KR20080032730A - 람다센서의 고장진단방법 - Google Patents

Abstract

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.

이를 위해, 본 발명은 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 하는 람다센서의 고장진단방법을 제공한다.

람다센서, 산소 농도, 히터 저항, 히터 듀티

Description

람다센서의 고장진단방법{Diagnosis method for defect of lamda sensor}

도 1은 종래의 람다센서의 내부구조를 나타내는 구성도이고,

도 2는 종래의 정상상태의 공연비를 나타내는 그래프이고,

도 3은 본 발명에 따른 람다센서의 고장진단방법을 설명하기 위한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기준공기전극 11 : 히터

12 : 측정전극 13 : 배기전극

14 : 확산배리어

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.

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.

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.

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.

즉 배기 가스의 공연비 또는 산소 농도를 측정하여 분사연료량 및 흡입 공기량의 정밀 제어가 가능해져 배기 규제 대응에 가장 널리 사용되고 있다.

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.

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.

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.

즉 차량이 수년동안 운전되면, 센서의 반응성에 정상 거리 유지 대비 현저한 차이가 발생할 수 있다.

그러나, 전기적 단선 단락 범위내라면 단순한 회로적 모니터링으로는 센서의 정상 작동 여부를 감지할 수 없다.

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.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 히터를 포함하는 람다센서의 고장진단방법에 있어서,

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.

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.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 람다센서의 고장진단방법을 설명하기 위한 그 래프이다.

통상 히터가 가열되어 있는 상태에서 짧은 시간동안 히팅을 중지한다하더라도 히터 자체의 열적 관성으로 인하여 급격한 산소농도의 변화는 발생하지 않는다.

그러나, 히터와 여타 소자간에 접촉이 발생할 경우, 온도에 급격한 변화가 발생하며, 이에 따라 산소 농도에도 단시간에 큰 변화가 나타나게 된다.

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.

보다 상세하게는, 일정한 주기로 일정시간(t_heat_off)만큼 히터 작동을 중지 시킨 다음 다시 히터를 작동시킨다.

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.

히터의 정상작동여부를 정확하게 진단하기 위하여 아래 조건을 만족하여야 한다.

1) 차량 주행이 일정한 상태여야 하므로 ΔO₂ 가 일정값 보다 작아야 하고,

2) 측정 온도에 큰 변화가 없어야 하므로 ΔR 이 일정값 보다 작아야 하고,

3) 히터제어가 정상작동해야 하므로 Δ듀티 싸이클(Δduty cycle)이 일정값 보다 커야 한다.

예를 들어, 1번 지점과 2번 지점에서 산소 농도 차이가(ΔO_{2_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.

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.

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.

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.

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.

Claims (2)

1. 내부에 히터를 포함하는 람다센서의 고장진단방법에 있어서,

   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 하는 람다센서의 고장진단방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   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.

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