KR100937008B1 - 입자 필터에 축적된 입자의 양을 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

입자의 공간적 분포 및/또는 물리 화학적 성질의 가능한 변화를 엔진 동작 상태 및 입자 필터 내의 과거의 입자 축적의 함수로서 결정하는 것에 기초하여, 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양을 결정하는 방법이 개시된다. 보다 구체적으로 설명하면, 우선, 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양(m_s)과 입자 필터(9)에 걸친 압력 강하(ΔP _DPF ) 사이의 관계를 규정하는 파라메터(β)의 수 많은 기준값(β _MAP )이 맵 형태로 결정 및 기억되는데, 각각의 기준값(β _MAP )은 입자가 입자 필터(9)에 축적되는 각 정상 엔진 동작 상태와 관련된다. 다음에, 주어진 엔진 동작 상태에서, 동일한 정상 엔진 동작 상태에 대한 파라메터(β)의 기준값(β _MAP ) 및 입자 필터(9) 내의 과거 입자 축적의 함수로서 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )이 정해진다. 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 이용하여 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양(m_s)을 계산한다. 부분 재생(예컨대, NOx-계 자발적 재생) 및 장기간의 차량 미사용("주차" 효과)의 효과를 고려하여 계산된, 입자 필터 내에 축적된 입자의 최종 수정값(m _{S_CORR} )을 이용하여 입자 필터의 재생을 작동시킨다.

Description

입자 필터에 축적된 입자의 양을 결정하는 방법{METHOD OF DETERMINING THE AMOUNT OF PARTICULATE ACCUMULATED IN A PARTICULATE FILTER}

도 1은 배출 가스 흐름 및 온도와, 입자 필터의 압력 강하를 측정하는 상대 장치 및 입자 필터를 포함하는 배출 시스템을 개략적으로 나타낸다.

도 2a는 상이한 엔진 작동 상태에서 입자 필터 채널내에 있어서 입자 분포의 가능한 변화를 개략적으로 나타낸다.

도 2b는 상이한 엔진 동작 상태에서 입자 필터 채널에 축적된 입자의 물리 화학적 성질의 가능한 변화를 개략적으로 나타낸다.

도 3a는 엔진 동작 상태의 가능한 변화에 따른 입자 필터 채널내에 있어서 입자의 물리 화학적 성질 및 입자 분포의 변화를 개략적으로 나타낸다.

도 3b는 부분적인 재생(예컨대, NOx-계 자발적 재생) 및 후속된 축적 후에 입자 필터 채널내에 있어서 입자의 물리 화학적 성질 및 입자 분포의 변화를 개략적으로 나타낸다.

도 3c는 장기간의 차량 미사용("주차" 효과) 및 후속된 축적 후에 입자 필터 채널 내의 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 개략적으로 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 입자 필터 모델의 블록도이다.

도 5는 도 4의 "β규정" 블록의 보다 상세한 블록도이다.

도 6은 도 5의 상태 장치의 상태도이다.

도 7은 도 4의 "물리적 모델 수정" 블록의 보다 상세한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 배출 시스템

2 : 엔진

3 : 터보충전기

4 : 컴프레서

5 : 공기 흡입 도관

6 : 터빈

7 : 배출 도관

본 발명은 입자 필터에 축적된 입자의 양을 결정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 자동차 용례, 특히 내연 기관, 특히 디젤 엔진에서 유리하게 이용될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니며, 후술하는 설명은 단지 예로 주어지는 것이다.

실제로 본 발명은 연료 버너 등과 같은 입자 필터가 장착된 임의의 시스템에 의해 방출된 입자를 필터링하는 것에 관한 한, 자동차 용례 이외의 것에도 사용될 수 있다.

알려진 바와 같이, 많은 나라에 있어서, 대기 오염을 규제하는 규정은 내연 연소 기관의 배출 가스의 조성과 관련하여 점점 엄격해지고 있다.

특히 디젤 엔진의 경우, 주요 문제는 특히 배출 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)보다는 질소 산화물(NOx) 및 입자에 의한 것이다.

여러 출처에 따르면, 90년대 후반에 시장에 도입된 현대의 직접 분사식 디젤 엔진조차도 심각한 입자 방출 문제를 특징으로 하고 있다.

대기 중으로 방출되는 배출 가스의 입자 함량을 최소화하기 위해 수 많은 방법이 제안되었다. 이들 중에서, 배출 파이프에 입자 필터를 장착하는 것은 엔진 기술 분야에서 오랫동안 의심할 바 없이, 디젤 엔진 입자 방출 문제에 대한 최종 해결책으로서 인정되어 왔다.

입자 트랩[수트 캐처(soot catcher) 또는 수트 트랩(soot trap)]으로도 알려진 입자 필터는 보통, 평행하고 벽이 다공성이며 교호로 차단된 수 많은 채널을 포함하고 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 차단부가 배출 가스를 상기 채널의 측벽을 통해 흐르도록 하여, 상기 입자를 구성하는 연소되지 않은 입자는 먼저 상기 측벽의 기공에 머물게 되고, 그 기공이 결국 막히면, 채널 벽의 내면에 축적되어 다공성 층을 형성한다.

입자가 상기 채널 벽의 내면에 축적됨에 따라, 필터를 통한 압력이 강하되고, 따라서 필터에 의해 발생되는 배압도 증가한다.

궁극적으로 제거되지 않는다면, 과도한 입자 축적은 다음과 같은 결과를 야 기한다.

- 성능 및 승차감이 악화되며, 엔진이 마모되어, 결국 엔진이 멈춰 버리게 된다.

- 자가 점화(self firing) 및 입자의 제어되지 않은 연소의 경우에 필터 자체가 파괴된다. 특히 주행 상태에서, 다량의 입자 축적은 갑작스럽고도 제어되지 않은 입자 연소를 구성하는 "위험한(critical)" 재생 현상을 야기할 수도 있어, 필터의 세라믹 매트릭스가 과열되고 필터 자체가 손상될 수 있다.

따라서, 포집된 입자는 입자 필터를 "재생"시킴으로써 정기적으로 제거해야 하는데, 이는 엔진 기술 분야에서, 배출 가스 중의 산소와 접촉 상태의 축적 입자(주로 탄소(C)로 구성된다)를 연소시켜 일산화탄소(CO) 및 이산화탄소(CO₂)로 전환시킨다는 것을 의미한다.

그러나, 상기 반응은 단지 약 600℃ 이상의 온도에서 자발적으로(즉, 첨가제를 사용하지 않고) 일어나며, 이러한 온도는 통상의 엔진 작동 상태에서 필터 유입구에서의 온도보다 훨씬 더 높다.

따라서, 어떤 상태, 즉 필터 내의 주어진 입자 축적을 검출할 때, 필터 유입구에서의 배출 가스 온도는 입자 연소를 개시하기 위하여 인위적으로 상승시켜야 한다.

입자 연소를 개시하기 위하여 필터 유입구에서 배출 가스 온도를 인위적으로 상승시키기 위한 수 많은 방법이 제안되었고 및/또는 실제 실행되어 왔다.

현재 차량에서의 입자 연소 개시 방법이 갖고 있는 주요 단점 중 하나는 필터에 축적된 입자의 실제 양과는 무관하게, 사용량(mileage)에 기초하여, 예컨대 500 km 또는 1000 km마다 주기적으로 개시되는 입자 필터의 재생에 있다.

사용량에 기초한 입자 필터 재생은, 필터의 재생을 주기적으로 불필요하게 자주 개시한다든지, 역으로 실제 필요함에도 필터의 재생을 개시하지 않음으로써, 최근에 매우 비효율적이라는 것이 판명되었다.

시험에 따르면, 필터 내의 입자 축적은 오로지 사용량에 종속되는 것은 아니며, 차량의 미션 프로화일(mission profile)(예컨대, 도시 또는 고속도로 주행) 및 운전 스타일(예컨대, 스포츠 지향)과 같은 다른 요인들에 의해 상당히 심각하게 영향을 받는다는 것이 밝혀졌다. 더욱이, 입자의 방출을 상당히 증가시킬 수도 있는 엔진의 어떤 결함은 고려되지 않고 있다. 즉, 이러한 경우에, 입자는 엔진 및 필터의 신뢰성을 심각하게 손상시킬 수 있는 정도로까지 필터에 축적될 수 있다.

필터에 축적된 입자의 양이 주어진 수준을 초과하는 경우 필터의 재생을 개시하도록 상기 양을 정확히 결정하기 위하여, 배출 가스 흐름 및 온도와 필터를 통한 압력 강하에 기초하여 축적된 입자의 질량을 계산하는 물리적인 모델이 제안되고 있다. 이들 제안된 모델 모두는 실질상, 필터 채널 내부에서의 입자 분포 및 입자의 물리 화학적 성질이 엔진의 동작 상태 및 과거 입자 축적의 변화와 무관하게 균일하고 일정하게 남아 있다는 가정에 기초하고 있다.

예를 들면, Konstandopoulos A. G., Kostoglou M., Skaperdas E., Papaioannou E., Zarvalis D., 및 Kladopoulou E.는 "Fundamental Studies of Diesel Particulate Filters: Transient Loading, Regeneration and Ageing"(SAE 2000-01-1016, 2000)에서 채널 내부에서의 공간적 입자 분포가 (축방향 및 반경 방향에서) 균일하다고 가정하고, 필터의 기하 형태, 필터 재료의 물리적 특성, 입자 특성 등과 같은 여러 가지 요인을 고려한 분석적 입자 필터 모델을 제안하였는데, 여러 가지 요인들은 엔진의 동작 상태 및 과거 입자 축적의 변화와는 무관하게 일정한 것으로 가정하였다.

명확하게 하기 위해, 본 출원인은 가능하면 필터 상류측에 촉매 컨버터를 갖는 입자 필터의 한 가지 모델로서 상기 공개 문헌에서의 고려 사항들로부터, 다음의 수학식 1을 개발하였다.

상기 식에서,

V _trap , H, L, N, w는 다음과 같은 필터의 기하학적 성질, 즉 체적, 셀 크기, 길이, 개방 셀의 개수, 벽 두께이다.

km, km'은 다음과 같은 필터 재료의 성질, 즉 선형 및 비선형 투과성(permeability)이다.

V _cat , H _cat , L _cat , w _cat 는 다음과 같은 촉매의 기하학적 성질, 즉 체적, 셀 크기, 길이, 벽 두께이다.

R, F, ξ는 다음과 같은 상수, 즉 가스 상수[8.314 J/(K·mol)], 정사각형 단면 도관에서의 가스 마찰 계수(~28.454), 관성 항목(inertial term)(~3)이다.

P _atm , M _w , T, μ ₀ 는 다음과 같은 배출 가스의 성질, 즉 필터 하류측의 절대 압력(대략 대기압과 같을 수 있다), 가스 평균 분자량, 온도, 점성 인자이다.

m_s, k_s, ρ_s는 다음과 같은 물리 화학적 입자 성질, 즉 질량, 투과성, 밀도이다.

ΔP _DPF , Q_m은 필터에 걸친 총 압력 강하 및 배출 가스 질량 유동이다.

필터에 축적된 입자 질량 m_s를 결정하기 위하여 엔진 제어 유닛에서 상기 수학식을 적용하는 것은, 포함된 다른 변수의 함수로서의 입자 질량 m_s를 규정 및 계산하기 위해서는 현재 사용되는 자동차 엔진 제어 유닛의 계산력을 훨씬 넘는 계산력이 요구된다는 점에서 특히 복잡하다.

상기 수학식이 엔진 제어 유닛에 적용될 수 있다 하더라도, 그 결과는 완전히 만족스럽지 않다. 본 출원인이 수행한 벤치 테스트 및 차량에서의 테스트에 따르면, 엔진의 동작 상태 및 과거 입자 축적의 변화와 무관하게, 필터 채널 내에서 입자 분포가 균일 및 일정하고 입자의 물리 화학적 성질이 일정하다고 가정하게 되면 실제 동작 상태에서 필터에 축적된 입자의 양에 대한 정확한 평가값을 얻을 수 없다는 것이 밝혀졌다. 이는 배출 가스 흐름 및 온도와 필터에 걸친 압력 강하 측정에 기반한 재생 제어 시스템이 자동차 산업에서 전혀 채용되지 못한 이유이다.

본 발명의 목적은 전술한 단점을 제거하도록 구성된 입자 필터 내에 축적된 입자의 양을 결정하는 방법을 제공하여, 입자 필터가 알려진 양의 입자를 담고 있는 경우 그 입자 필터를 재생하는 것이다.

본 발명에 따르면, 청구항 제1항에 한정된 바와 같이, 입자 필터에 축적된 입자의 양을 결정하는 방법이 제공된다.

첨부 도면을 참조로 예를 통해 본 발명의 바람직한 비제한적인 실시 형태를 설명한다.

도 1에서 도면 부호 1은 엔진(2), 특히 디젤 엔진의 전체 배출 시스템을 나타낸다. 도시된 비제한적인 예에서, 도 1의 디젤 엔진(2)은 터보충전형이고, 공기 흡입 도관(5)을 따라 배치된 컴프레서(4)와, 이 컴프레서(4)에 연결되고 배출 도관(7)을 따라 위치한 터빈(6)에 의해 형성되는 터보충전기(3)를 포함한다.

배출 시스템(1)은 터보충전기(3)에 가깝게 배출 도관(7)을 따라 위치한 산화 촉매 컨버터[프리 캣(pre-cat)](8)과, 프리 캣(8)의 하류측에 배출 도관(7)을 따라 위치한 입자 필터(9) 및 입자 필터(9)의 상류측에 배출 도관(7)을 따라 배치된 다른 산화 촉매 컨버터[프런트 캣(Front-cat)](10)을 포함하고 있다.

이와 달리, 프런트 캣(10)과 입자 필터(9)의 기능은 촉매화된 입자 필터(미도시)로서 알려져 있는 단일 구성품에 의해 수행될 수도 있다.

프런트 캣(10)과 별도로 또는 일체로 형성되어 있든지, 입자 필터(9)에는 입자 연소 온도를 낮추기 위한 화학 성분이 제공될 수 있다.

배출 시스템(1)은 또한 다른 무엇보다도, 각 사이클에서 엔진 내로 분사되는 연료의 전체 양을 결정하기 위한 전자식 제어 시스템(11)도 포함한다.

보다 구체적으로 설명하면, 전자식 제어 시스템(11)은, 공기 흡입 도관(5)을 따라 배치되고 공기 흡입 도관(5)을 따른 공기 흐름을 나타내는 신호를 발생시키는 공기 흐름 측정 장치[데비미터(debimeter)](12)와; 각각 프런트 캣(10)의 유입구와 입자 필터(9)의 유출구 부근에 연결된 제1 및 제2 입력부와, 본 발명에서 설명하는 방법에 의해, 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양과 관련될 수 있는 압력 강하 신호를 공급하는 출력부가 마련된 차압 센서(13)와; 입자 필터(9)의 유출구에 배치되고 입자 필터(9)의 유출구에서 배출 가스의 온도를 나타내는 제1 온도 신호를 공급하는 제1 온도 센서(14)와; 입자 필터(9)의 유입구에 배치되고 입자 필터(9)의 유입구에서 배출 가스의 온도를 나타내는 제2 온도 신호를 공급하는 제2 온도 센서(15) 및 상기 센서들에 연결되고 후술하는 본 발명에 따른 방법을 실행하는 전자식 중앙 제어 유닛(17)을 포함한다.

이와 달리, 제2 온도 센서(15)는 프리 캣(8)의 유출구에 연결될 수도 있다.

본 발명은 공지의 모델보다 더 신뢰성이 있고 자동차 산업에서 현재 사용되는 엔진의 중앙 제어 유닛에서 실제 실행될 수 있는 입자 필터 모델을 형성하는 가 능성에 대한 본 출원인의 철저한 연구의 결과이다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 출원인의 연구는 공지의 모델이 기초하고 있는 가정, 즉 입자 필터 채널 내의 입자 분포 및 입자의 물리 화학적 성질이 엔진의 동작 상태 및 과거 축적의 변화와 관계 없이 일정하게 남아 있다고 하는 가정이 틀렸다는 가정에 기초한다.

따라서, 입자 필터 내에서의 입자 분포 및 입자의 물리 화학적 성질이 엔진의 동작 상태 및 과거 축적의 가능한 변화에 따라 변한다고 가정하고, 본 출원인이 연구한 결과 다음의 수학식 2의 정의가 유도되었는데, 이는 입자 필터에 걸친 압력 강하, 배출 가스의 온도 및 흐름, 입자 필터에 축적된 입자의 양을 4개의 시험 파라메터, α,β,γ,δ에 의해 상관시킨다.

상기 식에서,

ΔP _DPF , P _atm , T, Q _m 은 각각 입자 필터에 걸친 압력 강하, 입자 필터 하류측의 절대 압력(이는 대략 대기압과 동일한 것으로 고려될 수 있다), 배출 가스 온도, 배출 가스 흐름(이는 엔진의 공기 흡입 및 분사된 연료의 총량을 추가하여 계산할 수 있다)이고,

m_s는 입자 필터에 축적된 입자의 양이며,

α,β,γ,δ는 상기 4개의 시험 동작 파라메터이다.

상기 수학식으로부터, 입자 필터에 축적된 입자의 양은 다음과 같이 쉽게 계산할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 4개의 시험 파라메터 α,β,γ,δ와 관련하여,

- α,γ는 프런트 캣 및 입자 필터의 기하 형태, 입자 필터 재료의 기공도, 기공 크기 등과 같은 성질에 의존하고,

- β는 입자 필터 기하 형태, 채널 내에서 입자의 축방향 및 반경 방향 공간 분포, 입자의 물리 화학적 성질(예컨대, 밀도 및 투과성)에 의존하며,

- δ는 배출 가스 온도와 점도 사이 상관성의 지수 항목(통상 0.65~0.74)이다.

각각의 입자 필터 종류에 대하여, 파라메터 α,β,γ,δ의 값은 정상 동작 속도에서 엔진으로 특정의 벤치 테스트에 의해 결정할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 동작 파라메터 α,γ,δ의 값은 깨끗한 입자 필터, 즉 입자가 없는(m_s = 0) 필터를 사용하여 상기 시험에 의해 결정할 수 있고, 파라메터 β의 값은 미리 정해진 양의 입자, 예컨대 7 g/dm³ 및 10 g/dm³을 담고 있는 입자 필터를 사용하여 상기 시험에 의해 결정할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 시험은 실질적으로, 상기 입자 적재 상태에 서 입자 필터에 걸친 압력 강하의 시간 패턴, 배출 가스 온도 및 배출 가스 흐름을 결정하고, 상기 파라메터 α,β,γ,δ의 값을 계산하여, 상기 제안된 수학식에 의해 정해진 ΔP _DFP 의 시간 패턴이 시험으로 정해진 패턴에 가능한 한 가깝게 대응하도록 하는 것을 포함한다.

상기 입자 필터 모델은 예컨대 아이들링 속도와 같은 넓은 범위의 엔진 작동 상태, 시가지, 교외(extra-urban), 고속도로에서의 주행에 대응하는 상태, 높은 토크 및 고출력 상태에서 유효하여야 한다.

상기 제안된 모델은 입자 필터 채널 내에서의 임의의 축방향 및 반경 방향 입자 분포에 대하여 적절한데, 상기 입자의 분포 및 물리 화학적 성질은 전술한 바와 같이, 파라메터 β의 값에 기여하는 것이다. 이것은 사실 상기 4개의 시험 파라메터 중, 상기 제안된 수학식에서, 축적된 입자의 양(m_s)을 증가시키고, 입자 필터에 걸친 압력 강하(ΔP _DFP )를 축적된 입자의 양(m_s)에 실제로 관련시키는 유일한 파라메터이다.

상기 제안된 수학식은 입자 필터 채널 내의 입자 분포가 엔진 동작 상태 및 입자 필터 내의 과거 입자 축적의 함수로서 가변적인 것으로 가정되는 입자 필터 모델을 얻도록 해준다.

보다 구체적으로 설명하면, 동작 파라메터(β)는 상이한 엔진 동작 상태, 즉 특히 정상의 입자 축적 상태의 함수로서 매핑된다.

본 출원인이 수행한 시험에 의해 동작 파라메터(β)에 의해 가정된 값과 상 이한 엔진 동작 상태 사이의 관계와 관련한 다음의 가정이 유도되었다.

각 입자 필터 채널 내에서의 상이한 입자 분포 및/또는 입자의 상이한 물리 화학적 성질(예컨대, 투과성 및 밀도)은 분간 가능하고, 각각 특정의 엔진 동작 상태, 즉 소위 "엔진 맵"에서 구별할 수 있고 엔진 속도 및 브레이크 평균 유효 압력(BMEP)에 의해 규정되는 특별한 정상 축적 상태에 관련될 수 있다.

도 2a는 각 입자 필터 채널 내에서의 일정량 입자의 가능한 분포, 즉 상대적인 엔진 작동 상태, 엔진 작동 상태에 대응하는 엔진 맵 영역, 파라메터(β)의 상대적 정성값(relative qualitative values)의 예를 보여준다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이,

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 바닥 왼쪽 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 낮은(low) 시가지 주행 상태에서, 입자는 상기 채널 내에 균일하게 축적되는 경향이 있어, 큰 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 높은 압력 강하에 대응한다).

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 중간 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 중간-낮은(medium-low) 제1 교외 주행 상태(A)에서, 입자는 상기 채널을 따라 중간에서 현저하게 축적되는 경향이 있어, 중간-높은(medium-high) 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 중간-높은 압력 강하에 대응한다).

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 바닥 오른쪽 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 중간-높은 제2 교외 주행 상태(B)에서, 입자는 상기 채널의 끝에서 축적 되는 경향이 있어 중간-낮은 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 중간의 낮은 압력 강하에 대응한다).

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 상단 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 높은 토크 및 파워 주행 상태에서, 입자는 실질상 상기 채널의 끝에서 축적되는 경향이 있어, 낮은 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 낮은 압력 강하에 대응한다).

유사하게, 도 2b는 일정량 입자의 가능한 4가지 물리적 성질 값, 즉 상대적인 엔진 작동 상태, 엔진 작동 상태에 대응하는 엔진 맵 영역, 파라메터(β)의 상대적 정성값의 예를 보여준다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이,

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 바닥 왼쪽 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 낮은 시가지 주행 상태에서, 축적된 입자는 낮은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하여, 큰 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 높은 압력 강하에 대응한다).

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 중간 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 중간-낮은 제1 교외 주행 상태(A)에서, 축적된 입자는 중간-낮은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하여, 중간-높은 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 중간-높은 압력 강하에 대응한다).

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 바닥 오른쪽 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 중간-높은 제2 교외 주행 상태(B)에서, 축적된 입자는 중간-높은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하여, 중간-낮은 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 중간-낮은 압력 강하에 대응한다).

- 엔진은 실질상 엔진 맵의 상단 영역에서 동작하고, 배출 가스 흐름 및 온도는 높은 토크 및 파워 주행 상태에서, 축적된 입자는 높은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하여, 낮은 파라메터(β) 값을 제공한다(일정량의 입자는 입자 필터에 걸친 낮은 압력 강하에 대응한다).

상기 가정이 주어지면, 시험 데이터에 근거하여, 입자 분포 및 물리 화학적 성질의 변화와 관련하여, 다음과 같은 유도를 할 수 있다. 즉,

(a) 배출 가스 유량 및 온도가 증가함에 따라, 입자는 입자 필터 채널의 끝을 향해 축적되고 및/또는 높은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하는 경향이 더 커져, 파라메터(β) 값은 더 낮아지며, 그 역도 마찬가지이다.

(b) 입자 분포 및 물리 화학적 성질은 배출 가스 유량 및 온도에 비가역적으로 민감하다.

(b1) 입자가 낮은 배출 가스 유량 및 온도 상태에서 축적되고 엔진이 풀 파워 동작(높은 유량 및 온도)으로 전환된다면, 이미 축적된 입자는 엔진 동작 상태에 의존하는 시간 내에, 채널의 끝을 향해 이동하고 및/또는 더 큰 투과성 및 밀도 값(입자는 필터 벽에서 압축된다)을 특징으로 하는 경향이 있다.

(b2) 입자의 일부가 높은 배출 가스 유량 및 온도 상태에서 축적되고, 이후 낮은 배출 가스 유량 및 온도 상태로 전환된다면, 새로운 상태에서 축적된 입자의 양에 종속되는 입자 분포는 두 상태의 전체 분포와 같아지는 경향이 있고, 및/또는 새로운 상태에서 축적된 입자의 양에 종속되는 축적된 입자는 두 상태 사이의 중간 투과성 값 및 밀도 값에 의해 특징지워지는 경향이 있다.

상기 (b1) 및 (b2) 주장은 도 3a에 개략적으로 도시되어 있는데, 이 도면은 낮은 배출 가스 유량 및 온도 상태로부터 높은 배출 가스 유량 및 온도 상태로의 통과(및 그 역도 마찬가지이다)가 각각 화살표 b1 및 b2로 나타내어져 있는 한 가지 예의 엔진 맵도 보여준다.

파라메터(β) 값과 입자 필터 채널 내의 입자 분포 사이의 관계와 관련한 상기 가정은, 예컨대 다음과 같이 엔진 제어 유닛 레벨에서 실행될 수 있다. 즉,

- 엔진 작동 상태, 즉 입자 필터 내의 입자의 정상 축적 상태에 종속하는 기준 파라메터(β) 값(이하, β _MAP 으로 나타낸다)의 매트릭스는 맵 형태로 발생되어 기억된다.

- 현재의 엔진 동작 상태를 나타내는 파라메터(β)의 기준값(β _MAP )은 축적된 입자의 양을 계산하기 위해 수학식 2에서 설명한 모델에서 이전에 사용된 파라메터(β) 값(이하, β _{MOD_OLD} 로 나타낸다)과 비교된다.

- 만약, 예컨대 시가지 주행 상태에서 교외 주행 상태로의 전환의 결과로서 β _MAP ≤β _{MOD_OLD} 라면, 축적된 입자의 양을 계산하기 위하여 수학식 2에서 설명한 모델에서 기준값( β _MAP )이 사용되어(엔진 작동 상태의 함수로서 변화하는 특정 시간 간격 후에), β _MOD = β _MAP 이 된다(입자는 입자 필터 채널의 끝을 향해 이동하고 및/또 는 압축되는 경향이 있다. 즉 더 큰 투과성 값 및 밀도 값을 특징으로 한다).

- 교외 주행 상태에서 시가지 주행 상태로의 전환의 결과로서, β _MAP > β _{MOD_OLD} 라면, 입자 필터 내에 축적된 입자량의 마지막 평가값(이하, m_{S_OLD} 라고 지칭한다)이 기억되고, 두 주행 상태 사이에서의 전환 후에 축적된 입자의 양(m_S-m_{S_OLD})이 주어진 문턱값을 초과하는 경우, 상기 수학식 2에서 설명한 모델에서 사용되는 파라메터(β)의 새로운 동작 값(β_MOD)이 다음의 수학식에 따라 계산된다.

볼 수 있는 바와 같이,

- m _S = 2· m _{S_OLD} 라면, 즉 새로운 상태에서 축적된 입자의 양이 이전의 상태와 동일하다면,

이다(두 주행 상태의 기준 파라메터(β) 값의 수학적 평균이 이용된다).

- m _S ≫ m _{S_OLD} 라면, 즉 새로운 상태에서 축적된 입자의 양이 이전의 상태에서보다 훨씬 더 크다면, β _MOD = β _MAP 이다[새로운 주행 상태의 기준 파라메터(β) 값이 사용된다].

따라서, 입자 필터에 축적된 입자의 양은 엔진 동작 상태 및 입자 필터에 축 적된 과거 입자 축적의 함수로서 계산된다.

이 시점에서, 입자 필터의 재생은 단순히 입자 필터에 축적된 입자의 양에 기초하여 또는 다음의 수학식 4에 따라 파라메터(β)의 동작 값(β _MOD )의 함수로서 계산된 입자 상태 지수(particulate state index)(I _PART )(즉, 입자 분포 균일성, 또는 상대적인 물리 화학적 성질의 상태와 관련하여 정의된다)에 기초하여 보다 정확하게 활성화할 수 있다.

상기 식에서, β _MAX 와 β _MIN 은 기준 값(β _MAP ) 맵에 기억된 최대 및 최소 파라메터(β) 값이다.

상기 입자 분포 균일성 지수(I _PART )는 입자 필터 내의 입자의 분포 또는 입자의 물리 화학적 성질의 상태가 중요하게 되는 정도와, 입자 필터에 걸친 압력 강하에 미치는 그 영향을 정확히 결정해 준다. 즉, I _PART 값이 증가함에 따라, 입자 필터의 재생은 점점 더 중요해진다.

예컨대, 다음과 같이 두 가지의 경우가 있다.

(1) 배출 가스 흐름 및 온도가 높은 파워 및 토크 주행 상태 : 입자는 주로 입자 필터 채널의 끝에서 축적되고, 및/또는 높은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하여, 낮은 파라메터(β) 동작 값을 제공한다.

(2) 배출 가스 흐름 및 온도가 중간-낮은 교외 주행 상태 : 입자는 주로 입자 필터 채널을 따라 중간 정도에 축적되고 및/또는 중간-낮은 밀도 및 투과성 값을 특징으로 하여, 중간-높은 파라메터(β) 동작 값을 제공한다.

주어진 양의 축적된 입자에 대하여, 이들 두 엔진 동작 상태 중 첫번째 것은 두 번째 경우보다 훨씬 더 중요하고, I _PART 값에 반영된다. 첫 번째 경우에, 사실 I _PART ≒ 1이고, 두 번째 경우에, I _PART ≒ 0.5이다.

요약하면, 파라메터(β) 값과 각 입자 필터 채널 내의 입자 분포 사이 또는 파라메터(β) 값과 입자의 물리 화학적 성질 사이에 존재하는 관계 또는 두 가지의 경우를 동시에 상이한 정도로 나타내었다.

즉, 엔진 동작 상태의 변화에 따라, 입자 필터 채널 내에서의 입자 분포가 변하는 반면, 상대적인 물리 화학적 성질은 일정하게 남아 있거나, 입자 분포가 실질적으로 변하지 않은 채 남아 있는 반면 입자의 물리 화학적 성질이 변할 수 있다.

동작 파라메터(β) 값을 엔진 동작 상태의 함수로서 매핑하고 계산하는 것과 관련하여 전술한 내용은 상기 두 상황 또는 그 사이의 임의의 상황에 적용된다.

부분 재생(예컨대, NOx-계 자발적 재생) 및 장기간 차량 미사용("주차(parking)" 효과)의 효과를 고려하기 위하여, 특별한 알고리듬을 정의하였다. 부분 재생 또는 장기간의 차량 미사용 후에, 입자의 분포 및/또는 물리 화학적 성질은 변할 수 있어, 필터에 동일한 입자 질량이 축적된 상태로, 동일한 배출 가스 흐름 및 온도에서 필터를 통한 상이한(통상 더 낮은) 압력 강하가 일어난다는 것은 공지된 것이다. 그럼에도, 본 출원인이 수행한 시험에 따르면, 후속하여 축적된 입자는 필터에 이미 존재하고 있는 잔류 입자에 의해 영향을 받지 않는다는 것이 입증되었다. 즉, 후속하여 축적된 입자는 동일한 엔진 동작 상태(동일한 β값을 특징으로 한다는 것을 의미한다)에서 깨끗한 필터로부터 시작하여 축적된 입자의 동일한 물리 화학적 성질 및 분포를 특징으로 한다. 이러한 현상은 도 3b 및 도 3c에 개략적으로 도시되어 있다.

따라서, 수학식 5에 따라서, 필터에 축적된 입자 질량(m _s )를 수정(통상적으로 증가)하기 위하여, 부분 재생(예컨대, NOx-계 자발적인 재생) 및 장기간의 차량 미사용("주차" 효과)의 효과를 고려하지 않고 추정된 오프셋(Δm)을 계산할 수 있다.

상기 식에서, m _{S_CORR} 은 필터에 축적된 입자의 실제 질량이다. 오프셋(Δm)은 다음의 경우에 결정된다.

(1) 엔진의 시동에 이어지는 특정의 대기 시간 후에, m _S 의 현재 값은, 이전의 키이 오프(key-off)에서 전자식 제어 유닛에 저장된 m _{S_CORR} 의 값(m _{S_CORR_ECU} )에서 감해진다(더 작은 경우). 즉 Δm = m _{S_CORR_ECU} - m _S . 이는 장기간 차량 미사용("주 차" 효과) 후에 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 보상해 준다.

(2) 부분적 재생(예컨대, NOx-계 자발적 재생) 후에, m_s의 현재 값은 m _{S_CORR} 의 현재 값에서 감해진다(더 작은 경우). 즉 Δm = m _{S_CORR} - m _S . m _{S_CORR} 의 현재 값은 재생 시작 전의 m _{S_CORR} 의 값과, 재생된 입자의 실험적으로 추정된 값 m _REG (시간 및 엔진 동작 상태의 함수) 사이의 차이로서 평가된다. 이는 부분적 재생(예컨대, NOx-계 자발적 재생) 후에 입자 분포의 변화를 보상해 준다.

일단 오프셋 Δm이 계산되면, 그것은 m _s 의 현재 값에 추가되어, m _{S_CORR} = m_s + Δm이 된다.

마지막으로, m _{S_CORR} 의 값은, 통상적으로 제한된 센서의 정확도(아이들 상태에서의 측정은 보통 신뢰할 수 없는 것으로 고려된다)의 효과를 제한하기 위하여, 배출 가스 흐름 및 필터를 통한 압력 강하의 값이 수용 가능한 어떤 값보다 큰 경우에만 신뢰할 수 있는 것으로 고려된다. 배출 가스 흐름 및 필터를 통한 압력 강하의 값이 수용 가능한 어떤 값보다 작은 경우, 시뮬레이션 상태(simulation state)가 작동되고(Sim=on), m _{S_CORR} 의 마지막 수용 가능한 값이, 실험적으로 평가된 입자 방출 순간 값(m _EXP )(엔진 동작 상태의 함수)과 함께 매 시간 단계마다 증가된다.

도 4의 블록도는 입자 필터 내에 축적된 입자의 양을 평가하는 것 및 필터의 재생을 작동시키는 것과 관련한 상기 내용을 요약한 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 4에서, 도면 부호 20은 이전에 나타낸 수학식 2에서 설명한 입자 필터의 물리적 모델을 실행하기 위한 블록을 나타내고, 이는 입자 필터에 축적된 입자의 양을 공급한다. 도면 부호 21은, 블록(20)에서 사용되고 현재의 엔진 작동 상태 및 입자 필터 내에서의 과거 입자 축적에 대한 파라메터(β)의 동작 값(β _MOD )을 나타낸다. 도면 부호 22는 입자 상태 지수(I _PART )를 계산하는 블록을 나타낸다.

보다 구체적으로, 블록(20)은 입자 필터에 걸친 압력 강하(ΔP _DPF ), 배출 가스 온도(T), 배출 가스 흐름(Q _m ), 대기압(P _atm ), 블록(21)에 의해 공급된 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 수신하고, 현재의 엔진 동작 상태에서 입자 필터에 축적된 입자의 양(m_s)를 공급하는데, 이는 상기 수학식 2를 이용하여 계산된다.

블록(21)은 현재의 엔진 동작 상태를 규정하는 엔진 속도 및 부하를 수신하고, 블록(20)으로부터 입자 필터에 축적된 입자의 양(m_s)을 수신하며, 축적된 입자의 양(m_s)을 계산하는 블록(20) 및 입자 상태 지수(I _PART )를 계산하는 블록(22)에 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 공급한다.

블록(22)은 블록(21)으로부터 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 수신하고, 입자 필터 내의 입자의 상태 지수(I _PART )를 공급한다.

마지막으로, 블록(25)은 부분 재생(예컨대, NOx-계 자발적 재생) 및 장기간의 차량 미사용("주차" 효과)의 효과를 고려하지 않고 평가된, 입자 필터 내에 축 적된 입자의 양(m_s)을 수신하고, 필터 내에 축적된 입자의 최종 수정 질량(m _{S_CORR} )을 공급한다.

도 5 및 도 6은 입자 필터 내에 축적된 입자의 양을 평가하는 데에 사용되는 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 계산하기 위하여 도 4의 블록(21)에서 수행되는 동작을 나타내는 블록도 및 상태도이다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 5에서, 도면 부호 23은 엔진 동작 상태의 함수로서 파라메터(β)의 기준값(β _MAP )의 맵을 저장하고, 엔진 속도 및 부하를 받아들이며, 현재의 엔진 상태에 대한 파라메터(β)의 기준값(β _MAP )을 공급하는 블록을 나타낸다. 도면 부호 24는 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 계산하고 블록(23)으로부터의 기준값(β _MAP )과 입자의 기억된 양(m _{S_OLD} )을 수신하며, 동작값(β _MOD )을 공급하는 상태 장치(state machine)를 나타낸다.

상태 장치(24)는 도 6의 상태도를 참조하여 후술하는 동작을 수행한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 엔진의 턴온(turn-on)은 상태(A)에 대응하는데, 이 상태에서 β _MOD = β _ECU , β _{MOD_OLD} = β _ECU, m _s = m _{S_ECU} 이고, β _ECU 와 m _{S_ECU} 는 엔진이 마지막으로 작동 정지되기 전에 상기 모델에서 사용되고 엔진 제어 유닛 내에 기억된 파라메터(β)와 축적된 입자 질량(m_s) 값이다.

β _MAP ≤β _{MOD_OLD} 이면, 상태(A)는 상태(B)로 이동하는데, 이 상태에서 축적된 입 자의 마지막 평가 값(m _s )는 m _{S_OLD} = m _s 를 넣음으로써 기억되고, β _MOD = β _MAP 과 β _{MOD_OLD} = β _MAP 이 입력된다. 반면에, β _MAP >β _{MOD_OLD} 이면, 상태(A)는 대기 상태(C)로 이동한다. 상태(B)에서, β _MAP >β _{MOD_OLD} 이면, 상태(B)는 상태(C)로 가고, 반면에 β _MAP ≤β _{MOD_OLD} 이면, 상태(B)는 유지된다.

상태(C)에서, β _MAP ≤β _{MOD_OLD} 이면, 상태(C)는 상태(B)로 가고, 계산된 축적 입자(m _s )가 상기 기억된 축적 입자(m _{S_OLD} )를 미리 정해진 문턱값만큼 초과하면, 즉 m _s - m _{S_OLD} ≥문턱값, 상태(C)는 상태(D)로 이동하는데, 이 상태에서 파라메터(β)의 값(β _MOD )은 수학식 3에서 나타낸 것에 따라 계산되고, β _{MOD_OLD} = β _MOD 와 m _{S_OLD} = m _s 가 입력된다.

상태(D)에서, β _MAP >β _{MOD_OLD} 이면, 상태(D)는 상태(C)로 돌아가고, 반면에 β _MAP ≤β _{MOD_OLD} 이면, 상태(D)는 상태(B)로 이동한다.

엔진의 작동이 멈추면, 임의의 상태(A,B,C,D)가 상태(E)로 이동하는데, 이 상태에서 현재의 β _MOD 와 m _s 값은 각각 β _ECU 및 m _{S_ECU} 로서 엔진 제어 유닛에 기억되어, 이들 값은 다음에 엔진이 켜질 때에 이용 가능하다.

도 7은 필터에 축적된 입자 질량의 최종 수정값(m _{S_CORR} )을 계산하는 도 4의 블록(25)에서 수행되는 동작을 나타내는 상태도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 엔진의 턴온은 상태(A)에 대응하는데, 이 상태에서 m _{S_CORR} = m _{S_CORR_ECU} 이며, m _{S_CORR_ECU} 는 엔진이 마지막으로 꺼지기 전 엔진 제어 유닛에 기억된 축적 입자 질량(m _{S_CORR} )의 값이다.

엔진의 시동에 후속하는 소정의 대기 시간(상태 B) 후에, 즉 타이머가 값(t)에 도달하면, m_s의 현재의 값이 이전의 키이 오프에서 전자식 제어 유닛에 저장된 m _{S_CORR} 의 값(m _{S_CORR_ECU} )으로부터 차감되어(보다 더 작은 경우), 오프셋 값을 계산한다. 즉, Δm = m _{S_CORR} - m _S (상태 C).

상기 오프셋 값 Δm은 통상의 상태에서 후속되는 m _s 의 값에 추가된다. 즉, m _{S_CORR} = m_s + Δm(상태 D). 상태 장치의 이 부분은 후속되는 키이 오프와 키이 온 사이에서(즉, 차량의 주차) 입자 필터 내에서의 입자의 공간적 분포의 가능한 변화 및/또는 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 고려할 수 있다.

상기 오프셋 수정(상태 D)은 m _s 의 값이 신뢰할 수 있는 것이라 고려되는 경우에만, 즉 변수 Sim=off인 경우에만 수행된다. 이는 배출 가스 흐름 및 필터를 통한 압력 강하의 값이 수용 가능한 어떤 값보다 크다는 것을 의미한다. Sim=on이면, 시뮬레이션 상태가 작동되고(상태 F), 상태 장치의 출력(m _{S_CORR} )은 실험적으로 평가된 입자 방출의 순간값(m _EXP )(엔진 동작 상태의 함수)과 함께 매 시간 단계마다 증대된다.

NOx-계 자발적 재생 상태가 인지되면, 즉 NOx_reg = on(NOx_reg는 엔진 동작 상태의 함수이다)이면, 상태(E)가 작동되고, 상태 장치의 출력(m _{S_CORR} )은 실험적으로 평가된 재생된 입자의 순간값(m _NOx )(엔진 동작 상태의 함수)과 함께 매 시간 단계마다 감소된다. 다음에, m _{S_CORR} 은 그 값과 m _s +Δm의 값 사이의 최대값(즉, 상태 D에서 m _{S_CORR} 의 값)으로서 계산된다.

NOx-계 자발적 재생 후에, 즉 NOx_reg + off이면, m _s 의 현재값은 m _{S_CORR} 의 현재값에서 차감되어(더 작은 경우), 오프셋 값을 계산한다. 즉 Δm=m _{S_CORR} -m_s이다(상태 C).

상태 장치의 이 부분은 필터의 NOx-계 자발적 재생으로 인한, 입자 필터 내에서의 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 고려할 수 있다.

키이 오프(상태 G)에서, m _{S_CORR} 의 값은 엔진 제어 유닛에 기억된다(m _{S_CORR_ECU} =m _{S_CORR} ). 본 발명의 이점은 전술한 설명으로부터 명확해질 것이다.

청구항에 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에 설명하고 나타낸 것에 대해 변화를 할 수 있다는 것은 명확하다.

특히, 본 발명은 자동차 산업에서 통상적으로 채용되는 종류의 엔진 제어 유 닛을 사용하여, 즉 고출력을 필요로 하지 않고, 따라서 고비용의 계산 수단 없이, 입자 필터에 축적된 입자의 양을 계산한다.

그 결과, 본 발명은 (축적된 입자의 실제 양 또는 입자 상태 지수에 기초하여) 상기한 입자 필터 재생 범주를 채용할 수 있도록 해주는데, 이는 현재 사용되는 기준(차량 사용량)보다 효율적인 것으로 절대적으로 필요할 때에만 입자 필터를 재생하도록 해주어, 통상 입자 필터 재생과 관련된 연료 소비 및 풀-로드(full-load) 성능 면에서의 단점을 최소화한다.

본 출원인이 수행한 시험에 따르면, 입자 필터의 10분 재생은 200% 이상 연료 소비를 증대시키는 반면에, 본 명세서에 설명한 것과 같이 입자 필터를 재생하면 평균 연료 소비의 증가는 단지 1-2%이다.

더욱이, 제안된 입자 필터 모델은 간단한 분석적 수학식에 기초한 것이고, 정상 속도에서 동작하는 엔진으로, 그리고 온도 및 압력 강하 센서를 제외하고는, 특정의 벤치 테스트 셋트에 의해 쉽게 확인할 수 있으며, 차량에 통상적으로 제공되는 센서 이외의 추가 센서 없이 실행할 수 있다.

Claims (12)

1. 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양(m_s)을 결정하는 방법에 있어서,

   상기 입자 필터(9)에서의 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 입자의 물리 화학적 성질의 변화를, 상기 입자 필터(9)에서의 과거 입자 축적 및 엔진 동작 상태의 함수로서, 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 입자 필터(9)에서의 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 입자의 물리 화학적 성질의 변화는,

   상기 입자 필터(9)에서의 과거 입자 축적 및 배출 가스의 온도와 흐름의 함수로서 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계는,

   - 상기 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양(m_s)과 상기 입자 필터(9)에 걸친 압력 강하(ΔP _DPF ) 사이의 관계를 규정하는 파라메터(β)의 많은 기준값(β _MAP )을 결정하는 단계로서, 상기 각 기준값(β _MAP )은 입자 필터(9) 내의 특정 정상 입자 축적 상태에 대응하는 각각의 정상 엔진 동작 상태에 관련되어 있는, 상기 기준값 결정 단계와,

   - 현재의 엔진 동작 상태에 대한 상기 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을, 상기 동일한 엔진 동작 상태에 대한 상기 파라메터(β)의 기준값(β _MAP ) 및 상기 입자 필터(9) 내의 과거 입자 축적의 함수로서 결정하는 단계와,

   - 상기 현재의 엔진 동작 상태에서 상기 입자 필터(9)에 축적된 입자의 양(m _s )을, 상기 현재의 엔진 동작 상태에 대하여 계산된 상기 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )의 함수로서 결정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 파라메터(β)의 각 기준값(β _MAP )은,

   상기 기준값(β _MAP )과 관련된 상기 정상 엔진 동작 상태에서 주어진 소정의 시간 동안 입자 필터(9) 내에 입자를 축적함으로써 초기 조정 단계에서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 현재의 엔진 동작 상태와 관련된 상기 파라메터(β)의 동작값(β _MOD )을 결정하는 단계는,

   - 상기 현재의 엔진 동작 상태와 관련된 상기 파라메터(β)의 기준값(β _MAP )을, 상기 파라메터(β)의 이전의 동작값(β _{MOD_OLD} )과 비교하는 단계와,

   - 상기 기준값(β _MAP )이 상기 이전의 동작값(β _{MOD_OLD} ) 이하이면, 엔진 동작 상태에 종속하는 시간 내에 상기 동작값(β _MOD )을 상기 기준값(β _MAP )과 동일하게 하는 단계와,

   - 상기 기준값(β _MAP )이 상기 이전의 동작값(β _{MOD_OLD} )보다 크다면, 미리 정해진 양(문턱값)보다 큰 입자의 양이 상기 입자 필터(9) 내에 축적될 때까지 대기하고, 상기 동작값(β _MOD )을 상기 기준값(β _MAP )과 상기 이전의 동작값(β _{MOD_OLD} )의 함수로서 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 동작값(β _MOD )은 수학식

   

   에 따라 계산되며, 식중,

   - β _MOD 는 파라메터(β)의 상기 동작값이고,

   - β _MAP 는 파라메터(β)의 상기 기준값이며,

   - β _{MOD_OLD} 는 파라메터(β)의 상기 이전의 동작값이며,

   - m _s 는 축적된 입자의 새로운 양이며,

   - m _{S_OLD} 는 축적된 입자의 이전에 정해진 양인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   - 상기 입자 필터(9)내 입자의 상태 지수(state index : I _PART )를 결정하는 단계와,

   - 상기 입자 필터(9)내 입자의 상기 상태 지수(I _PART )에 기초하여 상기 입자 필터(9)의 재생을 작동시키는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 입자 필터(9)내 입자의 상기 상태 지수(I _PART )는,

   수학식

   

   에 따라 정해지며, 식중,

   - I _PART 는 상기 입자의 상기 상태 지수이고,

   - β _MOD 는 파라메터(β)의 상기 동작값이며,

   - β _MAX 와 β _MIN 은 파라메터(β)의 기억된 최대값 및 최소값인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   NOx-계 자발적 재생과 같은 부분 재생(partial regeneration) 및 주차 등과 같은 장기간의 차량 미사용으로 인한, 상기 입자 필터(9)에서의 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 상기 입자의 물리 화학적 성질의 변화를, 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    NOx-계 자발적 재생과 같은 부분 재생 및 주차 등과 같은 장기간의 차량 미사용으로 인한, 상기 입자 필터(9)에서의 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 상기 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 고려하는 일이 없이 평가된 입자 필터 내에 축적된 입자의 값(m _s )에 추가되는 오프셋(Δm)의 계산을 통해, 입자 필터(9)에 축적된 입자의 최종 수정값(m _{S_CORR} )을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    키이 온(key-on) 후 소정의 시간 후 수학식

    

    에 의하여 오프셋(Δm)을 결정하는 단계를 포함하며, 식중,

    - m _{S_CORR_ECU} 는 이전의 키이 오프(key-off)에서 전자식 제어 유닛에 저장된 m _{S_CORR} 의 값이고,

    - m_s는 주차 등과 같은 장기간의 차량 미사용으로 인한, 상기 입자 필터(9) 내에서의 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 고려하지 않고 평가된 입자 필터 내에 축적된 입자의 값인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    수학식

    Δm = m _{S_CORR} - m _S

    에 의하여, NOx-계 자발적 재생과 같은 부분 재생후에 오프셋 Δm을 결정하는 단계를 포함하며, 식중,

    - m _{S_CORR} 은 엔진 동작 상태의 함수인, 실험적으로 평가된 재생 입자의 순간 값(m _NOx )과 함께, 상기 부분 재생 상태 중에 매 시간 단계마다 감소되는, NOx-계 자발적 재생과 같은 부분 재생 전에 입자 필터에 축적된 입자의 값이며,

    - m _s 는 NOx-계 자발적 재생과 같은 부분 재생으로 인한, 상기 입자 필터(9) 내 입자의 공간적 분포의 변화 및/또는 입자의 물리 화학적 성질의 변화를 고려하지 않고 평가된 입자 필터 내에 축적된 입자의 값인 것을 특징으로 하는 방법.

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