KR101000226B1 - 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 온도 센서를 장착하고, 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서의 온도 차를 이용하여 NMHC(Non Methane Hydro-Carbon)에 대한 OBD-Ⅱ 규제에 따른 디젤 차량에 장착된 촉매 여과 필터를 모니터링하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
디젤, CPF, DOC, SCR, NMHC, OBD, 온도 센서, 온도 차

Description

디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법{Monitoring Method For Catalyzed Particulate Filter Of Diesel Vehicle}
본 발명은 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법에 관한 것으로, 특히 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 온도 센서를 장착하고, 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서의 온도 차를 이용하여 NMHC(Non Methane Hydro-Carbon)에 대한 OBD-Ⅱ 규제에 따른 디젤 차량에 장착된 촉매 여과 필터를 모니터링하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
디젤 차량은 저연비 및 고출력이면서 고부하 운전이 가능하여 그 수요가 계속 증가하고 있다. 그러나, 디젤 차량이 대기오염의 주범으로 인식되고 있어, 각국에서는 디젤 차량의 배기가스 규제를 점차 강화하고 있는데, NMHC(Non Methane Hydro-Carbon)에 대한 OBD-Ⅱ 규제도 점차 강화하고 있는 추세에 있다.
디젤 차량은 도 1과 같이, NMHC에 대한 OBD-Ⅱ 규제를 만족시키기 위해 슈트(Soot)를 포집하고 CO 및 HC를 제거하는 촉매 여과 필터(Catalyzed Particulate Filter 이하, CPF)(110)와, 엔진 및 차량 조건에 따라 NO2를 발생시키는 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)(120)와, 요소 수용액을 일정 온도 이상에서 분사하는 요소 분사 인젝터(130)와, DOC(120) 및 요소 분사 인젝터(130) 후단에 설치되어 DOC(120)로부터의 NO2와 요소 분사 인젝터(130)로부터의 요소 수용액의 가수분해에 의해 생성된 NH3를 반응시켜 배기가스에서 NOX를 제거하는 SCR(Selective Catalytic Reduction)(140)을 포함한다.
그런데, 종래까지는 NMHC에 대한 OBD-Ⅱ 규제에서 CPF(110)의 모니터링 항목이 없어서, DOD의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서(121, 122)의 온도 차 및 승온 시간에 따른 NMHC 정화율로 CPF를 간접적으로 모니터링하였다. 즉, 종래의 디젤 차량은 CPF(110)의 직접적인 모니터링 로직을 가지고 있지 않다. 그러므로, DOC의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서로 CPF를 간접적으로 모니터링하면 DOC가 장착되지 않은 디젤 차량의 경우에는 CPF를 모니터링할 방법이 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 CPF의 전단 및 후단에 온도 센서를 장착하고, CPF의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서의 온도 차를 이용하여 NMHC에 대한 OBD-Ⅱ 규제에 따른 디젤 차량에 장착된 CPF를 직접적으로 모니터링하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법은 후분사를 실시하는 제1 단계와; 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 장작된 전단 온도 센서 및 후단 온도 센서가 감지한 온도를 읽는 제2 단계와; 상기 후단 온도 센서가 감지한 온도에서 상기 전단 온도 센서가 감지한 온도를 차감하여 상기 촉매 여과 필터의 전단 온도 센서 및 후단 온도 센서의 온도 차를 계산하는 제3 단계와; 상기 온도 차에서 이전 단계의 온도 차를 차감하여 온도 차의 변화율을 계산하는 제4 단계와; 상기 온도 차의 변화율이 임계값을 초과하는가를 판단하는 제5 단계와; 상기 온도 차의 변화율이 임계값을 초과하지 않으면, 상기 촉매 여과 필터에 대한 OBD-Ⅱ 규제 고장코드를 발생시키는 제 6단계를 포함한다.
상기 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법은 상기 온도 차의 변화율이 임계값을 초과하면, 상기 촉매 여과 필터가 OBD-Ⅱ 규제를 만족한다고 판정하는 단 계를 더 포함한다.
상기 후분사가 실시되면, 상기 촉매 여과 필터에는 일정량의 HC가 공급된다.
상기 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법은 후분사를 실시하여 상기 촉매 여과 필터에 포집된 슈트를 재생시키는 단계와; 상기 촉매 여과 필터에 포집된 슈트의 재생의 종료를 판단하는 단계와; 상기 촉매 여과 필터에 포집된 슈트의 재생이 종료되면 상기 제1 단계 내지 상기 제6 단계를 실시한다.
상기 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법은 상기 제6 단계에 OBD-Ⅱ 규제 고장코드에 대한 경고등을 점등하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법은 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 온도 센서를 장착하고, 촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서의 온도 차의 변화율이 임계 온도 이상이면 OBD-Ⅱ 규제에 따른 촉매 여과 필터의 NMHC 오류 코드를 발생시킴으로써 디젤 산화 촉매가 장착되지 않은 디젤 차량의 경우에도 촉매 여과 필터를 모니터링할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 디젤 차량의 후처리 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 디젤 차량의 후처리 장치는 슈트를 포집하고 CO 및 HC를 제거하는 CPF(10)와, 엔진 및 차량 조건에 따라 NO2를 발생시키는 DOC(20)와, 요소 수용액을 일정 온도 이상에서 분사하는 요소 분사 인젝터(30)와, DOC(20) 및 요소 분사 인젝터(30) 후단에 설치되어 DOC(20)로부터의 NO2와 요소 분사 인젝터(30)로부터의 요소 수용액의 가수분해에 의해 생성된 NH3를 반응시켜 배기가스에서 NOX를 제거하는 SCR(40)을 포함한다. 그리고, CPF(10)의 전단에 장착된 전단 온도 센서(11) 및 CPF(10)의 후단에 장착된 후단 온도 센서(12)를 더 구비한다.
이하, CPF(10)의 전단 및 후단에 온도 센서(11, 12)를 장착한 디젤 차량의 CPF 모니터링 방법을 도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 후분사를 실시하여 CPF(10)에 포집된 슈트를 재생시키고(S12), CPF(10)에 포집된 슈트의 재생이 종료되면(S14) 다시 후분사를 실시한다(S16). CPF(10)에 포집된 슈트의 재생 종료는 CPF(10)에 포집된 슈트의 양이 임계량 이하가 되는 것을 의미한다.
S16 단계에서 후분사가 실시되면, 후분사에 의하여 CFP(10)에는 일정량의 HC가 공급된다. S16 단계에 이어서, 본 발명의 디젤 차량의 CPF 모니터링 방법은 CPF(10)의 전단 및 후단에 장작된 온도 센서(11, 12)가 감지한 온도를 읽고(S18), 후단 온도 센서(12)가 감지한 온도(T2)에서 전단 온도 센서(11)가 감지한 온도(T1)를 차감하여 CPF(10)의 전단 및 후단의 온도 차(△T(t))를 계산하고(S20), 온도 차(△T(t))에서 이전 단계의 온도 차(△T(t-1))를 차감하여 온도 차의 변화율(T_Diff)을 계산한다(S22).
그런 다음, 본 발명의 디젤 차량의 CPF 모니터링 방법은 S22 단계에서 계산한 온도 차의 변화율(T_Diff)이 임계값을 초과하는가를 판단하여(S24), 임계값을 초과하면 CPF(10)가 NMHC에 대한 OBD-Ⅱ 규제를 만족한다고 판정한다(S26). 여기서, 도 4에 도시된 바를 참조하면 열화되지 않은 촉매(파란선)와 열화된 촉매(검은선 또는 붉은선)의 CPF(10)의 전단 및 후단에 장작된 온도 센서(11, 12)가 감지한 온도의 차이가 45℃ 내지 55℃가 되므로, S22 단계에서 계산한 온도 차의 변화율(T_Diff)이 임계값은 45℃ 내지 55℃ 사이의 값으로 정한다. 그러나, 임계값을 초과하지 않으면, 후분사에 의하여 일정량의 HC가 CPF(10)에 공급되더라도 CPF(10)의 온도가 상승하지 않는다는 것을 의미하는 것이므로, CPF(10)가 NMHC에 대한 OBD-Ⅱ 규제를 만족하지 못한다고 판정하여 고장코드를 발생시키고(S28), 경고등을 점등한다(S30).
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 디젤 차량의 CPF 모니터링 방법은 CPF(10)의 전단 및 후단에 온도 센서(11, 12)를 장착하고, CPF(10)의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서(11, 12)의 온도 차의 변화율이 임계 온도 이상이면 OBD-Ⅱ 규제에 따른 CPF(10)의 NMHC 오류 코드를 발생시킴으로써 DOC(20)가 장착되지 않은 디젤 차량의 경우에도 CPF(10)를 모니터링할 수 있다.
그리고, 본 발명의 디젤 차량의 CPF 모니터링 방법은 CPF(10)의 모니터링을 위해 CPF(10)의 전단 및 후단에 장착된 온도 센서(11, 12)로부터의 온도를 읽기에 앞서 후분사를 실시하여 CPF(10)에 포집된 슈트를 재생시킨다. 따라서, CPF(10)에 포집된 슈트의 재생에 의하여 CPF의 온도가 올라가 CPF(10) 모니터링 오류가 발생 하는 것을 제거함으로써 CPF(10)의 모니터링의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 디젤 차량의 후처리 장치의 일례를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 디젤 차량의 후처리 장치의 일례를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디젤 차량의 CPF 모니터링 방법을 나타내는 순서도,
도 4는 CPF의 전단 및 후단에 장작된 온도 센서가 감지하는 열화되지 않은 촉매와 열화된 촉매의 온도 차이를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : CPF 11 : 전방 온도 센서
12 : 후방 온도 센서 20, 120 : DOC
30, 130 : 요소 분사 인젝터 40, 140 : SCR
121, 122 : 온도 센서

Claims (5)

  1. 후분사를 실시하여 촉매 여과 필터에 포집된 슈트를 재생시키는 단계와;
    상기 촉매 여과 필터에 포집된 슈트의 재생의 종료를 판단하는 단계와;
    상기 촉매 여과 필터에 포집된 슈트의 재생이 종료되면, 다시 후분사를 실시하는 제1 단계와;
    촉매 여과 필터의 전단 및 후단에 장작된 전단 온도 센서 및 후단 온도 센서가 감지한 온도를 읽는 제2 단계와;
    상기 후단 온도 센서가 감지한 온도에서 상기 전단 온도 센서가 감지한 온도를 차감하여 상기 촉매 여과 필터의 전단 온도 센서 및 후단 온도 센서의 온도 차를 계산하는 제3 단계와;
    상기 온도 차에서 이전 단계의 온도 차를 차감하여 온도 차의 변화율을 계산하는 제4 단계와;
    상기 온도 차의 변화율이 임계값을 초과하는가를 판단하는 제5 단계와;
    상기 온도 차의 변화율이 임계값을 초과하지 않으면, 상기 촉매 여과 필터에 대한 OBD-Ⅱ 규제 고장코드를 발생시키는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 차의 변화율이 임계값을 초과하면, 상기 촉매 여과 필터가 OBD-Ⅱ 규제를 만족한다고 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 후분사가 실시되면, 상기 촉매 여과 필터에는 일정량의 HC가 공급되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제6 단계에 OBD-Ⅱ 규제 고장코드에 대한 경고등을 점등하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매 여과 필터 모니터링 방법.
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