KR100435767B1 - 차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간 시동시 점화진각, 엔진 rpm, 아이들 공기량 및 공연비 등을 측정하여 배출가스 저감장치에서 나오는 배출가스량을 예측하여 촉매가열 기능 고장을 판단할 목적으로;

배출가스 저감에 있어서, 동작중인 차량에서 촉매가열 기능 정상 작동여부를 판단하는 단계와; 점화진각, 엔진 회전수, 아이들 공기량 등을 측정하여 설정된 기준치 초과 여부를 판단하는 단계와; 상기 설정 기준치 초과시 촉매가열 기능 고장으로 판단, 소정의 고장 표시 신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어서, 빠른 고장 수리에 의한 새롭게 강화되는 배출가스 규제에 대응할 수 있을 뿐 아니라, 상기 촉매 가열 기능 고장 판단을 위한 별도의 하드웨어 변경 없이 소프트웨어적으로 처리가 가능함에 따라 원가를 절감할 수 있다.

Description

차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법{a fail detecting method for cold start emission reduction device of car}

본 발명은 차량용 배기가스 저감 장치의 고장 진단 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉간시 배출가스 발생을 저감하기 위한 차량용 배기가스 저감 장치의 고장 진단 방법에 관한 것이다.

차량의 배출가스 저감은 삼원촉매를 사용하여 유해가스(HC/CO/NOx)를 CO2와 H2O로 변환시킨다. 그런데, 배출가스 규제(OBD-II)가 강화되면서, 촉매의 사양을 강화하여도 규제 대응이 불가하게 되어, 냉간시동 초기 촉매의 조기 활성화를 유도하여 냉간시 발생되는 배출가스를 저감하는 기술을 차량에 적용하게 되었다.

이러한 냉각 시동시 배출가스 저감을 위한 기술을 촉매 가열(Catalyst Heating : 이하 CH 라칭함)이라고 한다.

상기에서 CH는 차량의 배출가스를 시험하는 FTP(Federal Test Procedure)중 배출가스가 가장 많이 나오는 냉간 시동직후 구간에서 촉매의 조기 활성화를 유도하여 유해가스를 빠르게 정화하여 배출가스를 저감하는 것을 말하며, 촉매의 온도를 빠르게 상승시키기 위해서는 점화진각 지연, 엔진 회전수 상향, 이이들 공기량의 증량, 및 냉간시 워밍 업 구간의 공연비를 희박하게 제어한다. 이러한 CH는 FTP 시험구간 중 냉간시동 직후, 20초간의 아이들 구간에서 실시한다.

그러나, 상기한 CH 기능의 작동여부를 운전자가 운전 중에 확인할 수 없는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉간 시동시 점화진각, 엔진 rpm, 아이들 공기량 및 공연비 등을 측정하여 배출가스 저감장치에서 나오는 배출가스량을 예측하여 촉매가열 기능 고장을 판단할 수 있는 차량용 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 배출가스 저감 장치 구성 블록도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법 동작 순서도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 스로틀 밸브 개도 검출부

120 : 엔진 회전수 검출부 130 : 냉각수온 검출부

140 : 아이들 스위치 상태 검출부 150 : 흡입 공기량 검출부

160 : 흡입 공기 온도 검출부 170 : 점화시기 검출부

200 : 엔진 제어 장치 300 : 경고장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

배출가스 저감에 있어서, 동작중인 차량에서 촉매가열 기능 정상 작동여부를 판단하는 단계와;

점화진각, 엔진 회전수, 아이들 공기량 등을 측정하여 설정된 기준치 초과 여부를 판단하는 단계와;

상기 설정 기준치 초과시 촉매가열 기능 고장으로 판단, 소정의 고장 표시 신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 배출가스 저감 장치 구성 블록도 이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법 동작 순서도 이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 차량 배출가스 저감 장치는 차량의동작상태 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브, 엔진 회전수, 냉각수온, 아이들 스위치 상태, 흡입 공기량, 흡입 공기 온도 및 점화 시기 등을 검출하는 차량 동작 상태 검출장치(100)와;

상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 스로틀 밸브, 엔진 회전수, 냉각수온, 아이들 스위치 상태, 흡입 공기량, 흡입 공기 온도 및 점화 시기 등을 입력받아, 동작중인 차량에서 배출가스 저감 기능 정상 작동시 입력되는 점화진각, 엔진 회전수, 아이들 공기량 등에 대한 설정 기준치 초과 여부를 판단하여, 상기 입력되는 각 변수가 설정 기준치를 초과하면 배출가스 저감 기능 고장으로 판단, 소정의 고장 표시 신호를 출력하는 엔진 제어 장치(200)와;

상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 고장 표시 신호에 동기되어 운전자가 알 수 있도록 고장 경고등을 점등시키는 구동장치(300)로 이루어져 있다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 연동하여 가변되는 스로틀 밸브의 변화를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출부(110)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 검출하는 엔진 회전수 검출부(120)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온 변화를 검출하는 냉각수온 검출부(130)와;

운전자의 가속페달 조작상태 변화에 따라 가변되는 아이들 스위치 상태 변화를 검출하는 아이들 스위치 상태 검출부(140)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되어 엔진으로 흡입되는 흡입 공기량 변화를 검출하는 흡입 공기량 검출부(150)와;

차량 동작 지역 변화에 따라 가변되어 엔진으로 흡입되는 흡입 공기 온도 변화를 검출하는 흡입 공기 온도 검출부(160)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 점화시기 변화를 검출하는 점화시기 검출부(170)로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량 배기가스 저감 장치 고장 진단 방법을 첨부한 도 2를 참조하여 예를 들어 설명한다.

차량이 시동되면, 차량 동작상태 변화에 따라 배출되는 차량 배출가스를 저감하기 위해 구비되어 있는 배출가스 저감 장치에서 특히, 엔진의 냉간시 상기 배출가스 저감장치 고장 여부를 판단하기 위해, 차량 동작상태 검출장치(100)는 스로틀 밸브, 엔진 회전수, 냉각수온, 아이들 스위치 상태, 흡입 공기량, 흡입 공기 온도 및 점화 시기 등을 검출한다.

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 스로틀 밸브, 엔진 회전수, 냉각수온, 아이들 스위치 상태, 흡입 공기량, 흡입 공기 온도 및 점화 시기 등을 입력받아 촉매가열 기능(CH) 정상 작동여부를 판단한다(S100).

상기에서 촉매가열 기능(CH)은 배기가스 저감 기능(FTP)이라는 특정한 시험 모드에서 작용되는 촉매가열 기능(CH)의 고장 진단으로 차량 시동시 수온과 흡기온이 20℃ ~ 30℃ 영역 내에 포함되어야 한다.

따라서, 상기 촉매가열 기능이 정상 작동됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 변수 A를 초기화시키고, 상기 A를 수 ms(예:10ms)당 1씩 증가시키며 시간을 누적한다(S110).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기 수 ms마다 입력되는 점화시기, 엔진 회전수, 흡입 공기량 등을 누적하며, 상기 누적되는 시간(A)이 소정의 설정시간(약 : 14sec)을 경과했는가를 판단한다(S120,S130).

C = C + 점화시기

D = D + 엔진 회전수

E = E + 흡입 공기량

상기에서 누적되는 시간(A)을 소정의 설정시간(약 14sec:1400ms)과 비교하는 이유는 배출가스의 시험모드는 냉간시동 직후 20초간의 아이들 구간이 있으며 시동직 후, 15초 시점에서 차량의 기어를 1단에 위치(AT는 D 레인지)시키므로 촉매 가열(CH)기능은 최대 15초간 사용이 가능하다. 따라서 상기 촉매 가열(CH) 기능이 14초 이상 작동시에 고장진단을 실시할 수 있기 때문이다.

이어서, 상기에서 누적된 시간(A)이 소정의 설정시간(약 14sec:1400ms)을 경과함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 상기 수 ms마다 입력되는 점화시기, 엔진 회전수 및 흡입 공기량의 누적된 값을 각각 소정의 설정 시간(1400ms)으로 나누어 평균값을 산출한다(S140).

C1 = 점화시기 누적 분(C) / 1400

D1 = 엔진 회전수 누적 분(D) / 1400

E1 = 흡입 공기량 누적 분(E) /1400

이 후, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 산출되는 점화시기, 엔진 회전수 및 흡입 공기량 등의 평균값을 소정의 해당 기준 값과 각각 비교하여 상기 평균값이기준치를 초과하는지를 판단한다(S150,S151,S152).

상기에서 기준치는 목표치 또는 기준 값에 가중치를 곱하여 산출하되, 상기 가중치는 촉매 가열(CH) 기능 중 각 변수가 냉간시 배출가스 저감하는 정도가 각각 다르므로 가중하기 위한 값이다.

따라서, 점화시기의 평균값 C1이 기준치(목표 점화진각 * 0.9)보다 큰 경우, 엔진 제어 장치(200)는 점화시기를 1로 세팅(C2 = 1) 한다.

그리고, 상기 엔진 회전수의 평균값 D1이 기준치(목표 엔진 회전수 * 0.7)보다 작으면, 엔진 제어 장치(200)는 엔진 회전수를 1로 세팅(D2 =1)한다.

이어서, 상기 흡입 공기량의 평균값 E1이 기준치(설정된 기준 값 * 0.7)보다 작으면, 엔진 제어 장치(200)는 흡입 공기량을 1로 세팅(E1 =1)한다.

계속해서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 세팅된 각각의 변수(C2,D2,E2)들을 가산하여 소정의 설정 기준 값(예 : 2)과 비교한다(S160,S170).

상기에서 각 변수의 합이 소정의 설정 기준 값과 같거나 크다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 배출가스 저감장치의 촉매가열 기능 고장으로 판단하고, 운전자가 알아보기 싶도록, 운전석 앞 클러스터(미도시)에 위치된 고장표시등을 점등시키기 위한 소정의 고장 표시신호를 출력한다(S180).

상기에서 각 변수의 합을 소정의 설정 기준 값(예 : 2)과 비교하여 2개 이상의 변수가 기준치를 초과시에 고장을 판정토록 한 것은 고장 판정 기준이 배출가스 규제치 * 1.5 이내에서 고장을 판정하도록 하기 때문이다.

또한, 배출가스 저감장치 고장 진단 구간에서 정해진 기준은 촉매 가열 기능을 적용하는 차량마다 차이가 있을 수 있으며, 동일 엔진에서도 적용받는 배출가스 규제치에 따라 그 기준에 차이가 나므로 시험을 통해 결정해야한다.

이로써, 촉매 가열 기능 고장 발생시 빠르게 수리가 가능하여 새로 강화되는 배출가스 규제(신 OBD-II)에 대응이 가능하며, 상기한 새로 강화되는 배출가스 규제 대응에 차량의 하드웨어적 변경 또는 추가 없이 소프트웨어 변경으로 가능하게 되었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 냉간 시동시 점화진각, 엔진 rpm, 아이들 공기량 및 공연비 등을 측정하여 배출가스 저감장치에서 나오는 배출가스량을 예측하여 촉매가열 기능 고장을 판단함으로써, 빠른 고장 수리에 의한 새롭게 강화되는 배출가스 규제에 대응할 수 있을 뿐 아니라, 상기 촉매 가열 기능 고장 판단을 위한 별도의 하드웨어 변경 없이 소프트웨어적으로 처리가 가능함에 따라 원가를 절감할 수 있다.

Claims (4)

1. 배출가스 저감에 있어서, 동작중인 차량에서 촉매가열 기능 정상 작동여부를 판단하는 단계와;

   점화진각, 엔진 회전수, 아이들 공기량 등을 측정하여 설정된 기준치 초과 여부를 판단하는 단계와;

   상기 설정 기준치 초과시 촉매가열 기능 고장으로 판단, 소정의 고장 표시 신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법.
2. 제 1항에 있어서, 촉매가열 기능은 배출가스 저감 시험시간 중 냉간 시동 직후 수온과 흡기온이 상온 영역에서만 작동되는 것을 포함하는 차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상온 영역은 20 ~ 30℃ 사이의 영역인 것을 더 포함하는 차량 배출가스 저감 장치의 고장 진단 방법.
4. 제 1항에 있어서, 점화진각, 엔진 회전수, 아이들 공기량 등의 측정은 소정의 설정 시간마다 검출하여 누적하여 평균값을 각각 산출한 후, 기준 값과 비교하여 촉매 가열 기능 고장을 판단하는 것을 더 포함하는 차량 배출가스 저감 장치의고장 진단 방법.