KR0150644B1

KR0150644B1 - 디젤 미립 배기필터의 재생방법 및 재생용 장치

Info

Publication number: KR0150644B1
Application number: KR1019910015982A
Authority: KR
Inventors: 파타스 콘스탄틴
Original assignee: 파타스 콘스탄틴
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR930005660A

Abstract

디젤 미립 배기 필터의 재생방법 및 재생용 장치.

가변교축장치(4)가 유동방향으로 도시된 바와 같이 디젤 필터(1)의 배기 파이프 상류내에 배치되어 있는, 디젤 엔진의 배기 파이프내에 장착된 디젤 미립 배기 그을음 필터의 재생용 장치에 있어서, 유동방향으로 도시된 바와 같이 교축장치(4)의 배기 파이프(3) 상류로부터 분기되어 있으며, 체크 밸브(21)가 상기 바이패스 통로내에 배치된 상태에서 디젤 필터(1)를 바이패스하는 바이패스 통로(20)와, 디젤 필터(1)의 배기 파이프(3) 상하류내의 실제 배기온도(T_e, T_h) 측정용 온도 센서(8, 9) 및 측정된 실제 배기온도(T_e, T_h) 및 설정값 배기온도(T_{e min}, T_{e max}, T_{h max})가 입력값으로서 적용되어 교축장치(4) 및 체크 밸브(21)용의 출력제어신호를 제공하여 상기 체크 밸브를 개방하도록 또한 교축장치(4)를 폐쇄하여 그에 따라 디젤 필터(1)의 재생을 방지하도록 되어 있는 제어 유니트(10) 등을 특징으로 한다.

Description

디젤 미립 배기필터의 재생방법 및 재생용 장치

제1도는 본 발명에 따른 디젤 미립 배기필터 재생용 장치의 개략도.

제2도는 설정값 배기온도가 디젤 필터를 가로지르는 배기유동압력상에 있어서의 압력강하에 대해 도시되어 있는 선도.

제3도는 본 발명에 따른 장치의 변형.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 디젤 필터 3 : 배기 파이프

4 : 교축 장치 6 : 가변 교축 장치

7 : 배기 피이드백 장치 8,9 : 온도 센서

10 : 제어 유니트 12 : 차동 압력 감응 장치

13 : 함수 모듈 장치 20 : 바이패스 통로

21 : 체크 밸브 T_e,T_h: 실제온도

T_{e min}: 제1 설정값 배기온도 T_{e max}: 제2 설정값 배기온도

T_{h max}: 제3 배기온도

[발명의 개시]

본 발명은 디젤 엔진의 배기 파이프내에 장착된 디젤 미립 배기 그을음 필터(간략하게: 디젤 필터)의 재생방법 및 재생용 장치에 관한 것이다.

[종래기술의 간단한 설명]

특정한 종류(EP 87 100 911.4)의 공지의 방법에 있어서, 배기가스는 유동의 방향으로 도시된 바와 같이 디젤 필터의 상류에서 교축되므로 재생온도는 도달되는 것 또는 초과되는 것 중 어느 하나가 된다. 그리고 나서 디젤 필터내에 배치된 미립자는 연소된다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은, 한편으로는 디젤 엔진의 작동 중의 완전자동재생이, 다른 한편으로는 비제어 재생에 대한 즉, 디젤 필터내에 배치된 미립자의 뜻하지 않은 연소에 대한 보호가 달성될 수 있는 그러한 특정 종류의 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 특정 목적은 디젤 필터의 배기가스 상하류에서의 실제 온도가 검출된다는 것과, 재생작동이 제1 설정값 배기온도가 디젤 엔진의 작동 중에 디젤 필터의 상류에 도달될 때 자동적으로 시작된다는 것과, 재생작동이 디젤 필터의 제2 설정값 배기온도의 상류가 초과될 때 자동적으로 오프된다는 것 그리고 디젤 필터의 소정의 배기온도 하류가 초과될 때 디젤 필터의 재싱이 공기비(람다;lambda)를 1 이상의, 보다 더 구체적으로는 1.2 내지 1.3의 범위내의 설정값에 설정함으로써 또는 디젤 필터를 바이패스하는 바이패스 통로를 통하여 배기를 통과시켜 배기류로부터 디젤 필터를 일시적으로 단절시킴으로써 방지되는 것 등으로 해결된다.

선택적으로 본 발명에 따른 장치는 배기 가스내의 산소 성분 검출용 람다 프로브와, 디젤 필터의 배기 파이프 상하류내의 실제 배기온도 검출용 온도센서 및 측정된 실제 배기온도 및 설정값 배기온도가 입력값으로서 적용되어 교축장치용의 출력제어신호를 제공하는 제어 유니트 등을 특징으로 하거나 또는 배기유동방향으로 도시된 바와 같이 디젤 필터의 배기 파이프 상류로부터 분기되어 있으며, 체크밸브가 상기 바이패스 통로내에 배치된 상태에서 디젤 필터를 바이패스하는 바이패스 통로와, 디젤 필터의 배기 파이프 상하류내의 실제 배기온도 측정용 온도센서 및 측정된 실제 배기온도 및 설정값 배기온도가 입력값으로서 적용되어 교축장치 및 체크밸브용의 출력제어신호를 제공하여 상기 체크밸브를 개방하도록 또한 재생방지용의 교축장치를 폐쇄하도록 되어 있는 제어 유니트 등을 특징으로 한다.

본 발명은 다음의 결과에 기초하고 있다.

람다 = 1.2 내지 1.3인 공기비에서의 디젤 엔진내의 혼합기의 연소가 배기가스내에 5% 내지 7%의 잔류산소성분을 남겨둔다는 사실은 실험에 의해 증명되어 왔다. 발명자는 공기비가 특정 람다값으로 유지될 때 디젤 필터상에 배치된 미립자의 비제어 연소는 더 이상 발생하지 않는다는 사실을 발견하였다. 배기 파이프 주류내에서 및/ 또는 배기 피이드백 유동내에서 제어된 방식으로 배기유동을 교축하여 디젤 필터내의 제어된 재생 즉, 미립자의 연소가 달성되도록 하는 것은 가능하게 되었다.

선택적으로, 임계온도값에 도달할 때 배기운동은 자동적으로 디젤 필터를 바이패스하여 디젤 필터가 비제어연소에 대해 보호되도록 되어 있다.

설정값 배기온도는 상기의 함수에 따른, 디젤 필터를 가로지르는 배기압상의 압력강하에 상응하여 유리하게 변화된다.

[도면의 간단한 설명]

아래에서, 본 발명의 실시예는 개략적인 도면을 참조로 상세하게 설명될 것이다.

[상세한 설명]

제1도는 디젤 엔진(2) 용의 미립 배기 필터(1)의 완전 자동의 재생을 개략적으로 예시하고 있으며, 이 디젤 필터(1)는 배기 파이프(3) 내에 장착되어 있다.

가변 교축장치(4)는 디젤 필터(1)와 디젤 엔진(2) 중간의 배기파이프(3) 내에 장착되어 있다. 연소에 필요한 공기는 흡기파이프(5)를 통해 디젤 엔진(2)에 공급된다. 제2 가변 교축장치(6)는 디젤 엔진(2)과 제1 교축장치(4) 사이의 배기파이프(3)로부터 분기되어 흡기파이프(6)로 끝나는 배기 피이드백 통로(7) 내에 장착되어 있다.

온도 센서(8, 9)는 흡기 파이프(3) 내의 온도 T_e및 T_h를 측정하여 상기 온도를 제어 유니트(10)에 입력값으로서 제공하기 위하여 디젤 필터(1)의 배기 파이프(3) 상하류내에 장착되어 있다. 또한, 람다 프로브(11)는 배기의 산소성분을 측정하기 위하여 디젤 필터(1)의 배기 파이프 하류내에 장착되어 있으며, 상기 프로브의 출력신호는 또한 제어 유니트(10)로의 입력값으로서 제공된다. 이 측정된 산소성분은 공기비에 대한 하나의 기준이 된다. 결국, 12에 표시된 차동압력센서는 디젤 매연 필터를 가로지르는 압력강하 △p를 측정하도록 사용된다. 차동압력센서(12)로부터의 출력신호는 설정값 배기온도 즉, 최소 배기온도가 디젤 엔진(2)의 작동상태에 도달할 때 디젤 필터(1)의 재생을 자동적으로 시작하기 위한 최소 배기온도 T_{e min}, 설정값 배기온도가 초과되었을 때 재생을 자동적으로 오프시키기 위한 디젤 필터 상류에서의 설정값 배기온도 T_{e max}및 설정값 배기온도가 초과되었을 때 디젤 필터의 재생을 자동적으로 방지시키기 위한 디젤 필터(1) 하류에서의 설정값 배기온도 T_{h max}가 결정되는 함수 모듈(13)로의 입력값으로서 제공된다. 특정 설정값 온도는 디젤 필터(1)를 가로지르는 압력강하 △p의 변화에 상응하는 특정온도에 대한 상기의 함수에 따라 함수 모듈(13)내에서 변화된다. 제2도는 선형 특성을 갖는 이와 같은 함수의 예를 예시하고 있다.

제어 유니트(10)내에서 수행된 제어작동은 제어 신호 라인(14, 16)을 통해 선택적으로 또는 공동으로 교축장치(4, 6)에 공급되는 제어신호를 발생시키며, 그에 따라 디젤 필터(1)의 제어된 재생 또는 필요로 하는 비제어된 재생으로부터의 보호를 각각 야기하도록 되어 있다.

이 제어작동은 압력강하 △p가 디젤 엔진(2)의 작동중에 특정 회전속력 윈도우 내측에서 측정될 필요가 없다는 사실로 인하여 단순화된다. 다시 말해 차동압력센서(12)에 의하여 측정된 값 △p는 디젤 엔진의 각각의 작동조건에서 측정된 순간값이다.

제2도에 예시된 함수의 예들은 선형이다. 함수 T_{e min}= f₃(△p)는 다른 2개의 함수보다 상대적으로 더 큰 기울기를 가지므로 재생작동을 정체된 교통상황에서의 빈번한 차량 조작에 적합하도록 해준다.

T_{e max}및 T_{h max}를 감소시키는데 사용되는 기준은 재생중에 세라믹 디젤 필터의 최대 벽온도를 거의 일정하게 유지하는데 있는데, 이것은 이 최대벽 온도가 디젤 필터상에 증가하는 하중과 함께 증가하기 때문이다.

설정값 배기온도 T_{h max}및 T_{e max}가 일정하다는 것 즉, 이 온도가 압력강하 △p와 함께 또한 T_{e min}을 계단형상으로 압력강하와 함께 변화시킴으로써 변화되지 않는다고 가정함으로써 상당히 단순하긴 하지만 조악한 제어는 달성될 수 있다.

제3도에서 동일하거나 또는 유사한 부품들은 동일한 참조번호에 의해 표시되어 있으며, 재설명되지 않을 것이다. 람다 프로브 및 배기 피이드백은 여기에는 제공되어 있지 않다. 대신에, 자체내에 체크 밸브(21)가 장착되어 있는 바이패스 통로(20)는 디젤 엔진의 배기 파이프(3) 하류로부터 분기되어 있다. 개폐위치만을 선택적으로 실현시키는 이 체크 밸브는 신호 유동라인(22)을 통하여 제어 유니트에 의해 개방상태로 기동되는 한편 교축장치(4)는 디젤 필터(1)의 하류 T_{h max}가 초과되기만 하면 동시에 폐쇄되므로 디젤 필터는 배기가스유동을 자동적으로 단절시켜 그에 따라 비제어된 체로의 연소로부터 보호된다. 반대로, 정상적인 경우에서와 디젤 필터의 재생을 위해서 체크 밸브(21)는 폐쇄된 체로 유지되는 한편 교축장치(4)는 개방된 체로 유지된다. 휴지기간동안 제어작동은 제1도 및 제2도를 참조로 설명된 것과 동일하다.

Claims

배기가, 유동방향으로 도시된 바와 같이 디젤 필터의 상류에서 교축되어 적어도 재생온도에는 도달하는, 디젤 엔진의 흡기 파이프내에 장착된 디젤 미립 흡기 그을음 필터의 재생방법에 있어서, (a) 디젤 필터의 상하류에서의 실제 온도(T_e및 T_h)를 측정하는 단계, (b) 제1 설정값 배기온도(T_{e min})가 디젤 필터의 상류에 도달할 때 자동적으로 재생을 시작하는 단계, (c) 디젤 필터의 상류에서의 제2 설정값 배기온도(T_{e max})가 초과될 때 자동적으로 재생을 오프시키는 단계, (d) 디젤 필터의 하류에서의 소정의 제3 배기온도(T_{h max})가 초과될 때 교축작용을 제어함으로써 디젤 필터의 재생을 방지하는 단계, (e) 디젤 필터를 가로지르는 압력강하(△p)에 상응하여 상기 제1, 제2 및 제3 설정값 배기온도(T_{e min},T_{e max}, T_{h max})를 변화시키는 단계, 등의 단계로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 미립 배기 그을음 필터의 재생방법.
제1항에 있어서, 디젤 필터의 재생은 공기비(람다)를 1 이상의 범위내의 설정값으로 설정함으로써 방지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 공기비는 디젤 필터의 상류에서의 배기 파이프 주류내의 배기의 제어된 교축작용에 의해 조정되며, 배기내의 산소 성분을 측정함으로써 증명되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 공기비는 흡기 피이드백 유동의 제어된 교축작용에 의하여 설정값으로 조정되며, 배기내의 산소성분을 측정함으로써 증명되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 디젤 필터의 재생은 디젤 필터를 바이패스하는 바이패스 통로(20)를 통하여 배기를 통과시킴으로써 배기류로부터 디젤 필터를 일시적으로 단절시키는 것에 의해 방지되는 것을 특징으로 하는 방법.
디젤 엔진의 배기 파이프상에 장착된 디젤 미립 배기 그을음 필터의 재생용 장치에 있어서, (a) 디젤 미립 배기 그을음 필터, (b) 유동방향으로 도시된 바와 같이 디젤 필터의 상류에서의 배기를 교축하여 적어도 재생온도에는 도달하게 하는데 사용되는 장치(4), (c) 디젤 필터의 상하류에서의 실제 배기온도(T_e및 T_h)를 측정하는데 사용되는 장치(8,9), (d) 제1 설정값 배기온도(T_{e min})가 디젤 필터의 상류에 도달할 때 자동적으로 재생을 시작하는데 사용되며, 디젤 필터의 상류에서의 제2 설정값 배기온도(T_{e max})가 초과될 때 자동적으로 재생을 오프시키는데 사용되는 함수모듈장치(13), (e) 디젤 필터의 하류에서의 소정의 제3 배기온도(T_{h max})가 초과될 때 디젤 필터의 재생을 방지하도록 교축작용을 제어하는데 사용되는 장치(11, 20), 및 (f) 디젤 필터를 가로지르는 압력강하 (△p)에 상응하여 상기 제1, 제2 및 제3 설정값 배기온도(T_{e min}, T_{e max}, T_{h max})를 변화시키는데 사용되는 차동압력반응장치(12) 등으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 미립 배기 그을음 필터의 재생용 장치.
제6항에 있어서, 상기 디젤 엔진을 가로질러 연결되어 있는 가변교축장치(6)와, 상기 가변교축장치를 작동하는데 사용되는 배기 파이프에 인접한 배기가스의 산소성분에 감응하는 제어장치(10, 11)를 갖는 배기 피이드백 장치(7)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
가변교축장치(4)가 유동방향으로 도시된 바와 같이 디젤 필터(1)의 배기 파이프 상류내에 배치되어 있는, 디젤 엔진의 배기 파이프내에 장착된 디젤 미립 배기 그을음 필터의 재생용 장치에 있어서, 유동방향으로 도시된 바와 같이 교축장치(4)의 배기 파이프(3) 상류로부터 분기되어 있으며, 체크 밸브(21)가 상기 바이패스 통로내에 배치된 상태에서 디젤 필터(1)를 바이패스하는 바이패스 통로(20)와, 디젤 필터(1)의 배기 파이프(3) 상하류내의 실제배기온도(T_e, T_h) 측정용 온도센서(8, 9), 및 측정된 실제배기온도(T_e, T_h) 및 설정값 배기온도(T_{e min}, T_{e max}, T_{h max})가 입력값으로서 적용되어 교축장치(4) 및 체크 밸브(21) 용의 출력제어신호를 제공하여 상기 체크 밸브를 개방하도록 또한 교축장치(4)를 폐쇄하여 그에 따라 디젤 필터(1)의 재생을 방지하도록 되어 있는 제어 유니트(10) 등을 특징으로 하는 디젤 미립 배기 그을음 필터의 재생용 장치.
제8항에 있어서, 디젤 필터(1)를 가로지르는 배기내의 압력강하(△p)를 측정하는데 사용되는 차동압력센서장치(12)와 상기 설정값 배기온도(T_{e min}, T_{e max}, T_{h max})를 상기 배기압 강하(△p)의 함수로서 조정하는데 사용되는 설정값 조정장치(13)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.