KR102049351B1 - 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법 - Google Patents

디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 디젤 미립자 필터(disel particulate filter)의 포집 가능한 수트(soot)의 용량 대비 실제 포집된 수트 비율을 산출하는 포집비율산출 단계와, 산출된 수트 포집비율에 따라 경고 장치를 작동하거나, 엔진 회전수 제한 및 엔진 출력 제한하는 운전제한 단계, 그리고 상기 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 수행여부를 판단하는 재생수행판단 단계를 포함한다.

Description

디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법{SERVICE REGENERATION METHOD OF DIESEL PARTICULATE FILTER}
본 발명의 실시예는 디젤 미립자 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 미립자 필터 내에 적층된 수트량에 따라 적절한 시점에 서비스 재생을 할 수 있도록 하는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법에 관한 것이다.
건설기계와 같은 디젤 차량에 사용되는 디젤 엔진은 다양한 규제와 기준을 충족하도록 요구 받는다. 특히, 디젤 엔진의 연소로 발생되는 배기가스에 포함된 질소 산화물(NOx) 및 입자상 물질(PM; Particulate Matter)과 같은 오염 물질을 감소시키는 것으로, 건설기계를 사용함에 있어 소음에 관한 규제와 더불어 중요한 환경 규제의 기준이 될 수 있다.
이러한 환경 기준에 부합하기 위하여, 건설기계에는 디젤 미립자 필터(Diesel Particulate Filter; DPF)장치와 같은 배기가스 후처리 장치를 적용한다.
이때, 디젤 미립자 필터는 디젤 엔진의 배기가스가 배출되는 경로인 머플러 내에 매연을 포함하는 입자상 물질인 수트(soot)를 적층하여 여과할 수 있는 필터를 지칭한 것으로서, 적층된 수트의 양이 일정 수준 이상이 되면 배압이 높아지고 여과 성능이 저하되는 등의 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 디젤 미립자 필터 내에 적층된 수트를 주기적으로 제거하거나 적층된 양에 따라 임의로 제거하는데, 이와 같은 과정을 재생(regeneration) 또는 연소 제거라 한다.
디젤 미립자 필터의 재생방법은 그 재생 방법에 따라 자연 재생(passive regeneration)과 강제 재생(active regeneration)으로 구분된다.
자연 재생은 고온의 배기 가스에 의한 자연적인 화학반응을 통하여 수트를 연소시키는 것이고, 강제 재생은 운전자가 차량의 작업을 하지 않는 상태에서 강제로 엔진을 구동하여 발생된 고온의 배기가스를 통해 수트를 연소시키는 방식을 말한다.
한편, 강제 재생은 운전 중 재생과 서비스 재생으로 구분될 수 있다.
구체적으로, 운전 중 재생은 운행 중인 차량의 엔진제어장치(engine control unit)에 의해 엔진을 제어하여 수트를 연소시키는 것이고, 서비스 재생은 자연 재생 또는 운전 중 재생이 원활하지 않을 때, 차량을 정차 또는 주차 시킨 상태에서 수트를 연소시키는 것을 말한다.
이때, 서비스 재생의 경우, 적절한 시점에 재생을 수행하지 못하고 차량이 작업 또는 주행을 계속하면 디젤 미립자 필터 내에 적층된 수트량이 과다하게 되어 엔진에 에러가 발생하고, 이 에러에 의해 차량의 가동이 중지되어 작업 및 주행을 하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 디젤 미립자 필터 내에 포집된 수트의 포집비율을 사용자에게 알려주어 적절한 시점에 사용자가 서비스 재생을 수행할 수 있도록 하는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법은 디젤 미립자 필터(disel particulate filter)의 포집 가능한 수트(soot)의 용량 대비 실제 포집된 수트 비율을 산출하는 포집비율산출 단계와, 산출된 수트 포집비율에 따라 경고 장치를 작동하거나, 엔진 회전수 제한 및 엔진 출력 제한하는 운전제한 단계, 그리고 상기 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 수행여부를 판단하는 재생수행판단 단계를 포함한다.
상기 운전제한 단계에서, 산출된 수트 포집비율이 80% 이상 100% 미만이면 경고 장치를 작동시키고, 산출된 수트 포집비율이 100% 이상 120% 미만이면 경고 장치를 작동하고 엔진 회전수를 제한하며, 산출된 수트 포집비율이 120%을 초과하면 경고 장치를 작동하고 엔진 회전수 및 엔진 출력을 제한할 수 있다.
재생 수행판단 단계에서, 상기 서비스 재생이 이행되면 상기 경고 장치의 작동을 중지하고 엔진 회전수 및 엔진 출력 제한을 해제하며, 상기 서비스 재생이 불이행되면 엔진을 정지하는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법상기 엔진 회전수는 1400 RPM 이내로 제한될 수 있다.
상기 엔진 출력은 전체 출력의 50% 이내로 제한될 수 있다.
상기 경고 장치는 램프와 부저를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법은 디젤 미립자 필터 내에 포집된 수트 비율을 산출하고, 산출된 수트 포집비율에 따라 사용자에게 알려줌으로써 사용자가 서비스 재생 시점을 효과적으로 인식할 수 있다.
사용자가 서비스 재생 시점을 인식하여 적절한 시점을 수행하게 되면 디젤 미립자 필터에 과다하게 수트가 포집되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법을 설명한다.
먼저, 디젤 미립자 필터(Diesel Particulate Filter)에 실제 포집된 수트(soot) 포집비율을 산출한다(S100).
이때, 실제 포집된 수트 포집 비율은 디젤 미립자 필터에 포집 가능한 수트의 포집 용량과 실제로 포집된 수트 비율을 비교하여 산출한다.
다음, 실제로 산출된 수트 포집비율에 따라 경고 장치를 작동하거나 엔진회전수 제한 및 엔진 출력 제한한다(S200).
이때, 차량의 엔진 컨트롤 유닛(Engine Control Unit; ECU)에서 CAN 통신(Controller Area Network; CAN)를 통해 디젤 미립자 필터에 포집된 수트 량에 해당하는 신호를 컨트롤러(도시하지 않음)로 전송한다.
Figure 112013112261809-pat00001
[표 1]을 참조하여 컨트롤러에 전송된 신호에 따라 사용자가 디젤 미립자 필터 내의 수트 포집비율을 알려주기 위한 다양한 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
만약, 산출된 수트 포집비율이 80% 미만이면 모든 경고 수단이 작동되지 않는다. 즉, 수트 포집비율이 80% 미만이라는 것은 디젤 미립터 필터에 무리를 주지 않으며, 아직 서비스 재생을 하지 않아도 된다는 의미이다.
산출된 수트 포집비율이 80% 내지 100% 범위 내라면, 경고 장치를 작동한다(S210). 구체적으로, 수트 포집비율이 80%를 초과하고 100% 미만의 범위 내에 있다면 램프(lamp)와 부저(buzzer)를 이용하여 사용자에게 알려준다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법에 따른 경고 장치는 램프와 부저일 수 있으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니다. 따라서, 경고 장치는 사용자에게 수트 포집비율이 위험 단계에 있음을 시각적 또는 청각적으로 알려줄 수 있는 수단으로 변형될 수 있다.
또한, 산출된 수트 포집비율이 100% 내지 120% 범위 내라면, 엔진 회전수를 제한한다(S220). 다시 말해, 포집된 수트 포집비율이 100% 초과하고 120% 미만의 범위 내에 있다면 램프와 부저를 작동시키고, 차량 컨트롤 유닛에서 CAN통신을 통해 컨트롤러로 엔진 회전수를 제한하기 위한 신호를 인가하여 엔진 회전수가 제한되도록 한다.
이때, 엔진 회전수는 최대 1400rpm 이내가 되도록 한다. 엔진 회전수가 1400rpm 되면 차량의 속도가 1 km/hr 내지 2 km/hr로 줄어들므로, 사용자가 차량의 속도가 줄어들었다는 것을 바로 인식할 수 있을 만한 엔진 회전수이다.
또한, 차량의 속도를 2 km/hr 이하로 감소시키는 것은 작업을 위한 주행은 불가능 하되, 사용자가 서비스 재생의 필요성을 인식하여 작업을 중단하고 서비스 재생 가능한 지역으로 차량을 이동시킬 수 있도록 최소한의 속도만을 유지하는 것이다.
한편, 산출된 수트 포집비율이 120%를 초과하면, 엔진 출력을 제한한다(S230). 다시 말해, 수트 포집비율이 120%를 초과한다면 램프와 부저는 물론, 컨트롤러를 통해 엔진 회전수를 제한하며, 컨트롤러에서 차량컨트롤유닛(ECU)에 엔진 출력 제한을 위한 명령신호를 전달한다.
이때, 차량컨트롤유닛(ECU)에서 제한되는 엔진의 출력 범위는 엔진이 가진 전체 출력의 50% 이내로 제한한다. 엔진 출력을 반으로 줄이는 것은, 사용자가 서비스 재생의 필요성을 인식하도록 정상적인 작업과 주행을 위한 차량 구동을 제한하기 위함이다.
상기 경고 수단의 작동에 의해 사용자가 서비스 재생의 필요성을 인식하고, 서비스 재생의 수행여부에 대하여 판단한다(S300).
만약, 사용자가 서비스 재생을 이행하였다면, 램프, 부저와 같은 경고 장치의 작동을 중지하고, 엔진 회전수 및 엔진 출력 제한을 해제한다(S310). 서비스 재생에서는 엔진 회전수가 2500rpm까지 상승하므로, 엔진 회전수 및 엔진 출력 제한을 해제해야 정상적인 서비스 재생을 수행할 수 있기 때문이다.
반대로, 사용자가 서비스 재생을 불이행하였다면, 차량이 작업 또는 주행을 완전하게 수행하지 못하도록 엔진을 정지한다(S320).
즉, 사용자가 램프, 부저, 및 엔진 회전수 제한의 경고를 인식하지 못하고 작업 또는 주행을 강행할 경우, 디젤 미립자 필터에 손상이 발생하게 된다. 그러면 디젤 미립자 필터를 교체하기 전까지는 차량의 시동이 걸리지 않게 되어 정상적인 작업 및 주행이 불가능하다. 따라서, 강제로 엔진을 정지시켜 사용자에게 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 필요성을 인식시키는 것이다.
이상과 같은 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법을 통하여, 디젤 미립자 필터 내에 포집된 수트 비율에 따라 사용자에게 적절하게 알려줌으로써 사용자에게 알려줌으로써 사용자가 서비스 재생 시점을 인식하여 서비스 재생의 불이행에 따른 작업 손실을 최소화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S100: 포집비율산출 단계
S200: 운전제한 단계
S300: 재생수행 판단 단계

Claims (6)

  1. 디젤 미립자 필터(disel particulate filter)의 포집 가능한 수트(soot)의 용량 대비 실제 포집된 수트 비율을 산출하는 포집비율산출 단계(S100);
    산출된 수트 포집비율에 따라 경고 장치를 작동하거나, 엔진 회전수 제한 및 엔진 출력 제한하는 운전제한 단계(S200); 및
    상기 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 수행여부를 판단하는 재생수행판단 단계(S300)
    를 포함하며,
    상기 재생수행판단 단계(S300)에서,
    서비스 재생이 이행되면 상기 경고 장치의 작동을 중지하고 엔진 회전수가 상승할 수 있도록 엔진 회전수 및 엔진 출력 제한을 해제(S310)하며,
    서비스 재생이 불이행되면 엔진을 정지(S320)하는 것을 특징으로 하는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전제한 단계(S200)에서,
    산출된 수트 포집비율이 80% 이상 100% 미만이면 경고 장치를 작동(S210)시키고,
    산출된 수트 포집비율이 100% 이상 120% 미만이면 경고 장치를 작동하고 엔진 회전수를 제한(S220)하며,
    산출된 수트 포집비율이 120%을 초과하면 경고 장치를 작동하고 엔진 회전수 및 엔진 출력을 제한(S230)하는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 회전수는 1400 RPM 이내로 제한되는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 출력은 전체 출력의 50% 이내로 제한되는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경고 장치는 램프와 부저를 포함하는 디젤 미립자 필터의 서비스 재생 방법.
  6. 삭제
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