KR101601426B1 - 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101601426B1
KR101601426B1 KR1020140067334A KR20140067334A KR101601426B1 KR 101601426 B1 KR101601426 B1 KR 101601426B1 KR 1020140067334 A KR1020140067334 A KR 1020140067334A KR 20140067334 A KR20140067334 A KR 20140067334A KR 101601426 B1 KR101601426 B1 KR 101601426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dpf
temperature
doc
particulate filter
diesel particulate
Prior art date
Application number
KR1020140067334A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150139178A (ko
Inventor
김종구
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140067334A priority Critical patent/KR101601426B1/ko
Publication of KR20150139178A publication Critical patent/KR20150139178A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101601426B1 publication Critical patent/KR101601426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

본 발명은 자동차용 디젤미립자필터(DPF)의 효과적인 자동 재생을 위한 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, DPF 전후단의 차압값과 더불어 일정시간 동안 측정한 DPF 전단 온도의 평균값과 DPF 내부 온도의 평균값 간에 온도차이값을 포함한 DPF 재생 조건들을 이용하여 DPF의 오염 상태를 판단하고 그에 따라 DPF의 재생을 결정함으로써 더욱 효과적인 DPF 재생 제어를 가능하도록 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING RECYCLE OF Diesel Particular Filter}
본 발명은 자동차용 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤미립자필터(DPF)의 효과적인 자동 재생을 위한 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량의 배기가스 규제가 강화되어감에 따라 배기가스 중 NOx(질소산화물)을 저감하기 위한 후처리 시스템으로서 엔진 배기계에 디젤산화촉매기(DOC, Diesel Oxidation Catalyst), 디젤미립자필터(DPF, Diesel Particular Filter), 선택적촉매환원기(SCR, Selective Catalytic Reduction) 등이 적용되고 있다.
이중 상기 디젤산화촉매기(DOC)와 디젤미립자필터(DPF)는 엔진의 배기가스 중 입자상물질(PM)을 저감하기 위한 후처리 기능을 한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 디젤산화촉매기(DOC)(1)는 그 후방에 배치되는 디젤미립자필터(DPF)(2)의 재생을 위한 NO2를 생성하는 역할을 하고, 디젤미립자필터(2)는 배기가스 중 입자상물질(PM, Particulate Matter)을 물리적으로 포집하고 연소시켜 제거하는 역할을 한다.
상기 디젤미립자필터(2)는 필터(DPF) 내 포집된 입자상물질(PM)을 연소시켜 제거할 때 배기가스 온도를 높이게 되는데, 이를 위해 후분사 인젝터(Hydor Carbon Injection)인 HC 도징 노즐(3)을 통해 터보차저(4) 후단에 배기밸브(5)와 디젤산화촉매기(1) 사이에 연료를 후분사하여 디젤산화촉매기(DOC)(1)로 유입되는 배기가스 온도를 높이고, 디젤산화촉매기(DOC)(1)에서는 NO2를 생성할 때 방출되는 반응열을 통해 배기가스의 온도를 상승시키게 된다.
이에 따라 디젤미립자필터(DPF)(2)는 고온의 배기가스 온도에 의해 필터(DPF) 내 포집된 입자상물질(PM)을 강제 연소시키게 되며, 구체적으로 엔진 배기가스 중 수우트(SOOT) 등의 입자상물질(PM)을 필터 내 트랩(TRAP)을 통해 물리적으로 포집한 후 디젤산화촉매기(1)의 열을 이용하여 입자상물질(PM)을 그의 발화온도(예를 들면, 550℃) 이상으로 승온시켜 입자상물질(PM)을 제거하게 된다.
이러한 디젤미립자필터(DPF)(2)는 차압센서(8)를 통해 필터(DPF) 전후단의 차압을 검출한 결과에 따라 자동 재생되며, 또한 차량 운행에 연동하여 누적 발생하는 DPF 관련 마일리지가 목표값에 도달함에 의해(즉, 차량 운행에 따른 DPF 재생주기에 의해) 자동 재생된다.
아울러, 디젤미립자필터(DPF)(2)는 상기의 자동 재생이 정상적으로 수행되지 않을 경우 수동으로 재생되어 배기압의 지나친 상승 및 필터의 막힘을 방지하게 된다.
디젤미립자필터(DPF)(2)의 재생은 차압센서(8)를 이용한 자동 재생이 가장 효과적이나, 과도 운전(차속의 변화가 잦은 운전)이 지배적인 실도로에서 운행되는 차량의 경우 DPF 전후단의 차압값을 이용하여 DPF의 오염 상태를 정확하게 판단할 수 없기에, 보조적으로 차량 운행에 따른 DPF 재생주기에 의해 DPF를 자동 재생시키거나 수동으로 재생시키고 있다.
도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 디젤미립자필터(DPF)의 자동 재생, 즉 차압센서를 이용한 DPF의 자동 재생은, 차량 주행 중에 수우트(SOOT)가 적당량 이상 포집된 상태로 아래 조건이 모두 만족되면, 수행된다.
1. 대기 온도 영하 15℃ 이상
2. 엔진 냉각수 온도 60℃ 이상
3. DOC 출구(DOC 후단) 온도 200℃ 이상
4. 차량 주행속도 10kph 이상
5. 엔진회전수 600rpm 이상
이때 수우트(SOOT)의 포집 상태(포집량)는 DPF 전후단의 차압값이나 차량 운행에 의해 따른 DPF 관련 마일리지값에 의해 판단된다.
이러한 디젤미립자필터(DPF)의 재생은, 디젤산화촉매기(DOC)의 전단에 설치된 온도센서(도 1의 6 참조))의 측정값을 이용한 연소모델링의 출력값 및 DPF 전후단의 차압 변화에 의해, 중단된다.
여기서, 상기 연소모델링은 사전에 DOC 전단 온도값과 DPF의 입자상물질 연소량을 매칭시켜 구성된 것으로, DOC 전단 온도값에 따라 DPF의 입자상물질 연소량을 제공할 수 있도록 마련된다. 즉, DOC 전단 온도가 입력되면 그에 대응하는 입자상물질 연소량을 출력값으로 제공한다.
따라서, 디젤미립자필터(DPF)의 재생 중단은, DOC 전단 온도센서의 측정값 및 DPF 전후단의 차압 변화값을 이용하여 판단할 수 있다.
이러한 디젤미립자필터(DPF)는 재생 빈도가 높을 경우 잦은 연료 후분사로 인해 연비가 악화되고, 또한 적절한 시점에 재생되지 못할 경우 균열 및 파손이 발생되는 문제가 있다.
그런데, 전술한 차압센서를 이용한 DPF의 자동 재생은, 아래와 같은 재생 조건 판단의 문제점이 있다.
1. 실도로에서 운행되는 필드 차량은 대부분 과도 운전구간에서 운행되므로, DPF 전후단의 차압 변화를 통해 DPF의 물리적인 오염 상태를 정확하게 판단하기 어렵다.
2. 정속 운전구간에서도 배기가스 압력은 변화의 폭이 발생하므로 DPF의 물리적 오염 상태를 정확하게 판단하기 어렵다.
상기 차압센서의 정밀도가 높을 경우 배기가스 압력의 변화량이 커서 DPF의 오염 상태를 판단하기 어려우며, 또한 상기 차압센서의 정밀도가 낮을 경우 배기가스 압력의 변화에 둔감하여 DPF의 오염 상태를 판단하기 어렵게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, DPF 전후단의 차압값과 더불어 일정시간 동안 측정한 DPF 전단 온도의 평균값과 DPF 내부 온도의 평균값 간에 온도차이값을 포함한 DPF 재생 조건들을 이용하여 DPF의 오염 상태를 판단하고 그에 따라 DPF의 재생을 결정함으로써 더욱 효과적인 DPF 재생 제어를 가능하도록 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도를 측정하는 DOC 온도센서; 상기 디젤산화촉매기(DOC)의 후방에 위치한 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도를 측정하는 DPF 온도센서; 상기 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 사이에 차압을 측정하는 차압센서; 상기 DOC 온도센서의 측정값과 DPF 온도센서의 측정값 간에 온도차이값(ΔT), 및 상기 차압센서의 측정값을 포함하는 DPF 재생 조건이 모두 만족되면 상기 디젤미립자필터(DPF)를 재생시키는 제어유닛;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 DOC 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값에서 상기 DPF 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값을 차감하여 상기 온도차이값(ΔT)을 산출하게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 디젤산화촉매기(DOC)와 디젤미립자필터(DPF) 사이에 위치되는 배기밸브를 포함하여 구성되고, 상기 제어유닛은 아이들 운전시 배기밸브를 부분 개방시켜 배기열이 디젤미립자필터(DPF) 내부에 집중되게 유도하게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 온도차이값(ΔT)이 목표값(T) 이상이면 배기밸브를 완전 개방하고 차량 주행을 시작되게 한다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 DPF 재생 조건으로, 상기 온도차이값(ΔT) 및 차압센서의 측정값과 더불어, 주행중에 측정한 대기온도, 엔진냉각수온, DOC 후단 온도, 차량 주행속도, 엔진회전속도를 이용한다.
또한, 본 발명에서는, 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도를 검출하는 제1과정; 상기 디젤산화촉매기(DOC)의 후방에 위치한 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도를 검출하는 제2과정; 상기 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 사이에 차압을 검출하는 제3과정; 상기 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도와 상기 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도 간에 온도차이값(ΔT), 및 상기 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 간에 차압값을 포함하는 DPF 재생 조건이 모두 만족되는 것으로 판단되면 상기 디젤미립자필터(DPF)를 재생시키는 제4과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 구현예에 의하면, 상기 제4과정에서는, 상기 DOC 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값에서 상기 DPF 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값을 차감하여 상기 온도차이값(ΔT)을 산출한다.
또한 본 발명의 구현예에 의하면, 상기 제1과정 및 제2과정에서는, 아이들 운전시 상기 디젤산화촉매기(DOC)와 디젤미립자필터(DPF) 사이에 위치되는 배기밸브를 부분 개방시켜 배기열이 디젤미립자필터(DPF) 내부에 집중되게 유도한다.
또한 본 발명의 구현예에 의하면, 상기 제4과정에서는, 상기 온도차이값(ΔT)이 목표값(T) 이상이면 배기밸브를 완전 개방하고 차량 주행을 시작되게 하며,
또한 상기 제4과정에서는, DPF 재생 조건으로, 상기 온도차이값(ΔT) 및 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 간에 차압값과 더불어, 주행중에 측정한 대기온도, 엔진냉각수온, DOC 후단 온도, 차량 주행속도, 엔진회전속도를 이용한다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, DPF 재생 조건으로 기존의 DPF 재생 조건과 더불어, 일정시간 동안 측정한 DPF 전단 온도의 평균값과 DPF 내부 온도의 평균값 간에 온도차이값을 이용함으로써 DPF의 오염 판단에 대한 정확도를 개선할 수 있고, 그에 따라 DPF의 재생을 결정함으로써 더욱 효과적인 DPF 재생 제어가 가능하게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 배기 후처리 시스템을 나타낸 도면
도 2는 종래기술에 따른 디젤미립자필터(DPF)의 재생 조건을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디젤미립자필터(DPF)의 재생 제어 시스템을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디젤미립자필터(DPF)의 재생 제어 방법을 개략적으로 나타낸 도면
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 배기 후처리장치의 일종인 디젤미립자필터(DPF)의 재생을 자동으로 제어하기 위한 것으로, DPF 재생 여부를 판단하기 위한 조건으로 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도와 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도 간에 온도차를 이용함으로써 기존 대비 더욱 효과적인 DPF 재생 제어를 가능하게 한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템은 DOC 온도센서(10), DPF 온도센서(20), 차압센서(30), 배기밸브(40), 및 제어유닛(50)을 포함하여 구성되며, 디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 상태를 판단한 결과에 의해 DPF(70)를 자동으로 재생시키게 된다.
DOC 온도센서(10)는 디젤산화촉매기(DOC)(60)의 후단(출구) 측에 설치되어 DOC 후단 온도를 검출하는 것으로, 냉간후 시동시 차량이 주행을 시작하기 전에, 즉 아이들 운전시, 배기밸브(40)를 불완전 개방(부분 개방)한 이후에 일정시간(예를 들면, 3초) 동안 측정한 DOC 후단 온도를 제어유닛(50)으로 전송한다.
DPF 온도센서(20)는 상기 디젤산화촉매기(DOC)(60)의 후방에 위치한 디젤미립자필터(DPF)(70)의 내부에 설치되어 DPF 내부 온도를 검출하는 것으로, 냉간후 시동시(아이들 운전시) 배기밸브(40)를 불완전 개방한 이후에 일정시간(예를 들면, 3초) 동안 측정한 DPF 내부 온도를 제어유닛(50)으로 전송한다.
일례로, DPF 온도센서(20)는 디젤미립자필터(DPF)(70)의 내측 전방에 위치할 수 있다.
차압센서(30)는 디젤미립자필터(DPF)(70)의 전단(입구)과 후단(출구) 사이에 차압(배기가스 압력차)을 검출하는 것으로, 차량 주행시 DPF(70) 전단 압력과 DPF(70) 후단 압력 간에 차압을 측정하여 제어유닛(50)으로 전송한다.
배기밸브는 디젤산화촉매기(DOC)(60)와 디젤미립자필터(DPF)(70) 사이(예를 들면, 배기관)에 설치되고 개폐 동작에 의해 DOC(60)와 DPF(70) 사이에서 배기가스의 흐름을 제어한다.
상기 배기밸브(40)를 설치하는 경우, 기존에 터보차저(4)와 HC 도징 노즐(후분사 인젝터)(3) 사이에 설치되던 배기밸브를 생략할 수 있다.
제어유닛(50)은 상기 DOC 온도센서(10), DPF 온도센서(20), 차압센서(30)와 더불어, 차량 내 탑재된 각종 센서(미도시)로부터 전송되는 측정값(정보)을 이용하여 디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 수준을 판단하고 그 판단 결과를 기반으로 DPF(70)의 재생 여부를 결정한다.
상기의 제어유닛(50)으로는 차량 내 탑재된 제어유닛이 사용되며, 일례로 엔진제어기가 사용될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 수준을 판단하고 DPF 재생 여부를 결정하는 과정을 설명하도록 한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제어유닛(50)은 먼저 냉간후 시동을 인지하면 차량 주행을 시작하기 전에 상기 배기밸브(40)를 부분 개방시킨다.
상기 배기밸브(40)는 아이들 운전시(시동 후 차량 주행 전에) 개도량이 제어되어 부분 개방(소폭 오프)됨으로써 배기열이 디젤미립자필터(DPF)(70) 내부에 집중되도록 유도하게 된다.
제어유닛(50)은, 배기밸브(40)를 부분 개방한 상태에서, DOC 온도센서(10)가 일정시간 동안 검출한 측정값들과 DPF 온도센서(20)가 일정시간 동안 검출한 측정값들을 전송받아 각각 DOC 후단 온도 평균값(T1)과 DPF 내부 온도 평균값(T2)을 계산한 뒤, 상기 두 평균값(T1,T2) 간에 차이값(온도차이값(ΔT))을 산출한다.
디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 수준(입자상물질의 누적량)에 따라 DPF 내부 온도가 일정온도에 도달하는데 시간차가 발생하므로, 상기 온도차이값(ΔT)을 DPF(70)의 오염 판단 및 DPF(70)의 재생 조건으로 이용한다.
이때 산출한 온도차이값(ΔT)이 목표값(T) 이상이면 배기밸브(40)를 완전 개방하고 차량 주행을 시작하게 된다.
여기서, 상기 목표값(T)은 디젤미립자필터(DPF)(70)가 재생이 필요한 수준으로 오염된 시점에, DOC 후단 온도와 DPF 내부 온도 간에 차를 측정하는 과정의 반복을 통하여, 사전에 설정된 값이 이용된다.
주행 시작 후, 제어유닛(50)은 DOC 온도센서(10) 및 차압센서(30)와 더불어 디젤미립자필터(DPF)(70)의 재생에 관련한 차량 내 각종 센서로부터 측정값을 전송받아 디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 수준을 판단하게 된다.
도면으로 나타내지는 않았으나, 상기 각종 센서로는 대기온도를 측정할 수 있는 외기온 센서, 엔진냉각수온을 측정할 수 있는 냉각수온 센서, 차량 주행속도를 측정할 수 있는 차속 센서, 엔진회전속도를 측정할 수 있는 엔진회전속도 센서를 이용한다.
즉, 제어유닛(50)은 DPF 오염 판단 및 재생 조건으로 DOC 후단 온도와 DPF 내부 온도 간에 차이값, DPF(70)의 전단과 후단 간에 차압, 대기온도, 엔진냉각수온, DOC 후단 온도, 차속, 엔진속도를 이용이며, 다음과 같은 조건을 만족하면 디젤미립자필터(DPF)(70)가 재생이 필요한 수준으로 오염된 것으로 판단하고 디젤미립자필터(DPF)(70)를 자동 재생시킨다.
1. 대기온도 영하 15℃ 이상
2. 엔진냉각수온 60℃ 이상
3. DOC 후단 온도 200℃ 이상
4. 차량 주행속도 10kph 이상
5. 엔진회전속도 600rpm 이상
6. DPF의 전단과 후단 간에 차압
7. DOC 후단 온도의 평균값에서 DPF 내부 온도의 평균값을 차감한 온도차이값(ΔT)
여기서, 상기 DOC 후단 온도는 주행중에 DOC 온도센서(10)가 검출한 측정값이 이용된다.
그리고, 상기 DPF의 전단과 후단 간에 차압은 소정 범위 내의 값을 가지면 DPF 재생 조건을 만족하는 것으로 판단되고, 상기 DOC 후단 온도의 평균값(T1)에서 DPF 내부 온도의 평균값(T2)을 차감한 온도차이값(ΔT)은 소정의 임계값 이상이면 DPF 재생 조건을 만족하는 것으로 판단된다.
디젤미립자필터(DPF)(70)는 그 오염 정도가 낮을수록(입자상물질 누적량이 적을수록) 상기 온도차이값(ΔT)이 작아지고, 그 오염 정도가 높을수록(입자상물질 누적량이 많을수록) 상기 온도차이값(ΔT)이 커진다.
이는 디젤미립자필터(DPF)(70)는 그 내부에 누적된 입자상물질의 누적량에 의해 내부 온도가 변동되기 때문이다.
구체적으로, 디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 수준이 낮으면 배기열이 상대적으로 DPF(70) 내부에 용이하게 집중되어 상기 온도차이값(ΔT)이 작아지는데, 디젤미립자필터(DPF)(70)의 오염 수준이 높으면 배기열이 DPF(70) 내부에 쉽게 집중되지 못하므로 상기 온도차이값(ΔT)이 커지게 되는 것이다.
따라서 상기 온도차이값(ΔT)의 임계값은 디젤미립자필터(DPF)(70)의 재생이 필요한 수준의 오염 상태(혹은 입자상물질의 누적량)을 기반으로 결정된다.
상기 제어유닛(50)은 DPF 오염 및 재생 조건을 기반으로 디젤미립자필터(DPF)(70)를 재생시키는 중에, DOC 전단 온도센서(80)로부터 DOC 전단 온도값을 받고 차압센서(30)로부터 차압값을 받아 재생 중단 여부를 판단하게 된다.
제어유닛(50)은 사전에 설정 저장된 연소모델링에 의해 DOC 전단 온도가 일정온도에 도달하면 DPF(70) 내 일정량 이상의 입자상물질이 연소된 것으로 판단할 수 있고, 또한 DPF(70)의 전후단 간에 차압이 감소하게 되면 그 차압 변동을 통해 DPF(70) 내 일정량 이상의 입자상물질이 연소된 것으로 판단할 수 있다.
이에 따라, 제어유닛(50)은 DOC 전단 온도를 이용한 연소모델링의 출력값 및 DPF 전후단의 차압 변동을 이용하여 DPF(70) 내 입자상물질의 연소 수준을 판단하고 디젤미립자필터(DPF)(70)의 재생을 중단시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 연소모델링은 사전에 DOC(60) 전단 온도값과 DPF(70)의 입자상물질 연소량을 매칭시켜 구성된 것으로, DOC(60) 전단 온도값에 따라 DPF(70)의 입자상물질 연소량을 제공할 수 있도록 마련된다. 즉, DOC 전단 온도가 입력되면 그에 대응하는 DPF(70)의 입자상물질 연소량을 출력값으로 제공한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : DOC 온도센서
20 : DPF 온도센서
30 : 차압센서
40 : 배기밸브
50 : 제어유닛
60 : 디젤산화촉매기(DOC)
70 : 디젤미립자필터(DPF)
80 : 디젤산화촉매기(DOC)의 전단 온도센서

Claims (10)

  1. 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도를 측정하는 DOC 온도센서;
    상기 디젤산화촉매기(DOC)의 후방에 위치한 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도를 측정하는 DPF 온도센서;
    상기 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 사이에 차압을 측정하는 차압센서;
    상기 DOC 온도센서의 측정값과 DPF 온도센서의 측정값 간에 온도차이값(ΔT), 및 상기 차압센서의 측정값을 포함하는 DPF 재생 조건이 모두 만족되면 상기 디젤미립자필터(DPF)를 재생시키는 제어유닛;
    을 포함하고,
    상기 제어유닛은 상기 DOC 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값에서 상기 DPF 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값을 차감하여 상기 온도차이값(ΔT)을 산출하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 디젤산화촉매기(DOC)와 디젤미립자필터(DPF) 사이에 위치되는 배기밸브를 포함하고, 상기 제어유닛은 아이들 운전시 배기밸브를 부분 개방시켜 배기열이 디젤미립자필터(DPF) 내부에 집중되게 유도하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 온도차이값(ΔT)이 목표값(T) 이상이면 배기밸브를 완전 개방하고 차량 주행을 시작되게 하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은 DPF 재생 조건으로, 상기 온도차이값(ΔT) 및 차압센서의 측정값과 더불어, 주행중에 측정한 대기온도, 엔진냉각수온, DOC 후단 온도, 차량 주행속도, 엔진회전속도를 이용하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템.
  6. 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도를 검출하는 제1과정;
    상기 디젤산화촉매기(DOC)의 후방에 위치한 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도를 검출하는 제2과정;
    상기 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 사이에 차압을 검출하는 제3과정;
    상기 디젤산화촉매기(DOC)의 후단 온도와 상기 디젤미립자필터(DPF)의 내부 온도 간에 온도차이값(ΔT), 및 상기 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 간에 차압값을 포함하는 DPF 재생 조건이 모두 만족되는 것으로 판단되면 상기 디젤미립자필터(DPF)를 재생시키는 제4과정;
    을 포함하고,
    상기 제4과정에서는, DOC 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값에서 DPF 온도센서가 아이들 운전 중에 일정시간 동안 측정한 측정값들의 평균값을 차감하여 상기 온도차이값(ΔT)을 산출하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1과정 및 제2과정에서는, 아이들 운전시 상기 디젤산화촉매기(DOC)와 디젤미립자필터(DPF) 사이에 위치되는 배기밸브를 부분 개방시켜 배기열이 디젤미립자필터(DPF) 내부에 집중되게 유도하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제4과정에서는, 상기 온도차이값(ΔT)이 목표값(T) 이상이면 배기밸브를 완전 개방하고 차량 주행을 시작되게 하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제4과정에서는, DPF 재생 조건으로, 상기 온도차이값(ΔT) 및 디젤미립자필터(DPF)의 전단과 후단 간에 차압값과 더불어, 주행중에 측정한 대기온도, 엔진냉각수온, DOC 후단 온도, 차량 주행속도, 엔진회전속도를 이용하는 것을 특징으로 하는 배기 후처리장치의 재생 제어 방법.
KR1020140067334A 2014-06-03 2014-06-03 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법 KR101601426B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140067334A KR101601426B1 (ko) 2014-06-03 2014-06-03 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140067334A KR101601426B1 (ko) 2014-06-03 2014-06-03 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150139178A KR20150139178A (ko) 2015-12-11
KR101601426B1 true KR101601426B1 (ko) 2016-03-21

Family

ID=55020392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140067334A KR101601426B1 (ko) 2014-06-03 2014-06-03 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101601426B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114658514B (zh) * 2022-02-14 2023-05-09 江苏大学 一种doc搭载ntp联合再生dpf的系统及控制方法
CN115263501B (zh) * 2022-08-11 2024-06-21 潍柴动力扬州柴油机有限责任公司 一种控制dpf再生时温度偏差大的方法
CN116181458B (zh) * 2023-03-23 2024-05-03 北京理工大学 一种调控柴油机颗粒捕集器再生的系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349241A (ja) 2001-05-24 2002-12-04 Isuzu Motors Ltd ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2003286834A (ja) 2002-03-28 2003-10-10 Nissan Diesel Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの排気処理装置
KR101023438B1 (ko) * 2011-01-18 2011-03-24 파카코리아 주식회사 디젤엔진의 배기가스 저감 장치
JP4969225B2 (ja) * 2006-11-30 2012-07-04 三菱重工業株式会社 Ｄｐｆ装置をそなえたエンジンの排気装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349241A (ja) 2001-05-24 2002-12-04 Isuzu Motors Ltd ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2003286834A (ja) 2002-03-28 2003-10-10 Nissan Diesel Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの排気処理装置
JP4969225B2 (ja) * 2006-11-30 2012-07-04 三菱重工業株式会社 Ｄｐｆ装置をそなえたエンジンの排気装置
KR101023438B1 (ko) * 2011-01-18 2011-03-24 파카코리아 주식회사 디젤엔진의 배기가스 저감 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150139178A (ko) 2015-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4506539B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US7152392B2 (en) Exhaust gas cleaning system for internal combustion engine
EP1905991B1 (en) Control method of exhaust gas purification system and exhaust gas purification system
JP3979437B1 (ja) 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4673226B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
WO2015045825A1 (ja) Ｄｐｆ再生制御装置
JP2002303123A (ja) 排気浄化装置
JP2008180189A (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2015527514A (ja) 異常に頻度が高いディーゼルパティキュレートフィルタ再生を検出する方法、エンジン、排気後処理システム、警告システム及び方法
US20080314371A1 (en) System and method for diesel particulate filter regeneration
US8484956B2 (en) Diesel particulate filter regeneration control using a wide band oxygen sensor
US20120031080A1 (en) Method and apparatus for predicting peak temperature in a vehicle particulate filter
JP4363289B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2008031854A (ja) 内燃機関の排ガス浄化装置
WO2007086252A1 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
US9689297B2 (en) Exhaust-gas aftertreatment system with venturi exhaust passage devices
EP2581572B1 (en) Exhaust-gas purification system
EP2581569B1 (en) Dpf system
KR101601426B1 (ko) 배기 후처리장치의 재생 제어 시스템 및 방법
JP2006242072A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN115667680A (zh) 过滤器状态检测装置
JP2008121571A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP4013813B2 (ja) ディーゼルエンジン用排気浄化装置
JP2006009675A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2018204596A (ja) エンジンの排気処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190227

Year of fee payment: 4