KR101806357B1

KR101806357B1 - 디젤 차량의 dpf 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101806357B1
Application number: KR1020160158251A
Authority: KR
Inventors: 박원진; 이재호
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-12-07

Abstract

DPF 재생을 위한 포스트 분사 시 실린더 벽면에 들러붙은 미립화 연료가 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치는, 오일 팬에 수용된 오일의 레벨을 검출하고, 검출한 오일 레벨 정보를 ECU에 전송하는 오일 레벨 검출부, DPF를 포함하는 후처리 계통에 설치되며 DPF가 재생시점에 도래했는지 여부를 파악함에 있어 필요한 정보를 획득하고 ECU에 전달하는 DPF 상태 검출부 및 DPF 상태 검출부가 제공하는 정보로부터 DPF 재생 시점이 도래했는지를 판단하고 오일 레벨 검출부로부터 제공받은 오일 레벨 정보를 가지고 엔진 오일의 과다여부를 판단하고 판단 결과에 기초하여 커먼레일을 통제하여 실린더 내 연료 분사 압력을 제어하는 ECU를 포함하는 것을 요지로 한다.

Description

디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법{Post injection pressure control device and method in DPF regeneration of diesel vehicle}

본 발명은 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 DPF 재생 시 미립화된 연료가 실린더 벽면에 들러붙어 이후 실린더와 피스톤 사이의 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

대기 오염물질 발생의 최소화와 대기환경 보존을 위한 디젤엔진 배기가스 후처리 장치로서, 디젤 산화 촉매(DOC;Diesel Oxidation Catalyst, 이하 'DOC'라 한다)와 디젤 입자 필터(DPF; Diesel Particulate Filter, 이하 'DPF'라 한다)를 결합시킨 촉매형 매연 여과 장치가 당업계에서 널리 채택되고 있다.

그 중 DPF는 엔진과 머플러 사이에 장착되어 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 이물질 중 미세 크기의 입자성 유해물질(PM, Particulate matter)을 제거하는 역할을 한다. 이러한 DPF는 일반 승용차부터 산업용 차량 및 선박에 이르기까지 각종 운송체 및 설비에 이용되는 엔진까지 모든 디젤 엔진에 범용적으로 사용되고 있다.

도 1에는 종래 디젤 엔진에 적용되는 DPF의 구조를 나타내는 절단면도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, DPF는 주로 벌집모양의 구조로 설계되어 있으며, 한 쪽이 막혀있는 공기구멍들로 이루어져 있다. 열려있는 공기구멍으로 들어온 배기가스는 반대편 끝이 막혀 있기 때문에 구멍 사이를 구획하는 세라믹 소재의 벽이 형성하는 작은 구멍들을 통해 옆 칸의 공기통로로 이동되고 반대 방향으로 뚫려있는 구멍으로 빠져나가게 된다.

이 과정에서 구멍 사이를 구획하는 벽에 미세 오염물들이 걸러져 여과처리가 이루어지는 것이다. 즉 DPF를 벌집모양으로 구획하는 다수의 벽이 필터로서 기능을 하는 것이며, 이에 따라 시간이 경과할수록 필터 역할을 하는 벽면 및 구멍 안에는 포집된 Soot와 기타 미세 먼지들 그리고 탄소가루 등이 누적될 수 밖에 없다.

미세 오염물질이 누적될수록 오염물질에 대한 여과 효율이 떨어지는 것은 물론, 배압(Back Pressure) 때문에 엔진 실린더 내 연소가 방해된다. 즉 시간 경과에 따라 질소 산화물 및 입자상 물질이 DPF에 계속해서 쌓이게 되면 배기가스 통과 유동 면적이 좁아져 엔진 배압이 커지며, 결국 엔진의 출력 및 후처리 장치의 처리 성능이 저하된다.

따라서 DPF 내 질소 산화물 및 입자상 물질을 제거하여 성능을 회복시킬 필요가 있으며, 이를 일반적으로 DPF 재생(Regeneration)이라 한다. DPF 재생에는 폭발행정 종반 혹은 배기행정 중 실린더 내에 연료를 직접 분사하는 포스트 분사(Post injection)를 통해 배기가스의 온도를 높여 질소 산화물 및 입자상 물질을 연소시키는 방식이 주로 사용된다.

재생시점은 흡착/축적량이 증가하거나 일정 주기가 경과한 경우 차압센서를 통한 축적량 검출, 연료량 계산에 따른 축적량 예측 또는 ECU에 기 입력된 설정주기로 결정될 수 있으며, 장치 오류나 운전조건, 환경에 따라 재생이 누락될 경우를 대비해 운전자의 조작으로 강제 재생(Manual regen)을 실행하기도 한다.

한편, 디젤 엔진은 연료를 고온 고압 상태에 노출하여 자발화하도록 하는 자기 착화 방식을 채택하고 있다. 더욱이 실린더에 연료를 미리 공기와 섞은 상태로 주입하는 것이 아니라, 압축행정에서 고압으로 압축된 공기에 연료만을 분사하는 방식이기 때문에 연료와 공기의 빠른 혼합을 위해서는 연료를 고압상태로 압축시켜 분사하는 것이 필요하다.

즉 연료를 실린더 내에 고압으로 분사하면, 연료가 공기와 빠르게 섞여 점화지연 및 불완전 연소가 줄어 연비에 유리하고, 유해 배기가스 배출량이 줄어들게 된다. 하지만 분사 압력이 높을수록 분사된 연료가 엔진 실린더 벽면까지 퍼져 미립화된 연료의 일부가 실린더 벽면에 묻어 잔류하는 현상은 반대로 증가하게 된다.

실린더 벽면에 묻어 있는 연료가 엔진 폭발행정에서 모두 연소된다면 전혀 문제될게 없다. 그러나 DPF 재생모드에서의 포스트 분사는 폭발행정의 종료시점 또는 배기행정의 시작시점에 행해지는 가장 마지막 단계의 연료 분사인 관계로, 연료 중 일부가 실린더 벽면에 붙어 잔류할 경우 다음 행정에서 고스란히 엔진 오일에 희석되어 오일 순환계통까지 유입될 우려가 있다.

즉 DPF 재생을 위한 포스트 분사 시에도 연료 분사 압력이 높게 유지된다면, 실린더 밖으로 배출되지 못하고 실린더 벽면에 잔류하는 연료량이 증가하여 다음 행정에서 실린더와 피스톤 사이로 유입되는 엔진 오일에 섞여 오일 순환계통으로 유입되는 양이 증가하게 되고, 이러한 현상이 누적되면 엔진 오일의 점도가 바뀌어 윤활 성능이 떨어지고 결국 엔진이 손상될 수 있다.

일본공개특허 제2009-062966호(공개일 2009. 03. 26) 일본등록특허 제4032849호(등록일 2007. 11. 02)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 디젤을 연료로 사용하는 엔진의 오일량을 검출하여 정상 기준치보다 높을 경우, DPF 재생모드에 진입하기 전 미리 커먼레일의 연료 압력을 낮춰 연료의 오일 순환계통 유입을 최소화하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

DPF 재생을 위한 포스트 분사 시 실린더 벽면에 들러붙은 미립화 연료가 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하는 장치로서,

오일 팬에 수용된 오일의 레벨을 검출하고, 검출한 오일 레벨 정보를 ECU에 전송하는 오일 레벨 검출부;

상기 DPF를 포함하는 후처리 계통에 설치되며, 상기 DPF가 재생시점에 도래했는지 여부를 파악함에 있어 필요한 정보를 획득하고 ECU에 전달하는 DPF 상태 검출부; 및

상기 DPF 상태 검출부가 제공하는 정보로부터 DPF 재생 시점이 도래했는지를 판단하고, 상기 오일 레벨 검출부로부터 제공받은 오일 레벨 정보를 가지고 엔진 오일의 과다여부를 판단하며, 판단 결과에 따라 커먼레일을 제어하여 연료 압력을 조절하는 ECU;를 포함하며,

DPF의 재생이 필요한 시점에 현재 엔진 오일량이 과다한 것으로 판단된 경우 상기 ECU는, 제어 값을 결정하고 결정된 제어 값으로 상기 커먼레일을 통제하여 DPF 재생모드 진입 전 연료 압력을 특정 목표 값까지 낮추는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치에서, 상기 DPF 상태 검출부는 배기가스의 유동을 기준으로 상기 후처리 계통의 DPF 상류 측과 하류 측에 각각 설치되는 한 쌍의 차압센서를 포함하며, 상기 ECU는 두 차압센서가 제공하는 정보로부터 DPF의 압력 손실을 계산하고 재생 판정 값과 비교하여 재생 시점을 판단할 수 있다.

또한, 상기 ECU는 기록 장치에 미리 입력된 엔진 오일 기준 값과 상기 오일 레벨 검출부가 제공하는 오일 레벨 정보로부터 파악되는 엔진 오일량을 비교하여 엔진 오일의 과다 여부를 판단할 수 있다.

그리고, 상기 미리 입력된 엔진 오일 기준 값은 차량 정비시점에 오일 팬에 채워지고 상기 오일 레벨 검출부를 통해 검출되는 오일의 양으로 결정될 수 있다.

또한, 상기 ECU는 오일 레벨 검출부가 제공하는 정보로부터 파악되는 엔진 오일량이 상기 기준 값을 초과한 경우 엔진 오일이 과다한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 커먼레일의 연료 압력을 목표 값까지 낮추는 제어를 통해 실제 연료 분사 압력이 목표 값에 수렴하면, ECU가 DPF 재생모드 진입을 허여할 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

DPF 재생을 위한 포스트 분사 시 실린더 벽면에 들러붙은 미립화 연료가 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하기 위한 방법으로,

오일 팬에 수용된 오일의 레벨을 검출하고 차량의 ECU에 전송하는 오일레벨 측정단계(S100);

상기 오일레벨 측정단계에서 측정된 엔진 오일량을 기록 장치에 미리 입력된 엔진 오일 기준 값과 비교하여 엔진 오일의 과다 여부를 판단하는 오일레벨 판단단계(S200);

DPF를 포함하는 후처리 계통의 상태 검출 정보로부터 DPF가 재생 필요 시점에 도래했는지를 판단하는 DPF 재생시점 판단단계(S300);

DPF의 상태가 재생이 필요한 시점에 도래했고, 엔진 오일량이 과다한 경우 DPF 재생모드 진입 전 커먼레일의 연료 압력을 목표 값까지 낮추는 압력 제어단계(S400); 및

고온의 열을 이용하여 DPF에 포집된 PM(입자성 유해물질)을 연소시키는 DPF 재생모드로의 진입을 허여하는 DPF 재생모드 진입단계(S500);를 포함하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 방법을 제공한다.

여기서, 상기 S300 단계에서의 DPF 재생 필요 시점 판단은, 배기가스의 유동을 기준으로 후처리 계통의 DPF 상류 측과 하류 측에 각각 설치되는 한 쌍의 차압센서가 제공하는 정보로부터 DPF의 압력 손실을 계산하고 재생 판정 값과 비교하여 재생시기를 판단할 수 있다.

또한, 상기 S200 단계에서의 엔진 오일 기준 값은 차량 정비시점에 오일 팬에 채워지고 상기 오일 레벨 검출부를 통해 검출되는 오일의 양으로 결정될 수 있으며, 현재의 엔진 오일량이 상기 기준 값을 초과한 경우 엔진 오일이 과다한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 S500 단계에서는, S400 단계를 통해 실제 실린더에 분사되는 연료 분사 압력 값이 상기 목표 값까지 낮아지면 DPF 재생모드 진입을 허여할 수 있다.

본 발명에 따른 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치 및 방법에 의하면, 오일량을 검출하여 정상 기준치보다 높을 경우, DPF 재생모드에 진입하기 전 미리 커먼레일의 연료 압력을 낮춰 연료 분사 압력을 감소시킨다. 이로 인해, 실린더 벽면 잔류하는 연료량이 줄어 들게 되고, 결과적으로 엔진 오일에 희석되어 오일 순환계통에 유입되는 연료량이 최소화될 수 있다..

도 1은 종래 디젤 엔진에 적용되는 DPF의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치에 의해 행해지는 포스트 분사 압력 제어 과정을 나타낸 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치의 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치(10)는, 디젤 차량의 DPF 재생을 위해 수행되는 포스트 분사 시 실린더 벽면에 부착된 미립화 연료가 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 오일 레벨 검출부(12)와 DPF 상태 검출부(14), 그리고 전달받은 정보에 기초해 연료 분사 압력을 조절하는 ECU(16)를 포함한다.

오일 레벨 검출부(12)는 오일 팬(30)에 수용된 오일의 레벨을 검출하고, 검출한 오일 레벨 정보를 상기 ECU(16)에 전송한다. 오일 레벨 검출부(12)는 공지의 접촉식 또는 비접촉식 레벨 센서를 모두 포함할 수 있다. 접촉식 레벨 센서는 예를 들어 플로트 스위치일 수 있으며, 비접촉식 레벨 센서는 액면에 초음파 펄스를 발사하여 오일 레벨을 측정하는 초음파 레벨 센서를 예로 들 수 있다.

오일 레벨 검출부(12)를 통해 검출되고 ECU(16)에 전송되는 오일 레벨 정보 중에서도, 차량 정비시점, 예컨대 오일 교환 시점에 오일 팬(30)에 새롭게 채워지고 상기 오일 레벨 검출부(12)를 통해 검출되는 오일의 양에 대한 정보는, 후술하게 될 오일 과다 여부를 판단함에 있어 비교기준이 되는 기준 값으로 메모리와 같은 기록장치 등에 저장될 수 있다.

물론, 오일 과다 여부 판단의 기준이 되는 상기 기준 값은 엔진 배기량에 따라 설정되는 적정 오일 기준치에 기준하여 처음부터 상기 기록장치에 기록된 값일 수도 있다. 이는 오일 교환 시 항상 상기 기준치에 맞는 일정한 양의 오일이 채워지는 것을 가정한 경우로서, 이 경우 기준 값은 상기 적정 오일 기준치에 대해 위 아래 소정의 오차범위를 포함하는 값으로 결정될 수 있다.

DPF 상태 검출부(14)는 DPF(20)를 포함하는 후처리 계통에 설치되며, 상기 DPF(20)가 재생시점에 도래했는지 여부를 파악함에 있어 필요한 정보를 획득하고 ECU(16)에 전달한다. DPF(20)가 재생시점에 도래했는지 여부를 파악함에 있어 필요한 정보는 DPF(20)를 통과하는 배기가스의 압력 손실 정보일 수 있으며, 이는 DPF(20)의 입구와 출구의 배기가스 압력 측정을 통해 획득될 수 있다.

즉 DPF 상태 검출부(14)는 배기가스의 유동을 기준으로 상기 후처리 계통의 DPF(20) 상류 측과 하류 측에 각각 설치되어 DPF(20) 입구와 출구 각각의 압력을 측정하는 한 쌍의 차압센서(140A, 140B)로 구성될 수 있으며, 이 경우 상기 ECU(16)는 두 차압센서가 제공하는 정보로부터 DPF(20)의 압력 손실을 계산하고 미리 설정된 재생 판정 값과 비교하여 재생 시점을 판단할 수 있다.

물론 DPF 상태 검출부(14)가 한 쌍의 차압센서에 국한되는 것은 아니다. 경우에 따라 DPF 강제 재생모드가 옵션으로 제공되는 차량의 경우에는, DPF 재생 시기와 관계 없이 운전자 선택에 따라 DPF 재생이 강제로 행해질 수 있으므로, 이 경우에는 DPF(20) 강제 재생 스위치(도시 생략)의 온/오프 절환을 검출하는 센서가 DPF 상태 검출부(14)로 활용될 수도 있다.

오일 레벨 검출부(12) 및 상기 DPF 상태 검출부(14)에 의한 검출 정보는 전술했듯이 ECU(16)에 제공되며, ECU(16)는 각각의 검출부(12, 14)로부터 제공받은 정보로부터 엔진 오일의 과다여부를 판단하고, DPF 재생 시점이 도래했는지를 판단한다. 그리고 DPF 재생모드 진입 전 현재 차량의 상태가 소정의 제어를 필요로 하는 경우라 판단되면 해당 제어 알고리즘을 구동시킨다.

ECU(16)는 바람직하게, 기록 장치에 미리 입력된 엔진 오일 기준 값과 상기 오일 레벨 검출부(12)가 제공하는 오일 레벨 정보로부터 파악되는 엔진 오일량을 비교하여 엔진 오일의 과다 여부를 판단한다. 그리고 DPF 상태 검출부(14) 예들 들어, 상기 한 쌍의 차압 센서가 제공하는 정보로부터 파악되는 차압 값과 기 설정된 기준 차압 값을 비교하여 DPF 재생 시기가 도래했는지를 판단한다.

판단결과 현재 엔진 오일의 상태가 과다한 것으로 파악되고 DPF 재생 시점이 도래한 경우 ECU(16)는, DPF 재생 시 포스트 분사(Post injection)를 통해 실린더 내에 고압 분사된 연료 중 실린더 벽면에 들러붙은 일부 연료가 이후 행정에서 오일에 섞여 오일 순환계통으로 흘러 들어 가지 않도록, 커먼레일(18)을 통제하여 연료 압력을 낮추는 제어를 실시한다.

오일 팬(30)에 채워진 엔진 오일은 시간이 경과함에 따라 누유나 실린더 내 연소 등의 이유로 줄어들 수 밖에 없다. 만약 오일 팬(30)에 채워진 오일량이 오히려 증가했다면 연료 중 일부가 오일 순환계통에 흘러 들어 간 것으로 밖에 볼 수 없으며, 포스트 분사 시 실린더 내에 고압으로 분사되는 연료 중 실린더 벽면에 부착된 연료가 주된 요인일 수 있다.

따라서, DPF 재생을 위한 포스트 분사 시 실린더 내에 고압 분사되는 연료의 압력을 낮춘다면, 실린더 벽면에 부착되어 잔류하게 되는 미연소 연료의 양을 현저히 줄일 수 있으며, 이를 통해 실린더 벽면에 부착된 연료가 이후 행정에서 실린더와 피스톤 사이로 유입되는 엔진 오일에 섞여 오일 순환계통으로 흘러 들어 가는 것을 최소화할 수 있다.

ECU(16)는 엔진 오일 기준 값에 대한 오일 초과분, 즉 기준 값보다 상승된 오일양에 따라 제어 값을 결정하고 결정된 제어 값으로 커먼레일(18)을 통제하여 재생 진입 전 연료 압력을 특정 목표 값까지 낮추는 제어를 실시할 수 있다. 이때 오일 초과분에 대한 커먼레일(18) 제어 값은 사전에 시뮬레이션이나 반복 실험 등을 통해 도출되어 기록장치 등에 테이블 형태로 기록될 수 있다.

즉 시뮬레이션이나 반복 실험 등을 통해 도출된 결과물들로 맵을 구성하고, 맵을 활용하여 엔진 오일 초과분에 대응되는 제어 값을 선택하도록 제어 알고리즘을 구성할 수 있다. 물론 맵을 활용하는 방식 외에도, 엔진 오일량이 기준 값을 초과하기만 하면 초과한 정도에 상관 없이 커먼레일(18)을 일정 값으로 제어하여 연료 압력을 낮추는 단순한 제어도 고려될 수 있다.

한편, 커먼레일(18)의 연료 압력을 목표 값까지 낮추는 제어를 통해 실제 실린더에 분사되는 연료 분사 압력이 목표 값에 수렴하면, ECU(16)는 DPF 재생모드 진입을 허여하고, DPF(20)의 내부 온도를 승온시키기 위한 연료 포스트 분사 제어를 실시한다. 이로 인해 DPF(20)에 누적된 입자성 유해물질(PM, Particulate matter)이 연소를 통해 제거되고 DPF(20)의 성능은 회복된다.

이하 상기한 본 발명의 일 측면에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치에 의해 행해지는 포스트 분사 압력 제어 과정을 포스트 분사 압력 제어 장치의 작동과 연계하여 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 포스트 분사 압력 제어 장치에 의해 행해지는 포스트 분사 압력 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 포스트 분사 압력 제어에 있어 먼저, 오일 레벨 검출부가 오일 팬에 수용된 오일의 레벨을 검출하고 차량의 ECU에 전송한다(오일레벨 측정단계, S100). 그리고 ECU는 상기 오일레벨 측정단계에서 측정된 엔진 오일량을 기록 장치에 미리 입력된 엔진 오일 기준 값과 비교하여 엔진 오일의 과다 여부를 판단한다(오일레벨 판단단계, S200).

이때 오일 레벨 검출부를 통해 검출되고 ECU에 전송되는 오일 레벨 정보 중, 차량 정비시점, 예컨대 오일 교환 시점에 오일 팬에 새롭게 채워지고 상기 오일 레벨 검출부를 통해 검출되는 오일의 양에 대한 정보가 오일 과다 여부를 판단함에 있어 비교기준이 되는 상기 엔진 오일 기준 값으로 설정되어 메모리와 같은 기록장치 등에 저장될 수 있다.

다음, DPF 상태 검출부가 ECU에 전달하는 DPF를 포함하는 후처리 계통의 상태 검출 정보로부터 DPF가 재생 필요 시점에 도래했는지를 판단한다(DPF 재생시점 판단단계, S300). DPF 상태 검출부는 DPF의 재생 필요 여부를 파악함에 있어 필요한 정보를 획득하여 ECU에 전달하며, 이때 필요한 정보는 DPF를 통과하는 배기가스의 압력 손실 정보를 포함할 수 있다.

DPF 재생시점 판단단계(S300)에서의 DPF 재생 필요 시점 판단에 필요한 정보를 제공하는 수단으로는 바람직하게, 한 쌍의 차압센서가 이용될 수 있다. 즉 배기가스의 유동을 기준으로 DPF 상류 측과 하류 측에 각각 설치된 차압센서가 제공하는 정보로부터 DPF의 상류 측과 하류 측의 압력 손실을 계산하고 재생 판정 값과 비교하여 재생시기를 판단할 수 있다.

DPF의 상태가 재생이 필요한 시점에 도래했고, 이전의 S200 단계를 통한 판단 결과 엔진 오일량이 과다한 것으로 판단되면, ECU는 DPF 재생모드 진입 전 커먼레일을 통제하여 연료 압력을 목표 값까지 낮추는 제어를 실시하며(압력 제어단계, S400), 실제 실린더에 분사되는 연료 분사 압력 값이 목표 값까지 낮아지면 DPF 재생모드 진입을 허여하게 된다(DPF 재생모드 진입단계, S500).

즉 재생시기가 도래한 시점에 파악되는 엔진 오일의 양이 기준치를 초과하여 과다한 것으로 파악된 경우, 커먼레일을 통해 연료 압력을 낮춰 실제 실린더 내에 분사되는 연료 분사 압력을 일정 수준으로 떨어뜨리며, 연료 분사 압력이 목표하는 압력까지 떨어지면 고온의 열을 이용하여 DPF에 포집된 PM을 연소시키는 DPF 재생모드로의 진입을 허여하는 것이다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 의하면, 오일량을 검출하여 정상 기준치보다 높을 경우, DPF 재생모드에 진입하기 전 미리 커먼레일의 연료 압력을 낮춰 연료 분사 압력을 감소시킨다. 이로 인해, 실린더 벽면 잔류하는 연료량이 줄어 들게 되고, 결과적으로 엔진 오일에 희석되어 오일 순환계통에 유입되는 연료량이 최소화될 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 포스트 분사 압력 제어 장치
12 : 오일 레벨 검출부
14 : DPF 상태 검출부
16 : ECU
18 : 커먼레일
20 :DPF
30 : 오일 팬
140A, 140B : 차압센서

Claims

DPF 재생을 위한 포스트 분사 시 실린더 벽면에 들러붙은 미립화 연료가 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하는 장치로서,
오일 팬에 수용된 오일의 레벨을 검출하고, 검출한 오일 레벨 정보를 ECU에 전송하는 오일 레벨 검출부;
상기 DPF를 포함하는 후처리 계통에 설치되며, 상기 DPF가 재생시점에 도래했는지 여부를 파악함에 있어 필요한 정보를 획득하고 ECU에 전달하는 DPF 상태 검출부; 및
상기 DPF 상태 검출부가 제공하는 정보로부터 DPF 재생 시점이 도래했는지를 판단하고, 상기 오일 레벨 검출부로부터 제공받은 오일 레벨 정보를 가지고 엔진 오일의 과다여부를 판단하며, 판단 결과에 따라 커먼레일을 제어하여 연료 압력을 조절하는 ECU;를 포함하며,
DPF의 재생이 필요한 시점에 현재 엔진 오일량이 과다한 것으로 판단된 경우 상기 ECU는, 제어 값을 결정하고 결정된 제어 값으로 상기 커먼레일을 통제하여 DPF 재생모드 진입 전 연료 압력을 특정 목표 값까지 낮추는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 DPF 상태 검출부는 배기가스의 유동을 기준으로 상기 후처리 계통의 DPF 상류 측과 하류 측에 각각 설치되는 한 쌍의 차압센서를 포함하며,
상기 ECU는 두 차압센서가 제공하는 정보로부터 DPF의 압력 손실을 계산하고 재생 판정 값과 비교하여 재생 시점을 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 ECU는 기록 장치에 미리 입력된 엔진 오일 기준 값과 상기 오일 레벨 검출부가 제공하는 오일 레벨 정보로부터 파악되는 엔진 오일량을 비교하여 엔진 오일의 과다 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 미리 입력된 엔진 오일 기준 값은 차량 정비시점에 오일 팬에 채워지고 상기 오일 레벨 검출부를 통해 검출되는 오일의 양으로 결정되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 ECU는 오일 레벨 검출부가 제공하는 정보로부터 파악되는 엔진 오일량이 상기 기준 값을 초과한 경우 엔진 오일이 과다한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 커먼레일의 연료 압력을 목표 값까지 낮추는 제어를 통해 실제 연료 분사 압력이 목표 값에 수렴하면, ECU가 DPF 재생모드 진입을 허여하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 장치.
DPF 재생을 위한 포스트 분사 시 실린더 벽면에 들러붙은 미립화 연료가 엔진 오일과 섞여 엔진오일 순환계통으로 유입되는 것을 방지하기 위한 방법으로,
오일 팬에 수용된 오일의 레벨을 검출하고 차량의 ECU에 전송하는 오일레벨 측정단계(S100);
상기 오일레벨 측정단계에서 측정된 엔진 오일량을 기록 장치에 미리 입력된 엔진 오일 기준 값과 비교하여 엔진 오일의 과다 여부를 판단하는 오일레벨 판단단계(S200);
DPF를 포함하는 후처리 계통의 상태 검출 정보로부터 DPF가 재생 필요 시점에 도래했는지를 판단하는 DPF 재생시점 판단단계(S300);
DPF의 상태가 재생이 필요한 시점에 도래했고, 엔진 오일량이 과다한 경우 DPF 재생모드 진입 전 커먼레일의 연료 압력을 목표 값까지 낮추는 압력 제어단계(S400); 및
고온의 열을 이용하여 DPF에 포집된 PM(입자성 유해물질)을 연소시키는 DPF 재생모드로의 진입을 허여하는 DPF 재생모드 진입단계(S500);를 포함하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 S300 단계에서의 DPF 재생 필요 시점 판단은,
배기가스의 유동을 기준으로 후처리 계통의 DPF 상류 측과 하류 측에 각각 설치되는 한 쌍의 차압센서가 제공하는 정보로부터 DPF의 압력 손실을 계산하고 재생 판정 값과 비교하여 재생시기를 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 S200 단계에서의 엔진 오일 기준 값은 차량 정비시점에 오일 팬에 채워지고 오일 레벨 검출부를 통해 검출되는 오일의 양으로 결정되며,
현재의 엔진 오일량이 상기 기준 값을 초과한 경우 엔진 오일이 과다한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 S500 단계에서는, S400 단계를 통해 실제 실린더에 분사되는 연료 분사 압력 값이 상기 목표 값까지 낮아지면 DPF 재생모드 진입을 허여하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 DPF 재생 시 포스트 분사 압력 제어 방법.