KR20100003829A

KR20100003829A - 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단방법

Info

Publication number: KR20100003829A
Application number: KR1020080063838A
Authority: KR
Inventors: 이상철; 이선봉; 정재윤
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-12
Also published as: KR101405695B1

Abstract

본 발명은 OBD-Ⅱ를 만족하기 위한 제1 내지 제3 요소 레벨 센서들의 고장을 진단할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법에 관한 것이다.

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Description

선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법{Error Diagnostic Method of Urea Level Sensor in Selective Catalytic Reduction System}

본 발명은 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 특히 OBD-Ⅱ를 만족하기 위한 제1 내지 제3 요소 레벨 센서들의 고장을 진단할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법에 관한 것이다.

배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 제거하기 위하여, 디젤 차량에는 녹스 저장 촉매(NOx Storage Catalysts), 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap) 및 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction 이하, SCR) 등 다수의 후처리 장치들이 장착된다. 이들 중 SCR은 요소를 이용하여 배기가스에 포함된 NOx에서 선택적으로 환원반응시킴으로써 배기가스에서 NOx를 제거하는 장치로, SCR은 요소가 저장되는 요소 저장 탱크를 구비한다.

도 1을 참조하면, SCR의 요소 저장 탱크에는 제1 내지 제3 요소 레벨 센서(11, 12, 13)들이 장착된다. 제1 내지 제3 요소 레벨 센서(11, 12, 13)들은 원 가 절감을 위해 스위치 방식 센서를 적용하고 있다. 제1 내지 제3 요소 레벨 센서(11, 12, 13)가 모두 온(On)되면 요소 저장 탱크에 요소가 80% 이상 레벨로 높음이라고 인식하며, 제2 및 제3 요소 레벨 센서(12, 13)가 온되고, 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프되면 요소 저장 탱크에 요소가 80 ~ 50% 레벨로 중간이라고 인식하며, 제3 요소 레벨 센서(13)가 온되고, 제1 및 제2 요소 레벨 센서(11, 12)가 오프되면 요소 저장 탱크에 요소가 10% 이하 레벨로 낮음이라고 인식한다.

한편, 강화되고 있는 OBD-Ⅱ(On-Board Diagnostics-Ⅱ)에서는 차량 내 장착되는 모든 센서에 고장 진단할 것을 요구하고 있는데, 이는 SCR 시스템의 제1 내지 제3 요소 레벨 센서(11, 12, 13)의 경우도 예외는 아니다.

그런데, 현재의 SCR 시스템은 제2 및 제3 요소 레벨 센서(11, 12)의 고장 진단 로직은 가지고 있으나, 제1 요소 레벨 센서(11)의 고장을 진단하는 로직은 가지고 있지 않다. 상세히 하면, 현재의 SCR 시스템은 제1 요소 레벨 센서(11)가 온인데, 제2 또는 제3 요소 레벨 센서(12, 13)가 오프(Off)이면, 오프인 센서를 고장으로 진단하고, 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프이고 제3 요소 레벨 센서(13)가 오프인데, 제2 요소 레벨 센서(12)가 온이면 제2 요소 레벨 센서를 고장으로 진단하는 등 제2 및 제3 요소 레벨 센서(11, 12)의 고장 진단 로직은 가지고 있으나, 제1 요소 레벨 센서(11)의 고장을 진단하는 로직은 가지고 있지 않다. 따라서, 현재의 SCR 시스템은 OBD-Ⅱ를 만족하기 위해서 제1 요소 레벨 센서(11)의 고장을 진단하는 로직이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 OBD-Ⅱ를 만족하기 위한 제1 내지 제3 요소 레벨 센서들의 고장을 진단할 수 있도록 하는 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 제1 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계를 만족하지 않으면, 제2 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계를 만족하면, 상기 제1 요소 레벨 센서가 오프 상태로 바뀐 시점부터의 누적주행거리를 계산하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 계산한 상기 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 임계주행거리를 초과하는가를 판단하는 제4 단계와; 상기 제4 단계에서 상기 누적주행거리가 상기 임계주행거리를 초과하면, 상기 제1 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 제5 단계와; 상기 제4 단계에서 상기 누적주행거리가 상기 임계주행거리를 초과하지 않으면, 상기 제1 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 제6 단계를 포함한다.

상기 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 상기 제1 단계를 만족하면, 상기 제2 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2-1 단계와; 상기 제2-1 단계를 만족하면, 상기 제2 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 단계와; 상기 제2-1 단계를 만족하지 않으면, 상기 제2 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 단계를 더 포함한다.

상기 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 상기 제2-1 단계에서 상기 제2 요소 레벨 센서가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2-2 단계와; 상기 제2-2 단계를 만족하면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 단계와; 상기 제2-2 단계를 만족하지 않으면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 단계를 더 포함한다.

상기 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 상기 제2 단계를 만족하면, 제3 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2-3 단계와; 상기 제2-3 단계를 만족하면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 단계와; 상기 제2-3 단계를 만족하지 않으면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 단계를 더 포함한다.

상기 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 요소 저장 탱크에 저장된 요소의 온도가 5℃를 초과하는가를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 요소 저장 탱크에 저장된 요소의 온도가 5℃를 초과하면 상기 제1 내지 제6 단계를 실행한다.

본 발명의 실시 예에 따른 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 제1 요소 레벨 센서가 오프인 상태에서 제2 요소 레벨 센서가 온 상태이고, 제1 요소 레벨 센서가 오프 상태로 바뀐 시점부터 계산한 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 임계주행거리를 초과하는가를 판단하여, 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 임계주행거리를 초과하면, 제1 요소 레벨 센서를 고장으로 판정함으로써 OBD-Ⅱ를 만족하기 위한 제1 내지 제3 요소 레벨 센서들의 고장을 진단할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 요소 저장 탱크에 저장된 요소의 온도가 5℃를 초과하는가를 판단하여(S12), 요소의 온도가 5℃를 초과하면, 제1 요소 레벨 센서(11, 도 1 참조)가 온 상태인가를 판단한다(S14). S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 온 상태이면, 제2 및 제3 요소 레벨 센서(12 및 13, 도 1 참조)는 온 상태이어야 한다. 그러므로, S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 온 상태이면, 먼저, 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태인가를 판단하여(S16), 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태이면, 제2 요소 레벨 센서(12)를 정상 판정한다(S18). 그리고, S16 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태가 아니면, 제2 요소 레벨 센서(12)를 고장 판정한다(S20). 이어서, S16 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서(13)가 온 상태인가를 판단한다(S22). S22 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서(13)는 온 상태이어야 한다. 그러므로, S22 단계의 판단 결과, 제3 요소 레벨 센서(13)가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서(13)를 정상 판정하고(S24), S22 단계에서 제3 요소 레벨 센서(13)가 온 상태가 아니면, 제3 요소 레벨 센서(13)를 고장 판정한다(S26).

한편, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 온 상태가 아니면 즉, 제1 요소 레벨 센서(11)가 온 상태에서 오프 상태가 되면, 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태인가를 판단한다(S28).

S28 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)는 제1 요소 레벨 센서(11)가 오픈 상태이므로 온 상태이어도 되고, 오프 상태가 아니어도 상관없다. 하지만, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프 상태이고, 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태일 때 제1 요소 레벨 센서(11)의 고장을 진단할 수 있으므로, S28 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 오프 상태인 경우에 대한 설명은 생략하기로 한다.

S28 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태이면, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프 상태로 바뀐 시점부터의 누적주행거리를 계산한다(S30). 그런 다음, S30 단계 에서 계산한 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량(예를 들어, 20ℓ)이 절반으로 되게 하는 임계주행거리(예를 들어, 10,000㎞)를 초과하는가를 판단한다(S32).

S32 단계에서 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 임계주행거리를 초과하면, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 제1 요소 레벨 센서(11)를 고장 판정한다(S34). 그리고, S32 단계에서 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 임계주행거리를 초과하지 않으면, 제1 요소 레벨 센서(11)를 정상 판정한다(S36). 상세히 하면, 일반적으로, 제1 요소 레벨 센서(11)는 요소 저장 탱크의 요소 레벨이 80% 이하가 되면 오프되고, 제2 요소 레벨 센서(12)는 요소 저장 탱크의 요소 레벨이 30% 이하가 되면 오프되는데, S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프되고, S30 단계에서 계산한 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프 상태로 바뀐 시점부터의 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 주행거리를 초과하는데도, 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태를 유지한다는 것은 요소 저장 탱크의 요소 용량이 S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 온이어야 하는 수준에 있었음에도 불구하고 오프되었다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 S14 단계에서 제1 요소 레벨 센서(11)가 오프 상태가 되고 S30 단계에서 계산한 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 주행거리를 초과하면, 제1 요소 레벨 센서(11)를 고장 판정함으로써 제1 요소 레벨 센서(11)의 고장을 판정할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 OBD-Ⅱ를 만족하기 위한 제1 내지 제3 요소 레벨 센서들의 고장을 진단할 수 있다.

그리고, S28 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서(13)가 온 상태인가를 판단한다(S38). S28 단계에서 제2 요소 레벨 센서(12)가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서(13)는 온 상태이어야 한다. 그러므로, S38 단계의 판단 결과, 제3 요소 레벨 센서(13)가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서(13)를 정상 판정하고(S24), S32 단계에서 제3 요소 레벨 센서(13)가 온 상태가 아니면, 제3 요소 레벨 센서(13)를 고장 판정한다(S26).

한편, 본 발명의 SCR 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법은 S12 단계에서 요소의 온도가 5℃를 초과하지 않으면, 요소가 액체 상태가 아닐 수 있으므로 제1 내지 제3 요소 레벨 센서(11 내지 13)의 상태를 파악하지 않는다.

도 1은 SCR의 요소 저장 탱크를 개략적으로 나타내는 도면,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 제1 요소 레벨 센서 12 : 제2 요소 레벨 센서

13 : 제3 요소 레벨 센서

Claims

제1 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제1 단계와;

상기 제1 단계를 만족하지 않으면, 제2 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2 단계와;

상기 제2 단계를 만족하면, 상기 제1 요소 레벨 센서가 오프 상태로 바뀐 시점부터의 누적주행거리를 계산하는 제3 단계와;

상기 제3 단계에서 계산한 상기 누적주행거리가 요소 저장 탱크의 저장 용량이 절반으로 되게 하는 임계주행거리를 초과하는가를 판단하는 제4 단계와;

상기 제4 단계에서 상기 누적주행거리가 상기 임계주행거리를 초과하면, 상기 제1 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 제5 단계와;

상기 제4 단계에서 상기 누적주행거리가 상기 임계주행거리를 초과하지 않으면, 상기 제1 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 단계를 만족하면, 상기 제2 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2-1 단계와;

상기 제2-1 단계를 만족하면, 상기 제2 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 단 계와;

상기 제2-1 단계를 만족하지 않으면, 상기 제2 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 제2-1 단계에서 상기 제2 요소 레벨 센서가 온 상태이면, 제3 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2-2 단계와;

상기 제2-2 단계를 만족하면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 단계와;

상기 제2-2 단계를 만족하지 않으면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 단계를 만족하면, 제3 요소 레벨 센서가 온 상태인가를 판단하는 제2-3 단계와;

상기 제2-3 단계를 만족하면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 정상 판정하는 단 계와;

상기 제2-3 단계를 만족하지 않으면, 상기 제3 요소 레벨 센서를 고장 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법.
청구항 1에 있어서,

요소 저장 탱크에 저장된 요소의 온도가 5℃를 초과하는가를 판단하는 단계를 더 포함하며,

상기 요소 저장 탱크에 저장된 요소의 온도가 5℃를 초과하면 상기 제1 내지 제6 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템의 요소 레벨 센서의 고장 진단 방법.