KR20090017522A - Engine comprising a catalytic converter with failsafe operation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내부 내연기관, 특별히 디젤 엔진의 배기 라인에 설치된 촉매 변환기의 효율성을 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing the efficiency of an internal combustion engine, in particular a catalytic converter installed in an exhaust line of a diesel engine.
본 발명이 목적으로 하는 촉매 변환기들(catalytic converters)은, 특별히 가스 내에 존재하는 질소 산화물을 포집하도록 설계된 변환기들이다. Catalytic converters aimed at by the present invention are converters specifically designed to trap nitrogen oxides present in the gas.
내연기관은 상술한 바와 같은 질소 산화물들(NOx)과, 미연소 탄화수소(unburnt hydro carbon)와 같은 오염 물질들을 포함하는 배기 가스를 생성시키는 것으로 알려져 있다. Internal combustion engines are known to produce exhaust gases comprising nitrogen oxides (NOx) as described above and contaminants such as unburnt hydro carbon.
이러한 오염 물질들은, 오연 물질들의 배출이 예를 들어 유럽 표준과 같은 표준에 기술된 기준들을 충족하도록 처리되어야 한다.These pollutants must be treated so that the emissions of smoke substances meet the standards described in standards, for example the European standard.
이를 수행하기 위해, 이러한 배기물질을 감소시키기 위해 사용되는 하나의 공지된 기술은 엔진의 배기 라인에 촉매 변환기를 병합시키는 것이다.To do this, one known technique used to reduce this emissions is to incorporate a catalytic converter in the exhaust line of the engine.
이러한 변환기는 한편으로는 NOx을 저장하고, 그리고 촉매 제거(purging the catalyst)로 알려진 작동의 특별한 단계 중에는 질소(N2)와 이산화탄소(CO2)의 형태로 대기 중으로 배출하기 위해 이러한 오염 물질들을 감소시킨다.These converters, on the one hand, reduce these pollutants to store NOx and to release them into the atmosphere in the form of nitrogen (N2) and carbon dioxide (CO2) during a special stage of operation known as purging the catalyst.
다른 한편으로는, 이러한 촉매 변환기는 일산화탄소(CO)와 미연소 탄화 수소(HC; hydro carbon)와 같은 환원종을 산화시키는 기능을 갖는다.On the other hand, such catalytic converters have the function of oxidizing reducing species such as carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC).
이와 같은 결과를 얻기 위하여 NOx를 포집하는 촉매 변환기는 원래 알려진 바와 같이 기체와 접촉하는 중공체(monolith)의 셀(cell) 내에서의 촉매상(catalytic phase)을 포함한다.In order to achieve this result, the catalytic converter that captures NOx comprises a catalytic phase in a cell of a monolith that is in contact with the gas as originally known.
촉매상은 전형적으로 백금(platinum)과, 팔라듐(palladium)과, 로듐(rhodium)과, 및/또는 알칼리 토류 금속(alkaline earth metals)을 포함한다.The catalyst phase typically comprises platinum, palladium, rhodium, and / or alkaline earth metals.
촉매 변환기에서의 문제점들의 하나 이상은 촉매상이 오래됨에 따라 효력을 잃는다는 점이다.One or more of the problems with catalytic converters are that they lose their effectiveness as the catalyst phase ages.
특별히, 이러한 상(phase)의 노화는 NOx 저장 공간의 개수의 감소를 종종 가져오고, 그로 인해 NOx, HC, 및 CO 가 저장되고 처리되는 효력의 저하를 가져온다.In particular, this phase aging often results in a reduction in the number of NOx storage spaces, thereby lowering the effectiveness of NOx, HC, and CO being stored and processed.
어떤 경우에서나 특별히 표준에 지시된 오염 물질 수준이 정해지면 변환기가 오래됨에 따라 변환기 성능의 저하를 가져오는 다른 요인들이 존재하며, 질소 산화물 포집에 대한 촉매 변환기의 사용은 일반적으로 문제를 일으키는 변경을 피하기 위해 변환기와 같은 동작의 감시를 수반한다. In any case, once the pollutant levels specifically indicated in the standard have been established, there are other factors that lead to deterioration of converter performance as the converter ages, and the use of catalytic converters for nitrogen oxide capture generally avoids problematic changes. This entails monitoring of the same behavior as the transducer.
감시 시스템들은 이미 제안되어 있다.Surveillance systems have already been proposed.
일반적으로 감시 시스템의 기능은 차량에 설치된 오염 물질 저감 설비의 부분의 구성 요소의 고장을 감지하고, 상술한 배출 물질 수준을 초과하게 만들 모든 고장을 운전자에게 알려 수리가 신속히 수행되게 하는 데 있다.In general, the function of the monitoring system is to detect the failure of a component of the part of the pollutant reduction installation installed in the vehicle and to inform the driver of any failures that would cause the above-mentioned emission levels to be exceeded so that repairs can be carried out quickly.
그러므로 문헌 FR 2 866 926호는 촉매 변환기의 하류 지점에서의 배기 가스의 농도를 측정하도록 촉매 변환기의 하류에 설치되는 혼합기 농도 람다 탐침(richness lambda probe)을 이용하고, 이로부터 변환기의 작동 상태에 관한 진단을 하는 감시 시스템을 개시한다.Therefore, FR 2 866 926 uses a mixer concentration lambda probe installed downstream of the catalytic converter to measure the concentration of exhaust gas downstream of the catalytic converter, and from this it relates to the operating state of the converter. Initiate a monitoring system for diagnosis.
보다 구체적으로, 진단은 저장된 NOx를 저감시키기 위해 소요되는 유효 시간을 측정하는 것에 기초하고, 이러한 시간은 람다 탐침에 의해 인가되는 전압의 함수이다.More specifically, the diagnosis is based on measuring the effective time required to reduce the stored NOx, which is a function of the voltage applied by the lambda probe.
또한 문헌 US 5 228 335호는 하나는 변환기의 상류에 설치되고 하나는 하류에 설치되는 두 개의 비례 혼합기 농도 탐침들(proportional mixture richness probes)(탐침에 의해 인가되는 전압은 농도에 비례한다)에 기초한 촉매 변환기의 고장을 탐지하는 시스템을 개시한다.In addition, US Pat. No. 5,228,335 is based on two proportional mixture richness probes, one installed upstream of the converter and one downstream, wherein the voltage applied by the probe is proportional to the concentration. A system for detecting a failure of a catalytic converter is disclosed.
보다 구체적으로, 이러한 시스템은 두 개의 탐침들의 각각에 의해 인가되는 신호들 사이의 차이를 시간에 대해 적분하는 것에 기초하여 진단을 한다. More specifically, such a system makes a diagnosis based on integrating over time the difference between the signals applied by each of the two probes.
그러므로 이러한 진단은 탐침들로부터의 측정 신호들의 함수인 면적을 계산하는 것에 의존하며, 그리고 이러한 면적은 변환기의 작동 상태를 평가하기 위해 문턱값에 대해 비교된다(또는 이러한 면적은 노화의 정도와 동일하다).This diagnosis therefore relies on calculating an area that is a function of the measurement signals from the probes, and this area is compared against a threshold to evaluate the operating state of the transducer (or this area is equal to the degree of aging). ).
이러한 시스템들이 가장 유용한 것으로 판명되었지만, 그러나 이와 같은 시스템들은 상대적으로 비싸고 구현하기에 어렵다.While these systems have proved to be the most useful, such systems are relatively expensive and difficult to implement.
그러므로 본 발명의 목적은 촉매 변환기의 작동 상태를 낮은 비용으로 견실하고 신뢰성 있게 감시하기 위한 방법과 시스템을 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method and system for robustly and reliably monitoring the operating state of a catalytic converter at low cost.
이러한 목적에 대하여, 본 발명은, For this purpose, the present invention,
촉매 변환기와, 상기 촉매 변환기의 상류에 설치되어 배기 가스 내의 산소 함량에 비례하는 제1 신호를 공급할 수 있는 제1 탐침과, 상기 촉매 변환기의 하류에서 제2 신호를 공급할 수 있는 제2 산소 탐침과, 상기 촉매 변환기의 작동 상태에 관한 진단을 할 수 있는 수단을 구비하는, 엔진으로서, A catalytic converter, a first probe installed upstream of the catalytic converter and capable of supplying a first signal proportional to the oxygen content in the exhaust gas, and a second oxygen probe capable of supplying a second signal downstream of the catalytic converter; An engine, comprising means for making a diagnosis regarding the operating state of the catalytic converter,
- 상기 제2 산소 탐침은 온/오프(on/off) 유형이고, The second oxygen probe is of the on / off type,
- 상기 수단은 상기 제1 신호를 온오프 유형의 제3 신호로 변환하여, 상기 제2 신호와 제3 신호에 기초하여 진단을 하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 엔진을 제안한다.-The means proposes an engine, characterized in that it is designed to convert the first signal into a third signal of the on-off type and to make a diagnosis based on the second signal and the third signal.
이러한 엔진의 제한적이지 않지만 바람직한 측면들은 이하와 같다.Non-limiting but preferred aspects of such an engine are as follows.
- 상기 신호 변환 수단은 온오프 유형의 지도(map)와 같이 상기 제1 신호에 의존하는 탐침 모델을 구비한다.The signal conversion means comprises a probe model that depends on the first signal, such as a map of the on-off type.
- 상기 탐침 모델은 상기 탐침 모델이 공급하는 상기 제3 신호가 미리 정해진 상부값과 하부값을 갖는 사각파(square wave)의 형태에 있도록 설계된다.The probe model is designed such that the third signal supplied by the probe model is in the form of a square wave having a predetermined upper and lower value.
- 상기 탐침 모델은 상기 탐침모델이 공급하는 상기 제3 신호가 상기 제1 신호가 제1 소정 문턱값을 지날 때 상부값으로부터 하부값으로 및 반대로 전환되도록 설계되고, 상기 상부값과 하부값의 하나는 바람직하게는 제1 문턱값과 실질적으로 동일하다.The probe model is designed such that the third signal supplied by the probe model is switched from an upper value to a lower value and vice versa when the first signal passes a first predetermined threshold, the one of the upper value and the lower value Is preferably substantially equal to the first threshold.
- 상기 수단은 또한 상기 제2 탐침 내의 산소 함량을 감지하는 요소의 온도를 제어하도록 설계된다.The means is also designed to control the temperature of the element sensing the oxygen content in the second probe.
- 상기 제어 수단은, 상기 진단을 하는 수단이 상기 제2 신호와 제3 신호를 이용하기 이전에 상기 온도를 바람직하게는 400 내지 500 ℃의 사이에 범위에 있는 미리 정해진 온도값까지 낮추도록 설계된다.The control means are designed to lower the temperature to a predetermined temperature value, preferably in the range between 400 and 500 ° C., before the means for making the diagnosis use the second and third signals. .
- 본 발명은 또한 엔진의 촉매 변환기의 작동 상태를 감시하는 방법으로서:The invention also relates to a method for monitoring the operating state of a catalytic converter of an engine:
- 상기 촉매 변환기의 상류에 위치하는 제1 탐침으로부터 가스 내의 산소 함량에 비례하는 제1 신호를 획득하는 단계; Obtaining a first signal proportional to the oxygen content in the gas from a first probe located upstream of said catalytic converter;
- 상기 촉매 변환기의 하류에 배치되는 온오프 유형의 제2 탐침으로부터 제2 신호를 획득하는 단계; Obtaining a second signal from a second probe of the on-off type disposed downstream of said catalytic converter;
- 상기 제1 신호를 온오프 유형의 제3 신호로 변환하는 단계; 및Converting the first signal into a third signal of an on-off type; And
- 상기 제2 신호와 제3 신호에 기초하여 상기 촉매 변환기 작동 상태에 관한 진단을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 감시 방법을 제안한다.Diagnosing the operating state of the catalytic converter on the basis of the second signal and the third signal.
본 방법의 바람직하나 제한적이지 않은 측면들은 이하와 같다.Preferred but non-limiting aspects of the method are as follows.
- 상기 진단을 하는 단계에서, 진단 기준(Cdiag)은 상기 제2 신호와 제3 신호의 사이의 차이의 면적에 기초하여 결정된다.In the diagnosis step, a diagnostic criterion Cdiag is determined based on the area of the difference between the second signal and the third signal.
- 상기 진단을 하는 단계에서, 상기 진단 기준은 세 개의 상이한 변환기 작동 조건들에 대응하는 값들의 세 가지 범위들을 각각 정의하는 세 개의 미리 정해진 문턱값들(S1diag, S2diag, S3diag)에 비교된다.In the diagnosis step, the diagnostic criteria are compared to three predetermined thresholds S1diag, S2diag, S3diag, each defining three ranges of values corresponding to three different transducer operating conditions.
- 상기 진단 단계의 실행이 상기 제1 신호 및/또는 제2 신호가 적어도 하나의 미리 정해진 기준을 충족시키는 것인지에 의해 제어되는 단계를 포함한다.The execution of the diagnostic step is controlled by whether the first signal and / or the second signal meet at least one predetermined criterion.
- 상기 진단 기준은 아래의 형태: The diagnostic criteria are of the form:
이고, ego,
Cdiag, t1, t2, 및 Dgaz는 각각 사용된 상기 진단 기준과, 시간에서의 두 개의 미리 정해진 순간들과, 촉매 변환기를 통과하는 배기 가스의 흐름 속도를 나타낸다.Cdiag, t1, t2, and Dgaz respectively represent the diagnostic criteria used, the two predetermined moments in time, and the flow rate of the exhaust gas through the catalytic converter.
본 발명의 다른 측면들과 목적들과 장점들은 본 발명의 이하의 설명을 읽으면 더 명확할 것인데, 설명은 다음 첨부된 도면들을 참조하여 이루어진다.Other aspects, objects and advantages of the invention will become more apparent upon reading the following description of the invention, which is made with reference to the accompanying drawings in which: FIG.
- 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진을 도시한다.1 shows an engine according to a preferred embodiment of the present invention.
- 도 2는 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 방법의 순서도를 도시한다.2 shows a flowchart of a method according to one preferred embodiment of the invention.
- 도 3은 엔진에 설치된 탐침들과 탐침 모델에 의해 출력된 신호들의 그림으로 나타낸 시뮬레이션을 도시한다.3 shows a graphical simulation of the probes installed in the engine and the signals output by the probe model.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진(10)을 나타낸다.1 shows an
이러한 엔진은, 통상적인 방법으로서 엔진 블록(11)과, 엔진 블록에 의해 배출된 배기 가스가 통과하여 흐르는 배기 라인(12)과, 엔진 성능을 제어하는 제어 수단을 구비한다.Such an engine is provided with the
제한적이지 않은 예의 방법으로 설명된 바와 같이, 특별히 엔진 블록은 입구 매니폴드(10a)와 배기 매니폴드(11b)를 구비한다.As described by way of non-limiting example, the engine block in particular has an inlet manifold 10a and an
배기 라인(12)은 특별히 배기 가스 재순환 시스템이나 EGR 시스템(12a)(EGR은 배기 가스 재순환(exhaust gas recirculation)의 영어 표현에 대해 널리 수용된 약자이다)과, 압축기(10)를 구동할 수 있는 터빈(100)이 장착된 터보 과급기(12b)와, 촉매 변환기(12c)로 이루어진다.
터빈(100)은 통상적인 방식으로 배기 매니폴드(11b)에서 나오는 배기 가스를 수용하고, 압축기는 공기 필터(12d)로부터의 신선한 공기를 수용함으로써, 입구 매니폴드(11a)를 과급시킨다(supercharging).The
촉매 변환기(12c)는 터빈의 출구와 연결된다.
특별히 이러한 터빈에 대해 촉매 변환기는 이러한 터빈의 회전을 구동한 이후에 터빈에서 나오는 배기 가스를 수용하도록 배치된다. In particular for these turbines the catalytic converter is arranged to receive the exhaust gases from the turbine after driving the rotation of such turbines.
촉매 변환기의 목적은 가스 내에 존재하는 질소 산화물을 포집하는 데 있다.The purpose of the catalytic converter is to capture the nitrogen oxides present in the gas.
가스와의 접촉을 위해 큰 표면적을 가지며 다공성 구조의 중공체(monolith)의 셀들(cells)을 촉매상(catalytic phase)으로 포화시킴으로써 얻어진다. It is obtained by saturating the cells of the porous structure of the monolithic cells with a large surface area for contact with the gas into the catalytic phase.
원래 알려진 바와 같이, 중공체(monolith)는 질소 산화물 NOx를 감소시킴에 의한 가스의 후처리가 미립자들과 미연소 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 전처리와 연계되도록 미립자 필터(paticulate filter)일 수 있고 또는 산화 촉매일 수 있다.As originally known, the monolith is a particulate filter such that post-treatment of gases by reducing nitrogen oxides NOx is associated with pretreatment of particulates and unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO). Or an oxidation catalyst.
엔진은 촉매 변환기의 상류에, 바람직하게는 촉매 변환기의 입구에 설치되는 산소 탐침(120)을 더 구비한다.The engine further comprises an
이러한 산소 탐침은 비례식 탐침인데, 즉 산소 탐침은 이러한 산소 탐침이 제조된 감지 요소와 접촉하는 산소 함량에 비례하는 신호를 공급한다.This oxygen probe is a proportional probe, ie the oxygen probe supplies a signal proportional to the oxygen content in contact with the sensing element from which the oxygen probe is made.
엔진은 또한 이진(binary) 형태의 탐침(130)을 구비하는데, 즉 탐침의 감지 요소와 접촉하는 산소 함량에 따라 온오프(on/off) 유형의 신호를 공급하는 탐침을 구비한다.The engine also has a
여기에서 온/오프(on/off)가 의미하는 것은, 공급된 신호가 두 개의 완전히 구분 가능한 값들을 취한다는 것이다.On / off here means that the supplied signal takes two completely distinguishable values.
이러한 두 개의 값들은 전형적으로는 각각 0에 가까운 값과 0보다 큰 값, 예를 들어 1일 수 있다.These two values may typically be close to zero and greater than zero, for example one.
여기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 두 개의 탐침들(120, 130)에 의해 공급되는 신호들은 전압의 형태의 신호들임을 주목해야 한다.It should be noted here that the signals supplied by the two
도 1에 도시된 바와 같이, 엔진은 바람직하게는 미도시된 컴퓨터와 연결된 전자 제어 유닛(13; ECU)을 더 구비한다. As shown in FIG. 1, the engine preferably further comprises an electronic control unit 13 (ECU) connected to a computer, not shown.
ECU(13)는 적절한 제어 방법을 운영함으로써 원래 알려진 방법으로 엔진을 제어한다.The
제어 방법은 특별히 엔진의 오염 물질들의 배출을 제어하는 단계를 구비한다.The control method specifically comprises the step of controlling the emission of pollutants of the engine.
이러한 경우에 있어서 촉매 변환기는 이러한 방법을 통해 ECU에 의해 제어된다.In this case the catalytic converter is controlled by the ECU in this way.
제어 방법은 촉매 변환기의 작동 상태를 감시하는 단계를 더 구비한다.The control method further comprises monitoring the operating state of the catalytic converter.
이러한 단계는 특별히 이하에서 설명할 진단 단계를 포함한다.These steps specifically include the diagnostic steps described below.
어떠한 경우에서든지, 이러한 감시 단계는 두 개의 탐짐들(130, 140)의 사용에 기초하므로, 이러한 탐침들은 ECU와 정보를 교환한다.In any case, this monitoring step is based on the use of two
특별히 도면에서 링크(140)로 도시된 것과 같이, 비례식 탐침(120)은 자체 신호를 전압 형태로 ECU에 공급한다.In particular, as shown by the
본 설명을 이해하기 더 쉽게 하기 위해, 이러한 신호는 이하에서 Vsp로 표시될 것이다.To make the present description easier to understand, this signal will be denoted Vsp below.
동일하게 링크(141)는 자신의 신호를 전압의 형태로 ECU에 공급하는 온오프 유형 탐침(140)을 도시한다.Similarly, link 141 shows on-
본 설명을 이해하기 더 쉽게 하기 위해, 이러한 신호는 이하에서 Vsp로 부를 것이다.To make the present description easier to understand, this signal will be referred to as Vsp below.
이제 엔진이 작동하는 방식과, 상술한 감시 방법이 더 구체적으로 설명될 것이다.The manner in which the engine operates and the monitoring method described above will now be described in more detail.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 감시 방법은 비례식 탐침(120)과 이진 탐침(130)에 의해 공급되는 신호들(Vsp, Vsb)을 이용한다.According to one feature of the invention, the monitoring method uses signals Vsp and Vsb supplied by the
특별히, 도 2를 참조하면 이러한 방법은 촉매 변환기의 상류와 하류의 산소 함량을 측정하는 단계(200)와, 대응하는 신호들(Vsp, Vsb)을 ECU 내부로 획득하 는 단계를 수반한다. In particular, referring to FIG. 2, the method involves measuring 200 the oxygen content upstream and downstream of the catalytic converter and acquiring the corresponding signals Vsp, Vsb into the ECU.
단계(201)에 있어서, 탐침(120)으로부터의 신호(Vsp)는 온오프 유형의 신호(Vspb)로 변환된다.In
그리고 단계(202)에서 신호들(Vsb, Vspb)을 이용하여 촉매 변환기의 작동에 관한 진단이 이루어진다.In step 202 a diagnosis is made concerning the operation of the catalytic converter using signals Vsb and Vspb.
그러므로 진단은 신호들의 하나(Vspb)가 비례식 신호(Vsp)를 모형으로 하고, 그러므로 비례식 탐침으로부터 시작된 신호를 모형으로 한 온오프 유형의 두 개의 신호들에 기초하여 이루어진다.The diagnosis is therefore made on the basis of two signals of on-off type in which one of the signals Vspb is modeled on the proportional signal Vsp and therefore modeled on the signal originating from the proportional probe.
하나의 장점은 신호(Vsp)를 신호(Vspb)로 변환하는 것이, 비례식 신호와 이진식 신호의 조합에 기초하였을 때 얻어지는 진단에 비해 진단의 질을 향상시킨다는 점이다. One advantage is that the conversion of the signal Vsp into the signal Vspb improves the quality of the diagnosis compared to the diagnosis obtained based on the combination of the proportional and binary signals.
나아가, 촉매 변환기의 하류에서의 이진 탐침의 사용은 비용을 절감시키고, 동시에 상술한 바와 같이 감시 방법의 성능을 향상시킨다.Furthermore, the use of a binary probe downstream of the catalytic converter saves cost and at the same time improves the performance of the monitoring method as described above.
단계(203)에서는, 진단의 결과에 기초하여 가능하면 조치가 이루어진다.In
특별히, 촉매 변환기가 아주 심한 정도의 노화에 도달하여, 그로 인해 불완전하게 작동하는 것을 진단이 나타낼 때에는, 수리가 이루어질 수 있도록 운전자가 수리 공장에 정지하라고 경고하기 위해 계기판에 표시기를 작동시키는 것이 조치일 수 있음을 알 수 있다.In particular, when diagnostics indicate that the catalytic converter has reached a very severe degree of aging and is therefore incompletely operated, it is a measure to operate the indicator on the instrument panel to warn the operator to stop at the repair shop so that repairs can be made. It can be seen that.
물론 생각할 수 있는 다른 조치들이 존재하며, 이하에서 살펴볼 것이다.Of course there are other measures you can think of, which will be discussed below.
이제 본 발명에 따른 감시 방법의 바람직한 일 실시예가 더 상세히 설명될 것이다.One preferred embodiment of the monitoring method according to the invention will now be described in more detail.
단계(200)에서, 신호들(Vsb, Vsp)이 ECU로 공급된다.In
단계(201)에서, 이러한 ECU는 촉매 변환기가 제거 단계(purge phase)에 있는 것으로 결정되었을 때 신호(Vsp)를 온오프 유형 신호(Vspb)로 변환한다.In
이와 같은 단계에 있지 않을 때에, 방법은 비활성화된다.When not in this step, the method is deactivated.
대체예로서, 단계(200)가 수행되기도 이전에 제거 단계에서의 조건이 적용될 수 있다는 점을 주목할 수 있다.As an alternative, it may be noted that the conditions in the removal step may be applied before
바람직한 실시예에 따르면, 변환이 수행되기 전에 다른 검사들이 확인되어야 한다. According to a preferred embodiment, other checks must be confirmed before the conversion is performed.
특별히, 비례식 탐침(120)으로부터의 신호(Vsp)가, 예를 들어 최종 정상상태 값의 20% 미만으로 언더슈팅(undershooting)되지 않은 것을 확인하는 것이 가능하다.In particular, it is possible to confirm that the signal Vsp from the
또한 신호(Vsp)가 두 개의 조정 가능한 전압 값들의 사이에(예를 들어 0.98 내지 0.955 V) 또는 미리 정해진 값의 미만(예를 들어 0.52 초)에서 천이 시간을 갖는 것을 확인하는 것이 가능하다.It is also possible to confirm that the signal Vsp has a transition time between two adjustable voltage values (for example 0.98 to 0.955 V) or below a predetermined value (for example 0.52 seconds).
다양한 조건들이 만족되면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감시 방법은 단계(201)에서 온오프 유형의 탐침 모델을 이용하여 변환을 수행하는데, 탐침 모델의 하나의 입력은 탐침(120)에 의해 공급되는 신호(Vsp)에 반응한다. If various conditions are met, the monitoring method according to the preferred embodiment of the present invention performs the conversion using an on-off type probe model in
제한적이이지 않은 예로서, 탐침 모델은 변환된 신호(Vspb)가 미리 정해진 상부값과 하부값을 갖는 사각파가 되도록 설계될 수 있다.As a non-limiting example, the probe model may be designed such that the converted signal Vspb is a square wave having a predetermined upper and lower value.
하부값으로부터 상부값으로의 변환은 예를 들어 전압(Vsp)이 조정 가능한 문턱값 이하로 하강할 때에 발생한다.The conversion from the lower value to the upper value occurs, for example, when the voltage Vsp falls below the adjustable threshold.
바람직하게는 하부값이 0 볼트가 되도록 하고, 상부값이 상기 문턱값에 가깝도록 준비될 수 있다.Preferably the lower value is 0 volts, and the upper value may be prepared to be close to the threshold.
보다 바람직하게는 문턱값과 상부값은 실질적으로 1 V일 수 있다.More preferably, the threshold value and the upper value may be substantially 1V.
이러한 점에 있어서, 도 3의 제한적인 예를 참조할 수 있는데, 도 3은 신호(Vsp)가 하측 방향으로 약 0.95 V의 문턱값을 지나갈 때 신호(Vspb)가 0 볼트로부터 약 0.93 V에 가깝게 변환될 수 있는 것을 보여준다.In this regard, reference may be made to the limiting example of FIG. 3, which shows that the signal Vspb is close to about 0.93 V from 0 volts when the signal Vsp crosses a threshold of about 0.95 V in the downward direction. Show what can be converted.
감시 방법의 단계(201)의 선택예의 형태로서, 탐침 모델은 지도(map)를 이용하여 신호(Vsp)가 이진 신호(Vspb)로 변환되게 하는 것을 가능하게 한다. In the form of an optional example of
이러한 지도는 신호(Vspb)의 형태를 신호(Vsp)의 함수로 결정하는 것을 보조하는 정보를 제공한다.This map provides information to assist in determining the shape of the signal Vspb as a function of the signal Vsp.
그리고 바람직하게는 지도는 신호(Vspb)를 Vsp의 함수로 직접 제공한다.And preferably the map provides the signal Vspb directly as a function of Vsp.
어떠한 경우이든지, ECU가 온오프 유형의 이용 가능한 두 개의 신호들(Vsb, Vspb)을 가질 때에는, 이러한 두 개의 신호들은 단계(202)에서 진단을 하기 위해 사용된다.In any case, when the ECU has two signals, Vsb and Vspb, of the on-off type, these two signals are used to diagnose in
그리고 수많은 진단 기준이 이용된다.And a number of diagnostic criteria are used.
하나의 측면에 따르면, 기준은 상술한 두 개의 신호들의 차이를 결정하는 것에 기초할 수 있다.According to one aspect, the criteria may be based on determining the difference between the two signals described above.
그러나 더 구체적으로는 바람직한 실시예로서, 이러한 차이의 면적이 적분 을 계산함으로써 결정된다.More specifically, however, as a preferred embodiment, the area of this difference is determined by calculating the integral.
제한적이지 않은 예로서, 이하의 적분을 결정하는 것이 가능하다.As a non-limiting example, it is possible to determine the following integrals.
여기에서 Cdiag, t1, t2, 및 Dgaz는 각각 사용된 진단 기준과, 시간에서의 두 개의 미리 정해진 순간들과, 촉매 변환기를 통과하는 배기 가스의 흐름 속도를 나타낸다.Where Cdiag, t1, t2, and Dgaz each represent the diagnostic criteria used, two predetermined moments in time, and the flow rate of the exhaust gas through the catalytic converter.
바람직하게는, t1 및 t2는 각각 제거(purge)의 시작과 종료에 대응한다.Preferably, t1 and t2 correspond to the start and end of the purge, respectively.
예시의 방법으로, Cdiag의 결과에 대응하는 면적(A)을 나타내기 위해 사용된 해칭(hatching)을 갖는 도 3을 참조할 수 있다.By way of example, reference may be made to FIG. 3 with hatching used to represent the area A corresponding to the results of Cdiag.
어떠한 Cdiag 기준이 선택되든지, 이러한 기준은 그 이후에 촉매 변환기 상태를 평가하기 위해 적어도 하나의 미리 정해진 문턱값과 비교된다.Whichever Cdiag criterion is chosen, this criterion is then compared with at least one predetermined threshold to assess the catalytic converter condition.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, Cdiag 기준은 세 개의 문턱값들과 비교된다.In a preferred embodiment of the invention, the Cdiag criterion is compared with three thresholds.
이와 같은 비교의 일 장점은 진단이 더 정밀해진다는 점이다.One advantage of such a comparison is that the diagnosis is more precise.
특별히, Cdiag가 제1 문턱값(S1diag)을 초과하면, 촉매 변환기 효율은 양호한 것으로 간주된다.In particular, if Cdiag exceeds the first threshold S1diag, the catalytic converter efficiency is considered to be good.
Cdiag 이 S1diag와 제2 문턱값(S2diag)의 사이에 있으면, 그 때에는 촉매 변환기 효율이 초기의 사용시로부터 저하된 것으로, 즉 첫 번째의 노화의 정도를 나타내는 것으로 간주된다. If Cdiag is between S1diag and the second threshold S2diag, then the catalytic converter efficiency is considered to have decreased since the initial use, that is, to indicate the degree of first aging.
그러나 효율에서의 이러한 손실은 엔진의 오염 물질 저감 사양에 대해서는 수용할 만한 것으로 간주된다.However, this loss in efficiency is considered acceptable for the engine's pollutant reduction specification.
마지막으로, Cdiag이 S2diag와 제3 문턱값(S3diag)의 사이에 있으면, 그 때에는 촉매 변환기의 효율은 첫 번째 사용의 시간으로부터 현저히 저하된 것으로 간주된다.Finally, if Cdiag is between S2diag and the third threshold S3diag, then the efficiency of the catalytic converter is considered to be significantly lowered from the time of first use.
이것은 허용할 수 없는 것으로 간주되는 노화의 두 번째 정도를 나타낸다.This represents a second degree of aging that is considered unacceptable.
상술한 세 개의 문턱값들은 엔진 검사 단계 동안에 조정될 수 있음을 주목할 것이다. It will be noted that the three thresholds described above can be adjusted during the engine inspection phase.
제한적이지 않은 예의 방식으로서, 도 3은 촉매 변환기가 각각 제1 노화 정도와 제2 노화의 정도를 보일 때에 이진 탐침(130)으로부터의 신호(Vsb)에 각각 대응하는 두 개의 곡선들(Vsb1, Vsb2)을 도시한다.As a non-limiting example, FIG. 3 shows two curves Vsb1 and Vsb2 respectively corresponding to the signal Vsb from the
사실, 곡선들(Vsb1, Vsb2)의 사이의 면적은 Vsb2와 Vspb의 사이의 면적보다 작다는 것을 알 수 있다.In fact, it can be seen that the area between the curves Vsb1 and Vsb2 is smaller than the area between Vsb2 and Vspb.
그러므로 기술 분야에서 숙련된 자는 이진 탐침(130)으로부터의 곡선(Vsb)과 모델로부터의 곡선(Vspb)의 사이의 순간적인 천이가 작을수록 촉매 변환기의 노화의 정도가 크다는 것을 쉽게 이해할 것이다.Therefore, those skilled in the art will readily understand that the smaller the instantaneous transition between the curve Vsb from the
어떠한 경우이든지, 비교의 결과가 구해지면 적절한 조치를 위하기 위해 곧바로 단계(203)로 진행하거나, 차량의 사용 동안에 수행된 일련의 진단들에 기초한 복합 진단을 하기 위한 목적으로 단계(203)로 진행하기 이전에 상술한 단계들(200 내지 202)을 반복하는 것이 가능하다.In either case, once the results of the comparison have been obtained, proceed directly to step 203 for appropriate action or to step 203 for the purpose of making a complex diagnosis based on a series of diagnostics performed during use of the vehicle. It is possible to repeat the steps 200-202 described above before.
복합 진단은 특별히 일련의 각각의 진단들이 동일한 결과를 가져오는지를 확인하는 단계로 이루어진다.The complex diagnosis consists of specifically checking that each of the series of diagnosis produces the same result.
물론 다른 복합 진단이 정의될 수도 있다.Of course, other complex diagnostics may be defined.
예를 들어, 복합 진단들의 결과가 일련의 진단들의 특정 백분율, 예를 들어 90%에 의해 구해지는 하나로 선택되게 할 수 있다.For example, the result of multiple diagnoses may be selected to be one obtained by a certain percentage of a series of diagnoses, for example 90%.
상술한 바와 같이, 단계(203)에서 취해지는 조치들은 이전의 단계(202)에서 결정된 결과에 기초한다.As discussed above, the actions taken in
특별히 촉매 변환기 효율의 손실과, 그로 인한 촉매 변환기 기능 불량이 탐지되었을 때, 조치는 운전자에게 수리가 수행될 수 있도록 수리 공장에 정지해야 한다는 것을 표시하는 것일 수도 있다.In particular, when a loss in catalytic converter efficiency and a resulting catalytic converter malfunction is detected, the action may be to indicate to the operator that the repair shop should be stopped so that the repair can be performed.
이러한 표시는 전형적으로 계기판에 위치한 표시 램프를 이용함에 의해 주어진다.This indication is typically given by using an indicator lamp located on the instrument cluster.
이와 같은 표시는 기능 불량이 탐지되는 동안 차량이 연속하여 여러 번 구동되었을 때 작동될 수 있다.Such an indication may be activated when the vehicle has been driven several times in succession while a malfunction is detected.
조치는 또한 메모리에 기능 불량의 상태와 이러한 상태와 관련된 다양한 데이터 목록들을 함께 저장하는 것으로 이루어질 수 있다.The action may also consist of storing together a state of malfunction in the memory and various data lists associated with this state.
예를 들어 차량이 이동한 전체 거리나 고장이 탐지되었을 때의 엔진 파라미터들을 나타내는 다른 변수들이 이러한 메모리 내에 기록될 수 있다.For example, other variables representing the total distance traveled by the vehicle or engine parameters when a failure is detected may be recorded in this memory.
그러면 수리 가게는 메모리를 참조하여 무엇이 촉매 변환기의 노화를 가져왔는지를 쉽게 결정할 수도 있다.The repair shop can then easily consult the memory to determine what caused the catalytic converter to age.
나아가 복합 진단의 경우에 있어서 궁극적으로는 복합 진단의 결과는 촉매 변환기가 교체를 필요로 하지 않는 상태에 있다는 것을 선언하는 것이지만, 일련의 진단들의 각각에 관련된 데이터가 기록될 수도 있다.Furthermore, in the case of complex diagnostics, ultimately the result of the complex diagnostics is to declare that the catalytic converter is in a state that does not require replacement, but data relating to each of the series of diagnostics may be recorded.
일 장점은 메모리를 참조하여 어떤 적절한 수리를 수행하는 수리 가게가 촉매 변환기의 수명의 결과를 얻는다는 점이다. One advantage is that a repair shop performing some proper repairs with reference to the memory results in the lifetime of the catalytic converter.
예를 들어, 복합 진단이 예로서 앞서 나타낸 90% 문턱값에 비해 80%의 고장을 나타내는 진단들을 갖는 것으로 복합 진단이 결정한다면, 복합 진단은 운전자에게 촉매 변환기의 문제가 되는 고장이 아직 나타나지 않았지만 고장이 곧 발생할 것이며 그러므로 예방적 조치로서 수리가 수행되게 하는 것이 타당함을 경고할 수 있다.For example, if a compound diagnosis determines that the compound diagnosis has, for example, diagnostics that indicate 80% failure compared to the 90% threshold shown above, the compound diagnosis may fail even though the operator has not yet seen a problem that is a catalytic converter problem. This may happen soon and therefore it can be warned that it is reasonable to have the repair performed as a preventive measure.
본 발명의 감시 방법을 더 향상시키기 위해서는, 본 발명의 다른 특징에 따라 최적의 민감도와 수명 성능을 얻기 위하여 단계들(200 내지 203)을 이진 탐침(130)의 작동이 확인되는 단계(300)와 연계시키는 것이 가능하다.In order to further improve the monitoring method of the present invention, the
그러므로 본 발명의 감시 방법이나 시스템이 작동하지 않을 때에는 통상적인 조건하에서 시스템이 작동하도록 탐침(130)이 제어된다.Therefore, when the monitoring method or system of the present invention is inoperative, the
예를 들어, 단계(200)가 수행되기 이전에 가열 전류가 탐침(130)을 통해 전송되어, 이러한 탐침의 산소 함량 감지 요소의 온도(Tip)가 약 700℃가 되도록 한다.For example, a heating current is sent through the
대조적으로 감시 시스템이 작동할 때에는 상기 온도(Tip)가 바람직하게는 400 내지 500℃의 낮은 온도에 있도록 탐침이 제어된다.In contrast, when the monitoring system is operating, the probe is controlled such that the temperature Tip is preferably at a low temperature of 400 to 500 ° C.
이러한 온도 범위에서, 탐침은 민감도의 측면에서 더 좋은 성능을 제공할 것으로 추정된다.In this temperature range, the probe is expected to provide better performance in terms of sensitivity.
그럼에도 불구하고 탐침(130)은 이러한 온도 범위에서는 특별히 심한 오염의 결과로 인해 700℃에서 겪는 것보다 심한 손상을 겪어, 감지 요소의 온도(Tip)를 이러한 방식으로 감소시키는 것은 독립된 길이의 시간 동안만 이루어진다. Nevertheless, the
기껏해야 이러한 감소는 감시 방법의 하나 이상의 주기만큼 지속된다.At most, this decrease lasts for one or more cycles of the monitoring method.
이러한 방법으로, 이진 탐침(130)의 수명이 유지된다.In this way, the lifetime of the
일 측면에 따르면 온도(Tip)의 변화는 실질적으로 700℃의 값으로부터 상기 범위 내에 놓이는 값으로 탐침(130)을 가열하는 가열 전류를 위한 설정값을 변화시키는 데 있다. According to one aspect, the change in temperature Tip is to change the setpoint for the heating current to heat the
다른 측면에 따르면, 변화는 몇가지 단계들에 의해 영향을 받을 수 있다.According to another aspect, the change can be affected by several steps.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 두 개의 단계들이 이용된다.In a preferred embodiment of the present invention, two steps are used.
제1 단계에서, 온도(Tip)는 미리 정해진 속도로 감소되어 상기 400-500℃ 범위에 이른다. In a first step, the temperature Tip is reduced at a predetermined rate to reach the 400-500 ° C range.
이러한 속도는 상기 차량 검사 동안에 조정될 수 있다.This speed can be adjusted during the vehicle inspection.
제2 단계에서, 온도가 상기 범위를 절대 벗어나지 않도록 온도가 조정될 수 있다.In a second step, the temperature can be adjusted so that the temperature never leaves this range.
여기에서 어떠한 제어 방법이 이용되든지 상기 범위 내의 온도(Tip)는 탐침(130)의 생산의 범위 및/또는 노화를 고려하여 결정될 수 있다.Whatever control method is used herein, the temperature Tip within the range may be determined in consideration of the range of production of the
물론 본 발명은 절대로 상기에서 설명되며 도면들에서 도시된 실시예들에 제한되지 않는다.Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described above and shown in the drawings.
특별히, 본 발명의 엔진은 논의된 시험들 이외의 시험들이 충족된 경우에 감시 방법을 이용할 수 있다.In particular, the engine of the present invention may utilize a monitoring method when tests other than those discussed are met.
예를 들어, 감시 방법은 촉매 변환기가 제거하는 동안 그리고 차량 속력이 미리 정해진 문턱값, 예를 들어 30 km/h 미만인 부가적인 조건 하에서 구현될 수 있다.For example, the monitoring method can be implemented during removal of the catalytic converter and under additional conditions where the vehicle speed is less than a predetermined threshold, for example less than 30 km / h.
본 발명은 내부 내연기관, 특별히 디젤 엔진의 배기 라인에 설치된 촉매 변환기의 효율성을 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing the efficiency of an internal combustion engine, in particular a catalytic converter installed in an exhaust line of a diesel engine.
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