KR101148341B1 - 입자 필터의 가열장치를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

입자 필터의 가열장치를 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입자 필터의 가열장치를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 입자 필터에 의해 발생하는 배기가스 역압이 입자 필터의 실제 그을음 부하에 대한 파라미터로서 검출된다. 배기가스 역압 신호(SIST)는 입자 필터의 재생을 개시하기 위해 충분한 그을음 부하를 나타내는 한계치(SW)와 비교되고, 검출된 배기가스 역압 신호(SIST)가 한계치(SW)를 초과하면 가열장치가 스위치-온된 상태이거나 스위치-온될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 입자 필터에 흐르는 배기가스 온도가 사전 설정된 작동기간 내에 반복해서 검출되고 내연기관의 실제 회전속도에 따라 이러한 작동 상태에 할당되는 입자 필터 부하값에 관련하여 평가되고, 평가 결과들이 합산되어, 이 합산값이 입자 필터의 부하를 나타내는 사전 설정된 한계치와 비교되고, 이 한계치를 초과하면 가열장치가 재생 과정을 개시하기 위해 승인되고, 이 재생 과정이 끝난 후에 새로운 작동 상태가 시작된다.

Description

입자 필터의 가열장치를 제어하기 위한 방법{METHOD FOR REGULATING A HEATING DEVICE OF A PARTICLE FILTER}
본 발명은 내연기관, 예컨대 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터의 재생을 위한 가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
입자 산출량, 특히 디젤 엔진 작동시의 그을음 산출량을 줄이기 위해 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 소위 디젤 입자 필터가 연결되어, 이러한 입자 필터의 필터 바디를 통해 배기가스 흐름이 안내된다. 이러한 과정에서, 배기가스 흐름에 포함된 입자, 특히 그을음 입자가 필터 바디의 흐름 표면 위에 적층된다. 아직 그을음이 적층되지 않은 입자 필터부터 시작해서, 디젤 엔진이 작동하는 중에 점점 더 많은 그을음이 필터 바디의 흐름 표면에 적층된다. 그럼에도, 오랜 시간에 걸친 입자 필터의 관통 능력을 보장하기 위해, 배기가스 시스템으로부터 분리되어 나온 그을음을 때때로 입자 필터로부터 제거할 필요가 있다. 입자 필터로부터 그을음을 제거하는 것을 재생(regeneration)이라고 한다.
이와 같은 입자 필터를 재생하기 위해, 그을음 연소를 이용하여 그을음을 제거하는 방법이 공지되어 있다. 입자 필터의 흐름 표면에 적층된 그을음은 입자 필터에 흐르는 배기가스 온도가 그을음 점화 온도보다 높을 때 자동으로 제거된다. 이는 일반적으로 예컨대 승용차가 막힘이 없는 고속도로를 주행중일 때 사전 설정된 기간 동안 일정한 부하를 받는 디젤 엔진의 경우에 나타난다. 그러나 재생 과정을 수행하고 그리고 배기가스 온도가 그을음 점화 온도보다 낮게 설정되는 엔진 부하 상태일 경우에도 입자 필터의 정상적인 기능 효율(functional efficiency)을 보장하기 위해서, 입자 필터의 그을음 부하 상태에 따른 그을음 연소 개시 방법이 공지되어 있다. 그을음 연소는 예컨대 열전 가열 소자(thermoelectric heating element) 또는 연소기(burner)에 의한 추가의 열 에너지 공급에 의해, 또는 배기가스 온도의 상승을 초래하는 엔진 내부 조치에 의해 개시된다. 그을음 연소에 의한 입자 필터의 정상적인 재생을 달성하기 위해서는, 입자 필터의 흐름 표면에 소정 량의 그을음이 축적될 필요가 있다. 입자 필터에 축적되는 그을음 양이 너무 적으면, 불완전한 그을음 연소가 야기될 수 있다. 이와 달리 입자 필터에 축적되는 그을음 양이 너무 많으면, 그을음 연소시에 입자 필터의 손상이 야기될 수 있다.
이를 위해, 공지된 한 방법에 따르면, 배기가스 시스템에서 흐름 방향으로 입자 필터 앞쪽에서 나타나는 배기가스 역압(back pressure)이 검출되는데, 이러한 배기가스 역압은 입자 필터의 부하 상태에 대한 파라미터이다. 입자 필터의 그을음 부하가 높아지면, 배기가스 역압이 상승한다. 그러나 이와 같이 배기가스 시스템의 흐름 방향으로 입자 필터 앞쪽에서 나타나는 역압은 입자 필터의 부하 상태뿐만 아니라, 특히 다른 작동 파라미터, 예컨대 배기가스 역압을 검출하는 시점에 존재하는 엔진 부하 상태에도 좌우된다. 따라서 이러한 방법이 적용되는 자동차의 경우에는, 입자 필터의 부하 상태를 결정하기 위해 배기가스 역압 신호뿐만 아니라, 엔진 작동 상태 그리고 특히 엔진에 공급되는 연소 공기나 엔진 회전속도와 같 이 엔진 부하 상태를 검출하는 추가의 파라미터 또한 측정된다. 이러한 추가의 파라미터에 의해서, 입자 필터의 부하 상태를 결정하기 위해 측정된 배기가스 역압 신호가 평가 및 분석되어, 배기가스 역압 신호에 포함된 방해 변수(disturbance variable), 즉 입자 필터의 부하 상태를 추론할 수 없게 하는 방해 변수가 제거될 수 있다. 이러한 목적으로 전술한 방법을 수행하기 위해서는, 자동차 또는 디젤 엔진으로 작동하는 건설 장비(building machinery)의 경우에 필수 측정 파라미터를 검출 및 평가하기 위한 다수의 인터페이스가 제공되어야 한다.
그러나 새로운 개념의 차량에서는 인터페이스 제조가 크게 문제되지 않을지라도, 이는 사전 설정된 시간 간격으로 재생되어야 할 디젤 입자 필터를 자동차에 추후에 설치하기 위해서는 금지 사항이며, 특히 적합한 비용으로 수행되어야 할 경우에 그러하다. 이는 건설 장비에 대해서도 적용된다.
따라서 본 발명의 목적은 전술한 종래기술을 전제로 하여, 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터의 부하 상태가 특정한 엔진 작동 상태 파라미터를 제공하기 위한 인터페이스 없이도 충분히 정확하게 결정될 수 있도록, 전제부에 언급한 일반적인 방법을 개선하는 것이다.
상기 목적은
입자 필터에 의해 발생하는 배기가스 역압이 입자 필터의 그을음 부하 상태에 대한 파라미터로서 검출되고,
하기의 세 가지 조건, 즉:
엔진이 공회전(idling) 상태에 있는 조건;
배기가스 재순환 장치(exhaust gas recirculation)가 스위치-오프되는 조건; 및
입자 필터 앞에 연결되는 배기가스 시스템의 부분에서 이러한 조건들에 상응하는 상황들이 설정되는 조건이 충족될 경우에, 배기가스 역압이 측정되는 단계; 및
입자 필터 재생을 개시하기 위한 충분한 그을음 부하를 나타내는 한계치와 배기가스 역압 신호가 비교되고, 검출된 배기가스 역압 신호가 한계치보다 클 경우에 재생 과정을 개시하기 위한 가열장치가 작동되는 단계를 포함함으로써 달성된다. 이와 같은 조치는 자동차가 정상 작동중일 때 동적 응력을 가지며 다시 한번 더 공회전 상태로 존재하는 그러한 유형의 내연기관에 대해 바람직하게 적용된다.
또한, 상기 목적은 하나의 작동 상태 내에서 입자 필터에 흐르는 배기가스 온도가 반복해서 검출되고, 내연기관의 실제 회전속도에 따라 이러한 작동 상태에 할당되는 입자 필터 부하값에 관련하여 평가되며, 평가 결과들이 합산되고, 이러한 평가 결과들의 합산값이 사전 설정된 한계치와 비교되고, 이러한 한계치를 초과하면 재생 과정을 개시하기 위해 가열장치가 승인되고, 이러한 재생 과정 후에 새로운 작동 상태가 시작됨으로써 달성된다. 이러한 조치는 자동 그을음 연소가 이루어지는 작동 상태에 거의 도달하지 않는 내연기관이나, 통상적으로 공회전 단계가 존재하지 않거나 발생하지 않는 내연기관에서 사용되기 위해 제공된다. 이는 통상적으로 디젤 엔진으로 작동하는 건설 장비, 예컨대 유압시스템(hydraulic system)을 구동하는 경우에 해당된다.
전술한 두 개의 방법은 기본적으로 추가의 작동 파라미터를 필요로 하지 않 는다. 필수 작동 파라미터는 설비 보완시 센서에 의해 쉽게 검출될 수 있다. 따라서 위에서 제안한 방법들은 특히 기존의 내연기관을 보완하기 위해서도 적합하다.
첫 번째로 언급한 방법에서는, 기본적으로 검출된 배기가스 역압 신호를 보상하기 위한 추가의 작동 파라미터를 검출할 필요가 없다. 이와 같은 방법은 검출가능한 배기가스 역압 신호가 공회전시에 그리고 무부하 상태의 엔진일 경우에 입자 필터 및 입자 필터 부하 상태에 의해 실질적으로 결정된다는 사실을 활용한다. 무부하 상태의 입자 필터에서 나타나는 배기가스 역압과 그을음 부하를 받는 필터에서 나타나는 배기가스 역압 간의 측정비를 높이기 위해서, 배기가스 역압 신호를 검출하기 전에 오늘날의 디젤 엔진에서 통상적으로 존재하는 배기가스 재순환 장치가 스위치-오프되는데, 이로 인해 배기가스 시스템 내부에서 더 큰 체적 이송(volume transport)이 야기된다. 전술한 작동 상태에서 배기가스 역압 신호를 검출 및 측정한 후에, 이러한 배기가스 역압 신호가 한계치와 비교되는데, 이러한 한계치는 정상적인 재생을 개시하기 위해 필터 상에 충분한 양의 그을음이 적층되는 방식으로 입자 필터의 충분한 그을음 부하의 존재에 대한 파라미터로서 사용된다. 이러한 한계치를 초과하면, 기본적으로 그을음 연소는 가열장치의 스위치-온에 의해, 예컨대 열전 가열장치에 전력을 공급함으로써 개시될 수 있다. 그러나 이러한 방법의 한 바람직한 개선예에서는, 결함있는 배기가스 역압 신호에 따라 그을음 연소가 너무 빨리 개시되는 것을 막기 위해, 바로 이전의 공회전 단계 중 하나 또는 두 개 또는 다수의 단계에서 검출된 배기가스 역압 신호가 한계치를 초과하더라도, 가열장치가 스위치-온된다.
자동차에서 이러한 방법을 사용하면, 전술한 방식으로 액티브하게 개시되는 방식으로 또는 오래 지속되는 엔진 부하 상태에 의해 입자 필터의 배기가스 온도가 충분히 높게 유지되는 방식으로 입자 필터의 재생이 수행되는데, 그로 인해 입자 필터의 재생이 자동으로 이루어진다. 그러나 어떠한 작동 상태도 설정되지 않아서 입자 필터의 재생이 나타나지 않는 경우에는, 사전 설정된 특정 작동 상태가 진행될 때 재생이 액티브하게 개시되는 것이 바람직하다. 이와 같은 작동 상태의 값은 예컨대 엔진 작동 시간에 걸친 시간 간격 및/또는 자동차의 경우에는 지나간 거리일 수도 있다. 이와 같은 작동 상태가 끝나면, 입자 필터의 재생이 액티브하게 개시된다.
두 번째로 언급한 방법은 기본적으로 입자 필터에 흐르는 배기가스 온도를 검출하기 위한 온도 센서만을 필요로 한다. 엔진 회전 속도는 엔진 제어 시스템(engine management system) 내에 반드시 인터페이스가 없어도 쉽게 검출될 수 있다. 이러한 방법은 일정한 회전속도에서 부하가 높아지면 배기가스 온도가 상승한다는 사실을 기초로 한다. 연소를 위해 더 많은 연료량이 필요하기 때문에 높은 부하에서 내연기관을 작동시키면, 마찬가지로 더 높은 그을음 산출량이 야기된다. 따라서 이러한 변수는 입자 필터의 실제적인 부하 증대를 위한 파라미터로서 사용될 수 있다. 하나의 작동 상태 내에서 반복되는 온도-회전속도 측정에 의해 입자 필터의 실제적인 그을음 부하 상태가 추론될 수 있다. 검출된 온도 및 회전속도 데이터로부터 결정되는 부하값들이 합산되어, 이러한 작동 상태 내에서 내연기관의 작동 지속시간 동안 입자 필터의 그을음 부하가 계속해서 상승할 수 있다. 이러한 방식으로 결정되는 입자 필터의 실제적인 그을음 부하가 한편으로는 입자 필터의 부하 상태가 그을음 연소를 개시하기 위해 적합하도록 선택되고, 다른 한편으로는 부하 상태가 임계값(내연기관의 작동에 불리한 작용을 하거나 그을음 연소시에 입자 필터를 손상시킬 수 있는 위험이 존재하는 값)에 도달하지 못하도록 선택될 수 있는 사전 설정된 한계치에 도달하면, 이러한 한계치에 도달하거나 이러한 한계치를 초과하여 가열장치가 승인되고, 그 결과 기본적으로 그을음 연소가 점화될 수 있다. 이러한 방법이 작동되면서 가열장치가 승인됨과 동시에 스위치-온되기 때문에, 그을음 연소가 승인과 함께 개시되거나 또는 추가의 조건하에, 예컨대 엔진이 사전 설정된 작동 상태에서 작동될 경우에 가열장치가 작동된다. 사전 설정된 엔진 작동 상태의 존재로부터 가열장치의 스위치-온이 좌우되기 때문에, 그을음 연소를 위해 가급적 최적의 엔진 작동 상태가 주어질 때 그을음 연소가 개시될 수 있다. 엔진의 실제적인 작동 상태에 따라, 개시된 그을음 연소는 재생된 필터 표면 부분에 관련하여 상이한 재생 결과들을 가질 수 있다. 따라서 우선 사전 설정된 시간 간격 내에서 재생 과정을 개시하기 위해 가열장치가 승인된 후에 엔진이 이러한 작동 상태로 전환되는지를 대기하는 것이 바람직하다. 이는 그을음 연소를 개시하기 위해 어떠한 경우라도 가열장치가 스위치-온되도록 하기 위해서 사전 설정된 시간 간격 내에서 이루어진다. 이러한 시간 간격 내에서 사전 설정된 엔진 작동 상태에서의 재생 결과의 품질에 관련한 요구조건들이 감소할 수 있다.
이러한 실시예에서, "승인"과 "스위치-온(switch-on)"의 개념은 차이가 있다. 가열장치는 사전 설정된 첫 번째 조건이 충족되면 승인된다. 방법 실시예에 따르면, 승인과 동시에 가열장치가 스위치-온됨으로써 그을음의 점화가 이루어질 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 가열장치는 사전 설정된 하나 이상의 조건이 충족되면 스위치-온된다. 따라서 하나 이상의 조건이 충족되는 경우는 통상적으로 승인과 스위치-온 간에 시간적 차이가 존재한다.
첨부된 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다:
도 1은 자동차 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터를 재생하기 위한 열전 가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법을 흐름도로 나타낸 도면이고,
도 2는 자동차 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터를 재생하기 위한 열전 가열장치의 구동을 제어하기 위한 또 다른 방법에 관련하여 작업 영역을 도표로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 방법에서, 엔진의 공회전 단계에서 입자 필터의 그을음 부하 상태는 배기가스 역압(SIST)의 측정에 의해 결정된다. 입자 필터 앞에 연결되는 배기가스 시스템에서 거의 일정한 배기가스 역압비가 나타나도록 보장하기 위해, 배기가스 역압(SIST)은 공회전 상태가 5초간 지속된 후에 측정된다. 공회전 회전속도가 달성됨과 동시에 배기가스 재순환 장치(AGR)가 스위치-오프된다. 배기가스 역압 측정을 위해 배기가스 시스템의 이 영역에서 충분히 일정한 비가 나타날 때까지, 배기가스 역압의 실제 측정은 대기중이다. 기본적으로, 사전 설정된 작동 상황에 조정되는 시간 간격은, 배기가스 역압 측정이 수행될 때까지 대기중일 수 있다. 다른 한 실시예에 따르면, 배기가스 압력이 연속으로 검출되고 그 다음 평가를 위한 값이 사용될 수 있는데, 이 값은 소정의 공차 한계 내에서 이전 측정의 특정 개수와 상응한다. 그 뒤에 검출되는 배기가스 역압에 대한 상수값은 입자 필터 앞에 연결되는 배기가스 시스템 섹션 내에서 일정한 비가 나타나도록 하기 위한 파라미터로서 사용된다. 이를 위해 경우에 따라 필요한 회전속도 검출이 디젤 엔진의 교류발전기(alternator)에서의 측정에 의해서 간단하게 수행될 수 있다.
그 뒤에 검출된 배기가스 역압 신호(SIST)는 한계치(SW)와 비교된다. 한계치(SW) 값은 배기가스 역압을 나타내는데, 이때 입자 필터의 그을음 부하가 정상적인 그을음 연소를 개시하기 위해 충분히 높다는 사실이 전제된다. 배기가스 역압 신호(SIST)가 한계치(SW)보다 높으면, 계기(meter) "부하 상태 검출"이 작동되도록 트리거 신호가 발생한다. 그러나 도시된 실시예에서는, 측정 리던던시 때문에, 배기가스 역압 신호(SIST) 및 바로 앞에 검출된 다수의, 예컨대 두 개의 배기가스 역압 신호가 한계치(SW)보다 높으면 재생 과정이 개시되기 시작한다.
도시된 실시예에서, 사전 설정된 작동 상태 동안에 공회전이 나타나지 않을 경우에는, 엔진 작동 시간 또한 검출된다. 엔진 작동 시간은 또 다른 계기 "엔진 작동시간 검출"에서 모니터링된다. 디젤 엔진 작동의 사전 설정된 시간 간격 내에서 다른 방식으로 개시되는 입자 필터의 재생이 이루어지지 않을 경우에는, 사전 설정된 엔진 작동 시간을 초과하면서 입자 필터의 재생이 개시된다. 필터 재생이 개시되기 전의 사전 설정된 시간 간격은, 디젤 엔진의 정상적인 부하 작동시에 이러한 시간 간격이 끝난 후에 입자 필터에서 충분한 그을음 부하가 존재하게 되어, 정상적인 재생이 수행될 수 있을 정도의 값을 갖는다.
따라서 전술한 부하 상태 검출 및 전술한 엔진 작동 시간 검출은 입자 필터의 부하 상태를 결정하기 위해 사용된다.
전술한 두 개의 검출과 동시에 디젤 엔진의 부하 상태의 검출도 함께 수행된다. 그을음 연소가 자동으로 이루어지고 디젤 엔진이 사전 설정된 기간 동안 사전 설정된 부하 상태에 존재하게 되는 그러한 상태만을 검출하는 것으로 부하 상태 검출 범위가 축소될 수 있기 때문에, 배기가스 온도는 그을음 자체 점화를 개시하기 위해 충분히 높다. 이러한 부하 상태는 예컨대 디젤 엔진의 회전속도 및 이러한 부하 상태로 계속 존재하는 디젤 엔진의 모니터링에 의해 검출될 수 있다. 이와 마찬가지로, 입자 필터 앞에서 배기가스 온도를 검출할 수도 있다. 디젤 엔진이 자동 재생을 위해 제공되는 부하 상태에서 사전 설정된 시간 간격(tX) 동안 작동될 경우에는, 입자 필터가 자동으로 재생되는 것이 전제될 수 있다. 이것이 확인되면, 계기가 엔진 작동 시간 및 부하 상태 검출을 위해 배기가스 역압 결정에 의해 리셋(reset)된다.
입자 필터의 자동 재생을 위해 전술한 부하 상태가 달성되면, 시간이 지나면서 연속으로 상승하는 입자 필터의 배기가스 역압에 한계치(SW)를 적응시키기 위해서 그 다음의 공회전 단계가 이용될 수 있다. 입자 필터가 정화되지 않은 경우에 는, 입자 필터에 의해 야기되는 배기가스 역압이 작동이 지속되는 동안 재생 과정에서 피할 수 없는 잔여물로서 발생하는 재(ash)의 축적에 의해 상승한다. 이러한 공회전 단계에서 검출되는 배기가스 역압 신호의 값은 부하받지 않은 입자 필터를 위한 배기가스 역압의 "새로운" 값을 나타낸다. 부하받지 않은 입자 필터의 실제값과 한계치로 사용되는 값 사이에서 나타나는 변화에 따라, 한계치 비교를 위해 필요한 한계치(SW)가 적응된다. 한계치(SW)는 다른 인자(factor)에 대해서도 적응될 수 있지만, 이는 원하는 경우에 한에서다.
도 1에서 최종 단계로 표기된 방법 단계에서, 입자 필터의 재생이 액티브하게 개시될 시점이 결정된다. 이는 한편으로는 부하 상태 검출 계기가 우세한 개별 배기가스 역압의 검출에 의해서 사전 설정된 값에 도달한 경우에 수행될 수 있다. 배기가스 재순환 장치가 스위치-오프되어야 할 경우에, 배기가스 재순환 장치가 스위치-온된다. 도시된 실시예에서, 엔진이 결정된 최소 회전속도(HUmin)에 도달할 경우에 열전 가열장치에 전류가 흐르게 된다. 공회전 속도 보다 높은 회전속도에 의해서, 가열장치를 작동시키기 위해 더 많은 전류가 자동차 시스템으로부터 인출될 수 있다. 이러한 회전속도(HUmin)를 초과하면, 가열장치에 전류가 흐르게 되고, 특히 점차 전류 세기가 높아지기 때문에, 가열장치의 스위치-온은 사용자에 의해 감지될 수 없으며 교류발전기는 보호된다. 최대 전류 세기가 공급될 때까지 가열장치에 전류를 공급하는 시간이 예컨대 2초간 연장될 수 있다.
도시된 실시예에서, 열전 가열장치를 스위치-온하기 위해서 배기가스 재순환 장치가 스위치-온되거나, 신호가 발생 시점에 스위치-온되었던 배기가스 재순환 장치가 계속 작동중에 있기 때문에, 배기가스 시스템 내부에서 작동된 배기가스 재순환 장치를 갖는 상태에 대해 더 적은 체적 이송에 의해 더 신속한 가열이 달성된다. 개선된 그을음 연소를 보장하기 위해서, 일정 기간(THR) 동안 가열장치에 최대 전류 세기의 전류가 흐르게 된 후에, 배기가스 재순환 장치가 스위치-오프되며, 그 결과 입자 필터 앞의 배기가스 재순환 장치 내에서 그을음 연소를 지원하기 위해 더 높은 산소 함량이 달성된다. 열전 가열장치는 일정 시간 간격(TH) 동안에 작동중이고, 그 뒤에 서서히 스위치-오프된다. 이러한 시간 간격은 사용된 가열장치에서 그을음 연소가 점화되기에 충분히 길다. 사전 설정된 시간 간격(TR) 후에 배기가스 재순환 장치가 다시 작동되는데, 이 경우 이 시점까지 완전한 그을음 연소가 달성되는 것이 전제된다. 재생이 성공적으로 수행된 후에, 배기가스 재순환 장치가 스위치-온되는 동시에 두 개의 계기 "엔진 작동 시간 검출" 및 "부하 상태 검출"이 리셋된다.
계기 "부하 상태 검출"에 의해서 재생 과정이 개시되면, 이와 동시에 계기 "엔진 작동 시간 검출"이 리셋된다.
재생 과정 동안 엔진이 스위치-오프되거나, 시점(TR)에 도달하기 전에 재생 과정에서 다른 방식의 장애가 검출되면, 계기 "부하 상태 검출" 및 "엔진 작동 시간 검출"이 리셋되지 않고 그 다음 단계에서 다시 한번 더 재생이 시작된다.
사전 설정된 엔진 작동 시간 간격 내에서 재생이 나타나지 않는 경우에는, 계기 "모터 작동 시간 검출"에 의해서 트리거 신호가 출력된다.
도 2는 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터를 재생하기 위한 가열장치의 구동을 제어하기 위한 또 다른 방법에 관련하여 작업 영역을 결정하기 위한 온도-회전속도 도표를 도시한다. y축에는 흐름측에서 입자 필터에 대한 배기가스 온도가 도시된다. x축에는 엔진 회전속도가 도시된다. 이 도표에서 표시된 작업 영역의 교차점(엔진의 회전속도 및 부하 상태에 따라 좌우됨)은 디젤 입자 필터의 흐름 영역에서 측정된 배기가스 온도가 일정할 때 엔진의 작동 상태에서 입자 필터 위에 적층된 그을음 부하량을 나타낸다. 이러한 방법에서 입자 필터의 그을음 부하가 추후에 수행되는데, 이는 실제 온도-회전속도 측정 결과가 도 2에 도시된 작업 영역에 따르면 소정의 시간 간격 내에서 평균화되어, 하나의 작동 상태 내에서 합산되는 방식으로 수행된다. 일정 시간 간격 내에서 여러 번 수행되는 온도-회전속도 측정은 계산 비용을 줄이고 작동 변동을 보상하기 위해 평균화된다. 도 2에 도시된 도표에서 달성된 이와 같은 평가 결과들은 사전 설정된 한계치에 도달할 때까지 합산된다. 이러한 한계치는 사전 설정된다. 한계치 달성시 입자 필터의 그을음 부하가 가급적 완전한 그을음 연소를 보장하기에 충분하고 적합하도록 한계치 값이 제공된다. 그렇지만, 이러한 한계치는 한계치에 도달하자마자 그을음 연소가 필요한 것이 아니라, 기본적으로 입자 필터의 그을음 부하가 상승할 수 있을 정도의 값을 가지는데, 이때 내연기관의 작동에 불리한 작용이 가해지거나 그을음 연소시 크게 그을음 부하가 발생될 위험은 없다. 이러한 방법에서 한계치에 도달하거나 한계치를 초과하는 것은 가열장치가 스위치-온되어야 하는 첫 번째 조건이 충족되어야함을 의미한다.
이러한 실시예에 따른 방법에서는, 한계치가 달성되면서 가열장치가 승인되기 때문에, 추가의 조건이 충족되는 것에 따라 가열장치의 스위치-온이 좌우된다. 전술한 방법에서 이와 같은 두 번째 조건은 내연기관의 작동 상태이다. 이러한 방법에서는, 입자 필터의 그을음 부하가 이를 위해 적합할 뿐만 아니라, 내연기관의 작동 조건이 그을음 연소를 위해 적합하여 그을음 연소를 촉진할 때 그을음 연소를 점화할 것을 추구한다. 최대한 고온 배기가스에 의한 그을음 연소가 요구된다. 이를 위해 도 2에 재생 결과 등선들이 도시되는데, 이러한 등선으로부터 엔진 작동 상태 및 입자 필터 앞의 배기가스 온도 및 실제 회전속도에 따라 예측가능한 재생 결과들이 판독될 수 있다. 도 2에 제시된 가상의 백분율은 입자 필터에 의해 제공되는 필터 표면의 재생시 예상되는 재생 표면을 나타내는데, 이는 도 2에 도시된 선 상에 있는 작동 상태에 있을 때 그을음 연소가 점화되는 경우이다. 부하 한계치를 초과하여 가열장치가 승인된 후에, 내연기관이 입자 필터의 가급적 완전한 재생이 예상되는 작동상태에 도달할 때까지 그을음 연소의 점화는 대기중이다. 입자 필터의 과부하를 막기 위해서, 가열장치의 스위치-온을 위해 필요한 내연기관의 최적의 작동상태가 달성되어야 하는 시간 간격이 주어진다. 이러한 시간 간격은 가열장치의 스위치-온을 위해 내연기관의 상태 조건에 대한 상이한 정도의 요구조건들을 갖는 개별 시간 간격으로 각각 분할된다. 제 1 시간 간격에서는 통상적으로 입자 필터의 적어도 90% 재생이 가능한 내연기관의 작동 상태에 대해 대기중이다. 제 1 시간 간격 내에서 이러한 조건이 충족되지 않아서 입자 필터의 재생이 수행되지 않으면, 제 2 시간 간격에서는 요구조건이 예컨대 80%로 축소된다. 시간 간격의 단계화 및 감소 비율이 엔진의 개별 작동 조건들에 대해 조정될 수 있다. 시간 간격이 종료한 후에 두 번째 조건, 즉 결정된 엔진 작동 상태의 달성이 수행되지 않으면, 어떠한 경우라도 그리고 엔진 부하 상태와 상관없이 가열 장치가 스위치-온되어, 입자 필터의 재생이 개시될 수 있다. 재생이 성공적으로 수행된 후에 그 다음 작동 상태가 시작된다.
입자 필터의 바로 흐름 영역에서 온도 측정이 이루어지는 대신에, 배기가스 시스템에서 흐름측에서 입자 필터 앞에 다른 지점에서도 이러한 온도 측정이 수행될 수 있다.
도 2에 도시된 이러한 방법은 도 1에 도시된 방법과 조합하여 사용될 수도 있으며, 정해진 작동 상태 내에서 공회전 단계가 달성되지 않으면 통상적으로 도 2에 기술된 방법이 사용된다.

Claims (14)

  1. 내연기관, 예컨대 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터의 재생을 위한 가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 입자 필터에 의해 발생하는 배기가스 역압이 상기 입자 필터의 그을음 부하 상태에 대한 파라미터로서 검출되고,
    하기의 세 가지 조건:
    엔진이 공회전 상태에 존재하는 조건;
    배기가스 재순환 장치(exhaust gas recirculation)(AGR)가 스위치-오프되는 조건; 그리고
    상기 입자 필터 앞에 연결되는 상기 배기가스 시스템의 부분에서 상기 조건들에 상응하는 상황이 설정되는 조건이 충족될 때, 배기가스 역압(SIST)이 측정되는 단계; 및
    상기 입자 필터 재생을 개시하기 위해 충분한 그을음 부하를 나타내는 한계치(SW)와 상기 배기가스 역압 신호(SIST)가 비교되고, 상기 검출된 배기가스 역압 신호(SIST)가 상기 한계치(SW)보다 클 경우에 상기 재생 과정을 개시하기 위해 상기 가열장치가 승인되는 단계를 포함하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출된 실제 배기가스 역압 신호(SIST) 및 사전에 직접 검출된 상기 배기가스 역압 신호 중 하나 이상이 상기 한계치(SW)보다 클 경우에, 상기 재생 과정을 개시하기 위해 상기 가열장치가 승인된 후에 상기 가열장치가 스위치-온되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 엔진의 부하 상태가 검출되고, 사전 설정된 시간 간격(tX) 동안 유지되는 부하 상태(tLSR)가 검출된 경우, 즉 그을음 연소 및 입자 필터 재생이 자동으로 수행될 경우, 계기(meter)가 트리거 신호의 재생을 위해서 리셋(reset)되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 검출된 배기가스 역압 신호(SIST)와 비교되는 상기 한계치(SW)가 상기 계기의 리셋 후의 공회전 단계에서 측정되는 배기가스 역압 신호에 대해 조정되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    사전 설정된 작동 상태 내에서 공회전 단계가 나타나지 않을 경우에도, 상기 재생 과정을 개시하기 위한 이전의 승인 단계와 상관없이 상기 가열장치가 스위치-온되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 엔진의 작동시간 및 지나온 거리 중 하나 이상이 작동 상태로서 평가되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    하나의 작동 상태 내에서 상기 입자 필터에 흐르는 배기가스의 온도가 반복해서 검출되고, 상기 배기가스의 온도는 상기 내연기관의 실제 회전속도에 따라 각각의 상기 작동 상태에 할당되는 입자 필터 부하값에 관련하여 평가되고, 평가 결과들이 합산되어, 이러한 합산값이 재생을 위한 상기 입자 필터의 부하 상태를 적합한 것으로 표시하는 사전 설정된 한계치와 비교되고, 상기 한계치를 초과하면 상기 가열장치가 상기 재생 과정을 개시하기 위해 승인되고, 상기 재생 과정 후에 새로운 작동 상태가 시작되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  8. 내연 기관, 예컨대 디젤 엔진의 배기가스 시스템에 연결되는 입자 필터의 재생을 위한 가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법으로서,
    하나의 작동 상태 내에서 입자 필터에 흐르는 배기가스의 온도가 반복해서 검출되고, 상기 배기가스의 온도는 내연기관의 실제 회전속도에 따라 각각의 상기 작동 상태에 할당되는 입자 필터 부하값에 관련하여 평가되며, 평가 결과들이 합산되어, 이러한 합산값이 재생을 위한 입자 필터의 부하 상태를 적합한 것으로 표시하는 사전 설정된 한계치와 비교되며, 이러한 한계치를 초과하면 가열장치가 재생 과정을 개시하기 위해 승인되고, 재생 과정 후에 새로운 작동 상태가 시작되며,
    상기 온도 및 회전속도의 검출이 사전 설정된 기간 동안에 수행되고, 상기 기간 내에 검출된 온도 및 회전속도 데이터가 측정되고, 상기 데이터의 평균값이 또 다른 평가를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 온도 및 회전속도의 검출이 사전 설정된 기간 동안에 수행되고, 상기 기간 내에 검출된 온도 및 회전속도 데이터가 측정되고, 상기 데이터의 평균값이 또 다른 평가를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 내연기관이 상기 입자 필터의 최대 필터 표면의 재생을 고려한 작동 상태에 있을 경우에, 상기 재생 과정의 개시를 위해 상기 가열장치를 승인한 후에 상기 가열장치가 스위치-온되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    재생을 위해 적합한 상기 내연기관의 작동 상태를 결정하기 위해 상기 입자 필터에 흐르는 배기가스의 온도가 검출되고, 상기 배기가스의 온도는 상기 내연기관의 실제 회전속도에 따라 이러한 작동 상태에 할당되는 재생 결과의 개연성(probability)에 관련하여 평가되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 가열장치의 승인과 스위치-온 간의 시간 간격이 제한되고, 상기 시간 간격이 끝난 후에 상기 가열장치가 상기 내연기관의 작동 상태와 상관없이 스위치-온되는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 시간 간격의 남아 있는 시간이 줄어들면서, 상기 그을음 연소의 예상 품질에 대한 요구조건들이 감소하는 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
  14. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 가열장치는 열전 가열장치, 특히 복사 난방기(radiant heating)인 것을 특징으로 하는
    가열장치의 구동을 제어하기 위한 방법.
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