KR20080032730A - Diagnosis method for defect of lamda sensor - Google Patents

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Abstract

A method for diagnosing defect of a lambda sensor is provided to prevent excessive emission of exhaust gas caused due to the abnormality of the lambda sensor. A method for diagnosing defect of a lambda sensor includes a step of stopping operation of a heater of the lambda sensor for a predetermined time by a predetermined cycle, a step of re-operating the heater of the lambda sensor, a step of measuring the oxygen density, heater resistance and heater duty in the lambda sensor at the time of starting of stopping of the heater, at the time of ending of stopping of the heater, and at the time of double of the stopping time, and a step of judging that contact exists between the heater in the lambda sensor and other elements if the measured oxygen density is larger than a reference value, or if the measured heater resistance is larger than a reference value, or if the measured duty cycle of heater control is smaller than a reference value.

Description

람다센서의 고장진단방법{Diagnosis method for defect of lamda sensor}Diagnosis method for defect of lamda sensor

도 1은 종래의 람다센서의 내부구조를 나타내는 구성도이고,1 is a configuration diagram showing the internal structure of a conventional lambda sensor,

도 2는 종래의 정상상태의 공연비를 나타내는 그래프이고,2 is a graph showing a conventional air-fuel ratio in a steady state,

도 3은 본 발명에 따른 람다센서의 고장진단방법을 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph illustrating a failure diagnosis method of the lambda sensor according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 기준공기전극 11 : 히터10: reference air electrode 11: heater

12 : 측정전극 13 : 배기전극12 measuring electrode 13 exhaust electrode

14 : 확산배리어14: diffusion barrier

본 발명은 람다센서의 고장진단방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 람다센서 내 히터와 다른 소자간에 접촉이 있을 경우, 차량 및 엔진 조건 등을 고려하여 고장을 감지할 수 있도록 한 람다센서의 고장진단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing a failure of a lambda sensor, and more particularly, when there is a contact between a heater and another element in the lambda sensor, a failure diagnosis of a lambda sensor for detecting a failure in consideration of a vehicle and an engine condition, and the like. It is about a method.

일반적으로, 자동차의 연료공급 제어기능을 수행하기 위해 필요로 하는 주요 센서로는 배기 매니 홀드에 장착된 산소센서가 있으며, 상기 산소센서는 배기 가스중의 산소비를 측정하고 측정된 산소비를 전자제어모듈(ECM)에 알려주어 전자제어모듈이 상기 산소비에 따라 인젝터를 제어하여 엔진으로 들어가는 혼합기의 공연비를 조절한다.In general, the main sensor required to perform the fuel supply control function of the vehicle is an oxygen sensor mounted on the exhaust manifold, which measures the oxygen ratio in the exhaust gas and electronically measures the measured oxygen ratio. Informing the control module (ECM), the electronic control module controls the injector according to the oxygen ratio to adjust the air-fuel ratio of the mixer entering the engine.

상기 산소센서는 람다(λ)를 점검하는 센서로 람다 센서라고도 하며, 람다(λ)는 연소 이론에 사용될 경우 공기과잉률(연료를 완전 연소시키는데 필요한 공기량과 실제 공급되는 공기량의 비율)을 보이며, 이론상 연료가 완전 연소하는 이론 공연비에 있어서는 람다(λ) 값이 1이 된다.The oxygen sensor is a sensor that checks the lambda (λ), also known as a lambda sensor, lambda (λ) when used in the combustion theory shows the excess air ratio (the ratio of the amount of air required to completely burn the fuel and the amount of air actually supplied), In theory, the lambda (λ) value is 1 at the theoretical air-fuel ratio at which the fuel is completely burned.

현재 내연 기관 탑재 차량은 엄격해 지는 배기규제를 만족하기 위하여 고가의 다양한 장치를 적용하고 있으며, 그 중 내연 기관의 배기 가스의 공연비 또는 산소 농도를 측정할 수 있는 람다 센서는 가솔린 디젤 차량에 널리 사용되고 있다. Vehicles equipped with internal combustion engines are currently applying various expensive devices to meet the stricter exhaust regulations. Among them, lambda sensors that can measure the air-fuel ratio or oxygen concentration of the exhaust gas of internal combustion engines are widely used in gasoline diesel vehicles. have.

즉 배기 가스의 공연비 또는 산소 농도를 측정하여 분사연료량 및 흡입 공기량의 정밀 제어가 가능해져 배기 규제 대응에 가장 널리 사용되고 있다. That is, precise control of the injection fuel amount and the intake air amount is possible by measuring the air-fuel ratio or the oxygen concentration of the exhaust gas, which is widely used in response to the exhaust regulation.

도 1은 종래의 람다센서의 일실시예로서, 배기가스의 산소 농도와 기준공기전극(10)의 산소 농도 차이에 의하여 이온 전압차가 발생하고, 그에 따라 전류 Ip가 흐르게 되는데, 이 Ip에 비례하여 산소 농도를 측정할 수 있다.1 is a diagram illustrating a conventional lambda sensor, in which an ion voltage difference occurs due to a difference between an oxygen concentration of exhaust gas and an oxygen concentration of the reference air electrode 10, and accordingly, the current Ip flows in proportion to the Ip. Oxygen concentration can be measured.

그런데, 상기 람다센서는 차량에 사용되는 여러 센서류 중 배기 규제에 널리 사용되는 고가의 센서이므로, 센서 자체의 부분적 이상 및 고장이 있을 경우, 차량 배기 가스가 규제치를 초과하거나 차량 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. However, since the lambda sensor is an expensive sensor widely used for exhaust regulation among various sensors used in a vehicle, when there is a partial abnormality or failure of the sensor itself, the vehicle exhaust gas may exceed the regulation value or significantly affect the vehicle performance. Can be.

이중 람다센서 배선의 단선 및 단락이 아닌, 람다센서내 히터와 온도 감지 센서, 산소 농도 측정 소자간 거리가 일정하게 유지되어야 하나, 이 거리가 상당히 좁아지거나 또는 직접 접촉이 발생할 경우, 단순한 전기적 단선/단락으로는 진단해 낼 수 없는 상황이 발생할 수 있다. The distance between the heater in the lambda sensor, the temperature sensor, and the oxygen concentration measuring element should be kept constant, rather than disconnection or short circuit of the double lambda sensor wiring, but if this distance becomes considerably narrow or direct contact occurs, a simple electrical disconnection / Short circuits can lead to situations that cannot be diagnosed.

즉 차량이 수년동안 운전되면, 센서의 반응성에 정상 거리 유지 대비 현저한 차이가 발생할 수 있다. That is, if the vehicle has been driven for many years, a remarkable difference may occur in the responsiveness of the sensor compared to maintaining a normal distance.

그러나, 전기적 단선 단락 범위내라면 단순한 회로적 모니터링으로는 센서의 정상 작동 여부를 감지할 수 없다.However, if it is within the range of electrical short circuit, simple circuit monitoring cannot detect the normal operation of the sensor.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 통상 히터가 가열되어 있는 상태에서 짧은 시간동안 히팅을 중지한다하더라도 히터 자체의 열적 관성으로 인하여 급격한 산소농도의 변화는 발생하지 않는 것이 일반적인 거동이나, 히터와 여타 소자간에 접촉이 발생할 경우, 온도에 급격한 변화가 발생하며 이에 따라 산소 농도에도 단시간에 큰 변화가 나타나게 된다는점에 착안하여 일정한 상태로 주행하는 동안, 주기적으로 짧은 시간동안 히터 작동을 멈추게 하여 그때에 산소 농도 및 온도감지센서 등의 거동으로 히터의 정상작동 여부를 판단함으로써, 별도의 하드웨어 추가 및 원가 상승 없이 산소농도 센서의 특성에 이상 유무를 감지해낼 수 있어, 센서 작동성능 및 센서 이상에 의해 사용중인 차량에서 발생할 수 있는 배기 가스 초과를 미연에 방지할 수 있고, 배기 가스 제어의 정밀도 향상으로 차량 성능을 향상시킬 수 있도록 한 람다센서의 고장진단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above-mentioned matters, and in general, even if the heating is stopped for a short time while the heater is heated, a sudden change in oxygen concentration does not occur due to the thermal inertia of the heater itself. When the contact between the heater and other elements occurs, a sudden change in temperature occurs, and accordingly, a large change in the oxygen concentration occurs in a short time. At that time, by determining the normal operation of the heater by the behavior of oxygen concentration and temperature sensor, it is possible to detect the abnormality in the characteristics of oxygen concentration sensor without additional hardware and cost increase. Excessive exhaust gas from vehicles in use by It is an object of the present invention to provide a method for diagnosing a failure of a lambda sensor, which can be prevented in advance and the vehicle performance can be improved by improving the accuracy of exhaust gas control.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 히터를 포함하는 람다센서의 고장진단방법에 있어서,In the present invention for achieving the above object in the failure diagnosis method of the lambda sensor including a heater therein,

람다센서의 히터 작동을 일정한 주기로 일정시간만큼 중지시키는 단계와; 상기 람다센서의 히터를 다시 작동시키는 단계와; 상기 람다센서 내의 산소 농도, 히터 저항, 히터 듀티를 히터 중지 시점, 히터 중지 시점 및 상기 중지시간의 두배가 되는 시점에서 각각 3번 측정하는 단계와; 상기 시점에서 측정한 산소 농도가 기준값보다 큰 경우 또는 상기 시점에서 측정한 히터저항이 기준값보다 큰 경우 또는 상기 시점에서 측정한 히터제어의 듀티싸이클이 기준값보다 작은 경우에 람다센서 내의 히터와 여타소자간에 접촉이 있는 것으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Stopping the heater operation of the lambda sensor by a predetermined period for a predetermined time; Reactivating the heater of the lambda sensor; Measuring oxygen concentration, heater resistance, and heater duty in the lambda sensor three times each at a heater stop time, a heater stop time, and a time point that is twice the stop time; When the oxygen concentration measured at the time point is larger than the reference value, or when the heater resistance measured at the time point is larger than the reference value, or when the duty cycle of the heater control measured at the time point is smaller than the reference value, the heater in the lambda sensor and the other elements are smaller. And determining that there is a contact.

바람직한 구현예로서, 시동키를 온시킨후 오프시켰다가 다시 온시키기 전까지를 제1드라이빙 싸이클이라고 할 때, 상기 시점에서 측정한 산소 농도, 히터 저항 및 히터 듀티의 값이 제2드라이빙 싸이클에서 계속해서 비정상인 것으로 나타나면 고장으로 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, when the first driving cycle is referred to as the first driving cycle after turning the ignition key off and then on again, the values of the oxygen concentration, the heater resistance, and the heater duty measured at the time point are continuously maintained in the second driving cycle. If it appears to be abnormal, characterized in that it further comprises the step of displaying as a failure.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 람다센서의 고장진단방법을 설명하기 위한 그 래프이다.3 is a graph for explaining a failure diagnosis method of the lambda sensor according to the present invention.

통상 히터가 가열되어 있는 상태에서 짧은 시간동안 히팅을 중지한다하더라도 히터 자체의 열적 관성으로 인하여 급격한 산소농도의 변화는 발생하지 않는다.In general, even if heating is stopped for a short time while the heater is heated, a sudden change in oxygen concentration does not occur due to the thermal inertia of the heater itself.

그러나, 히터와 여타 소자간에 접촉이 발생할 경우, 온도에 급격한 변화가 발생하며, 이에 따라 산소 농도에도 단시간에 큰 변화가 나타나게 된다.However, when a contact occurs between the heater and the other element, a sudden change in temperature occurs, and thus a large change occurs in a short time in the oxygen concentration.

이에 착안하여 일정한 상태로 주행하는 동안, 주기적으로 짧은 시간동안 히터 작동을 멈추게 하여 그때에 산소 농도 및 온도감지센서 등의 거동으로 히터의 정상작동 여부를 판단함으로써, 산소농도 센서의 특성에 이상 유무를 감지해낼 수 있다.With this in mind, while running in a certain state, the heater is periodically stopped for a short time, and at that time, it is determined whether the heater is operating normally by the behavior of oxygen concentration and temperature sensor, etc. It can be detected.

보다 상세하게는, 일정한 주기로 일정시간(t_heat_off)만큼 히터 작동을 중지 시킨 다음 다시 히터를 작동시킨다.More specifically, the heater is stopped for a predetermined time (t_heat_off) at regular intervals, and then the heater is operated again.

이때, 산소 농도, 히터 저항, 히터 듀티등을 3번 측정하여 판단한다. 즉 히터중지 시점, 히터중지 종점, 히터중지 후 상기 중지시간(t_heat_off)의 2배가 되는 지점에서 측정한다.At this time, the oxygen concentration, heater resistance, heater duty, etc. are measured three times and determined. That is, the measurement is made at the point at which the heater stops, the heater stop end point, and twice the stop time t_heat_off after the heater stop.

히터의 정상작동여부를 정확하게 진단하기 위하여 아래 조건을 만족하여야 한다.The following conditions must be satisfied to accurately diagnose whether the heater is operating properly.

1) 차량 주행이 일정한 상태여야 하므로 ΔO2 가 일정값 보다 작아야 하고,1) ΔO 2 must be smaller than a certain value because the vehicle must be constant.

2) 측정 온도에 큰 변화가 없어야 하므로 ΔR 이 일정값 보다 작아야 하고, 2) ΔR should be smaller than a certain value because there should be no big change in the measured temperature

3) 히터제어가 정상작동해야 하므로 Δ듀티 싸이클(Δduty cycle)이 일정값 보다 커야 한다.3) Since the heater control should operate normally, the Δduty cycle must be greater than a certain value.

예를 들어, 1번 지점과 2번 지점에서 산소 농도 차이가(ΔO2_error) 일정값이상 일 경우, 상기 지점에서 히터 저항값(ΔR)이 일정값 이상일 경우 및 상기 지점에서 듀티싸이클이 일정값 이하일 경우에는 히터와 여타 소자간에 접촉될 가능성이 있다고 판단할 수 있다.For example, when the oxygen concentration difference (ΔO 2_error ) is greater than or equal to a certain value at points 1 and 2, the heater resistance value ΔR is greater than or equal to a certain value at the point and the duty cycle is less than or equal to a certain value at the point. In this case, it may be determined that there is a possibility of contact between the heater and other elements.

이와 같이 히터의 이상작동여부를 통해 람다센서의 고장을 진단하는 방법은 시동키 온시킨 후 시동키를 오프시켰을 경우를 1 드라이빙 싸이클이라고 할때, 1 드라이빙 싸이클에 상기한 예의 이상이 1번 감지될 경우에는 일시적인 현상으로 판단하고, 2 드라이빙 싸이클에서 연속으로 발생시 고장으로 표시한다.As such, a method of diagnosing a failure of the lambda sensor through the abnormal operation of the heater is that when the driving key is turned off after turning on the ignition key, 1 driving cycle is detected. In this case, it is regarded as a temporary phenomenon, and if it occurs continuously in two driving cycles, it is indicated as a failure.

상기 센서 작동성능 및 센서 이상에 의해 사용중인 차량에서 발생할 수 있는 배기 가스 초과를 미연에 방지할 수 있고, 배기 가스 제어의 정밀도 향상으로 차량 성능을 향상시킬 수 있다.Excessive exhaust gas that may occur in the vehicle in use due to the sensor operation performance and sensor abnormality can be prevented in advance, and vehicle performance can be improved by improving the accuracy of exhaust gas control.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be carried out without departing from the spirit.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 람다센서의 고장진단방법에 의하면, 일정한 주기로 일정시간만큼 히터 작동을 중지 시킨 다음 다시 히터를 작동시키고, 히터 중지시점, 히터 중지종점 및 히터 중지후 중지시간의 두배가 되는 지점에서 산소 농도, 히터 저항, 히터 듀티등을 각각 3번 측정하여, 기준값과 비교한 결과 센서의 이상여부를 감지하게 되면, 상기 센서 이상에 의해 운행중인 차량에서 발생할 수 있는 배기 가스 초과를 미연에 방지할 수 있고, 배기 가스 제어의 정밀도 및 차량 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the failure diagnosis method of the lambda sensor according to the present invention, by stopping the heater operation for a predetermined time and then operating the heater again, and the stop time of the heater stop, the heater stop end and the stop time after the heater stop When the oxygen concentration, heater resistance, heater duty, etc. are measured three times at the point of doubled, and the sensor detects whether the sensor is abnormal as a result of comparing with the reference value, the exhaust gas that may be generated in the vehicle driven by the sensor error is exceeded. Can be prevented beforehand, and the accuracy and vehicle performance of exhaust gas control can be improved.

Claims (2)

내부에 히터를 포함하는 람다센서의 고장진단방법에 있어서,In the failure diagnosis method of the lambda sensor including a heater therein, 람다센서의 히터 작동을 일정한 주기로 일정시간만큼 중지시키는 단계와;Stopping the heater operation of the lambda sensor by a predetermined period for a predetermined time; 상기 람다센서의 히터를 다시 작동시키는 단계와;Reactivating the heater of the lambda sensor; 상기 람다센서 내의 산소 농도, 히터 저항, 히터 듀티를 히터 중지 시점, 히터 중지 시점 및 상기 중지시간의 두배가 되는 시점에서 각각 3번 측정하는 단계와;Measuring oxygen concentration, heater resistance, and heater duty in the lambda sensor three times each at a heater stop time, a heater stop time, and a time point that is twice the stop time; 상기 시점에서 측정한 산소 농도가 기준값보다 큰 경우 또는 상기 시점에서 측정한 히터저항이 기준값보다 큰 경우 또는 상기 시점에서 측정한 히터제어의 듀티싸이클이 기준값보다 작은 경우에 람다센서 내의 히터와 여타소자간에 접촉이 있는 것으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 람다센서의 고장진단방법.When the oxygen concentration measured at the time point is larger than the reference value, or when the heater resistance measured at the time point is larger than the reference value, or when the duty cycle of the heater control measured at the time point is smaller than the reference value, the heater in the lambda sensor and the other elements are smaller. And determining that there is a contact; fault diagnosis method for a lambda sensor comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 시동키를 온시킨후 오프시켰다가 다시 온시키기 전까지를 제1드라이빙 싸이클이라고 할 때, 상기 시점에서 측정한 산소 농도, 히터 저항 및 히터 듀티의 값이 제2드라이빙 싸이클에서 계속해서 비정상인 것으로 나타나면 고장으로 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 람다센서의 고장진단방법.When the first driving cycle is referred to as the first driving cycle after turning the ignition key off and then on again, if the value of the oxygen concentration, the heater resistance, and the heater duty measured at the time point appears to be abnormal in the second driving cycle, the failure occurs. Failure diagnosis method of a lambda sensor, characterized in that it further comprises the step of displaying.
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