KR102400836B1 - 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법 - Google Patents

엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102400836B1
KR102400836B1 KR1020200142336A KR20200142336A KR102400836B1 KR 102400836 B1 KR102400836 B1 KR 102400836B1 KR 1020200142336 A KR1020200142336 A KR 1020200142336A KR 20200142336 A KR20200142336 A KR 20200142336A KR 102400836 B1 KR102400836 B1 KR 102400836B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
engine
control
cold start
heated catalyst
Prior art date
Application number
KR1020200142336A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220057257A (ko
Inventor
박성서
장성욱
이원희
Original Assignee
세종공업 주식회사
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 세종공업 주식회사 filed Critical 세종공업 주식회사
Priority to KR1020200142336A priority Critical patent/KR102400836B1/ko
Publication of KR20220057257A publication Critical patent/KR20220057257A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102400836B1 publication Critical patent/KR102400836B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F02D41/064—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • 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
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • F02D2041/2027—Control of the current by pulse width modulation or duty cycle control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/061—Battery state of charge [SOC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/063—Battery voltage
    • 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)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명은 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 엔진의 냉시동시 배기가스 후처리 장치의 안정적인 작동을 위한 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법에 관한 것으로서, HCU에서 배터리로부터 히터로 PWM(%)에 의해 전력을 공급 및 차단하는 히팅제어 단계; 상기 히팅 제어단계 중에 히터로 공급되는 전류측정을 하는 전류감지 단계; 냉시동 시, 상기 히팅 제어는 상기 PWM에 의한 냉시동 듀티제어로서, 배기가스 유량 및 SCR의 온도에 의해 듀티가 결정되는 오픈루프 인것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 제공하여, 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어가 효과적으로 이루어질 수 있기 때문에 배기가스의 오염물질이 대기중으로 배출되는 것이 최소화되는 강점이 발휘된다.

Description

엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법{A Electric Heated Catalyst temperature control method under cold starting for construction machine}
본 발명은 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 엔진의 냉시동시 배기가스 후처리 장치의 안정적인 작동을 위한 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법에 관한 것이다.
질소산화물은 대기중에 그대로 방출할 경우 대기질 오염에 심각한 악영향을 줄 수 있는 물질이다.
따라서, 현재 내연기관으로부터 발생되는 배기가스가 그대로 대기중으로 배출되지 못하도록 SCR(Selective Catalyst Reduction) 장치를 마련하도록 하고 있다.
SCR(Selective Catalyst Reduction)은 선택적 촉매 감소기술을 의미하며, 이는 요소수나 우레아 수용액을 배출가스에 분사시킴으로해서 촉매 반응을 일으키고, 이를 통해서 물이나 질소와 같은 물질로 변환시켜서 배기가스를 줄이는 장치를 가리킨다.
배기가스를 줄이는 장치로는 귀금속이 담지된 삼원촉매컨버터(three way catalyst converter)가 사용될 수 있으며, 이는 배기계에 장착되어 탄화수소의 분해, 일산화탄소의 산화 및 질소산화물의 환원을 촉진시키는 역할을 담당하게 된다.
삼원촉매컨버터(three way catalyst converter)에 사용되는 삼원촉매는 배기가스의 유해성분인 탄화수소계 화합물, 일산화탄소 및 질소산화물(NOx)과 동시에 반응하여 이들 화합물을 제거시키는 역할을 수행한다.
여기에 사용되는 귀금속 물질에는 주로 Pt/Rh, Pd/Rh 또는 Pt/Pd/Rh 계가 이용되고 있다.
이와 같은 삼원촉매는 배기가스의 공연비를 기준으로 린(lean; 산소과대) 상태와 리치(rich;연료과대) 상태의 변동에 따라서 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키고, 질소산화물을 저감시키는 기능을 수행한다.
삼원촉매컨버터에 적용된 촉매는 배기가스와 효과적인 산화환원 반응을 하여 정상적으로 제기능을 발휘하기 위해서는 적정한 온도 조건이 만족되어야 한다.
특히, 삼원 촉매의 LOT(light-Off Temperature: 활성화 온도)에 도달 시간의 단축과 LOT 도달 이전, 즉 냉간시동시 엔진으로부터 배출되는 환경 악영향적인 물질들의 저감이 매우 중요하다.
그러나, 종래의 엔진의 배기계에는 이와 같은 냉간시동시 엔진으로부터 배출되는 환경 악영향적인 물질들의 저감을 위한 제어가 이루어지지 못하는 문제가 있어왔다.
특히, 촉매의 온도 제어가 제대로 이루어지지 못하고 있었기 때문에 엔진의 냉간시동시 배기가스에 포함된 환경 악영향적인 오염물질들이 그대로 대기중으로 노출되고 있는 치명적인 문제가 있었다.
KR 1643340 B1
위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 본 발명은 엔진의 냉시동시 배기가스 후처리 장치의 안정적인 작동을 위한 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
배터리로부터 히터로 PWM 듀티제어에 의해 전력을 공급 및 차단하는 HCU에 의한 히팅제어 단계; 상기 히팅 제어 단계 중에 상기 히터로 공급되는 전류측정을 하는 전류감지 단계; 냉시동 시, 상기 히팅제어는 상기 PWM에 의한 냉시동 듀티제어로서, 배기가스 유량 및 SCR의 온도에 의해 듀티가 결정되는 오픈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 냉시동 듀티제어는 엔진온도가 기준온도 이하이면, 대기온도와 상기 엔진온도의 차이에 따라 상기 히터를 PWM 듀티 제어를 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 배터리의 전압 및 SOC가 각각 일정 기준 이하면, 상기 냉시동 듀티 제어를 중단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 PWM에 의한 냉시동 듀티제어는 상기 히터의 축방향 중심으로 서로 마주보는 전극에 대해 일측 전극에는 전원을, 타측 전극에는 접지를 연결하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 히터의 전극은 내부 코일을 감싸는 히터 하우징의 외부로 일정간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 HCU는 전압이 인가되는 양극의 개수만큼의 전기 스위치가 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 HCU는 DCU로부터 히팅 제어 명령을 수신하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 엔진온도가 상기 기준온도보다 크면, 상기 히팅제어는 상기 배기유량 및 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차에 따라 듀티가 결정되는 클로즈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 엔진온도가 상기 기준온도보다 크면, 상기 히팅제어는 상기 배기유량 및 시간차분 대비 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차로 듀티가 결정되는 클로즈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 엔진온도가 상기 기준온도보다 크면, 상기 히팅제어는 상기 배기유량 및 시간차분 대비 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차에 대해 시간적분을 함으로서 듀티가 결정되는 클로즈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 SCR은 디젤배기유체(Diesel Exhaust Fluid)의 도징(dosing)에 의한 편차만큼 목표온도를 일정주기마다 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
또한, 상기 일정주기는 운행을 위한 엔진구동시간 및 작업을 위한 엔진구동시간의 합에 의해 정해지는 것을 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 포함한다.
위와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어가 효과적으로 이루어질 수 있기 때문에 배기가스의 오염물질이 대기중으로 배출되는 것이 최소화되는 강점이 발휘된다.
둘째, 히터(400)는 PWM에 의한 냉시동 듀티제어에 의해 촉매에 열을 가하여 촉매가 적정온도에서 작용되게 함으로써 촉매의 작용이 극대화되는 이점이 있다.
셋째, SCR은 디젤배기유체(Diesel Exhaust Fluid)의 도징(dosing)에 의한 편차만큼 목표온도를 일정주기마다 보정하기 때문에 보다 정확한 온도제어가 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어에 적용 가능한 냉시동 제어로직(310,320), 오픈루프 제어로직(320)의 개념도다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 HCU(200)가 DCU(100)로부터 히팅 제어 명령을 수신하여 히터(400)가 제어되는 순서도다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 순서도다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어를 위한 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 위한 구성도이다.
DCU(100)은 우레아 도징 제어부(Urea Dosing Control Unit, 이하 'DCU')로서 상위 제어기이고, HCU(200)는 히터 제어부(Heater Control Unit, 이하 'HCU'라 함)이다.
DCU (100)와 HCU(200)는 서로 캔통신(CAN)으로 연결되어, HCU(200)는 DCU(100)로부터 히팅 제어 명령을 수신하는 것이 가능하다.
HCU는 배터리 상태를 체크한 뒤, 냉시동 제어의 지속 여부를 결정한다. 만일 배터리 전압이 낮거나 SOC가 기준이하이면, 냉시동 제어를 해제한다.
DCU (100)는 우레아분사 제어를 수행하며, 냉시동 시에는 오픈 루프제어를 수행하고, 냉시동을 벗어나면 클로즈 루프 제어로직을 수행한다.
한편, DCU(100)는 HCU(200)에 캔통신 하기 때문에 배터리를 모니터링 하는 모니터링부(230)로부터 정보를 받아 배터리를 모니터링할 수 있다.
HCU(200)에는 마이콤(210) 및 히터 구동 드라이버(220)가 포함될 수 있으며, HCU(200)는 배터리(500)의 양극(+)에 전기적으로 연결되고 있다.
마이콤(210)은 Fujitsu 사의 MB96F613가 사용될 수 있다.
HCU(200)와 배터리(500)의 양극(+)을 연결하는 라인 상에는 배터리(500)의 전류, 저압, 온도를 측정하는 모니터링부(230)가 연결된다.
히터 구동 드라이버(202)는 PWM(%)에 의해 히터(400)로 전력을 공급 및 차단시킨다.
PWM(Pulse Width Modulation) 제어란 일정한 주기 내에서 Duty비를 변화 시켜서 평균전압을 제어하는 방법을 가리킨다.
이 때, PWM(Pulse Width Modulation)에 의한 냉시동 듀티제어는 히터(400)의 축방향 중심으로 서로 마주보는 전극에 대해 일측 전극에는 전원을, 타측 전극에는 접지를 연결하는 것이 바람직할 수 있다.
이 때, 히터(400)의 전극은 내부 코일을 감싸는 히터(400) 하우징의 외부로 일정간격으로 형성된 것이 바람직할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 전극(411) 및 제2 전극(412)은 히터(400)의 축방향 중심에 대해 서로 마주보는 전극이다.
이 때, 제1 전극(411)에는 전원이 인가되고, 및 제2 전극(412)에는 접지가 연결될 수 있다.
또한, 제3 전극(421) 및 제4 전극(422)은 히터(400)의 축방향 중심에 대해 서로 마주보는 전극이다.
이 때, 제3 전극(421)에는 전원이 인가되고, 및 제4 전극(422)에는 접지가 연결될 수 있는 것이다.
제2 전극(412) 및 제4 전극(422)은 배터리(500)의 음극(-)과 연결된다.
히터(400)는 PWM에 의한 냉시동 듀티제어에 의해 촉매에 열을 가하여 촉매가 적정온도에서 작용되도록 한다.
HCU(200)는 전압이 인가되는 양극의 개수만큼의 전기 스위치가 있는 것이 바람직할 수 있다.
제1 전기 스위치(221)은 히터(400)의 제1 전극(411)에 연결되고, 제2 전기 스위치(222)은 히터(400)의 제2 전극(412)에 연결될 수 있다.
또한, 제1 전기 스위치(221)과 제1 전극(411)의 연결라인 상에는 제1 전류센서(223)가 연결되어 제1 전극(411)에 인가되는 전류를 센싱할 수 있고, 제1 전류센서(223)가 센싱한 값은 HCU(200)로 보내진다.
제2 전기 스위치(222)와 제2 전극(412)의 연결라인 상에는 제2 전류센서(224)가 연결되어 제2 전극(412)에 인가되는 전류를 센싱할 수 있으며, 제2 전류센서(224)가 센싱한 값은 HCU(200)로 보내진다.
제1 전류센서(223) 및 제2 전류센서(224)는 각각 접지된다.
한편, 제1 전류센서(223) 및 제2 전류센서(224)는 한국센서 사에서 생산한 LMA300이 사용될 수도 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어에 적용 가능한 냉시동 제어로직에 적용하기 위한 오픈루프 제어로직(320), 클로즈루프 제어로직(330)의 개념도다.
히팅제어 단계는 HCU(200)에서 배터리(500)로부터 히터(400)로 PWM(%)에 의해 전력을 공급 및 차단하는 단계이다.
히팅제어 단계 이후에 전류감지 단계가 수행된다.
전류감지 단계는 히팅 제어단계 중에 히터(400)로 공급되는 전류측정을 하는 단계다.
히터(400)로 공급되는 전류측정은 전술한 제1 전류센서(223) 또는 제2 전류센서(224) 중 어느 하나 이상에서 이루어질 수 있다.
전류감지 단계 이후, 히팅 제어는 냉시동 시 PWM에 의한 냉시동 듀티제어로서, 배기가스 유량 및 SCR의 온도에 의해 듀티가 결정되는 오픈루프(320)가 적용될 수 있고, 다른 한편, 히팅 제어는 클로즈루프 제어로직(330)이 선택되어 적용될 수도 있다.
이 때, PWM에 의한 냉시동 듀티제어는 SCR의 온도 및 SCR의 목표온도간의 온도차, 온도차에 대한 시간적분 및 온도차에 대한 시간미분으로부터 비례적분(PI)제어를 통해 수행될 수 있게 된다.
한편, 배터리(500)의 전압 및 SOC(State of charge)가 각각 일정 기준 이하면, 냉시동 듀티 제어를 중단해야하며, 이로부터 배터리가 보호될 수 있다.
다음으로 HCU(200)가 DCU(100)로부터 히팅 제어 명령을 수신하는 과정과 관련하여 설명한다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 HCU(200)가 DCU(100)로부터 히팅 제어 명령을 수신하여 히터(400)가 제어되는 순서도다.
DCU(100)가 작동 개시되면 운전상태판단(S10)을 한다.
운전상태판단(S10)이 만족되면 히터(400)의 제어가 가능한 상태인지를 판단(S11)한다.
히터(400)의 제어가 가능한 상태로 판단되면, 히팅듀티 값을 계산(S12)하고, 이를 HCU(200)의 전기스위치(FET) 제어단계(S23)에 전달하며, 엔진정지 여부를 판단(S13)한다.
엔진정지로 판단되면 히터제어를 중지(S14)시킨다.
한편, HCU(200)는 엔진의 키온판단(S21)을 하고, 엔진의 키가 온(ON)상태이면, 배터리(500)의 전압 및 SOC(State of charge)가 각각 일정 기준을 만족하는지를 판단(S22)한다.
배터리(500)의 전압 및 SOC(State of charge)가 각각 일정 기준을 만족하는 것으로 판단되면, 히터 구동 드라이버(220)에 의한 PWM 제어단계(S23)가 수행된다.
즉, 히터 구동 드라이버(202)는 PWM(%)에 의해 히터(400)로 전력을 공급 및 차단시킨다.
이 때, 히터 구동 드라이버(220)에 의한 제어(S23)시 DCU(100)에서 계산된 히팅듀티 값들을 입력받는다.
즉, 냉시동 상태를 벗어난 상태인지를 판단(S24)하여 만족되면 DCU(100)에서 계산된 히팅듀티 값들을 입력받아 판단(S25)하고, 히터 구동 드라이버(202)의 작동을 종료(S26)시키고 종료한다.
냉시동 상태를 벗어난 것인지 판단(S24)하여 만족되지 않으면, 바로 히터 구동 드라이버(202)의 작동을 종료(S26)시키고 종료한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 순서도다.
먼저, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 엔진의 냉시동시 히팅 제어는 대기온도와 엔진온도가 동일하면 PWM에 의한 냉시동 듀티 제어를 하며, 대기온도가 상기 엔진온도보다 낮으면 엔진온 상태에서 대기하는 것이 바람직할 수 있다.
다시 말해서, 엔진온도가 기준온도보다 작은 지를 판단(S31)하고, 작다고 판단되면 배터리의 전압 및 SOC(State of charge) 값이 각각 일정 기준, 즉 소정의 기설정 값을 만족하는지를 판단(S32)한다.
왜냐하면, 배터리의 전압 및 SOC(State of charge) 값이 소정의 기설정 값을 만족하지 못하면 시스템 보호를 위하여 더 이상 제어로직을 진행할 수 없기 때문이다.
이 때, 배터리(500)의 전압 및 SOC(State of charge)이 각각 일정 기준 이하면, 냉시동 듀티 제어를 중단하고 종료한다.
배터리(500)의 전압 및 SOC(State of charge) 값이 각각 일정 기준, 즉 소정의 기설정 값을 만족하는지를 판단(S32)하여 만족되면 HCU(200)에서 배터리(500)로부터 히터(400)로 PWM(%)에 의해 전력을 공급 및 차단하는 히팅제어(S33)한다.
히팅제어(S33)에서 계속하여 히터(400)로 공급되는 전류를 측정하는 전류감지단계(S34)가 수행된다.
이 때, 배기가스 유량 및 SCR의 온도에 의해 듀티가 결정되는 오픈루프 단계(S35)를 거쳐, 촉매가 최대 활성화되는 온도로 설정되도록 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어(S36)가 수행되는 것이다. EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어는 오픈루프를 유지할 수도 있고, (1) 상기 배기유량 및 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차에 따라 듀티를 결정하거나, (2) 배기유량 및 시간차분 대비 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차로 듀티를 결정하거나, (3) 배기유량 및 시간차분 대비 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차에 대해 시간적분을 함으로서 듀티를 결정하는 클로즈루프제어로 전환될 수도 있다.
한편, SCR은 디젤배기유체(Diesel Exhaust Fluid)의 도징(dosing)에 의한 편차만큼 목표온도를 일정주기마다 보정하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
이는 디젤배기유체(Diesel Exhaust Fluid)의 도징(dosing)에 의한 편차가 발생되면 측정되는 온도 역시 편차가 발생할 수 있어 그에 따른 오류를 보정하기 위함이다.
그리고, 목표온도의 보정에 있어 일정주기는 운행을 위한 엔진구동시간 및 작업을 위한 엔진구동시간의 합에 의해 정해지는 것이 보다 바람직할 수 있을 것이다.
100 : DCU(상위 제어기)
200 : HCU
210 : 마이콤
220 : 히터 구동 드라이버
221 : 제1 전기 스위치
222 : 제2 전기 스위치
223 : 제1 전류센서
224 : 제2 전류센서
230 : 모니터링부
310 : 냉시동 제어로직
320 : 오픈루프 제어로직
330 : 클로즈루프 제어로직
411 : 제1 전극
412 : 제2 전극
421 : 제3 전극
422 : 제4 전극
500 : 배터리

Claims (12)

  1. 배터리로부터 히터로 PWM 듀티제어에 의해 전력을 공급 및 차단하는 HCU에 의한 히팅제어 단계;
    상기 히팅 제어 단계 중에 상기 히터로 공급되는 전류측정을 하는 전류감지 단계;
    냉시동 시, 상기 히팅제어는 상기 PWM에 의한 냉시동 듀티제어로서, 배기가스 유량 및 SCR의 온도에 의해 듀티가 결정되는 오픈루프제어이며,
    상기 냉시동 듀티제어는 엔진온도가 기준온도 이하이면, 대기온도와 상기 엔진온도의 차이에 따라 상기 히터를 PWM 듀티 제어를 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    배터리의 전압 및 SOC가 각각 일정 기준 이하면, 상기 냉시동 듀티 제어를 중단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 PWM에 의한 냉시동 듀티제어는 상기 히터의 축방향 중심으로 서로 마주보는 전극에 대해 일측 전극에는 전원을, 타측 전극에는 접지를 연결하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 히터의 전극은 내부 코일을 감싸는 히터 하우징의 외부로 일정간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 HCU는 전압이 인가되는 양극의 개수만큼의 전기 스위치가 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 HCU는 DCU로부터 히팅 제어 명령을 수신하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    엔진온도가 기준온도보다 크면, 상기 히팅제어는 배기유량 및 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차에 따라 듀티가 결정되는 클로즈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    엔진온도가 기준온도보다 크면, 상기 히팅제어는 배기유량 및 시간차분 대비 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차로 듀티가 결정되는 클로즈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    엔진온도가 기준온도보다 크면, 상기 히팅제어는 배기유량 및 시간차분 대비 상기 SCR의 온도 및 상기 SCR의 목표온도간의 온도차에 대해 시간적분을 함으로서 듀티가 결정되는 클로즈루프제어인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 SCR은 디젤배기유체(Diesel Exhaust Fluid)의 도징(dosing)에 의한 편차만큼 목표온도를 일정주기마다 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 일정주기는 운행을 위한 엔진구동시간 및 작업을 위한 엔진구동시간의 합에 의해 정해지는 것을 것을 특징으로 하는 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법.

KR1020200142336A 2020-10-29 2020-10-29 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법 KR102400836B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200142336A KR102400836B1 (ko) 2020-10-29 2020-10-29 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200142336A KR102400836B1 (ko) 2020-10-29 2020-10-29 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220057257A KR20220057257A (ko) 2022-05-09
KR102400836B1 true KR102400836B1 (ko) 2022-05-24

Family

ID=81582817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200142336A KR102400836B1 (ko) 2020-10-29 2020-10-29 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102400836B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240009167A (ko) 2022-07-13 2024-01-22 지엠비코리아 주식회사 Ehc 시스템용 에어 펌프

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011256816A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Denso Corp 電気加熱式触媒装置
JP2012117496A (ja) 2010-12-03 2012-06-21 Toyota Motor Corp 排気浄化装置の制御システム
JP2014008914A (ja) 2012-07-02 2014-01-20 Denso Corp ハイブリッド車の制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06173663A (ja) * 1992-12-08 1994-06-21 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JPH0861049A (ja) * 1994-08-23 1996-03-05 Shimadzu Corp 自動車用排ガス浄化装置
KR20010074627A (ko) * 2001-07-03 2001-08-04 손정배 불꽃점화기관의냉간시동시총탄화수소배출물저감을위한방법
KR101643340B1 (ko) 2014-10-24 2016-07-29 주식회사 씨에이치플러스 건설기계의 엔진 시동 시스템
KR102506874B1 (ko) * 2018-07-31 2023-03-08 현대자동차주식회사 배기가스 후처리시스템의 우레아 분사제어방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011256816A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Denso Corp 電気加熱式触媒装置
JP2012117496A (ja) 2010-12-03 2012-06-21 Toyota Motor Corp 排気浄化装置の制御システム
JP2014008914A (ja) 2012-07-02 2014-01-20 Denso Corp ハイブリッド車の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220057257A (ko) 2022-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9052280B2 (en) Deterioration diagnosis device for catalyst
EP3198129B1 (en) Control device and control method of internal combustion engine
WO2017222002A1 (ja) ガスセンサ及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法
JP2855971B2 (ja) 空燃比センサ
US8899014B2 (en) Emission control system for internal combustion engine
US10564120B2 (en) Gas concentration detection device
JP5258085B2 (ja) Ｎｏｘセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法、並びに内燃機関の排気浄化装置
US20030131593A1 (en) Exhaust gas control device-equipped internal combustion engine and exhaust gas control method
CN103244247B (zh) 用于内燃机的排放控制系统
JP2009145219A (ja) 内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置
EP3385518B1 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
KR102400836B1 (ko) 엔진의 냉시동시 EHC(Electric Heated Catalyst) 온도제어 방법
CN108956867B (zh) 气体传感器控制设备
US7946108B2 (en) Method for regenerating a nitrogen oxide storage catalytic converter
KR102375062B1 (ko) 배기가스 제어 시스템의 순차 제어 방법 및 장치
CN105324664A (zh) 气体传感器控制装置
US20100186378A1 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
US10180111B2 (en) Gas sensor control device
JP3225787B2 (ja) 内燃機関のｏ２ センサ制御装置
JPH09126012A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2017133394A (ja) 特定ガス濃度センサの合理性診断装置
KR101719931B1 (ko) 환원제를 공급하기 위한 방법
CN114810307B (zh) 氨泄漏原因的判断方法、修正方法、装置及存储介质
KR102539410B1 (ko) 배출가스 승온을 이용한 차량 배출가스 저감장치 활성화 방법
US11401877B2 (en) Control system of air-fuel ratio sensor

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant