 시동 기간의 지속 시간이 임계값보다 작을 경우, 소정 작동 상태가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 배기 가스 후처리 시스템의 센서, 특히 온도 센서를 모니터링하기 위한 장치이며,
    소정 작동 상태에서 모니터링되어야 할 제1 센서의 제1 신호를 제2 센서의 제2 신호와 비교하는 수단과, 적어도 상기 양 신호가 소정 값 이상으로 서로 편차가 있다면, 오류로 판별하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
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