KR102053336B1

KR102053336B1 - Dpf 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102053336B1
Application number: KR1020180124721A
Authority: KR
Inventors: 박원진
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2019-12-06

Abstract

DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법은, DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하고, 계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 기 설정된 DPF 재생 주기와 비교하여 재생 주기의 변화를 모니터링 하며, 비교 결과 현재 DPF 재생 주기가 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기보다 짧아진 것으로 판정되면, DPF 재생 중 엔진 토크를 상승시켜 배기 가스 온도를 높임으로써, 잦은 DPF 재생으로 인한 오일 딜루션(Oil Dilution) 현상을 억제 또는 최소하는 것을 요지로 한다.

Description

DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법 및 장치{Control method and device of engine output based on DPF regeneration cycle}

본 발명은 엔진 출력 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 차량의 누적 주행 거리로부터 도출되는 DPF 재생 주기를 기반으로 하여 DPF 재생(Regeneration) 시 엔진 출력을 제어하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법 및 장치에 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 애시(Ash)와 기타 미세 먼지들 그리고 탄소가루 등이 누적될 수밖에 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.

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

재생 시점은 흡착/축적량이 증가하거나 일정 주기가 경과한 경우 차압 센서를 통한 축적량 검출, 연료량 계산에 따른 축적량 예측 또는 ECU에 기 입력된 설정 주기로 결정될 수 있으며, 장치 오류나 운전조건, 환경에 따라 재생이 누락될 경우를 대비해 운전자의 조작으로 강제 재생(Manual regen)을 실행할 수 있도록 구성되기도 한다.

한편, 디젤 엔진은 연료를 고온 고압 상태에 노출하여 자연 발화하도록 하는 자기착화방식을 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 분사이기 때문에, 연료 중 일부가 실린더 벽면에 붙어 잔류할 경우 다음 행정에서 고스란히 엔진 오일에 희석되어 오일 순환계통까지 유입될 우려가 있다.

또한, DPF 재생이 효과적으로 수행되지 않는 경우에도, 실린더 밖으로 배출되지 못하고 실린더 벽면에 잔류하는 연료량이 증가하여 다음 행정에서 실린더와 피스톤 사이로 유입되는 엔진 오일에 섞여 오일 순환계통으로 유입되는 오일 딜루션(Oil Dilution)이 발생하며, 이러한 현상이 누적되면 엔진 오일의 점도가 바뀌어 윤활 성능이 떨어지고 결국 엔진이 손상될 수 있다.

또한, DPF 재생 시점에 재생이 제대로 이루어지지 않으면, 필터 역할을 하는 DPF 벽면에 잔류하는 질소 산화물 및 입자상 물질의 양이 점차 증가하게 되어 결국 DPF 재생 주기가 짧아 지게 되며, DPF 재생 주기가 짧아질수록 재생을 위한 포스트 분사 횟수가 증가하므로 연비가 악화되는 문제가 있다. 즉 잦은 DPF 재생으로 연비가 악화되는 문제가 있다.

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

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 잦은 DPF 재생으로 인한 오일 딜루션(Oil Dilution) 현상을 억제 또는 최소화할 수 있는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 잦은 DPF 재생으로 인한 연비 악화 문제를 해소할 수 있는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하고, 계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기와 비교하여 재생 주기의 변화를 모니터링 하며, 비교 결과 현재 DPF 재생 주기가 이전 DPF 재생 주기 또는 상기 설정 주기 보다 짧아진 것으로 판정되면, DPF 재생 중 엔진 토크를 상승시켜 배기 가스 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법은 바람직하게,

(A) 차량의 누적 주행 거리를 계산하는 단계;

(B) DPF 재생 시작 시점을 검출하는 단계;

(C) 이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하는 단계;

(D) 계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기와 비교하는 단계; 및

(E) 비교 결과 DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, 현재 DPF 재생 주기에 맞춰 DPF 재생 중 엔진 토크를 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 DPF 재생 시작 시점은 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 검출할 수 있다.

바람직하게는, 상기 차량의 누적 주행 거리는 엔진 제어기의 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory, 비휘발성 기억 장치)에 저장될 수 있다.

또한, 상기 (E) 단계에서는 DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 토크 보정맵을 이용하여 엔진 토크를 상승시키는 보정이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법은 또한, (F) DPF 재생이 종료되면, 종료 시점의 누적 주행 거리를 이전 누적 주행 거리로 저장하고, 엔진 토크 보정 제어를 종료하며, 엔진 구동 모드를 정상 제어 모드로 전환시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이 경우, DPF 재생 종료 시점은 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 검출할 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

엔진 제어기;

DPF 입구와 출구에 설치되어 배기 압력 상태를 실시간으로 모니터링 하는 한 쌍의 차압 센서; 및

DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 토크 보정맵;을 포함하며,

상기 엔진 제어기는,

차량의 누적 주행 거리를 계산하는 주행 거리 계산부;

상기 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 DPF 재생 시점을 판단하는 재생 판단부;

이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하는 재생 주기 산출부;

계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기와 비교하는 비교부; 및

비교부에 의한 비교 결과 DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, 상기 토크 보정맵을 이용하여 현재 DPF 재생 주기에 맞춰 DPF 재생 중 엔진 토크를 보정하는 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치를 제공한다.

여기서, 차량의 누적 주행 거리는 상기 엔진 제어기의 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory, 비휘발성 기억 장치)에 저장될 수 있다.

또한 상기 제어부는, DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정 시 DPF 재생 중 상기 토크 보정맵을 이용하여 엔진 토크를 상승시켜 배기 가스 온도를 높이는 제어를 수행할 수 있다.

또한, 상기 재생 판단부는 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 DPF 재생 종료 시점을 판단하고, 상기 제어부는 DPF 재생이 종료되면, 종료 시점의 누적 주행 거리를 이전 누적 주행 거리로 저장하고, 엔진 토크 보정 제어를 종료하며, 엔진 구동 모드를 정상 제어 모드로 전환시키는 제어를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 차량의 누적 주행 거리로부터 도출되는 DPF 재생 주기를 기반으로 DPF 재생 주기의 적절성을 판단하고, DPF 재생 주기가 적절하지 않은 경우, 좀 더 구체적으로 DPF 재생 주기가 설정 주기보다 짧아지면, DPF 재생 중 엔진의 출력 증대를 통해 배기가스의 온도를 인위적으로 끌어올려 재생 효율을 향상시킨다.

이에 따라, DPF 재생이 효과적으로 수행되지 못함에 따른 잦은 DPF 재생으로 인한 오일 딜루션(Oil Dilution)을 억제 또는 최소화할 수 있으며, 오일 딜루션 누적에 따른 오일 점도 변화로 엔진 윤활 작용이 저하되어 발생되는 엔진 손상을 줄일 수 있다. 또한 잦은 DPF 재생으로 인한 종래의 연비 악화 문제 또한 해소할 수 있다.

도 1은 디젤 엔진에 적용되는 DPF의 구조를 보여주기 위한 절단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치를 개략 도시한 장치 개략도.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 토크 제어 방법을 설명하기 위한 순서도.

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

본 발명을 설명함에 있어 이하 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.

또한, 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 동일 구성에 대한 중복된 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.

본 발명은 이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하고, 계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기와 비교하여 재생 주기의 변화를 모니터링 하며, 그 결과 현재 DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, DPF 재생 중 엔진 토크를 상승시키는 제어를 통해 재생 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것을 요지로 한다.

도 2를 참조하여 위와 같은 제어를 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치의 구성부터 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치를 개략 도시한 장치 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치는, 차량의 누적 주행 거리를 계산하는 엔진 제어기(30)와 DPF(10) 입구와 출구에 설치되어 배기 압력 상태를 실시간으로 모니터링 하는 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)를 포함한다. 또한 DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 토크 보정맵(40)을 포함한다.

엔진 제어기(30)는 상기 차량의 누적 주행 거리를 계산하는 주행 거리 계산부(32)와 특정 정보를 이용하여 DPF 재생 시점을 판단하는 재생 판단부(34)를 포함한다. 또한 현재 DPF 재생 주기를 계산하는 재생 주기 산출부(36)와 산출된 DPF 재생 주기가 적절한지 판단하는 비교부(37) 및 비교 결과에 맞춰 엔진 토크 보정을 위한 제어를 수행하는 제어부(38)를 구비한다.

주행 거리 계산부(32)는 차륜의 회전수와 차륜의 둘레 정보로부터 상기 차량의 누적 주행 거리를 계산하며, 이처럼 계산된 차량의 누적 주행 거리는 상기 엔진 제어기(30)에 실장되는 기록 저장 매체, 예를 들어 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory, 비휘발성 기억 장치)과 같은 기록 저장 매체에 저장될 수 있다.

재생 판단부(34)는 상기 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 DPF(10)의 재생 시점을 판단한다. 예를 들어, 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의한 DPF 입구와 출구의 압력 차이 값을 상기 기록 저장 매체 등에 저장된 설정 값과 비교하고, 비교 결과, 압력 차이 값이 설정 값을 초과한 경우 DPF 재생 시점으로 판단할 수 있다.

재생 주기 산출부(36)는 이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산한다. 예를 들어, 이전 DPF 종료 시점에서의 누적 주행 거리가 500Km이며, 현재 DPF 재생 시작 시점의 누적 주행 거리가 900Km이면, 현재 DPF 재생 주기를 400Km (900-500)로 계산한다.

재생 주기 산출부(36)에서 계산된 상기 현재 DPF 재생 주기에 관한 정보는 상기 비교부(37) 제공되며, 비교부(37)는 상기 재생 주기 산출부(36)에서 제공받은 현재 DPF 재생 주기 정보를 특정 정보와 비교하여 적절한지 판단한다. 이때 특정 정보는 바람직하게, 이전 DPF 재생 주기 또는 상기 엔진 제어기(30)에 기 입력된 설정 주기일 수 있다.

설정 주기는 차량 설계 당시 다양한 운전 조건에서의 반복 실험 또는 시뮬레이션을 통해 도출되어 상기 저장 매체 등에 기록된 변하지 않는 고정 값일 수 있다. 또는 엔진 제어기(30) 등에 입력되는 재생 주기 학습 알고리즘를 통해 온도나 기압 등의 환경 변화에 따라 최적의 재생 주기를 자동으로 학습함으로써 설정되는 변동 값일 수도 있다.

비교부(37)에 의한 비교 결과는 제어부(38)에 제공되고, 제어부(38)는 상기 비교부(37)가 제공하는 비교 결과를 토대로 적절한 엔진 제어를 실행한다. 제어부(38)는 바람직하게, 비교부(37)에 의한 재생 주기 비교 결과, DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, 상기 토크 보정맵(40)을 이용하여 현재 DPF 재생 주기에 맞춰 DPF 재생 중 엔진 토크를 보정하는 제어를 수행한다.

제어부(38)는 구체적으로, DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정된 때 DPF 재생 중 상기 토크 보정맵(40)을 이용하여 현재 엔진 토크를 보정맵(40)에서 선택된 보정 값만큼 상승시키는 제어, 보다 바람직하게는 연료 분사량을 선택된 보정 값만큼 증가시키는 제어를 통해 배기 가스 온도를 높이고, 이를 통해 DPF(10) 내 질소 산화물 및 입자상 물질이 재생 중 확실히 제거될 수 있도록 한다.

본 발명의 실시 예에 적용된 토크 보정맵(40)은 앞서도 언급했듯이, DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 맵으로서, 반복 실험 또는 사전 시뮬레이션 등을 통해 주행 거리 누적에 따른 DPF 내 질소 산화물 및 입자상 물질의 축적 정보를 추출하고, 축적량 변동에 따른 재생 주기 변화와 축적된 이물질을 연소시키는데 필요한 연료 분사량을 정량화하여 저장한 맵일 수 있다.

한편 재생 판단부(34)는 상기 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 DPF 재생 종료 시점도 판단하며, 제어부(38)는 DPF 재생이 종료되면, 상기 종료 시점의 누적 주행 거리를 이전 누적 주행 거리로 저장하고, 엔진 토크 보정 제어를 종료하며, 엔진 구동 모드를 정상 제어 모드로 전환시키는 제어를 수행한다.

이하에서는, 전술한 DPF 재생 주기 기반 엔진 토크 제어 장치에 의해 수행되는 DPF 재생 주기 기반 엔진 토크 제어 방법을 도 3의 순서도를 참조하여 살펴보기로 하되, 설명의 편의를 위해 전술한 도 2에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.

도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 토크 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 차량의 누적 주행 거리를 계산한다(S100). 누적 주행 거리는 변속기 출력축의 회전수 또는 차륜의 회전수와 차륜의 둘레 정보로부터 계산될 수 있으며, 이처럼 계산된 차량의 누적 주행 거리는 기록 저장 매체, 예를 들어 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory, 비휘발성 기억 장치)과 같은 저장 매체에 저장될 수 있다.

다음, DPF 재생 시작 시점을 검출한다(S200). DPF 재생 시작 시점은 전술한 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의해 실시간으로 추출되는 DPF(10)의 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보로부터 검출될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의한 DPF 입구와 출구의 압력 차이 값을 설정 값과 비교하고, 비교 결과, 압력 차이 값이 설정 값을 초과한 경우 DPF 재생 시점으로 판단할 수 있다.

다음, 이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산한다(S300). 예를 들어, 이전 DPF 종료 시점에서의 누적 주행 거리가 500Km이며, 현재 DPF 재생 시작 시점의 누적 주행 거리가 900Km이면, 현재 DPF 재생 주기를 400Km (900-500)로 계산하여 출력한다.

계산된 현재 DPF 재생 주기는 특정 정보와 비교를 통해 적절한지 판단하는 과정을 거친다(S400). 특정 정보는 바람직하게, 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기(30)에 기 입력된 설정 주기일 수 있으며, 설정 주기는 앞서도 언급했듯이, 차량 설계 당시 다양한 운전 조건에서의 반복 실험 또는 시뮬레이션을 통해 도출된 고정값 또는 학습 알고리즘을 통해 학습되는 변동 값일 수 있다.

이전 단계를 통한 비교 결과 DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, 현재 DPF 재생 주기에 맞춰 DPF 재생 중 엔진 토크를 보정하게 된다(S500). 토크 보정 단계(S500)에서는 바람직하게, DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 토크 보정에서 현재 DPF 재생 주기에 매칭되어 입력된 토크 보정 값을 선택하고, 선택된 토크 보정 값만큼 현재의 엔진 토크를 상승시키는 제어가 행해진다.

토크 보정맵(40)은 앞서도 언급했듯이, DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 맵으로서, 반복 실험 또는 사전 시뮬레이션 등을 통해 주행 거리 누적에 따른 DPF 내 질소 산화물 및 입자상 물질의 축적 정보를 추출하고, 축적량 변동에 따른 재생 주기 변화와 축적된 이물질을 연소시키는데 필요한 연료 분사량을 정량화하여 저장한 맵일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법은 또한, DPF 재생이 종료되면, 종료 시점의 누적 주행 거리를 이전 누적 주행 거리로 저장하고, 엔진 토크 보정 제어를 종료하여 엔진 구동 모드를 정상 제어 모드, 즉 운전자에 의한 가속 페달 조작에 따라 상응하는 출력을 낼 수 있는 엔진 구동 상태로 전환되도록 하는 단계(S600)를 더 포함한다..

이 경우, DPF 재생 종료 시점 역시 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보로부터 검출될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 차압 센서(20F, 20R)에 의한 DPF 입구와 출구의 압력 차이 값을 전술한 설정 값과 비교하고, 비교 결과, 압력 차이 값이 설정 값 이하로 떨어진 경우 DPF 재생 시점으로 판단할 수 있다.

이상의 본 발명의 실시 예에 따르면, 차량의 누적 주행 거리로부터 도출되는 DPF 재생 주기를 기반으로 DPF 재생 주기의 적절성을 판단하고, DPF 재생 주기가 적절하지 않은 경우, 좀 더 구체적으로 DPF 재생 주기가 설정 주기보다 짧아지면, DPF 재생 중 엔진의 출력 증대를 통해 배기가스의 온도를 인위적으로 끌어올려 재생 효율을 향상시킨다.

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 : DPF(Diesel Particulate Filter)
20F, 20R : 차압 센서
30 : 엔진 제어기(ECU)
32 : 주행 거리 계산부
34 : 재생 판단부
36 : 재생 주기 산출부
37 : 비교부
38 : 제어부
40 : 토크 보정맵

Claims

(A) 차량의 누적 주행 거리를 계산하는 단계;
(B) DPF 재생 시작 시점을 검출하는 단계;
(C) 이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하는 단계;
(D) 계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기와 비교하는 단계;
(E) 비교 결과 DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, 현재 DPF 재생 주기에 맞춰 DPF 재생 중 엔진 토크를 보정하는 단계; 및
(F) DPF 재생이 종료되면, 종료 시점의 누적 주행 거리를 이전 누적 주행 거리로 저장하고, 엔진 토크 보정 제어를 종료하며, 엔진 구동 모드를 정상 제어 모드로 전환시키는 단계;를 포함하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 DPF 재생 시작 시점은 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 검출하는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 차량의 누적 주행 거리는 엔진 제어기의 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory, 비휘발성 기억 장치)에 저장하는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (E) 단계에서는 DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 토크 보정맵을 이용하여 엔진 토크를 상승시키는 보정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법.
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제 1 항에 있어서,
DPF 재생 종료 시점은 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 검출하는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 방법.
엔진 제어기;
DPF 입구와 출구에 설치되어 배기 압력 상태를 실시간으로 모니터링 하는 한 쌍의 차압 센서; 및
DPF 재생 주기별 엔진 토크 데이터를 저장한 토크 보정맵;을 포함하며,
상기 엔진 제어기는,
차량의 누적 주행 거리를 계산하는 주행 거리 계산부;
상기 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 DPF 재생 시점을 판단하는 재생 판단부;
이전 DPF 재생 종료 시점부터 현재 DPF 재생 시작 시점까지의 누적 주행 거리를 기준으로 현재 DPF 재생 주기를 계산하는 재생 주기 산출부;
계산된 현재 DPF 재생 주기를 이전 DPF 재생 주기 또는 엔진 제어기에 기 입력된 설정 주기와 비교하는 비교부; 및
비교부에 의한 비교 결과 DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정되면, 상기 토크 보정맵을 이용하여 현재 DPF 재생 주기에 맞춰 DPF 재생 중 엔진 토크를 보정하는 제어를 수행하는 제어부;를 포함하며,
상기 재생 판단부는 한 쌍의 차압 센서에 의해 실시간으로 추출되는 DPF 입구와 출구의 압력 차에 관한 정보를 이용하여 DPF 재생 종료 시점을 판단하고,
상기 제어부는 DPF 재생이 종료되면, 종료 시점의 누적 주행 거리를 이전 누적 주행 거리로 저장하고, 엔진 토크 보정 제어를 종료하며, 엔진 구동 모드를 정상 제어 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
차량의 누적 주행 거리는 상기 엔진 제어기의 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory, 비휘발성 기억 장치)에 저장되는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제어부는,
DPF 재생 주기가 짧아진 것으로 판정 시 DPF 재생 중 상기 토크 보정맵을 이용하여 엔진 토크를 상승시켜 배기 가스 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 주기 기반 엔진 출력 제어 장치.
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