KR101219331B1 - Regeneration monitoring method of catalyzed diesel particulate filter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ECU가 CPF의 이전 재생시점부터 재(再)재생시점까지의 적산되는 재생 거리를 판단하고, 이를 기 설정된 재생거리의 기준값과 비교하는 동시에 차압센서로부터 센싱된 수트량과 엔진의 운전조건 및 부하조건에 의해 기 설정된 수트량을 비교하여 설정 기준값 이상인 비정상적인 CPF의 재생 주기를 모니터링하여 독자적으로 재생중단(regeneration interruption)시키거나, 이를 운전자에게 알림으로써, 수트 발생의 과다로 인한 CPF의 파손이나, 재생 빈도의 증대로 인한 오일 계통의 이상을 해결할 수 있는 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for monitoring a regeneration cycle of a diesel particulate filter, and more particularly, to determine the regeneration distance accumulated by the ECU from a previous regeneration point of a CPF to a regeneration point, and resetting the preset regeneration period. Independent regeneration interruption by monitoring the regeneration cycle of abnormal CPF that is higher than the set reference value by comparing the soot amount sensed from the differential pressure sensor and the preset soot amount by the engine operating condition and load condition. The present invention relates to a regeneration cycle monitoring method for a diesel particulate filter for removing particulate matter, which may be solved by an excessive number of soot generations or an abnormality in an oil system due to an increase in regeneration frequency.
디젤 입자상물질 제거용 필터, 재생 주기, 모니터링방법 Diesel particulate filter, regeneration cycle, monitoring method
Description
도 1은 본 발명에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법을 나타내는 플로우차트이다. 1 is a flowchart illustrating a regeneration cycle monitoring method of a diesel particulate filter according to the present invention.
본 발명은 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비정상적인 CPF의 재생 주기를 모니터링하여 독자적으로 재생중단(regeneration interruption)시키거나, 이를 운전자에게 알림으로써, 수트 발생의 과다로 인한 CPF의 파손이나, 재생 빈도의 증대로 인한 오일 계통의 이상을 해결할 수 있는 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for monitoring a regeneration cycle of a diesel particulate filter, and more particularly, by monitoring an abnormal regeneration cycle of an abnormal CPF, by independently regeneration interruption, or by notifying the driver, The present invention relates to a regeneration cycle monitoring method of a diesel particulate filter for resolving an abnormality in an oil system due to a breakdown of CPF or an increase in regeneration frequency.
통상, 배기가스는 엔진으로부터 연소된 혼합기가 배기관을 통하여 대기중으로 방출되는 가스를 말하며, 이러한 배기가스에는 주로 일산화탄소(CO), 질소산화 물(NOx), 미연소탄화수소(HC) 등의 유해물질이 포함되어 있다.In general, the exhaust gas refers to a gas in which a mixture combusted from an engine is released into the atmosphere through an exhaust pipe, and the exhaust gas mainly contains harmful substances such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and unburned hydrocarbons (HC). Included.
이러한 배기가스의 규제는 필연적으로 강화되고 있는 바, 그에 따라 배출가스 재순환 장치, 3원촉매, MPI장치 등을 포함하는 배기가스 제어장치와, 캐니스터, 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 등을 포함하는 증발가스 제어장치등이 차량에 적용되고 있다.Such exhaust gas regulation is inevitably tightened. Accordingly, an exhaust gas control device including an exhaust gas recirculation device, a three-way catalyst, an MPI device, and an evaporative gas control device including a canister, a purge control solenoid valve, etc. The back is applied to a vehicle.
한편, 디젤엔진 차량은 연비, 출력면에서 우수함에도 불구하고 가솔린 엔진과는 달리 배기가스 내에 질소산화물과, 수트를 포함한 입자상 물질(PM:Particulate Matter)이 상당히 많이 함유되어 있다.On the other hand, although diesel engine vehicles are excellent in fuel economy and power output, unlike gasoline engines, nitrogen gas and particulate matter (PM) including soot are contained in exhaust gas.
이러한 디젤차량에 있어서는 공기가 대부분의 운전조건에서 충분한 상태로 연소되기 때문에 CO와 HC는 가솔린 차량에 비하여 아주 적게 배출되나, 질소산화물(NOx)와 입자상물질(PM)이 많이 배출된다.In such diesel vehicles, CO and HC are emitted much less than gasoline vehicles because air is sufficiently burned in most operating conditions, but nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM) are emitted.
상기 질소산화물과 입자상물질은 서로 반비례 관계를 갖는 경향이 있는데, 즉 질소산화물을 줄이면 입자상물질이 증가하고, 반대로 입자상물질을 줄이려면 질소산화물이 증가하는 경향이 있다.The nitrogen oxide and the particulate matter tend to have an inverse relationship with each other, that is, when the nitrogen oxide is reduced, the particulate matter increases, and conversely, the nitrogen oxide increases to reduce the particulate matter.
최근, 상기 입자상물질은 대기를 오염시키는 가장 주된 원인으로 규명되고 있고, 인체에도 많은 해를 입히는 것으로 판명되고 있다.In recent years, the particulate matter has been identified as the main cause of air pollution, and has been found to cause many harms to the human body.
이에, 디젤차량의 배출가스 저감기술은 NOx와 수트(soot)를 포함한 입자상물질의 저감이 중점적으로 이루어지고 있으며, 특히 디젤차량의 배출기준 강화에 대응하여 후처리기술로 수트 등 입자상물질과 CO, HC등을 줄이기 위한 매연여과장치가 이미 실용화된 바 있으며, 그 밖에 디젤산화촉매장치(DOC)가 개발되었고, NOx만 을 선택적으로 줄이기 위한 De-NOx촉매 및 SCR 등이 개발되어 왔다.In this regard, the emission reduction technology of diesel vehicles is focused on the reduction of particulate matter including NOx and soot. Particularly, in response to strengthening emission standards of diesel vehicles, particulate matter such as soot, CO, A soot filtration device has already been put into practice to reduce HC, diesel deoxidation catalyst (DOC) has been developed, and De-NOx catalyst and SCR have been developed to selectively reduce NOx only.
최근 부각되고 있는 입자상물질(PM)을 저감시키는 방법으로 디젤 입자상물질 제거용 필터(CPF:Catalyzed Diesel Particulate Filter) 기술을 채택되고 있는 바, 이 디젤 입자상물질 제거용 필터는 배기라인에 설치되어, 엔진으로부터 배출된 불연소의 디젤 입자상물질을 트랩(trap)을 이용하여 포집하고, 입자상물질의 발화온도 이상으로 승온시켜 입자상물질을 태우고(재생)하는 기능을 반복 수행하게 된다.As a method of reducing the particulate matter (PM), which has recently emerged, a diesel particulate filter (CPF) technology has been adopted. The diesel particulate filter is installed in an exhaust line, Unburned diesel particulate matter discharged from the trap is collected by using a trap, and the temperature is raised above the ignition temperature of the particulate matter to burn (regenerate) the particulate matter repeatedly.
이러한 입자상물질을 재생시키는 조건을 크게 3가지로 구분하면, 먼저 일정 거리 도달시 주기적으로 재생하는 마일리지에 의한 재생과, 상기 CPF 내에 한계 수트량까지 수트가 포집시 재생하는 수트에 의한 재생과, CPF 전단과 후단에 과도한 차압의 형성시 재생하는 엔진 프로텍션(engine protection)에 의한 재생으로 구분될 수 있다.When the conditions for regenerating such particulate matter are largely divided into three, first, regeneration by mileage periodically regenerated when a certain distance is reached, regeneration by soot regenerating when soot is collected up to a limit soot in the CPF, and CPF. It can be divided into regeneration by engine protection, which regenerates upon formation of excessive differential pressure at the front and rear ends.
그런데, 자동차의 하드웨어적인 문제로 인하여 수트가 과다하게 생성될시 CPF의 전후단의 차압센서의 차압정보로부터 수트량을 판단하여 재생을 하게 되며, 또한, 이러한 경우의 재생 주기는 정상적인 차량 상태보다 더욱 빈번한 재생 환경을 발생시키게 되고, 또한 과다하게 수트가 CPF에 포집이 된 상태에서 재생 진입을 시도하게 되면, 내부에 퇴적된 다량의 수트로 인해 수트 연소 이상의 온도가 발생하게 되어 CPF가 파손(melting)되는 상황을 초래하게 된다.However, due to the hardware problem of the vehicle, when the excess is generated, the soot amount is judged from the differential pressure information of the differential pressure sensor at the front and rear of the CPF, and the regeneration period is more than the normal state of the vehicle. Attempting to enter regeneration in a state where frequent regeneration environment is generated and excessive soot is trapped in the CPF will result in a temperature higher than the soot combustion due to a large amount of soot deposited therein, causing the CPF to melt. It will lead to a situation.
또한, 상기와 같이 재생 빈도가 증가하게 되면, 재생시의 연료후분사(Post Injection)로 인하여 엔진 오일량이 증대되고, 이로 인해 엔진 오일이 희석되어 엔진의 윤활 계통에 문제가 발생하게 된다. In addition, if the regeneration frequency is increased as described above, the amount of engine oil is increased due to post injection during regeneration, which causes the engine oil to be diluted to cause problems in the lubrication system of the engine.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, ECU가 CPF의 이전 재생시점부터 재(再)재생시점까지의 적산되는 재생 거리를 판단하고, 이를 기 설정된 재생거리의 기준값과 비교하는 동시에 차압센서로부터 센싱된 수트량과 엔진의 운전조건 및 부하조건에 의해 기 설정된 수트량을 비교하여 설정 기준값 이상인 비정상적인 CPF의 재생 주기를 모니터링하여 독자적으로 재생중단(regeneration interruption)시키거나, 이를 운전자에게 알림으로써, 수트 발생의 과다로 인한 CPF의 파손이나, 재생 빈도의 증대로 인한 오일 계통의 이상을 해결할 수 있는 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, the ECU determines the integrated regeneration distance from the previous regeneration point of the CPF to the regeneration point, and compares it with the reference value of the preset regeneration distance At the same time, by comparing the amount of soot sensed by the differential pressure sensor with the preset amount of soot by the engine's operating condition and load condition, it monitors the regeneration cycle of abnormal CPF that is higher than the set reference value and independently regeneration interruption or In this regard, the purpose of the present invention is to provide a method for monitoring the regeneration cycle of a diesel particulate filter for resolving a breakdown of the CPF due to excessive soot generation or an abnormality in the oil system due to an increase in regeneration frequency.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, features of the present invention for achieving the above-mentioned object will be described as follows.
본 발명에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법은, 주행거리 감지센서를 통해 CPF의 이전 재생시점부터 재(再)재생시점까지의 적산되는 재생 거리를 저장하여 평균 재생 거리를 검출하는 제1단계 및 차압센서를 이용하여 센싱한 수트량을 검출하는 제2단계와;The regeneration cycle monitoring method of the diesel particulate filter according to the present invention, by storing the accumulated regeneration distance from the previous regeneration point of the CPF to the regeneration point through the mileage sensor to detect the average regeneration distance A second step of detecting the amount of soot sensed using the first step and the differential pressure sensor;
상기 제1단계에서 검출된 재생 거리를 설정된 재생 주기의 초기값과 비교하 는 제3단계 및 상기 제2단계에서 검출된 수트량을 기 설정된 수트량과 비교하는 제4단계와;A third step of comparing the reproduction distance detected in the first step with an initial value of a set reproduction period and a fourth step of comparing the soot amount detected in the second step with a preset soot amount;
상기 재생 주기의 판단 조건 및 수트압 판단 조건에서, 재생 주기 및 수트압이 기 설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 재생중단되도록 제어하거나, 이를 운전자에게 알리는 제5단계와;A fifth step of controlling to stop playback or notifying the driver of the regeneration period when the regeneration period and the soot pressure do not satisfy a predetermined reference value under the condition for determining the regeneration period and the soot pressure;
상기 제4단계에서 각각의 설정된 기준값을 만족하는 경우, 상기 입력 단계 이전으로 복귀하여 이하의 과정을 순차적으로 다시 반복하는 제6단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다. And a sixth step of returning to the input step and sequentially repeating the following steps when the set reference value is satisfied in the fourth step.
특히, 상기 제1단계에서, 평균 재생 거리는 6회동안 적산되는 재생 거리의 평균값으로 나타내는 것을 특징으로 한다. In particular, in the first step, the average reproduction distance is represented as an average value of the reproduction distances accumulated for six times.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법을 나타내는 플로우차트이다. 1 is a flowchart illustrating a regeneration cycle monitoring method of a diesel particulate filter according to the present invention.
본 발명에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법은 재생시점의 재생 빈도의 증가로 인해 발생하는 필터(CPF)의 파손 또는 더 나아가 엔진의 파손을 방지하기 위하여 도 1의 제어 로직을 통해 재생시점을 늦추거나 운전자에게 알려 조치를 취하도록 하여 디젤 입자상물질 제거용 필터(CPF:Catalyzed Diesel Particulate Filter 이하, CPF로 칭함)의 효율을 극대화할 수 있도록 한다.The regeneration cycle monitoring method of the diesel particulate filter according to the present invention through the control logic of Figure 1 to prevent the breakage of the filter (CPF) or even the engine caused by the increase of the regeneration frequency at the time of regeneration By delaying the regeneration time or by instructing the driver to take action, the efficiency of the diesel particulate filter (CPF) is maximized.
먼저, 엔진 시동상태에서 엔진 ECU는 상기 CPF를 모니터링하되, 주행거리를 센싱하는 주행거리 감지센서를 통해 CPF의 재생 주기에 따른 재생 거리를 측정하게 된다.First, in the engine starting state, the engine ECU monitors the CPF, and measures the regeneration distance according to the regeneration period of the CPF through a mileage sensor that senses the mileage.
즉, 상기 ECU는 상기 CPF의 이전 재생시점부터 재(再)재생시점까지의 적산되는 재생 거리를 저장하여 소정 횟수(6회)동안의 재생거리의 평균을 검출하게 된다. That is, the ECU stores the accumulated reproduction distance from the previous reproduction point to the regeneration point of the CPF to detect the average of the reproduction distances for a predetermined number (6 times).
그리고, 상기 ECU는 상기와 같이 검출된 평균 재생 거리를 이용하여 재생 주기를 구하고, 이렇게 구한 재생 주기와 설정된 재생 주기의 초기(threshold)값과 비교하게 된다.The ECU calculates a regeneration period using the detected average regeneration distance and compares the regeneration period with the threshold value of the regeneration period.
이와 동시에, 디젤 입자상물질인 수트(soot)량의 정도 또는 그 차압 과다 조건에 의해 발생되는 재생의 경우, 차압센서의 차압 신호를 통해 재생 시작 여부가 결정되는 바, 상기 CPF의 전단 및 후단에 설치되어 있는 차압센서를 이용하여 센싱한 수트량과 엔진의 운전조건 및 부하조건에 의해 기 설정된 수트량을 비교하게 된다.At the same time, in the case of regeneration caused by the amount of soot amount or the differential pressure difference condition of the diesel particulate, it is determined whether to start regeneration through the differential pressure signal of the differential pressure sensor, which is installed at the front and rear ends of the CPF. The amount of soot sensed using the differential pressure sensor is compared with the amount of soot set by the operating and load conditions of the engine.
따라서, 상기 2가지 조건, 즉 재생 주기의 판단 조건 및 수트압 판단 조건에서, 재생 주기 및 수트압이 기 설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 즉 검출된 재거리의 평균으로부터 구한 재생 주기가 설정된 재생 주기의 초기값보다 짧고, 차압센서를 이용하여 센싱한 수트량이 기 설정된 수트량에 비해 많게 되는 경우, 다시 말해 비정상적인 재생 거동을 유발하는 것으로 판단되는 경우, 상기 ECU는 독자적으로 재생중단(regeneration interruption)되도록 제어하거나, 이를 운전자에게 알리되, 예를 들어 경고등 또는 경고음을 통해 알려 운전자가 나름대로 조치를 취할 수 있도록 한다. Therefore, in the above two conditions, namely, the condition for determining the regeneration period and the condition for determining the soot pressure, when the regeneration period and the soot pressure do not satisfy the preset reference value, that is, the regeneration period obtained from the average of the detected distances is set. If it is shorter than the initial value of and the soot sensed using the differential pressure sensor becomes larger than the preset soot amount, that is, it is determined that it causes abnormal regeneration behavior, the ECU may independently interrupt the regeneration. Control or notify the driver, for example, via a warning light or beep so that the driver can take action.
한편, 상기 단계에서 각각의 설정된 기준값을 만족하는 경우, 즉 검출된 재거리의 평균으로부터 구한 재생 주기가 설정된 재생 주기의 초기값보다 길고, 차압센서를 이용하여 센싱한 수트량이 기 설정된 수트량에 비해 적게 되는 경우, 다시 말해 정상적인 재생 주기를 통해 재생이 이루어질 경우에는 상기 평균 재생 거리를 검출하고 수트량을 센싱하는 단계로 복귀하여 이하의 과정을 순차적으로 다시 반복하도록 한다.On the other hand, when each set reference value is satisfied in this step, that is, the regeneration period obtained from the average of the detected distances is longer than the initial value of the set regeneration period, and the amount of soot sensed using the differential pressure sensor is compared with the preset soot amount. When the number is reduced, that is, when the playback is performed through a normal playback period, the process returns to the step of detecting the average playback distance and sensing the soot quantity, and repeats the following steps sequentially.
따라서, 상기와 같은 일련의 제어 로직을 통해 상기 ECU가 자동차의 운전조건 및 부하조건에 따라 결정되는 주행 주기 및 차압센서로 부터 센싱된 수트압의 모니터링을 통하여 CPF의 상태를 파악하고, 최적의 CPF 상태를 유지하여 자동차의 배기 가스에서 발생하는 입자상물질의 제거 효율을 크게 증가시킬 수 있게 된다.Therefore, through the control logic as described above, the ECU determines the state of the CPF through the monitoring of the soot pressure sensed by the driving period and the differential pressure sensor determined by the driving condition and the load condition of the vehicle, and the optimal CPF. By maintaining the state, it is possible to greatly increase the removal efficiency of particulate matter generated from the exhaust gas of the vehicle.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터의 재생주기 모니터링방법에 의하면, 수트 발생의 과다로 인한 CPF의 파손이나, 재생 빈도의 증대로 인한 오일 계통의 이상을 해결할 수 있어 궁긍적으로 디젤 입자상물질의 제거 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the method for monitoring the regeneration cycle of the diesel particulate filter according to the present invention, it is possible to solve the abnormality of the oil system due to the breakage of the CPF or the increase of the regeneration frequency due to the excessive generation of soot. This has the effect of maximizing the removal efficiency of diesel particulate matter.
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