KR101500166B1

KR101500166B1 - 이종 촉매를 위한 o2퍼지 방법

Info

Publication number: KR101500166B1
Application number: KR20130121150A
Authority: KR
Inventors: 최무영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-03-06
Also published as: US9394823B2; CN104564269B; DE102014112615B4; US20150101312A1; CN104564269A; DE102014112615A1

Abstract

본 발명의 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법은 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 WCC(Warm up Catalytic Converter)의 WCC O2 퍼지가 WCC O2 센서의 전압이 적용된 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 수행되고; 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 완료되면, UCC에 대한 O2ucc(UCC에 흡착된 산소량)의 O2ucc학습이력과 O2uccReset이 적용되고, UCC(Under floor Catalytic Converter)의 UCC O2 퍼지가 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge가 적용된 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이나 UCC O2 리어 센서의 전압 값이 적용된 센서기반 UCC O2 퍼지로직중 어느 하나가 수행됨으로써 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 O2 퍼지량 증가로 NOx 제거를 위한 산화촉매분위기의 환원 효율이 크게 향상되고, 특히 O2센서 전압 값 기반의 UCC O2 퍼지시 리치(Rich)연소로 인한 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 발생도 방지되는 특징을 갖는다.

Description

이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법{O2 Purge Control Method for Exhaust system having Two type Catalytic}

본 발명은 WCC와 UCC의 이종 촉매에 대한 O2퍼지에 관한 것으로, 특히 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 O2 퍼지량 증가로 NOx 제거를 위한 산화촉매분위기의 환원 효율이 크게 향상되고, WCC의 뒤에 배열된 UCC의 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 생성도 방지되는 이열 배열된 촉매를 갖는 차량 배기계의 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 배기가스 및 환경규제로 인하여 NOx 및 CO/HC 감소가 매우 중요하고, 이를 위해 가솔린 차량의 배기계에도 촉매가 사용됨으로써 NOx 및 CO/HC를 감소하고 있다.

이러한 예로서, WCC(Warm up Catalytic Converter; 웜업 촉매컨버터)(이하, WCC)와 UCC(Under floor Catalytic Converter; 언더 플로워 촉매컨버터)(이하 UCC)가 배기 파이프에서 앞뒤로 설치된 경우가 있다.

통상, WCC나 UCC의 NOx 및 CO/HC 제거 효율은 산소(이하, O2)에 의한 촉매산화분위기의 영향을 받을 수밖에 없다.

일례로, 가속구간은 WCC나 UCC의 온도 활성화로 NOx의 제거 효율도 가장 높지만 WCC나 UCC에 O2가 잔존될 경우 배출되는 NOx 중 일부 NOx가 정화되지 못하고 배출될 수 있다. 이와 같이, O2는 WCC나 UCC의 성능 효율 저하의 가장 큰 원인이 된다.

특히, O2에 의한 WCC 및 UCC의 산화촉매분위기는 퓨얼-컷(Fuel-Cut)종료 직후 가장 심할 수밖에 없는데, 이는 퓨얼-컷(Fuel-Cut)종료 후 엔진 연소로 NOx 배출이 이루어지나 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 시 엔진 연소가 일어나지 않음으로써 WCC 및 UCC에는 O2가 완전하게 저장됨에 기인된다. 이로 인해, WCC 및 UCC는 O2로 인한 촉매산화분위기가 가장 심화됨으로써 일정시간 지난 이후에 NOx 정화가 시작될 수밖에 없다.

퓨얼-컷(Fuel-Cut)은 주행중 감속이 일어날 때 연료 분사 중단으로 연료 소모를 줄이는 방식으로 퓨얼컷 오프(Fuel Cut- Off)로도 칭한다.

그러므로, O2는 WCC나 UCC를 산화된 촉매 분위기로 전환시킴으로써 NOx 및 CO/HC 제거 효율 저하의 가장 큰 원인이 될 수밖에 없다.

이를 해소하기 위한 방안으로 O2퍼지(O2 Purge)가 이용되는데, O2퍼지(O2 Purge)는 O2센서의 검출에 기반되어 O2제거를 위해 수행됨으로써 WCC나 UCC의 과도한 O2 저장이 이루어지거나 산화촉매분위기가 형성되지 못하도록 미리 차단할 수 있게 된다.

통상, O2퍼지 실행 조건은 WCC의 전후위치에 설치된 O2센서의 검출 값에 기반한 방식이나 또는 UCC의 OSC(OXYGEN STORAGE CAPACITY;산소저장용량)모델링에 기반한 방식을 적용한다.

그러므로, WCC와 UCC가 순차적으로 배열된 배기계에서는 O2센서 검출 값과 함께 UCC의 OSC(OXYGEN STORAGE CAPACITY;산소저장용량)모델링 예측 값에 기반된 WCC O2퍼지와 UCC O2퍼지가 수행됨으로써 특히 퓨얼-컷(Fuel-Cut)시 O2로 인한 영향이 가장 심한 WCC 및 UCC의 산화촉매분위기를 다시 환원시켜주고, 이로부터 WCC 및 UCC는 연소로 인해 배출된 NOx를 퓨얼-컷(Fuel-Cut)종료 직후부터 제거할 수 있다.

국내등록특허 10-0774718(2007년11월01일)

하지만, UCC O2 퍼지가 UCC의 OSC량을 모델링하는 방식은 OSC량의 정확한 예측의 매우 어려울 뿐만 아니라 차량의 마일리지 진행 중 OSC 불활성화(Deactivation)수준 차이 편차가 존재할 수밖에 없고, 특히 주기적인 피드백이 불가함으로써 실적용 시 많은 어려움이 있을 수밖에 없다.

이를 해소하기 위해 UCC에도 WCC와 같이 O2센서를 적용함으로써 UCC O2 퍼지가 O2센서의 전압 값으로 결정할 수 있다.

그러나, UCC O2 퍼지가 WCC O2 퍼지와 같이 O2센서의 전압 값으로 시작 및 종료되면, WCC와 같이 UCC에서도 O2 퍼지 완료 시점까지 계속 리치(Rich)연소가 진행될 수밖에 없어 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 발생이 순간적으로 증가될 수밖에 없다.

특히, WCC의 뒤에 UCC를 배열한 배기계 레이아웃에서는 WCC에서 발생된 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)이 UCC로 유입되어 UCC가 제거할 수 있으나, UCC에서 발생된 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)은 UCC가 제거하지 못하고 그대로 대기 방출될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 WCC(Warm up Catalytic Converter)의 WCC O2 퍼지가 완료된 후, 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge(팩터)가 적용되어져 UCC(Under floor Catalytic Converter)의 UCC O2 퍼지가 수행됨으로써 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 O2 퍼지량 증가로 NOx 제거를 위한 산화촉매분위기의 환원 효율이 크게 향상되고, 특히 O2센서 전압 값 기반의 UCC O2 퍼지시 리치(Rich)연소로 인한 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 발생도 방지되는 이열 배열된 촉매를 갖는 차량 배기계의 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법은 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 WCC(Warm up Catalytic Converter)의 WCC O2 퍼지가 WCC O2 센서의 전압이 적용된 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 수행되고; 상기 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 완료되면, UCC(Under floor Catalytic Converter)에 대한 O2ucc(UCC에 흡착된 산소량)의 O2ucc학습이력과 O2uccReset이 적용되고, 상기 UCC(Under floor Catalytic Converter)의 UCC O2 퍼지가 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge가 적용된 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이나 UCC O2 리어 센서의 전압 값이 적용된 센서기반 UCC O2 퍼지로직중 어느 하나가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 O2ucc학습이력의 실행이 없거나 상기 O2ucc학습이력의 실행이 있더라도 상기 O2uccReset의 실행이 없으면 상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직이 선택되어 수행되며; 상기 O2ucc학습이력의 실행이 있고, 상기 O2uccReset의 실행이 있으면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 선택되어 수행된다.

상기 O2uccReset의 실행여부 체크는 상기 O2ucc학습이력의 실행이 있을 때 이루어진다.

상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직은 (a) 아이들(Idle)의 여부가 체크되는 제1조건단계, (b) UCC O2 센서의 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값]과 P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 체크되는 제2조건단계, (c) Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이면, 상기 Fpurge가 적용되어져 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]에 맞춰 상기 UCC의 UCC O2 퍼지가 수행되는 팩터기반 UCC O2 퍼지단계; 로 실행된다.

상기 제1조건단계에서 아이들(Idle)이면, (a-1) UCC O2 센서의 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값]과 P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 체크되는 제3조건단계, (d) Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]가 충족되면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직의 피드백 여부되고, Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]가 충족되지 않으면 상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직이 수행되는 센서기반 UCC O2 퍼지단계;로 실행된다.

상기 센서기반 UCC O2 퍼지단계가 종료되면, 상기 UCC 의 OSC량이 실제 OSC량으로 계산되어져 모델링 OSC량과 정확도를 비교하고, 상기 UCC 의 O2ucc가 계산되어져 상기 O2ucc학습이력으로 정의된다.

상기 제2조건단계에서 UCC O2 센서의 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 충족되면, (b-1) 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 종료되고, 상기O2uccReset이 수행된 후 대기모드로 진입된다.

상기 팩터기반 UCC O2 퍼지단계는, (c-1) P_O2ucc[산소퍼지결정량] = O2ucc[UCC에 흡착된 산소량] x Fpurge가 계산되고, P_O2ucc가 P_O2ucc_d로 대치되며, (c-2) P_O2ucc_a[UCC 산소퍼지량] > P_O2ucc_d[UCC 산소퍼지결정량]가 계산되고, (c-3) P_O2ucc_a[UCC 산소퍼지량] > P_O2ucc_d[UCC 산소퍼지결정량]이 충족되면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 진행되고, 반면 P_O2ucc_a[UCC 산소퍼지량] > P_O2ucc_d[UCC 산소퍼지결정량]이 충족되지 않으면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 종료된다.

상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직은 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 충족될 때 까지 지속되고, Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 충족으로 종료되면, 상기 UCC의 OSC량이 실제 OSC량으로 계산되어져 모델링 OSC량과 정확도를 비교하고, 상기 UCC 의 O2ucc가 계산되어져 상기 O2ucc학습이력으로 정의된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이종 촉매를 위한 O2퍼지가 적용된 차량 배기계는 엔진에서 배출된 배기가스를 대기로 배출하는 배기라인, 상기 배기라인에 설치되어져 NOx를 정화하는 WCC(Warm up Catalytic Converter), 상기 WCC의 뒤쪽에서 상기 배기라인에 설치되어진 UCC(Under floor Catalytic Converter), 상기 WCC의 앞쪽에서 상기 배기라인에 설치된 WCC 프론트 O2센서, 상기 WCC의 뒤쪽에서 상기 배기라인에 설치된 WCC 리어 O2센서, 상기 UCC의 뒤쪽에서 상기 배기라인에 설치된 UCC 리어 O2센서; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 UCC 리어 O2센서는 상기 UCC의 UCC O2퍼지에 적용되는 상기 UCC의 O2농도를 전압 값으로 검출한다.

상기 엔진은 가솔린 엔진인 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 WCC와 그 뒤에 배열된 UCC가 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge(팩터)가 적용되어져 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 수행되는 UCC의 퍼지 기간이 늘어남으로써 UCC O2 퍼지 성능이 크게 개선되고, 특히 퓨얼-컷(Fuel-Cut)직후 O2 퍼지량이 증가됨으로써 NOx 제거를 위한 산화촉매분위기의 환원 효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 WCC와 그 뒤에 배열된 UCC가 O2센서의 전압 값을 기반으로 한 UCC O2 퍼지와 함께 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge(팩터)가 적용된 팩터 기반 UCC O2 퍼지를 함께 수행함으로써 UCC O2 퍼지시 OSC량의 예측 정확도, OSC 불황성화(Deactivation)수준 차이 편차, 주기적인 피드백 불가와 같은 UCC의 OSC량 모델링 방식의 O2 퍼지가 갖는 어려움 없이 UCC O2 퍼지가 수행되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge(팩터)가 적용된 팩터 기반 UCC O2 퍼지로 리치(Rich)연소가 발생시키는 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 생성이 UCC에서 방지되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 WCC와 UCC 및 3개의 O2센서가 적용된 가솔린 차량의 배기계에서 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 수행되는 O2퍼지 제어 흐름도이고, 도 2는 도 1을 위한 가솔린 차량 배기계의 블록 구성이며, 도 3은 본 발명에 따른 O2퍼지 제어 시 퍼지 팩터 설정표이고, 도 4는 본 발명에 따른 O2퍼지 제어의 퍼지기간이 WCC O2 퍼지나 WCC + UCC O2 퍼지에 비해 상대적으로 더욱 늘어난 퍼지 선도의 예이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 WCC와 UCC 및 3개의 O2센서가 적용된 가솔린 차량의 배기계에서 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 수행되는 O2퍼지 제어 흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법에서는 S10에서 이루어지는 WCC O2 퍼지로직과, S20의 조건에 따라 S30에서 이루어지는 팩터기반 UCC O2 퍼지로직과 S100에서 이루어지는 센서기반 UCC O2 퍼지로직이 포함된다.

상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직은 UCC의 OSC(OXYGEN STORAGE CAPACITY;산소저장용량)가 OSC모델링으로 UCC에 흡착된 산소량의 예측이 가능함을 의미하고, 반면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직은 OSC모델링으로 UCC에 흡착된 산소량의 예측이 불가능함을 의미한다.

그러므로, 상기 WCC O2 퍼지로직과 상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직은 O2 센서의 검출 값에 의한 O2 퍼지 방식인 반면, 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직은 1보다 작은 Fpurge[UCC O2 팩터(Factor)]를 이용하는 방식이다.

한편, 도 2는 WCC O2 퍼지로직과 센서기반 UCC O2 퍼지로직 및 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 수행되는 차량 배기계의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 차량 배기계(10)는 배기라인(11)이 엔진(1)에 연결되어 배기가스를 대기로 배출하고, 배기라인(11)에는 WCC(13)가 그 뒤쪽으로 위치된 UCC(15)와 함께 설치되며, WCC 프론트 O2센서(13-1)가 WCC(13)의 앞쪽에 위치되고, WCC 리어 리어 O2센서(13-2)가 WCC(13)와 UCC(15)의 사이에서 WCC(13)의 뒤쪽에 위치되며, UCC 리어 O2센서(15-1)가 UCC(15)의 뒤쪽에 위치된다.

상기 WCC(13)는 Warm up Catalytic Converter이고, 상기 UCC(15)는 Under floor Catalytic Converter이다.

상기 WCC 프론트 O2센서(13-1)와 상기 WCC 리어 O2센서(13-2) 및 상기 UCC 리어 O2센서(15-1)는 O2농도의 희박에서 농후사이를 0V~1V의 값으로 출력한다. 일례로, 바이너리(Binary)타입의 O2센서에서는 O2농도가 희박일 땐 0V를 출력하고 반면 농후일 땐 1V로 출력됨으로써 WCC O2 퍼지 시작시점과 종료시점이 결정된다.

상기 WCC(13)의 WCC O2 퍼지에는 WCC 프론트 O2센서(13-1)와 WCC 리어 O2센서(13-2)의 출력이 이용된다. 일례로, WCC O2 퍼지 시작시점=0V이고, WCC O2 퍼지 종료시점=1V가 적용된다.

상기 UCC(15)의 UCC O2 퍼지에는 UCC 리어 O2센서(15-1)의 출력이 이용된다. 그러나, 센서기반 UCC O2 퍼지로직은 그 종료시점이 1V보다 작은 값을 적용하고, 팩터기반 UCC O2 퍼지로직은 Fpurge[UCC O2 팩터(Factor)] < 1이 적용됨으로써 Fpurge=1일 때 O2 센서기반으로 전환될 수 있다.

도 1을 참조하면, S10은 WCC O2 퍼지가 수행되는 과정으로서, 이는 WCC 프론트 O2 센서(13-1)의 1V보다 작은 값에서 O2 퍼지가 시작된 후 1V에서 종료가 이루어진다. 그러므로, WCC O2 퍼지는 일반적인 퍼지 방식과 동일하다.

S10의 WCC O2 퍼지 종료가 이루어지고 나면, S20과 같이 UCC O2 퍼지의 수행 방식이 정해진다.

이는, S21의 O2ucc 학습이력과 S22의 O2ucc Reset으로 판단된다. 이때, O2ucc는 UCC에 흡착된 산소량을 의미하고, O2ucc 학습이력은 UCC O2 퍼지로직이 팩터기반 UCC O2 퍼지로직으로 적어도 1번 이상 수행된 경우를 의미한다. 즉, S500과 같이 UCC O2퍼지 후 O2ucc의 계산이 이루어진 상태를 의미한다.

그러므로, S21의 체크에서 O2ucc 학습이력이 없거나 O2ucc 학습이력이 있더라도 S22의 체크에서 O2ucc Reset이 이루어지지 않으면 S100으로 진입함으로써 UCC 리어 O2센서(15-1)의 검출 값을 이용한 센서기반 UCC O2 퍼지로직이 수행된다. S100의 절차는 이후 상세 설명된다.

반면, S21의 체크에서 O2ucc 학습이력이 있고 더불어 S22의 체크에서 O2ucc Reset이 이루어지면 S30으로 진입함으로써 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 수행된다.

S30의 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 수행되면, S40과 같이 아이들 상태(Idle State)인지가 체크된다. 이러한 아이들(Idle)의 체크는 아이들 조건에서는 UCC의 OSC(OXYGEN STORAGE CAPACITY;산소저장용량)가 OSC모델 온도와 냉각수온 및 차속등을 이용해 측정가능하기 때문이다.

그러므로, S40의 체크로 아이들(Idle)이 아니면 팩터기반 UCC O2 퍼지로직의 적용이 계속된다. 하지만, 팩터기반 UCC O2 퍼지로직의 적용이 완전하게 이루어지기 전 S50과 같이 UCC O2센서(15-1)의 전압 값에 대한 체크가 먼저 이루어진다.

이를 위해, S50에서는 UCC 리어 O2센서(15-1)의 2가지 전압이 체크된다. 일례로, Vucc와 P_Vucc가 체크되고, 그 조건은 Vucc > P_Vucc가 적용된다. 이때, Vucc는 UCC O2센서(15-1)의 퍼지 시행을 위한 전압값이고, P_Vucc는 UCC O2센서(15-1)의 퍼지 종료를 위한 전압값이다.

S50의 체크로 Vucc > P_Vucc가 충족되면, S70-1로 진입함으로써 팩터기반 UCC O2 퍼지로직은 종료되고, 이어 S80의 O2ucc Reset 후 S10으로 피드백됨으로써 O2퍼지로직의 초기 상태로 다시 복귀된다.

반면, S50의 체크로 Vucc > P_Vucc가 충족되지 않으면, S60으로 진입함으로써 팩터기반 UCC O2 퍼지로직으로 완전히 진입된다.

S61에서는 Fpurge가 적용됨으로써 UCC 산소퍼지결정량(P_O2ucc)이 계산된다. 이를 위해 P_O2ucc = O2ucc * Fpurge이 적용되고, P_O2ucc는 P_O2ucc_d로 대치됨으로써 UCC 산소퍼지결정량이 산출된다.

이때, 적용되는 Fpurge는 도 3(가)의 예시와 같이 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]으로 구분되고, Fpurge = 0.8(최소) ~ Fpurge = 0.95(최대)와 같이 Fpurge < 1의 조건이 적용된다. 이로부터, Fpurge =1은 센서기반 UCC O2 퍼지로직임을 알 수 있다. 그리고, 도 3(나)는 O2ucc, P_O2ucc_d, P_O2ucc_a, Vucc, P_Vucc, Vucc에 대한 각각의 정의가 예시된다. 그러므로, ECU(Engine Control Unit)에 입력되는 UCC(15)의 산소 퍼지량은 퍼지 산소 흡기량(A) x Fpurge이며, UCC O2퍼지는 산소 흡기량(A) x Fpurge량의 산소가 퍼지되는 수준으로 진행될 수 있다.

이어, S62과 같이 실제적인 퍼지 량이 판단됨으로써 팩터기반UCC O2 퍼지의 종료여부가 판단된다. 이를 위해, P_O2ucc_a > P_O2ucc_d 의 조건이 적용되며, P_O2ucc_a 는 UCC 산소퍼지량이고, P_O2ucc_d는 UCC 산소퍼지결정량이다.

그러므로, S62의 체크 시 P_O2ucc_a > P_O2ucc_d 의 조건이 충족되지 않으면 는 S40의 피드백됨으로써 팩터기반UCC O2 퍼지가 지속되고, 반면 P_O2ucc_a > P_O2ucc_d 의 조건이 충족되면 는 S70으로 진입함으로써 팩터기반UCC O2 퍼지종료가 이루어진다. 이후, O2 퍼지로직은 완전히 종료된 후 대기 모드로 전환된다.

한편, S100은 센서기반 UCC O2 퍼지로직으로서, 이는 S21의 체크에서 O2ucc 학습이력이 없거나 O2ucc 학습이력이 있더라도 S22의 체크에서 O2ucc Reset이 이루어지지 않은 경우이다.

그러므로, S100의 센서기반 UCC O2 퍼지에서는 UCC 리어 O2센서(15-1)의 2가지 전압이 체크된다. 일례로, Vucc와 P_Vucc가 체크되고, 그 조건은 Vucc > P_Vucc가 적용된다. 이때, Vucc는 UCC O2센서(15-1)의 퍼지 시행을 위한 전압값이고, P_Vucc는 UCC O2센서(15-1)의 퍼지 종료를 위한 전압값이다.

그러므로, S110의 체크로 Vucc > P_Vucc가 충족되지 않으면 S100의 센서기반 UCC O2 퍼지가 지속되고, 반면 Vucc > P_Vucc의 충족이 이루어지면 S300과 같이 센서기반 UCC O2 퍼지가 종료된다.

한편, S200은 S40의 체크 시 아이들(Idle)로 판단됨으로써 팩터기반 UCC O2 퍼지로직의 적용여부가 다시한번 판단되는 절차이다.

이를 위해, S200에서는 UCC 리어 O2센서(15-1)의 2가지 전압이 체크된다. 일례로, Vucc와 P_Vucc가 체크되고, 그 조건은 Vucc > P_Vucc가 적용된다. 이때, Vucc는 UCC O2센서(15-1)의 퍼지 시행을 위한 전압값이고, P_Vucc는 UCC O2센서(15-1)의 퍼지 종료를 위한 전압값이다.

S200의 체크로 Vucc > P_Vucc가 충족되지 않으면, S30으로 진입함으로써 팩터기반 UCC O2 퍼지로직으로 완전히 진입된다.

반면, S200의 체크로 Vucc > P_Vucc가 충족되면, S300으로 진입함으로써 센서기반 UCC O2 퍼지가 진행된다. 특히, 이러한 아이들 구간에서는 UCC O2 센서 검출 값(전압)의 쓰레홀드(Threshold)까지 퍼지 진행하여도 CO, HC배출량이 타 영역 대비 미미하다. 그러므로, 아이들은 UCC 리어 O2센서(15-1)의 검출 값으로 O2 퍼지 완료되면서 냉각수온과 차속 및 UCC 모델 온도기준을 이용해 OSC 측정이 가능하게 된다.

이어, S200에 의한 센서기반 UCC O2 퍼지는 S300과 같이 종료된다.

한편, S300의 센서기반 UCC O2 퍼지가 종료되면, S400과 같이 펙터기반 UCC O2 퍼지나 또는 센서기반 UCC O2 퍼지가 이루어진 UCC(15)의 OSC량이 계산된다.

S400에서 계산된 OSC량은 실제 OSC량으로 전환되고, 이에 대한 모니터링과 이의 학습이 지속적으로 이루어짐으로써 OSC 측정량의 정확도 판단에 적용된다.

일례로, 모델링 OSC량 > 실제 OSC량 이면, UCC O2 센서 검출 값(전압)이 쓰레홀드(Threshold)이상이므로 퍼지 종료가 이루어지나, 퍼지 진행중에 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 발생 방지를 위해 퍼지를 더 해야 함을 나타낸다.

반면, 모델링 OSC량 < 실제 OSC량 이면, 퍼지량 부족으로 UCC 리어 O2센서(15-1)의 검출 값 변화가 없어 UCC(15)의 OSC량 체크불가 함을 나타낸다.

이어, S500은 O2ucc가 계산되는 절차로서, 이로부터 퍼지가 이루어진 UCC(15)에 대한 UCC 흡착 산소량의 학습이 이루어질 수 있다. 그러므로, S500의 O2ucc는 S21의 O2ucc 학습이력의 체크에 적용된다.

한편, 도 4는 본 실시예의 O2 퍼지 후 나타난 퍼지 선도의 예이다.

도시된 바와 같이, 센서기반 WCC O2 퍼지와 센서기반 UCC O2 퍼지 및 팩터기반 UCC O2 퍼지가 WCC O2 퍼지나 WCC + UCC O2 퍼지에 비해 상대적으로 퍼지기간이 더욱 늘어난다. 특히, 퍼지기간의 증가는 UCC O2 퍼지기간의 증가로 이루어짐으로써 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 O2 퍼지량 증가로 NOx 제거를 위한 산화촉매분위기의 환원 효율이 크게 향상되고, 특히 O2센서 전압 값 기반의 UCC O2 퍼지시 리치(Rich)연소로 인한 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 발생도 방지됨이 실험의 결과로 증명된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법은 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 WCC(Warm up Catalytic Converter)의 WCC O2 퍼지가 WCC O2 센서의 전압이 적용된 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 수행되고; 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 완료되면, UCC에 대한 O2ucc(UCC에 흡착된 산소량)의 O2ucc학습이력과 O2uccReset이 적용되고, UCC(Under floor Catalytic Converter)의 UCC O2 퍼지가 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge가 적용된 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이나 UCC O2 리어 센서의 전압 값이 적용된 센서기반 UCC O2 퍼지로직중 어느 하나가 수행됨으로써 퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 O2 퍼지량 증가로 NOx 제거를 위한 산화촉매분위기의 환원 효율이 크게 향상되고, 특히 O2센서 전압 값 기반의 UCC O2 퍼지시 리치(Rich)연소로 인한 CO, HC과 같은 오염물질(Emission)의 발생도 방지된다.

1 : 엔진 10 : 배기계
11 : 배기라인 13 : WCC(Warm up Catalytic Converter)
13-1 : WCC 프론트 O2센서 13-2 : WCC 리어 O2센서
15 : UCC(Under floor Catalytic Converter)
15-1 : UCC 리어 O2센서

Claims

퓨얼-컷(Fuel-Cut) 직후 WCC(Warm up Catalytic Converter)의 WCC O2 퍼지가 WCC O2 센서의 전압이 적용된 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 수행되고;
상기 센서기반 WCC O2 퍼지로직이 완료되면, UCC(Under floor Catalytic Converter)에 대한 O2ucc(UCC에 흡착된 산소량)의 O2ucc학습이력과 O2uccReset이 적용되고, 상기 UCC(Under floor Catalytic Converter)의 UCC O2 퍼지가 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]의 Fpurge가 적용된 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이나 UCC O2 리어 센서의 전압 값이 적용된 센서기반 UCC O2 퍼지로직중 어느 하나가 수행;
되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 O2ucc학습이력의 실행이 없거나 상기 O2ucc학습이력의 실행이 있더라도 상기 O2uccReset의 실행이 없으면 상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직이 선택되어 수행되며;
상기 O2ucc학습이력의 실행이 있고, 상기 O2uccReset의 실행이 있으면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 선택되어 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 O2uccReset의 실행여부 체크는 상기 O2ucc학습이력의 실행이 있을 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직은 (a) 아이들(Idle)의 여부가 체크되는 제1조건단계, (b) UCC O2 센서의 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값]과 P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 체크되는 제2조건단계, (c) Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이면, 상기 Fpurge가 적용되어져 엔진 회전수(RPM)와 퍼지 산소 흡기량[mg]에 맞춰 상기 UCC의 UCC O2 퍼지가 수행되는 팩터기반 UCC O2 퍼지단계;
로 실행되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 제1조건단계에서 아이들(Idle)이면, (a-1) UCC O2 센서의 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값]과 P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 체크되는 제3조건단계, (d) Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]가 충족되면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직의 피드백 여부되고, Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]가 충족되지 않으면 상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직이 수행되는 센서기반 UCC O2 퍼지단계;
로 실행되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 센서기반 UCC O2 퍼지단계가 종료되면, 상기 UCC 의 OSC량이 실제 OSC량으로 계산되어져 모델링 OSC량과 정확도를 비교하고, 상기 UCC 의 O2ucc가 계산되어져 상기 O2ucc학습이력으로 정의되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 제2조건단계에서 UCC O2 센서의 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 충족되면, (b-1) 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 종료되고, 상기O2uccReset이 수행된 후 대기모드로 진입되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지단계는, (c-1) P_O2ucc[산소퍼지결정량] = O2ucc[UCC에 흡착된 산소량] x Fpurge가 계산되고, P_O2ucc가 P_O2ucc_d로 대치되며, (c-2) P_O2ucc_a[UCC 산소퍼지량] > P_O2ucc_d[UCC 산소퍼지결정량]가 계산되고, (c-3) P_O2ucc_a[UCC 산소퍼지량] > P_O2ucc_d[UCC 산소퍼지결정량]이 충족되면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 진행되고, 반면 P_O2ucc_a[UCC 산소퍼지량] > P_O2ucc_d[UCC 산소퍼지결정량]이 충족되지 않으면 상기 팩터기반 UCC O2 퍼지로직이 종료되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 센서기반 UCC O2 퍼지로직은 Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 충족될 때 까지 지속되고, Vucc[퍼지 시행을 위한 전압값] > P_Vucc[퍼지 종료를 위한 전압값]이 충족으로 종료되면, 상기 UCC의 OSC량이 실제 OSC량으로 계산되어져 모델링 OSC량과 정확도를 비교하고, 상기 UCC 의 O2ucc가 계산되어져 상기 O2ucc학습이력으로 정의되는 것을 특징으로 하는 이종 촉매를 위한 O2퍼지 방법.
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