KR101574499B1

KR101574499B1 - 내연 기관용 ｎｏｘ 센서의 진단 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101574499B1
Application number: KR1020107028489A
Authority: KR
Inventors: 티노 알트; 토마스 바우만; 무아머 클리닉; 팀 발데
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2015-12-04
Also published as: WO2009141198A1; KR20110021904A; US8401727B2; US20110077818A1; CN102037228B; CN102037228A; DE102008024177B3

Abstract

본 발명은 내연 기관용 NOx 센서(54)의 진단 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 내연 기관의 균일한 동작 동안, 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 참조값(I_REF)과 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 현재값(I_AV)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)이 결정되되, 상기 참조값(I_REF)은 상기 NOx 센서(54)의 새로운 상태에서 결정된다. 상기 배기 가스 프로브(53)에 의해서 상기 배기 가스 시스템(14) 내 배기 가스의 산소 함유량의 시간-의존 측정값 시퀀스(O2_EG_T)가 결정된다. 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들(O2_EG_T)의 측정값 시퀀스 및 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOx_DIAG_COR)이 결정된다.

Description

내연 기관용 ＮＯＸ 센서의 진단 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR THE DIAGNOSIS OF AN NOX SENSOR FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.

내연 기관들을 구비하는 모터 차량에서의 오염물 배출 허용에 관한 법규들이 점점 더 엄격해지면서, 내연 기관의 동작 동안 오염물 배출을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 요구되고 있다. 이를 얻을 수 있는 방법들 중 하나는 내연 기관의 각각의 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 동안 발생하는 오염물 배출을 줄이는 것이다. 다른 하나는 내연 기관들 내 배기 가스 후처리 시스템을 사용하는 것인데, 배기 가스 후-처리 시스템은 각각의 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 프로세스 동안 발생한 배출된 오염물을 무해한 물질로 변환한다. 이런 목적으로 일산화탄소, 탄화수소 및 산화질소(nitrogen oxide)를 무해한 물질로 변환하는 촉매 컨버터들이 사용된다. 연소 동안 오염물 배출이 생성되는 것에 선택적으로 영향을 미치기 위하여, 또한 배기 가스 촉매 컨버터를 사용하여 효율적으로 오염 성분을 변환하기 위하여, 각각의 실린더 내에서 공연비가 매우 정확하게 조정될(adjust) 것이 요구된다.

이러한 맥락에서, 배기 가스 후처리 시스템의 구성요소들(components)이 긴 동작 기간 동안 원하는 방식으로 기능하고 결함들이 신뢰성 있게 탐지될 수 있는 것이 보증되어야 한다.

촉매 컨버터의 하류에서 배기 가스 내 산화질소 함유량을 결정하기 위해 NOx 센서들이 사용된다.

ZrO₂ 세라믹에 기초하고 두 챔버들을 구비하는 NOx 센서가 기술 문헌, "내연 기관 매뉴얼(Handbuch Verbrennungsmotor)"(편집자: Richard van Basshuysen 및 Fred Schaefer, 2판, 2002년 6월, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig/Wiesbaden 출판, 2002년 6월)의 589쪽에 개시되어 있다. 제1 챔버에서, 배기 가스 내에 함유된 산소의 일정한 부분압이 펌프 유동을 적용하는 것에 의해서 생성된다. 펌프 유동은 공연비에 반비례한다. 제2 챔버에서 다른 유동을 적용하는 것에 의해서 배기 가스 내에 함유된 산화질소가 분해된다. 이러한 유동은 배기 가스 내에 함유된 산화질소에 비례하고 NOx 센서의 측정 신호를 형성한다.

배기 가스 내 조성물들은 NOx 센서를 오염시킬 수 있다. 이것이 내연 기관의 루틴한 동작 동안 NOx 센서 진단을 수행하는 것을 필요하게 만들 수 있는데, NOx의 결정된 측정 신호가 그 새로운 상태에서 NOx의 측정 신호에 어떻게 상관되는지를 확립(establish)하기 위해서 특정한 조건들 하에서 체크가 행해진다.

본 발명의 목적은 내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법 및 장치으로서 내연 기관이 매우 적은 유해물을 배출하면서 동작되도록 하는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항들의 기술적 특징들에 의해서 성취된다. 본 발명의 이로운 개선들이 종속항들에서 특징지워진다.

본 발명의 제1 양태 및 제2 양태는 내연 기관용 NOx 센서 진단 방법 및 장치에 관한 것인데, 상기 내연 기관은 연소 챔버를 포함하는 하나 이상의 실린더와 배기 가스관을 포함하고, 배기 가스 센서와 상기 NOx 센서가 배기 가스의 화학적 성질 및 물리적 성질이 실질적으로(essentially) 유사한 상기 배기 가스관의 공유 섹션에 배치되고, 상기 NOx 센서는 상기 배기 가스의 NOx 농도를 탐지하도록 디자인되고 상기 배기 가스 센서는 상기 배기 가스관 내 배기 가스의 산소 함유량(oxygen content)을 탐지하도록 디자인된다.

상기 내연 기관의 균일한(homogenous) 동작 동안 기정의된 진단 기간 내에서 상기 NOx 센서의 진단이 수행되는데, 상기 진단 기간에서, 상기 NOx 센서의 측정 신호의 참조값과 상기 NOx 센서의 측정 신호의 현재값에 따라서 상기 NOx 센서의 기본 진단값이 결정되되, 상기 참조값은 상기 NOx 센서의 새로운 상태에서 결정되고, 상기 진단 기간에서, 상기 배기 가스 센서에 의해서 상기 배기 가스관 내 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시간-의존 시퀀스(time-dependent sequence)가 결정되고, 그리고 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스 및 상기 NOx 센서의 기본 진단값에 따라서 상기 NOx 센서의 보정된 진단값이 특정된다.

특히, NOx 센서의 진단은 내연 기관의 균일한 동작 동안 발생하는데, 준-화학양론적(quasi-stoichiometric)(특히 실질적으로 평균적인 화학양론적) 공연비가 존재할 때 다시 말해서 공연비가 그 화학양론적 값 근방에서 약하게 변동될 때 발생한다. 이러한 동작 조건의 양립가능성(compatibility)의 조건들은 대체로 매우 잘 알려져 있고 용이하게 재생가능하다.

나아가, 배기 가스 센서와 NOx 센서가 배기 가스관의 공유 섹션에 함께 배치되는데, 이러한 공유 섹션에서는 배기 가스의 화학적 조성 또는 물리적 성질을 바꿀 수 있는 촉매 컨버터 등과 같은 구성요소들이 존재하지 아니한다.

NOx 센서 진단 방법의 이점은 진단을 종료해야하지 아니하고도 배기 가스 내 잔여 산소 함유량의 변화의 이벤트 시에도 NOx 센서의 진단을 수행할 수 있다는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스에 따라서, 상기 배기 가스관 내 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값이 결정되고, 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스의 시간 프로파일(temporal profile)에 따라서, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차(deviation)에 대한 특성값(characteristic value)이 결정되고, 그리고 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값에 따라서, 상기 NOx 센서의 보정된 진단값이 특정된다. 배기 가스관 내 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값은 특히 용이하게 결정될 수 있다. 마찬가지로, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값도 다양한 방식으로 결정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값은, 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 최소값, 최대값 또는 평균값이다. 이것이 가지는 이점은 이들 값들이 진단 기간 내 배기 가스의 산소 함유량에 대하여 용이하게 특정될 수 있는 참조 변수들이라는 것이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값은, 상기 진단 기간의 시작시 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 값 또는 상기 진단 기간의 종료시 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 값이다. 이것이 가지는 이점은 이들이 진단 기간 내 배기 가스의 산소 함유량에 대하여 용이하게 특정될 수 있는 참조 변수들이라는 것이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 최대 편차의 크기에 의존한다. 이것이 가지는 이점은 이들이 진단 기간 내 배기 가스의 산소 함유량에 대하여 용이하게 특정될 수 있는 참조 변수들이라는 것이다. 더욱이, 진단 기간 동안 배기 가스의 산소 함유량의 편차의 방향이 용이하게 고려될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 탐지된 배기 가스의 산소 함유량의 편차들의 적분에 의존한다. 이것이 가지는 이점은 진단 기간 동안 배기 가스의 산소 함유량의 편차의 지속(duration)과 방향이 이런 방식으로 고려될 수 있다는 것이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 편차들의 시간 가중 적분에 의존한다. 이것이 가지는 이점은 진단 기간 동안 배기 가스의 산소 함유량의 편차의 지속과 방향이 고려될 수 있다는 것이다. 특히 이로운 것은 배기 가스의 산소 함유량의 편차들의 발생 시간이 고려될 수 있어서 그 결과 배기 가스의 산소 함유량의 보다 이른 편차들(earlier deviations)이 배기 가스의 산소 함유량의 보다 늦은 편차들보다 더 가중치가 부여될 수 있다는 것이다. 이것이 중요한 이유는 상기 진단 기간의 시작시 배기 가스의 산소 함유량의 편차들이 상기 진단 기간의 종료시에만 발생하는 배기 가스의 산소 함유량의 편차들보다 보정에 대하여 더 큰 중요성을 가지기 때문이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간 내 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 편차들의 배기 가스 질량 유동에 비례하여 가중치가 부여된 적분에 의존한다. 이것이 가지는 이점은 무부하, 부분 부하, 또는 전부하와 같은 내연 기관의 다양한 동작 상태들이 NOx 센서의 진단에 포함되도록 할 수 있다는 것이다.

본 발명의 제3 양태는 내연 기관용 NOx 센서 진단 장치와 내연 기관을 포함하는 시스템에 관한 것인데, 내연 기관용 NOx 센서 진단 장치는 본 발명의 제2 양태에 따르고, 내연 기관은 연소 챔버를 포함하는 하나 이상의 실린더와 배기 가스관을 포함한다. 배기 가스 프로브와 상기 NOx 센서가 배기 가스의 화학적 성질 및 물리적 성질이 실질적으로 유사한 상기 배기 가스관의 공유 섹션에 배치된다. 상기 NOx 센서가 상기 배기 가스의 NOx 농도를 탐지하도록 디자인되고 상기 배기 가스 센서가 상기 배기 가스의 산소 함유량을 탐지하도록 디자인된다.

제3 양태의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 장치는 NOx 센서 내에 배치된다. 이것은 시스템 내 상기 장치를 배치하는 것에 대하여 내연 기관의 제어 장치와는 독립적인 컴팩트한 해결책을 제공하는 것이 가능하게 한다.

제3 양태의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 내연 기관의 제어 장치에 배치된다. 이것은 효율적인 해결책을 가능하게 하는데, 내연 기관의 제어 장치에는 강력한 프로세서들이 구비될 수 있기 때문이다.

이하 개략적인 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 제어 장치를 포함하는 내연 기관을 나타낸다.
도 2는 NOx 배출에 대한 질량을 특정하는 방법을 나타내는 도면이다.
동일한 구조를 가지거나 동일한 기능을 가지는 요소들이 도면들에 걸쳐서 동일한 참조 부호들을 사용하여서 식별된다.

도 1이 도시하는 내연 기관은 흡입관(intake tract)(10)과 엔진 블록(12)과 실린더 헤드(13)와 배기 가스관(14)을 포함한다. 흡입관(10)은 바람직하게는 쓰로틀 밸브(15)와 컬렉터(16)와 유입 파이프(induction pipe)(17)를 포함한다. 유입 파이프(17)는 실린더(Z1)로 이어지고 유입 채널의 경우에 엔진 블록(12)의 연소 챔버(26) 내로 이어진다. 엔진 블록(12)은 크랭크축(18)을 포함하고, 크랭크 축은 커넥팅 로드(20)에 의해서 실린더(Z1)의 피스톤(21)에 연결된다.

실린더 헤드(13)는 가스 유입 밸브(22)와 가스 유출 밸브(24)를 구비하는 밸브 기어를 포함한다. 실린더 헤드(13)는 분사 밸브(28)와 스파크 플러그(30)를 더 포함한다. 대안적으로, 분사 밸브(28)는 유입 파이프(17)에 배치될 수도 있다.

배기 가스 촉매 컨버터(32)가 배기 가스관(14)에 배치된다. 배기 가스관(14)에 NOx 감소를 위한 촉매 컨버터(34)가 더 배치될 수도 있다.

내연 기관에는 제어 장치(35)가 부가적으로 할당되는데, 다양한 피측정 변수들을 탐지하고 각각의 측정 변수의 값을 결정할 수 있는 센서들이 상기 제어 장치에 할당된다. 제어 장치(35)는 하나 이상의 측정 변수들에 따라서 액추에이팅 변수들을 결정하도록 디자인되는데, 상기 액추에이팅 변수들은 이후 상응하는 서보기구들(servomechanisms)에 의해서 액추에이터들을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호들로 변환될 수 있다. 본 명세서에서 제어 장치(35)는 NOx를 진단하기 위한 장치로서 지칭된다.

액추에이터들은 예를 들어 쓰로틀 밸브(15), 가스 유입 및 유출 밸브들(22, 24), 분사 밸브(28) 및 스파크 플러그(30)이다.

센서들은 예를 들어 가속 페달(27)의 가속 페달 위치를 탐지하는 페달 위치 센서(26)를 포함한다. 내연 기관은 쓰로틀 밸브(15)의 상류에 배치되고 상기 상류에서 공기-질량 유동을 탐지하는 공기 질량 센서(28)를 더 포함한다. 쓰로틀 밸브(15)의 상류에 위치된 온도 센서(42)는 흡입 공기 온도를 탐지한다. 쓰로틀 밸브(15)의 하류에 위치된 유입 파이프 압력 센서(44)는 컬렉터(16)에 배치되어서 컬렉터(16) 내 유입 파이프 압력을 탐지한다. 내연 기관은 크랭크축 각도 - 이후 내연 기관의 회전 속도가 이 크랭크축 각도에 할당될 수 있음 - 를 탐지하는 크랭크축 각도 센서(46)를 더 포함한다.

배기 가스 센서(50)가 배기 가스 촉매 컨버터(32)의 상류에 배치되고 배기 가스의 잔여 산소 함유량을 탐지하며, 그 측정 신호는 연료의 산화 이전에 배기 가스 센서(50)의 상류에서 실린더(Z1)의 연소 챔버 내 공연비를 나타낸다. 람다 프로브(52)가 추가적으로 배치되는데 람다 센서는 배기 가스 촉매 컨버터(43)의 하류에 배치되고 배기 가스의 잔여 산소량을 탐지하며, 그 측정 신호(VLS_DOWN)는 람다 프로브(52)의 상류에서 실린더(Z1)의 연소 챔버 내 공연비를 나타낸다.

배기 가스 프로브(50) 및 람다 프로브(52)는 바람직하게는 2진 람다 프로브들이다. 그러나, 배기 가스 프로브(50) 및 람다 프로브(52)는 원칙적으로 선형 람다 프로브들로서 개별적으로 또는 함께 디자인될 수도 있다.

배기 가스 프로브(53) 및 NOx 센서(54)가 배기 가스 촉매 컨버터(32)의 하류에 배치된다. 배기 가스 프로브(53)는 배기 가스의 잔여 산소 함유량(O2_EG)을 탐지하고, 그 측정 신호는 배기 가스 프로브(53)의 상류에서 공연비를 나타낸다. NOx 센서(54)는 배기 가스 프로브(53)의 상류에서 배기 가스의 NOx 농도(NOx_EG)를 탐지한다. NOx 센서(54)는 바람직하게는 배기 가스 프로브(53)를 포함한다. 이것은 배기 가스의 잔여 산소 함유량(O2_EG)과 NOx 농도를 탐지하기 위해 단지 하나의 센서가 제공되면 된다는 이점을 가진다. NOx 센서(54)는 바람직하게는 2진 람다 신호를 발하도록 디자인된다. 이것이 이로운 이유는 2진 람다 신호가 배기 가스의 잔여 산소 함유량(O2_EG)에 대하여 매우 민감하기 때문이다. 그러나 원칙적으로 NOx 센서(54)는 선형 람다 프로브를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따라서, 전술한 센서들의 임의의 부분 집합이 제공될 수 있거나 또는 추가적인 센서들이 제공될 수도 있다.

실린더(Z1) 이외에 바람직하게는 추가적인 실린더들(Z2 내지 Z4)이 더 제공되는데, 이 경우 이들에도 상응하는 액추에이터들과 선택적으로 센서들이 마찬가지로 할당된다.

시스템은 NOx 센서(54) 진단 장치와 내연 기관을 포함한다. 시스템은 바람직하게는 NOx 센서(54) 진단 장치가 NOx 센서(54) 내에 배치되도록 디자인된다. 따라서 NOx 센서(54)와 NOx 센서(54) 진단 장치를 한 부분에 구조적으로 컴팩트하게 배치하는 해결책을 제공하는 것이 가능해지는데 상기 해결책은 내연 기관의 제어 장치(35)와는 독립적이다.

시스템의 바람직한 다른 실시예에 있어서, 상기 시스템은 NOx 센서(54) 진단 장치가 내연 기관의 제어 장치(35)에 배치되도록 디자인된다. 이것은 효율적인 해결책을 가능하게 하는데, 통상 제어 장치(35)에는 매우 강력한 프로세서들이 구비되기 때문이다.

내연 기관용 NOx 센서(54) 진단을 수행하기 위한 목적으로, 프로그램이 제어 장치(35)의 프로그램 메모리 내에 저장되어서 내연 기관의 동작 동안 실행될 수 있다. 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량의 변화가 있다면, 배기 가스 내 잔여 산소 함유량의 변동(fluctuation)에 기인하여 진단을 종료할 어떠한 필요성 없이도, 프로그램은 NOx 센서(54)의 진단도 수행할 수 있다.

상기 프로그램이 도 2에 도시된다.

상기 프로그램은 단계 S10으로 시작하고, 적용가능하다면 변수들이 초기화된다. 시작은 바람직하게는 NOx 센서(54)의 상태와 관련하여 현재의 정보가 결정되어질 때 발생한다. 이것은 예를 들어 내연 기관이 주행하고 있는 동안 고정된 소정의 시간격들마다 또는 미리 조절(preset)될 수 있는 주행 거리(travel distance) 후에 발생할 수 있다.

단계 S12에 있어서, 내연 기관의 균일한 동작이 존재하는지를 다시 말해서 화학양론적 공연비가 존재하는지를(그 결과 람다 값(λ)이 대략 1의 값의 근방에서 변동하는지를) 체크한다.

후속 단계 S14에 있어서, 진단 기간(T_DIAG)에서, 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 참조값(I_REF)과 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 현재값(I_AV)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)이 결정되는데, 여기서 상기 참조값(I_REF)은 상기 NOx 센서(54)의 새로운 상태에서 결정된다. 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 참조값(I_REF)과 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 현재값(I_AV)은 일반적으로 그 NOx 농도가 특정되어질 배기 가스가 도입되는 NOx 센서(54) 내 측정 챔버들의 펌프 유동들이다.

후속 단계 S16에 있어서, 기정의된 진단 구단(T_DIAG)에서, 상기 배기 가스 프로브(53)에 의해서 상기 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시간-의존 시퀀스(O2_EG_T)가 결정된다.

후속 단계 S18에 있어서, 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스(O2_EG_T)에 따라서 상기 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)이 결정된다.

적용되는 시나리오에 따라서, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)은, 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 최소값(O2_EG_MIN), 최대값(O2_EG_MAX) 또는 평균값(O2_EG_MV)일 수 있다. 나아가, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)은, 상기 진단 기간(T_DIAG)의 시작시 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 값(O2_EG_BEG) 또는 상기 진단 기간(T_DIAG)의 종료시 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 값(O2_EG_END)일 수 있다. 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 산소 함유량에 대한 이들 참조 변수들은 각각 매우 용이하게 특정될 수 있다.

후속 단계 S20에 있어서, 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스(O2_EG_T)의 시간 프로파일(temporal profile)에 따라서 그리고 상기 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)에 따라서, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)이 결정된다. 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 산소 함유량의 최대 편차(DE_O2_EG_MAX)의 크기에 의존하여 결정된다. 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 산소 함유량의 최대 편차(DE_O2_EG_MAX)는 상기 진단 기간 내 배기 가스의 산소 함유량에 대하여 용이하게 특정될 수 있는 참조 변수이다.

나아가, 바람직하게는 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 편차들의 측정값들의 시퀀스의 적분(integral)에 의존하여 특정될 수 있다. 따라서, 진단 기간(T_DIAG) 동안 배기 가스의 산소 함유량의 편차의 지속과 방향이 고려될 수 있다.

나아가, 바람직하게는 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 산소 함유량의 편차들의 시간 가중 적분에 의존하여 결정될 수 있다. 따라서, 진단 기간(T_DIAG)의 배기 가스 값의 산소 함유량의 편차의 지속과 방향이 다시 고려될 수 있다. 또한 편차의 발생 시간이 고려될 수 있다. 따라서 배기 가스의 산소 함유량의 보다 이른 편차들이 배기 가스의 산소 함유량의 보다 늦은 편차들보다 더 가중치가 부여될 수 있다. 진단 기간(T_DIAG)의 시작시의 보다 이른 편차들이 진단 기간의 종료시(T_DIAG)에만 발생하는 편차들보다 보정에 대하여 더 큰 중요성을 가진다.

나아가, 바람직하게는 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차들의, 배기 가스 질량 유동에 비례하여 가중치가 부여된 적분에 의존하여 특정될 수 있다. 이러한 경우, 또한 무부하, 부분부하, 전부하와 같은 내연 기관의 다양한 동작점들이 NOx 센서(54)의 진단에 포함될 수 있다.

후속 단계 S22에 있어서, NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOX_DIAG_BAS)에 따라서 그리고 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)에 따라서, 상기 진단 기간(T_DIAG)에 대한 상기 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOx_DIAG_COR)이 결정된다. 이것은 NOx 센서(54)에 대한 보정된 진단값을 나타낸다. 이러한 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOX_DIAG_COR)은 예를 들어 다차원 특성 맵에 의해서 또는 수학 방정식을 사용하여 특정될 수 있다. 특히, NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOX_DIAG_BAS)과 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOX_DIAG_COR) 사이에 덧셈 또는 곱셈 관계가 존재할 수 있다. NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOX_DIAG_COR)이 분석될 수 있고 그리고 예를 들어 마그네슘에 의해서 NOx 센서(54)의 가능한 오염의 결과로서 NOx 센서(54)의 측정 결과들을 개선하기 위한 조치들(countermeasures)이 개시될 수 있다. 특히 보정된 진단값(NOX_DIAG_COR)의 값에 따라서, 결함 메모리 내에 결함을 기입하거나 및/또는 차량의 운전자에게 결함 보고를 신호하는 것이 가능하다.

상기 방법은 후속 단계 S24에서 종료된다.

제안된 NOx 센서(54) 진단 방법이 가지는 이점은 배기 가스의 산소 함유량이 변화하는 경우에 NOx 센서(54)의 진단값의 상당한 편차들 및/또는 분산(scattering)이 피해질 수 있고 따라서 이러한 상황에서 NOx 센서(54)의 진단이 더 이상 종료될 필요가 없다는 것이다, 나아가 배기 가스의 산소 함유량이 변화하는 경우에 NOx 센서(54)의 지배 회로(governing circuits) 및 제어 회로가 용이하게 보정될 수 있다.

Claims

연소 챔버(26)를 포함하는 하나 이상의 실린더(Z1-Z4)와 배기 가스관(14)을 포함하는 내연 기관용 NOx 센서(54)의 진단 방법으로서,
배기 가스 프로브(53)와 상기 NOx 센서(54)가 배기 가스의 화학적 성질 및 물리적 성질이 실질적으로 유사한, 상기 배기 가스관(14)의 공유 섹션에 배치되고,
상기 NOx 센서(54)는 상기 배기 가스의 NOx 농도(NOx_EG)를 탐지하도록 디자인되고 상기 배기 가스 프로브(53)는 상기 배기 가스의 산소 함유량(O2_EG)을 탐지하도록 디자인되고,
상기 내연 기관의 균일한(homogenous) 동작 동안 기정의된 진단 기간(T_DIAG) 내에서 상기 NOx 센서(54)의 진단이 수행되고,
- 상기 진단 기간(T_DIAG)에서, 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 참조값(I_REF)과 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 현재값(I_AV)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)이 결정되되, 상기 참조값(I_REF)은 상기 NOx 센서(54)의 새로운 상태에서 결정되고,
- 상기 진단 기간(T_DIAG)에서, 상기 배기 가스 프로브(53)에 의해서 상기 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시간-의존 시퀀스(O2_EG_T)가 결정되고
- 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스(O2_EG_T) 및 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOx_DIAG_COR)이 특정되는 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제1 항에 있어서,
- 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스(O2_EG_T)에 따라서, 상기 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)이 결정되고,
- 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스(O2_EG_T)의 시간 프로파일에 따라서, 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차(deviation)에 대한 특성값(DE_O2_EG)이 결정되고, 그리고
- 상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)에 따라서, 상기 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOx_DIAG_COR)이 특정되는 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제2 항에 있어서,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)은,
상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 최소값(O2_EG_MIN), 최대값(O2_EG_MAX) 또는 평균값(O2_EG_MV)인 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제2 항에 있어서,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)은,
상기 진단 기간(T_DIAG)의 시작시 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 값(O2_EG_BEG) 또는 상기 진단 기간(T_DIAG)의 종료시 상기 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 값(O2_EG_END)인 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제2 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 최대 편차(DE_O2_EG_MAX)의 크기에 의존하는 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제2 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 배기 가스의 탐지된 산소 함유량의 편차들의 측정값들의 시퀀스의 적분(integral)에 의존하는 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제2 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)에 관한 측정값들의 시퀀스의 시간 가중 적분에 의존하는 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
제2 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)으로부터의 상기 진단 기간(T_DIAG) 내 상기 배기 가스의 산소 함유량의 편차에 대한 특성값(DE_O2_EG)은,
상기 배기 가스의 산소 함유량에 대한 참조값(O2_EG_REL)에 관한 측정값들의 시퀀스의, 배기 가스 질량 유동과 관련하여 가중치가 부여된, 적분에 의존하는 것을 특징으로 하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 방법.
연소 챔버(26)를 포함하는 하나 이상의 실린더(Z1-Z4)와 배기 가스관(14)을 포함하는 내연 기관용 NOx 센서(54)의 진단 장치로서,
배기 가스 프로브(53)와 상기 NOx 센서(54)가 배기 가스의 화학적 성질 및 물리적 성질이 실질적으로 유사한 상기 배기 가스관(14)의 공유 섹션에 배치되고,
상기 NOx 센서(54)는 상기 배기 가스의 NOx 농도(NOx_EG)를 탐지하도록 디자인되고 상기 배기 가스 프로브(53)는 상기 배기 가스의 산소 함유량(O2_EG)을 탐지하도록 디자인되고,
상기 내연 기관용 NOx 센서(54)의 진단 장치가 상기 내연 기관의 균일한 동작 동안 기정의된 진단 기간(T_DIAG) 내에서 상기 NOx 센서(54)의 진단을 수행하도록 디자인되되,
- 상기 진단 기간(T_DIAG)에서, 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 참조값(I_REF)과 상기 NOx 센서(54)의 측정 신호의 현재값(I_AV)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)을 결정하되, 상기 참조값(I_REF)은 상기 NOx 센서(54)의 새로운 상태에서 결정되고,
- 상기 진단 기간(T_DIAG)에서, 상기 배기 가스 프로브(53)에 의해서 상기 배기 가스관(14) 내 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시간-의존 시퀀스(O2_EG_T)를 결정하고
- 상기 배기 가스의 산소 함유량의 측정값들의 시퀀스(O2_EG_T) 및 상기 NOx 센서(54)의 기본 진단값(NOx_DIAG_BAS)에 따라서 상기 NOx 센서(54)의 보정된 진단값(NOx_DIAG_COR)을 특정하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치.
제9 항에 따른 내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치; 그리고
연소 챔버(26)를 포함하는 하나 이상의 실린더(Z1-Z4)와 배기 가스관(14)을 포함하는 내연 기관으로서, 배기 가스 프로브(53)와 상기 NOx 센서(54)가 배기 가스의 화학적 성질 및 물리적 성질이 실질적으로 유사한 상기 배기 가스관(14)의 공유 섹션에 배치되고, 상기 NOx 센서(54)가 상기 배기 가스의 NOx 농도(NOx_EG)를 탐지하도록 디자인되고 상기 배기 가스 프로브(53)는 상기 배기 가스의 산소 함유량(O2_EG)을 탐지하도록 디자인된 내연 기관을 포함하는,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치와 내연 기관을 포함하는 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치는 상기 NOx 센서(54) 내에 배치된,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치와 내연 기관을 포함하는 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치는 상기 내연 기관의 제어 장치(35) 내에 배치된,
내연 기관용 NOx 센서의 진단 장치와 내연 기관을 포함하는 시스템.