KR101473803B1 - 배기가스 저감장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스 저감장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 자동차의 환경에 맞는 수트량 추정식을 이용하여 강제 재생을 효과적으로 제어함으로써 배기가스를 효율적으로 가열하고, DPF용 재생 필터의 과부하를 방지하며, 배기가스 저감 효율을 높일 수 있는 배기가스 저감장치의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법은 엔진의 배기가스가 유동되는 배기관에 형성되어 배기가스를 가열하는 버너, 및 DPF용 재생 필터를 포함하는 배기가스 저감장치의 제어방법에 있어서, 상기 배기가스 저감장치의 제어방법은 S100) 엔진이 작동된 후, 매연이 포집되는 시간을 확인하는 매연포집 누적 시간 확인 단계; S200) 상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; S210)상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 초과인 경우에, 버너를 가동하여 강제 재생 하는 강제 재생 단계; S300) 상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 이하인 경우에, 필터 내부의 수트(Soot)량을 계산 하는 추정수트량 계산 단계; S400) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량을 초과하는지 판단하는 단계; S410) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 초과인 경우에, 버너를 작동시켜 강제 재생하는 강제 재생 단계; S420) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 이하인 경우에, 상기 누적 시간 확인 단계로 돌아가는 단계; 및 S500) 상기 강제 재생 단계 수행 후, 버너를 정지하여 강제 재생을 종료하는 강제 재생 종료 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

입자상 물질, 배기가스, 필터, 버너, 강제 재생

Description

배기가스 저감장치의 제어방법{CONTROL METHODE FOR EXHAUST GAS DECREASING DEVICE}

본 발명은 배기가스 저감장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 자동차의 환경에 맞는 수트량 추정식을 이용하여 강제 재생을 효과적으로 제어함으로써 배기가스를 효율적으로 가열하고, DPF용 재생 필터의 과부하를 방지하며, 배기가스 저감 효율을 높일 수 있는 배기가스 저감장치의 제어방법에 관한 것이다.

디젤자동차는 종래의 가솔린자동차에 비하여 연비를 줄일 수 있으면서도 출력이 우수하여 대형차량에 많이 이용되고 있으며 점차 소형차량에도 적용되고 있는 실정이다.

그러나 상기 디젤엔진은 엔진 내부로 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 온도가 상승되도록 하여 자기 착화를 일으켜 연소되므로 상기 과정에서 연료와 공기의 불균일화로 인해 불완전연소가 일어남에 따라 유해 배출물(매연)가 발생된다.

특히, 상기 유해 배출물은 주로 가스상 물질(질소산화물(NOx), 탄화수소, 일산화탄소)과 입자상 물질(PM, Particulate Matter)로, 상기 디젤 자동차에 의한 유 해 배출물이 총 대기오염의 40%를 차지한다는 보고가 있으며, 이에 따라, 여러 나라들은 배기가스의 배출을 규제하고 있으며 이를 만족하기 위해 배기통로에 삽입되어 배기가스를 저감시키는 배기가스 저감장치가 개시된 바 있다.

그러나 종래의 배기가스 저감장치는 매연을 촉매필터에 의해 포집하고, 포집된 매연을 촉매에 의해 산화시키는 방식이 적용되고 있으나 액체 연료가 미립화 및 기화가 이루어지지 않은 경우 엔진출력이 저하되고, 연료가 연소실에 고압으로 분사되는 기간이 매우 짧기 때문에 다량의 유해 미립자가 대량 발생되며, 교통체증이 심한 구간과 같이 저속운행구간이 많은 경우에는 배기가스의 온도가 낮아져 촉매에 의해 자연재생이 어려운 문제점이 있다. 상기 촉매가 제 기능을 하지 못하게 되면 배기배압의 증가로 인해 출력이 저하되며 연료의 소비량이 증가되고, 이와 같은 현상이 지속되는 경우에는 상기 필터가 파손될 뿐만 아니라 엔진까지 손상되게 된다. 또한, 엔진오일의 소모 및 첨가제 사용에 따라 상기 입자제거 필터부 내부에 수트(Soot, 재)가 축적되어 주기적으로 필터를 청소해주어야 하는 번거로움을 가져오는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 촉매에 의한 자연재생방식에 전기히터, 버너, 스로틀링 등을 사용한 강제재생방식이 복합된 방식이 제안되고 있다.

상기 강제 재생을 위한 버너는 배기가스를 가열하여 수트를 직접 연소하여 필터의 과부하를 방지하고, 배기가스를 전체적으로 승온하여 필터에 의한 배기가스 저감효율을 높일 수 있는 장점이 있으나, 배기관을 유동하는 배기가스의 유입량, 또는 온도는 차량 운행 상태에 따라 달라 상기 버너를 제어하기 어려운 문제점이 있으며, 상기 버너의 작동이 과한 경우에 필터가 손상되고 장치 전체의 내구성을 저하시킬 수 있어 상기 버너를 제어하기 위한 다양한 방법이 제안된 바 있다.

일예로, 한국공개특허 2001-0057515호(발명의 명칭 : 매연 저감 방법)를 들 수 있으며, 이를 도 1에 나타내었다.

상기 도 1에 도시한 매연 저감 방법은 디젤 자동차의 소음기 내부 온도가 제1설정온도가 되도록 가열하는 단계; 제1설정시간동안 히터 동작 중지하는 단계; 자동차 운행 상태 판단 단계(저부하/고부하-엔진회전수 및 엔진연료공급량); 저부하영역인경우소음기 내부 온도가 제2설정온도보다 낮으면 히터를 동작하여 제2설정온도가 되도록 가열하는 단계가 수행되고 제2설정시간 이후 히터 동작을 중지하는 단계가 수행되며, 상기 자동차 운행상태가 고부하 영역인 경우 상기 소음기 내부 온도가 제3설정온도 보다 낮으면 히터를 동작하여 제3설정온도가 되도록 가열하는 단계가 수행되고 제3설정시간 이후 히터 동작을 중지하는 단계; 가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 매연 저감 방법은 자동차의 운행 상태를 판단하여 버너의 설정 온도를 다르게 함으로써 버너 작동을 제어하도록 하는 방법이 제안되었으나, 과열 방지를 위해 특정 설정온도로 가열한 후, 특정 설정시간동안 히터 동작을 중지하는 단계가 요구되어 재생 효율이 저하될 수 있으며, 단순히 저부하/고부하의 두 단계로 버너 설정온도를 조절함으로써 다양한 자동차 운행 조건을 충분히 반영할 수 없어 에너지가 낭비될 수 있다.

또한, 버너의 작동시간을 조절하여 목적 온도가 되도록 배기가스를 가열하는 것은 어느 정도 촉매 재생 효율을 높일 수 있는 효과가 있으나, 엔진에서 발생되는 입자상 물질의 양이 매우 많은 경우에는 한계가 있어 연료를 직접 분사하여 상기 입자상 물질을 직접 태워주는 방식이 제안된 바 있다.

그러나 분사되는 연료의 양은 버너의 작동에 직접적인 영향을 주지만, 분사되는 형태 및 그 양이 과할 경우 불완전연소되어 유해물질이 더 배출되고, 상기 필터에 과부하를 주는 요소로 작용할 수 있으므로 버너의 효율을 높이기 위해 적절히 제어되어야 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수트량 추정식을 이용하여 배기가스에 포함된 수트량을 보다 정확하게 예측할 수 있어 추정수트량 또는 매연포집 누적 시간에 따라 버너가 구동되도록 함으로써 배기가스를 효율적으로 승온시킬 수 있으며, 개별적인 차량의 상태, 운전자의 운전 습관 등을 반영하여 배기가스 저감 효율을 높일 수 있는 배기가스 저감장치의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법은 엔진의 배기가스가 유동되는 배기관에 형성되어 배기가스를 가열하는 버너, 및 DPF용 재생 필터를 포함하는 배기가스 저감장치의 제어방법에 있어서, 상기 배기가스 저감장치의 제어방법은 S100) 엔진이 작동된 후, 매연이 포집되는 시간을 확인하는 매연포집 누적 시간 확인 단계; S200) 상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; S210)상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 초과인 경우에, 버너를 가동하여 강제 재생 하는 강제 재생 단계; S300) 상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 이하인 경우에, 필터 내부의 수트(Soot)량을 계산 하는 추정수트량 계산 단계; S400) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량을 초과하는지 판단하는 단계; S410) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 초과인 경우에, 버너를 작동시켜 강제 재생하 는 강제 재생 단계; S420) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 이하인 경우에, 상기 누적 시간 확인 단계로 돌아가는 단계; 및 S500) 상기 강제 재생 단계 수행 후, 버너를 정지하여 강제 재생을 종료하는 강제 재생 종료 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, S600) 상기 강제 재생 단계와 강제 재생 종료 단계 사이에, 상기 강제 재생 단계에서 강제 재생 시간이 제2설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; S610) 상기 강제 재생 시간이 제2설정시간 초과인 경우에, 상기 강제 재생을 종료 하는 단계; 및 S620) 상기 강제 재생 시간이 제2설정시간 이하인 경우에, 상기 강제 재생 단계로 돌아가는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 배기가스 저감 방법은 S700) 상기 추정수트량 계산 단계에서 이용되는 수트량 추정식 완성 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하고, 이 때, 상기 수트량 추정식은 아래 [수학식 1]인 것을 특징으로 한다.

[수학식 1]

아울러, S700) 상기 수트량 추정식 완성 단계는 S710) 엔진RPM을 일정 단위로 최대값까지 상승시킨 후, 아이들상태로 변화시키면서 각각의 엔진RPM에 따른 배압 및 온도를 측정하는 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보 수집 단계; S720) 상기 각각의 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보를 상기 [수학식1]에 대입하여 추정수트량의 편차가 가장 작은 상수 a, b, 및 c 를 구하는 상수 a, b, 및 c 결정 단계; 및 S730) 수트량이 0인 상태와, 강제 재생이 시작되는 상태의 수트량을 각각 특정 추정수트량이 되도록 [수학식1]에 대입하여 비례상수 A를 구하는 비례상수 A 결정 단계; 를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

또, S300) 상기 추정수트량 계산 단계에서, 상기 추정수트량은 제1시간마다 반복 계산되고, 제2시간동안 상기 계산된 추정값의 제1평균값을 복수개 산정한 후, 다시 상기 제1평균값들의 최종평균값으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

아울러, S800) 상기 누적 시간 확인 단계 이전에 장치 상태를 확인하는 장치 상태 확인 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 장치는 엔진 RPM, 배압, 또는 온도를 측정하는 수단인 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1설정시간은 2 내지 12 (시간)인 것을 특징으로 하고, 상기 제1설정수트량은 2 내지 10 (g/L)인 것을 특징으로 하며, 상기 제2설정시간은 400 내지 600 (초)인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법은 차량RPM, 배압, 온도 정보를 이용하여 수트량을 추정할 수 있어 수트량에 따라 버너의 작동을 제어할 수 있고, 버너에 의한 효과를 높일 수 있어 입자상 물질을 효과적으로 연소함으로써 DPF용 재생 필터의 과부하를 방지하고 배기가스 저감 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 기본적으로, 제1설정시간을 2 내지 12시간으로 설정하여 장치를 운전하며, 보조적으로 수트량 추정 계산식을 이용함으로써 수트가 대량 발생하는 차량과 적게 발생하는 차량 등의 모든 차량에 안정적인 장치 운영이 가능한 장점이 있다.

상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 일반적인 배기가스 저감장치(50)를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법의 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 수트량 추정식 완성 단계를 나타낸 개략도이고, 도 5는 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 엔진RPM과 추정수트량을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 실제 수트량 측정치와 추정수트량을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법의 다른 개략도이며, 도 8은 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법의 또 다른 개략도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 추정수트량을 나타낸 도면이며, 도 11은 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 온도를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 배압을 나타낸 도면이다.

본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법은 다양한 배기가스 저감장치(50)에 고루 적용 가능하며, 원활한 설명을 위하여 일반적인 형태의 배기가스 저감장치(50)를 먼저 설명한다.

도 2를 참조로, 일반적인 배기가스 저감장치(50)는 엔진(10)으로부터 발생되는 배기관(20)에 형성되며, 배기가스를 가열하는 버너(30) 및 입자상 물질을 재생하는 DPF용 재생 필터(40)가 순차적으로 형성된다.

상기 DPF용 재생 필터(40) 전단에는 산화필터(40)(DOC)가 더 구비될 수 있으며, 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법은 상기 도 2에 도시한 배기가스 저감장치(50) 외에도 상기 버너(30)가 플라즈마 전극, 스파크 플러그 또는 히터 등을 이용하는 다양한 형태로 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법은 S100) 매연포집 누적 시간 확인 단계; S200) 상기 확인된 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; S210, 410) 강제 재생 단계; 300) 추정수트량 계산 단계; S400) 계산된 추정수트량이 제1설정수트량을 초과하는지 판단하는 단계; S420) 상기 누적 시간 확인 단계로 돌아가는 단계; 및 S500) 강제 재생 종료 단계; 를 포함한다.

먼저, 상기 S100) 매연포집 누적 시간 확인 단계는 상기 엔진(10)이 작동되어 필터에 매연이 포집되는 시간을 확인하는 단계로서, 상기 엔진(10)이 작동되는 시점을 판단하여 매연이 포집된 시간을 확인하는 단계이며, 엔진RPM 정보의 발생 시점과 유지 시간 등을 이용하여 확인할 수 있다.

S200) 상기 확인된 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; 는 상기 매연포집 누적 시간 확인 단계에서 확인된 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하는지 판단하는 단계이다.

S210) 강제 재생 단계는 상기 판단 단계에서 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하면, 상기 버너(30)를 작동하여 강제 재생을 수행하는 단계로서, 상기 제1설정시간은 2 내지 12 (시간) 인 것이 바람직하다.

즉, 상기 제1설정시간은 축적된 수트량과는 별도로, 필터에 매연이 포집된 이후에 필터를 재생해야하는 시점이 되는 시간으로, 엔진(10)성능, 차량 운행 패턴(고속, 저속) 등과 같은 차량 조건에 의해 설정된다.

만약, 상기 판단 단계에서 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 이하이면, 300) 추정수트량 계산 단계가 수행된다.

300) 추정수트량 계산 단계는 시간으로서 판단되지 않는 실제 축적된 수트량을 추정하는 단계이며, 본 발명은 각 차량에 따라 변동된 값을 갖는 수트량 추정식을 이용한다.

상기 수트량 추정식은 아래 [수학식 1]과 같다.

[수학식 1]

상기 [수학식 1]은 정해지지 않은 상수 a, b, c 및 비례상수 A를 정하여 상기 수트량 추정식(수학식 1)을 완성해야 하는 데, 이는 도 4에 도시한, S700) 수트량 추정식 완성 단계; 를 통해 상기 300) 추정수트량 계산 단계 이전에 정해지며, 더욱 상세하게 상기 S700) 수트량 추정식 완성 단계는 S710) 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보 수집 단계; S720) 상수 a, b, c 결정 단계; 및 S730) 비례상수 A 결정 단계; 를 포함하여 수행된다.

상기 S710) 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보 수집 단계는 엔진RPM을 일정 단위로 최대값까지 상승시킨 후, 아이들상태로 변화시키면서 각각의 엔진RPM에 따른 배압 및 온도를 측정하는 단계로, 상기 도 5에 도시된 것과 같이 단계적으로 엔진RPM을 변화시키면서 배압 및 온도 정보를 수집한다.

이 때, 상기 배압 또는 온도는 복수의 지점에서 각각의 센서를 이용하여 측정될 수 있다.

S720) 상수 a, b, c 결정 단계는 상기 엔진RPM, 배압, 온도 정보를 상기 [수학식 1]에 대입하여 상기 추정수트량의 편차가 가장 작은 상수 a, b, 및 c 를 구하는 단계이다.

S730) 비례상수 A 결정 단계는 수트량이 0인 상태와, 강제 재생이 시작되는 상태의 수트량을 각각 특정 추정수트량이 되도록 [수학식1]에 대입하여 비례상수 A를 구하는 단계이다.

상기 도 5에 표시된 추정수트량은 상기 a, b, 및 c를 변화하였을 때 그 편차가 가장 작은 값을 가지며, 매연이 없는 상태에서 상기 추정수트량이 8000, 강제 재생이 시작되어야 하는 제1설정수트량이 4 g/l 인 상태에서 상기 추정수트량이 9000 값이 될 때의 비례상수 A를 정한 후, 엔진RPM에 따른 추정수트량을 나타낸 것으로, 상기 추정수트량과 실제 수트량을 비교한 도 6의 도면을 살펴보면, 상기 수트량 추정식(수학식 1)은 상기 추정수트량과 실제 측정된 수트량이 상관관계가 높아 수트량을 추정하기 위한 식으로 이용될 수 있음을 확인하였다.

즉, 본 발명은 정해지지 않은 수트량 추정식을 각 차량에 알맞게 보정할 수 있어 다양한 차량 조건 및 운전자 습관에 따른 편차를 보정할 수 있음으로써 수트량을 보다 정확하게 예측하고, 효율적으로 배기가스 저감장치(50)를 제어할 수 있게 된다.

상기 300) 추정수트량 계산 단계가 행해지고 나면, S400) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량을 초과하는지 판단하는 단계가 수행된다.

상기 제1설정수트량은 필터에 매연이 포집되는 누적 시간이 강제 재생이 필 요한 설정 시간까지 도달되지는 않았으나, 실제 필터에 매연이 많이 포집되어 강제 재생이 필요한 수트량을 의미한다.

이 때, 상기 추정수트량은 실제 수트량이 아니라 수트량과 비례하는 값이므로, 비교값이 서로 다를 수 있으므로, 이를 비교하기 위하여 상기 제1설정수트량을 추정수트량에 맞추어 변환하거나 상기 추정수트량을 제1설정수트량에 맞추어 변환하여 판단한다.

또한, 상기 300) 추정수트량 계산 단계에서, 상기 추정수트량의 결정은 상기 도 9에 도시된 바와 같이, 제1시간마다 반복 계산되고, 상기 도 10에 도시된 바와 같이, 제2시간동안 상기 계산된 추정값의 제1평균값을 복수개 산정한 후, 다시 상기 제1평균값들의 최종 평균값으로 결정되도록 한다.

더욱 상세히, 상기 도 9는 매 초 마다 상기 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보를 이용하여 최초 계산된 추정값을 나타낸 것이고, 상기 도 10은 상기 최초 계산된 추정값들을 60 초 단위로 3회 이동평균한 제1평균값(파란색)을 산정한 후, 다시 그들의 평균(붉은색)으로 최종 추정수트량을 결정한 예를 나타내었다.

즉, 도 9에서 제1시간은 1초이며, 제2시간은 60초로 설정된 상태의 결과를 나타내었다.

상기 도 9 및 도 10에서 추정수트량이 급격히 저하된 것은 상기 도 11에서 확인된 바와 같이, 버너(30)가 작동되어 내부 수트량이 저하된 것으로, 상기 버너(30)의 작동은 연료 분사, 또는 열전대를 이용한 배기가스 온도 상승을 통해 확인할 수 있다.

이에 따라, 상기 도 12에 도시된 바와 같이, 재생이 시작됨에 따라 배압 역시 4.5 (psi)에서 3 (psi) 이하로 낮아짐을 확인 할 수 있다.

S410) 강제 재생 단계는 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 초과인 경우에, 행해지는 단계로서, 강제 재생 시점이 도달하지 않았더라도 포집된 수트량이 많아 버너의 작동이 될 필요가 있다고 판단되어 버너를 작동시키는 단계로서, 상기 S210) 강제 재생 단계와 동일한 과정이 수행된다.

S420) 누적 시간 확인 단계로 돌아가는 단계는 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 이하인 경우에 누적 시간을 확인하는 최초 단계로 돌아가도록 하는 단계로서, 강제 재생이 필요치 않다고 판단되어, 누적 시간을 확인하는 최초 단계로 되돌아 감으로써 배기가스 저감장치의 제어가 이루어지도록 한다.

이 때, 상기 제1설정수트량은 차량 상태에 따라 달라질 수 있으며, 2 내지 10 (g/l) 인 것이 바람직하다.

S500) 강제 재생 종료 단계는 상기 강제 재생 단계가 수행된 후, 버너(30)를 정지하여 강제 재생을 종료하는 단계이다.

아울러, 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법은 상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 강제 재생을 종료하는 시점을 결정하기 위한 단계로서, S600) 상기 강제 재생 단계와 강제 재생 종료 단계 사이에, 상기 강제 재생 단계에서 강제 재생이 이루어지는 시간이 제2설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; 가 더 수행될 수 있다.

상기 제2설정시간은 상기 버너(30)가 작동되어 충분한 승온 효과를 기대할 수 있는 시간으로서, 이를 초과할 경우에 특정 부분이 과열되어 장치의 내구성을 저하시킬 수 있으므로, S610) 상기 강제 재생 시간이 제2설정시간 초과인 경우에, 상기 강제 재생을 종료 하는 단계가 수행되고, 상기 S610) 강제 재생 종료 단계는 상기에서 설명한 S500) 강제 재생 종료 단계와 동일한 과정이 수행된다.

S620) 상기 강제 재생 시간이 제2설정시간 이하인 경우에, 상기 강제 재생 단계로 돌아가는 단계는 충분한 강제 재생이 이루어지지 않아 상기 버너(30)의 작동이 더 유지되도록 하는 단계이다.

이 때, 상기 제2설정시간은 400 내지 600 (초) 인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법은 상기 도 8에 도시된 바와 같이, S800) 상기 누적 시간 확인 단계 이전에 장치 상태를 확인하는 장치 상태 확인 단계가 더 포함될 수 있다.

상기 S800) 장치 상태 확인 단계는 배기가스 저감장치(50)의 상태 및 이를 제어하기 위한 정보를 수집하는 장치)들을 확인하는 단계로서, 상기 장치는 엔진RPM, 배압, 또는 온도를 측정하는 수단을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법은 배기가스 축적 시간, 또는 버너(30) 작동 시간을 확인하거나 엔진RPM, 배압, 및 온도 정 보를 이용하여 추정수트량을 계산하는 간단한 방법으로 보다 안전하고 효과적으로 배기가스 저감장치(50)의 작동을 제어할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 도 5, 도 6, 및 도 9 내지 12는 아래 표 1과 같은 엔진 사양을 가지며, ULSD(50ppm-S 이하의 경유) 연료를 사용하는 시내버스에 배기가스 저감장치(50)를 장착하여 시험한 결과를 도시한 것으로서, 기본 배기가스 저감장치의 구성은 상기 도 2에 도시한 형태를 따른다.

더욱 상세하게, 제1설정시간은 4 (시간), 제2설정시간은 480 (초), 제1설정수트량을 4 (g/l)로 설정하고, 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 단계를 수행한 결과이다.

엔진형식	DE12Ti
제작사	대우중공업
배기량	11,051 cc
최대출력	280ps / 2,100rpm
최대토크	115 kgm / 1,260 rpm
흡기방식	TCI
실린더수/분사방식	6기통/ DI

<표1. 엔진 사양>

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래의 매연 저감 방법을 나타낸 개략도.

도 2는 일반적인 배기가스 저감장치를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법의 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 수트량 추정식 완성 단계를 나타낸 개략도.

도 5는 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 엔진RPM과 추정수트량을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 실제 수트량 측정치와 추정수트량을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법의 다른 개략도.

도 8은 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법의 또 다른 개략도.

도 9 및 도 10은 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 추정수트량을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 온도를 나타낸 도면.

도 12는 본 발명의 배기가스 저감장치의 제어방법에 따른 배압을 나타낸 도면.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 엔진

20 : 배기관

30 : 버너

40 : DPF용 재생 필터

50 : 배기가스 저감장치

S100 ~ S800 : 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 제어방법 각 단계

Claims (11)

1. 엔진(10)의 배기가스가 유동되는 배기관(20)에 형성되어 배기가스를 가열하는 버너(30), 및 DPF용 재생 필터(40)를 포함하는 배기가스 저감장치의 제어방법에 있어서,

   상기 배기가스 저감장치의 제어방법은

   S100) 엔진(10)이 작동된 후, 매연이 포집되는 시간을 확인하는 매연포집 누적 시간 확인 단계;

   S200) 상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간을 초과하는지 판단하는 단계;

   S210)상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 초과인 경우에, 버너(30)를 가동하여 강제 재생 하는 강제 재생 단계;

   S300) 상기 매연포집 누적 시간이 제1설정시간 이하인 경우에, 필터(40) 내부의 수트(Soot)량을 계산 하는 추정수트량 계산 단계;

   S400) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량을 초과하는지 판단하는 단계;

   S410) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 초과인 경우에, 버너(30)를 작동시켜 강제 재생하는 강제 재생 단계;

   S420) 상기 계산된 추정수트량이 제1설정수트량 이하인 경우에, 상기 누적 시간 확인 단계로 돌아가는 단계; 및

   S500) 상기 강제 재생 단계 수행 후, 버너(30)를 정지하여 강제 재생을 종료하는 강제 재생 종료 단계; 를 포함하며,

   S700) 상기 추정수트량 계산 단계에서 이용되는 수트량 추정식 완성 단계;가 더 포함되고,

   상기 수트량 추정식은 아래 [수학식 1]이며,

   [수학식 1]

   

   S700) 상기 수트량 추정식 완성 단계는

   S710) 엔진RPM을 일정 단위로 최대값까지 상승시킨 후, 아이들상태로 변화시키면서 각각의 엔진RPM에 따른 배압 및 온도를 측정하는 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보 수집 단계;

   S720) 상기 각각의 엔진RPM, 배압, 및 온도 정보를 상기 [수학식1]에 대입하여 추정수트량의 편차가 가장 작은 상수 a, b, 및 c 를 구하는 상수 a, b, 및 c 결정 단계; 및

   S730) 수트량이 0인 상태와, 강제 재생이 시작되는 상태의 수트량을 각각 특정 추정수트량이 되도록 [수학식1]에 대입하여 비례상수 A를 구하는 비례상수 A 결정 단계; 를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   S600) 상기 강제 재생 단계와 강제 재생 종료 단계 사이에, 상기 강제 재생 단계에서 강제 재생 시간이 제2설정시간을 초과하는지 판단하는 단계;

   S610) 상기 강제 재생 시간이 제2설정시간 초과인 경우에, 상기 강제 재생을 종료 하는 단계; 및

   S620) 상기 강제 재생 시간이 제2설정시간 이하인 경우에, 상기 강제 재생 단계로 돌아가는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   S300) 상기 추정수트량 계산 단계에서, 상기 추정수트량은 제1시간마다 반복 계산되고, 제2시간동안 상기 계산된 추정값의 제1평균값을 복수개 산정한 후, 다시 상기 제1평균값들의 최종평균값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
7. 제1항에 있어서,

   S800) 상기 누적 시간 확인 단계 이전에 장치 상태를 확인하는 장치 상태 확인 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 장치(50)는 엔진RPM, 배압, 또는 온도를 측정하는 수단인 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제1설정시간은 2 내지 12 (시간)인 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 제1설정수트량은 2 내지 10 (g/L)인 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.
11. 제2항에 있어서,

    상기 제2설정시간은 400 내지 600 (초)인 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치의 제어방법.

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