KR20110116581A - 공연비 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공연비 제어 시스템 및 그 방법을 개시한다. 즉, 람다 센서를 촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에만 설치하고, 해당 감지신호를 토대로 공연비 제어 및 촉매의 정화효율 진단을 동시에 실시함에 따라 촉매 컨버터 전 후단에 각각 설치하는 기존 기술과 대비하여 차량의 원가를 저감시킬 수 있다.

Description

공연비 제어 시스템 및 그 방법{LAMBDA CONTROLLING SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 람다 센서를 이용한 공연비 제어 방안에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하나의 람다 센서를 촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에만 설치하고 해당 감지신호에 대한 희박(Lean) 농후(Rich) 판정을 통해 공연비를 만족시키기 위한 연료 보정량을 계산함과 아울러, 촉매의 산소 저장 용량(OSC:Oxygen Storage Capacity)에 따른 정화효율을 진단하는 공연비 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
현재의 엔진은 촉매 컨버터(Catalyst Converter)를 이용하여 엔진에서 나오는 배기 가스를 후처리하는 방법을 통해서 오염물질을 저감시키는 방법을 적용하고 있다.
이와 관련하여, 상술한 촉매 컨버터의 효율을 극대화하기 위해서 배기가스 중의 산소농도를 측정하는 람다 센서를 적용함으로써, 연료량을 보정함과 동시에 촉매를 진단하여 상시 후처리 과정을 실시한다.
보다 구체적으로, 현재에는 두 개의 람다 센서를 촉매 컨버터 전 후단에 각각 설치하여 촉매 전단의 람다 센서의 경우, 센싱 값을 토대로 연료 보정을 위해 사용하며, 후단의 람다 센서의 경우 센싱 값을 토대로 촉매 진단을 위해 사용하고 있다.
그러나, 이와 같이 두 개의 람다 센서를 적용하는 기존의 방식은 차량의 원가를 증가시키는 원인으로 작용하며, 복수의 센서를 적용함으로 인해 차량 상태 판단에 있어서 다수의 센싱 신호에 대한 제어 및 판단을 위해 복잡한 알고리즘이 요구된다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 선행 기술에 내재되었던 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은, 촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에만 설치된 람다 센서의 감지신호에 대한 희박(Lean) 농후(Rich) 판정을 통해 공연비를 만족시키기 위한 연료 보정량을 계산함과 아울러, 촉매의 산소 저장 용량(OSC:Oxygen Storage Capacity)에 따른 정화효율을 진단하는 공연비 제어 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따라, 공연비 제어 시스템이 제공되며: 상기 시스템은, 촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에 설치되어 배기가스 중의 산소농도를 측정하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 출력되는 감지 신호에 대한 변동 시간을 측정하여 상기 측정된 변동 시간을 토대로 연료 보정량을 산출하는 연료 보정량 산출부; 상기 측정된 변동 시간을 토대로 촉매 진단을 수행하는 촉매 진단부; 및 상기 산출된 연료 보정량을 토대로 연료 공급을 제어하는 연료 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연료 보정량 산출부는, 상기 감지 신호가 농후(Rich)에서 희박(Lean)으로 반전되는 시간인 제 1 변동 시간 및 희박에서 농후로 반전되는 시간인 제 2 변동 시간을 포함하는 상기 변동 시간을 측정하고, 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 시간 차를 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 연료 보정량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 촉매 진단부는, 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율을 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 촉매 진단을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라 공연비 제어 방법이 제공되며: 이 방법은, 촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에서 배기가스 중의 산소농도를 측정하는 센싱 단계; 상기 측정된 산소농도에 따른 감지 신호에 대한 변동 시간을 측정하는 변동 시간 측정 단계; 상기 측정된 변동 시간을 토대로 연료 보정량을 산출하는 연료 보정량 산출 단계; 상기 측정된 변동 시간을 토대로 촉매 진단을 수행하는 촉매 진단 단계; 및 상기 산출된 연료 보정량을 토대로 연료 공급을 제어하는 연료 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 변동 시간 측정 단계는, 상기 감지 신호가 농후(Rich)에서 희박(Lean)으로 반전되는 시간인 제 1 변동 시간 및 희박에서 농후로 반전되는 시간인 제 2 변동 시간을 포함하는 상기 변동 시간을 측정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연료 보정량 산출 단계는, 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 시간 차를 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 연료 보정량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 촉매 진단 단계는, 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율을 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 촉매 진단을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공연비 제어 시스템 및 그 방법에 따르면, 하나의 람다 센서를 촉매 컨버터 후단에만 설치하고, 해당 감지신호를 토대로 공연비 제어 및 촉매의 정화효율 진단을 동시에 실시함에 따라 촉매 컨버터 전 후단에 각각 설치하는 기술과 대비하여 차량의 원가를 저감시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공연비 제어 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공연비 제어 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 공연비 제어 시스템의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은, 배기가스 중의 산소농도를 측정하는 센싱부(100); 상기 센싱부로부터 출력되는 감지 신호를 토대로 연료 보정량을 산출하는 연료 보정량 산출부(200); 상기 센싱부로부터 출력되는 감지 신호를 토대로 촉매 진단을 수행하는 촉매 진단부(300); 및 연료 공급을 제어하는 연료 보정부(400)를 포함하는 구성을 갖는다.
상기 센싱부(100)는, 촉매 컨버터(Catalyst Converter;500) 후단에 설치되는 람다 센서를 지칭하는 것으로, 촉매 컨버터(500) 후단에서 배기가스 중의 산소농도를 측정하여 그에 따른 감지 신호를 출력한다.
상기 연료 보정량 산출부(200)는 상기 센싱부로부터 출력되는 감지 신호에 대한 변동 시간을 측정하여 상기 측정된 변동 시간을 토대로 연료 보정량을 산출한다. 보다 구체적으로, 연료 보정량 산출부(200)는 상기 감지 신호가 농후(Rich)에서 희박(Lean)으로 반전되는 시간인 제 1 변동 시간(T_RL)과 또한, 희박에서 농후로 반전되는 시간인 제 2 변동 시간(T_LR)을 측정하여 상기 제 1 변동 시간과 제 2 변동 시간의 시간 차(T_RL-K*T_LR:K는 상수)를 계산한다. 이와 관련하여 연료 보정량 산출부(200)는 상기 계산된 제 1 변동 시간과 제 2 변동 시간의 시간 차를 기 설정된 기준 값과 비교하여, 기준 값을 초과할 경우, 희박한 연료 공급 상태로 판정하여 이를 보정하기 위해 기 설정된 많은 량의 연료 보정량을 산출하고, 반면 기준 값 이하일 경우, 농후한 연료 공급 상태로 판정하고, 이를 보정하기 위해 기 설정된 적은 량의 연료 보정량을 산출한다. 따라서, 연료 보정부(400)는 연료 보정량 산출부(200)를 통해 산출된 연료 보정량을 토대로 실질적인 연료 공급을 제어한다.
한편, 상기 촉매 진단부(200)는 상기 측정된 변동 시간을 토대로 촉매 진단을 수행한다. 보다 구체적으로, 촉매 진단부(200)는 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율(T_RL/T_LR)을 기 설정된 기준 값과 비교함으로써, 촉매의 산소 저장 용량(OSC:Oxygen Storage Capacity)에 따른 정화효율을 진단한다. 즉, 촉매 진단부(200)는 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율(T_RL/T_LR)이 기 설정된 기준 값 미만일 경우, 산소 저장 용량이 낮아져 촉매의 정화 효율이 떨어지는 것으로 판정한다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공연비 제어 방법을 설명하기로 한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.
먼저, 촉매 컨버터(Catalyst Converter;500) 후단에서 배기가스 중의 산소농도를 측정한다(S110). 바람직하게는, 센싱부(100) 즉, 촉매 컨버터(500) 후단에 설치되는 람다 센서가 배기가스 중의 산소농도를 측정하여 그에 따른 감지 신호를 출력한다.
그런 다음, 상기 감지 신호에 대한 변동 시간을 측정한다(S120). 바람직하게는, 연료 보정량 산출부(200)가 상기 감지 신호가 농후(Rich)에서 희박(Lean)으로 반전되는 시간인 제 1 변동 시간(T_RL)과 또한, 희박에서 농후로 반전되는 시간인 제 2 변동 시간(T_LR)을 측정한다.
그리고 나서, 상기 측정된 변동 시간을 토대로 연료 보정량을 산출한다(S130-S160). 바람직하게는, 연료 보정량 산출부(200)가 상기 제 1 변동 시간과 제 2 변동 시간의 시간 차(T_RL-K*T_LR:K는 상수)를 계산한다. 이와 관련하여 연료 보정량 산출부(200)는 상기 계산된 제 1 변동 시간과 제 2 변동 시간의 시간 차를 기 설정된 기준 값과 비교하여, 기준 값을 초과할 경우, 희박한 연료 공급 상태로 판정하여 이를 보정하기 위해 기 설정된 많은 량의 연료 보정량을 산출하고, 반면 기준 값 이하일 경우, 농후한 연료 공급 상태로 판정하고, 이를 보정하기 위해 기 설정된 적은 량의 연료 보정량을 산출한다.
이후, 상기 산출된 연료 보정량을 토대로 연료 공급을 제어한다(S170-S180). 바람직하게는, 연료 보정부(400)가 연료 보정량 산출부(200)를 통해 산출된 연료 보정량을 토대로 실질적인 연료 공급을 제어한다.
한편, 상기 측정된 변동 시간을 토대로 촉매 진단을 수행한다(S190-S210). 바람직하게는, 촉매 진단부(200)가 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율(T_RL/T_LR)을 계산하고, 이를 기 설정된 기준 값과 비교함으로써, 촉매의 산소 저장 용량(OSC:Oxygen Storage Capacity)에 따른 정화효율을 진단한다. 즉, 촉매 진단부(200)는 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율(T_RL/T_LR)이 기 설정된 기준 값 미만일 경우, 산소 저장 용량이 낮아져 촉매의 정화 효율이 떨어지는 것으로 판정한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 두 개의 람다 센서를 촉매 컨버터 전 후단에 각각 설치하는 기존의 방법 대신 하나의 람다 센서를 촉매 후단에만 설치하고, 해당 감지신호에 대한 희박(Lean) 농후(Rich) 판정을 통해 공연비=1 을 만족시키기 위한 연료 보정량을 계산함과 아울러, 촉매의 산소 저장 용량(OSC:Oxygen Storage Capacity)에 따른 정화효율을 진단할 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 공연비 제어 시스템 및 그 방법의 경우 두 개의 람다 센서를 촉매 컨버터 전 후단에 각각 설치하는 기존의 방법 대신 하나의 람다 센서를 촉매 후단에만 설치하여 해당 감지신호를 토대로 공연비 제어를 실시한다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 센싱부
200: 연료 보정량 산출부
300: 촉매 진단부
400: 연료 보정부
500: 촉매 컨버터

Claims (7)

  1. 공연비 제어 시스템에 있어서,
    촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에 설치되어 배기가스 중의 산소농도를 측정하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 출력되는 감지 신호에 대한 변동 시간을 측정하여 상기 측정된 변동 시간을 토대로 연료 보정량을 산출하는 연료 보정량 산출부;
    상기 측정된 변동 시간을 토대로 촉매 진단을 수행하는 촉매 진단부; 및
    상기 산출된 연료 보정량을 토대로 연료 공급을 제어하는 연료 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 보정량 산출부는,
    상기 감지 신호가 농후(Rich)에서 희박(Lean)으로 반전되는 시간인 제 1 변동 시간 및 희박에서 농후로 반전되는 시간인 제 2 변동 시간을 포함하는 상기 변동 시간을 측정하고, 상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 시간 차를 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 연료 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 진단부는,
    상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율을 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 촉매 진단을 수행하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 시스템.
  4. 공연비 제어 방법에 있어서,
    촉매 컨버터(Catalyst Converter) 후단에서 배기가스 중의 산소농도를 측정하는 센싱 단계;
    상기 측정된 산소농도에 따른 감지 신호에 대한 변동 시간을 측정하는 변동 시간 측정 단계;
    상기 측정된 변동 시간을 토대로 연료 보정량을 산출하는 연료 보정량 산출 단계;
    상기 측정된 변동 시간을 토대로 촉매 진단을 수행하는 촉매 진단 단계; 및
    상기 산출된 연료 보정량을 토대로 연료 공급을 제어하는 연료 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 변동 시간 측정 단계는,
    상기 감지 신호가 농후(Rich)에서 희박(Lean)으로 반전되는 시간인 제 1 변동 시간 및 희박에서 농후로 반전되는 시간인 제 2 변동 시간을 포함하는 상기 변동 시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 연료 보정량 산출 단계는,
    상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 시간 차를 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 연료 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 촉매 진단 단계는,
    상기 제 1 변동 시간 대비 제 2 변동 시간의 비율을 기 설정된 기준 값과 비교하여 상기 촉매 진단을 수행하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 방법.
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