KR102473942B1 - Diesel Particulate Filter device and operating method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차량의 엔진에 의해 유입되는 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성되는 디젤 버너; 상기 디젤 버너를 통과한 배기 가스를 산화시키는 디젤 산화 촉매기(Diesel Oxidation Catalyst); 상기 디젤 산화 촉매기를 통과한 배기 가스의 입자상 물질을 포집하는 필터; 상기 엔진과 상기 디젤 버너 사이에 위치하여 상기 배기 가스의 제1 배기온도(Te), 상기 디젤 버너와 상기 디젤 산화 촉매기 사이의 제2 배기온도(Tb), 상기 디젤 산화 촉매기와 상기 필터 사이의 제3 배기온도(Tf) 및 상기 필터 후방의 제4 배기온도(T4) 중 적어도 하나를 측정하는 온도 측정부; 및 측정된 배기 온도를 기반으로 상기 엔진의 동작 상태를 예측하는 프로세서부를 포함하며, 상기 프로세서부는, 상기 엔진의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우 상기 디젤 버너의 동작을 중단하도록 구성된다.According to one embodiment of the present invention, a diesel burner configured to increase the temperature of the exhaust gas introduced by the engine of the vehicle; A diesel oxidation catalyst oxidizing the exhaust gas passing through the diesel burner; a filter for collecting particulate matter in the exhaust gas that has passed through the diesel oxidation catalyst; Located between the engine and the diesel burner, a first exhaust temperature (Te) of the exhaust gas, a second exhaust temperature (Tb) between the diesel burner and the diesel oxidation catalyst, and a temperature between the diesel oxidation catalyst and the filter a temperature measuring unit measuring at least one of a third exhaust temperature (Tf) and a fourth exhaust temperature (T4) behind the filter; and a processor configured to predict an operating state of the engine based on the measured exhaust temperature, wherein the processor is configured to stop the operation of the diesel burner when the operating state of the engine is predicted to be abnormal.
Description
본 발명의 실시예들은 엔진 고장의 예측 및 후처리 장치를 제어하는 매연 저감 장치 및 이를 위한 동작 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a particulate matter reduction device for predicting engine failure and controlling a post-processing device, and an operating method therefor.
디젤엔진에서 배출되는 대기오염물질을 줄이기 위해 설치하는 장치로 SCR(선택적 촉매 환원법), EGR(배기가스 재순환 장치), DPF(디젤 미립자 필터) 등이 있다. SCR은 촉매, EGR은 순환, DPF는 필터를 통해 배기가스를 줄이는 장치라 할 수 있다.Devices installed to reduce air pollutants emitted from diesel engines include SCR (Selective Catalytic Reduction), EGR (Exhaust Gas Recirculation), and DPF (Diesel Particulate Filter). SCR is a catalyst, EGR is circulating, and DPF is a device that reduces exhaust gas through a filter.
구체적으로, DPF는 디젤엔진의 배기가스 중 PM(입자상물질)을 물리적으로 포집하고 연소시켜 제거하는 배기 후처리장치의 일종이다. DPF의 PM을 태우는 작업은 자동차가 운행 중에 늘 돌아가는 것이 아니며 필터에 어느 정도 먼지가 찼을 때 작동한다. Specifically, the DPF is a kind of exhaust post-processing device that physically captures and burns PM (particulate matter) in the exhaust gas of a diesel engine to remove them. The DPF's PM burning operation does not always run while the car is running, and it works when the filter is filled with dust to some extent.
이 기능이 작동할 때는 필터의 온도를 600도씨까지 올려 포집된 PM을 연소시키게 되는 데, 이렇게 PM을 태우는 작업을 재생(Regeneration)이라고 한다. When this function is activated, the temperature of the filter is raised to 600 degrees Celsius to burn the collected PM. This burning of PM is called regeneration.
그러나 엔진에 이상이 발생할 경우, 엔진에서 배출되는 PM의 발생량은 정상적인 운전 상태에 비하여 2배 이상 증가할 수 있으며 DPF필터에 포집되는 PM의 량은 허용 포집량 한계를 초과할 수 있고, 이 때 재생 기능이 작동되면 과도하게 포집된 PM이 순간 연소하면서 1000도씨 이상의 고열이 발생하여 필터에 손상을 초래하고 엔진에도 추가적인 악영향을 미칠 수 있다. However, if an engine malfunction occurs, the amount of PM emitted from the engine can increase more than twice as much as in normal operation, and the amount of PM collected by the DPF filter may exceed the allowable collection limit. When the function is activated, the excessively collected PM burns instantaneously and generates high heat of 1000 degrees Celsius or more, which can damage the filter and have additional adverse effects on the engine.
따라서 엔진의 이상 징후를 조기에 발견하고 엔진에 이상이 발생 시에는 엔진과 DPF필터의 보호를 위해 사용자(운전자)에게 경고하는 기능과 이 경우에는 DPF재생이 일어나지 않도록 제어하는 것이 필요하다. Therefore, it is necessary to detect abnormal symptoms of the engine early and to warn the user (driver) in order to protect the engine and DPF filter when an abnormality occurs in the engine, and to control DPF regeneration in this case.
종래 제안으로 2015.12.07에 출원한 대한민국 특허 공개공보 10-2015-0173025를 참조할 수 있다.Reference may be made to Korean Patent Publication No. 10-2015-0173025 filed on 2015.12.07 as a prior proposal.
본 발명의 실시 예들은 빅데이터를 활용하여 엔진의 동작 상태를 정확하게 예측하여 이상 발생 시 경고하고, 이에 따라 후처리 장치의 동작을 제어하는 매연 저감 장치 및 이를 위한 동작 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.Embodiments of the present invention are aimed at providing a smoke reduction device and an operating method therefor that accurately predict the operating state of the engine using big data, warn when an abnormality occurs, and accordingly control the operation of the post-processing device. .
매연저감장치(DPF: Diesel Particular Filter)를 장착한 차량의 엔진 고장 예측 방법에 관한 것으로 통상 차량에서 동일한 차속 및 배압조건에서 배기온도는 거의 유사하며 엔진 연료분사계, 냉각계, 윤활계 등의 엔진 이상 시 배기온도가 증가하게 된다. 이를 이용하여 엔진(냉각계, 윤활계, 분사계) 고장을 예측할 수 있다. 구체적으로, It relates to a method for predicting engine failure of a vehicle equipped with a diesel particular filter (DPF). In normal vehicles, exhaust temperatures are almost similar under the same vehicle speed and back pressure conditions, and engine abnormalities such as engine fuel injection system, cooling system, and lubrication system exhaust temperature increases. Using this, engine (cooling system, lubrication system, injection system) failure can be predicted. Specifically,
1) 배기가스 온도측정을 위하여 배기관, 필터부에 온도센서를 설치하여 온도를 측정하는 단계; 1) measuring the temperature by installing a temperature sensor in the exhaust pipe and filter unit to measure the exhaust gas temperature;
2) 상기 측정 단계에서 측정된 온도들 중 동일한 차속 및 배압조건에서 지도학습(Supervised Learning), 비지도학습(Unsupervised Learning) 을 병행한 딥러닝 AI 모델을 이용하여 배기온도가 일반적이지 않은지(이상 고온인지) 판단하는 단계; 2) Among the temperatures measured in the measurement step, using a deep learning AI model that combines supervised learning and unsupervised learning under the same vehicle speed and back pressure conditions, whether the exhaust temperature is not common (abnormal high temperature cognition) determining;
3) 일반적이지 않은 온도 조건 발생 시 OBD(자기진단장치, On-Board Diagnosis)에 엔진이상 여부를 알리고, DPF 재생장치(디젤 버너) 작동을 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 3) When an unusual temperature condition occurs, informing OBD (On-Board Diagnosis) of an engine abnormality and blocking the operation of a DPF regeneration device (diesel burner).
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 차량에 부착되는 매연 저감 장치에 있어서, 차량의 엔진에 의해 유입되는 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성되는 디젤 버너; 디젤 버너를 통과한 배기 가스를 산화시키는 디젤 산화 촉매기(Diesel Oxidation Catalyst); 디젤 산화 촉매기를 통과한 배기 가스의 입자상 물질을 포집하는 필터; 엔진과 디젤 버너 사이에 위치하여 배기 가스의 제1 배기온도(Te), 디젤 버너와 디젤 산화 촉매기 사이의 제2 배기온도(Tb), 디젤 산화 촉매기와 필터 사이의 제3 배기온도(Tf) 및 필터 후방의 제4 배기온도(T4) 중 적어도 하나를 측정하는 온도 측정부; 및 측정된 배기 온도를 기반으로 엔진의 동작 상태를 예측하는 프로세서부를 포함하며, 프로세서부는, 엔진의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우 디젤 버너의 동작을 중단하도록 구성된다.According to one embodiment of the present invention, a particulate matter reduction device attached to a vehicle includes a diesel burner configured to increase a temperature of exhaust gas introduced by an engine of the vehicle; A diesel oxidation catalyst that oxidizes the exhaust gas passing through the diesel burner (Diesel Oxidation Catalyst); a filter for collecting particulate matter in the exhaust gas that has passed through the diesel oxidation catalyst; Located between the engine and the diesel burner, the first exhaust temperature (Te) of the exhaust gas, the second exhaust temperature (Tb) between the diesel burner and the diesel oxidation catalyst, and the third exhaust temperature (Tf) between the diesel oxidation catalyst and the filter and a temperature measuring unit measuring at least one of the fourth exhaust temperature T4 behind the filter. and a processor unit predicting an operating state of the engine based on the measured exhaust temperature, wherein the processor is configured to stop the operation of the diesel burner when the operating state of the engine is predicted to be abnormal.
본 발명의 일 실시 예들에 따르면, 빅데이터를 활용함으로써 엔진의 동작 상태를 정확하게 예측할 수 있고, 나아가 후처리 장치의 오작동을 방지할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it is possible to accurately predict the operating state of the engine by utilizing big data, and furthermore, it is possible to prevent malfunction of the post-processing device.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연 저감 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연 저감 장치의 동작 방법을 나타낸 시퀀스도(sequence-chart)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 상태 예측 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임계 범위를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신 러닝에 따른 학습 패턴을 보여주는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a particulate matter reduction device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating and describing a computing environment including a computing device suitable for use in example embodiments.
3 is a sequence-chart illustrating an operating method of a particulate matter reduction device according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining a method for predicting an engine state according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram for explaining a threshold range according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams showing learning patterns according to machine learning according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 본 발명은 특정 실시 예에 대해 한정되지 아니며, 본 발명의 실시 예들의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the present invention is not limited to specific embodiments, and includes various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "has", "may have", "includes", or "may include" refer to the presence of a corresponding feature (eg, numerical value, function, operation, or component such as a part). , which does not preclude the existence of additional features.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B", "at least one of A and/and B", or "one or more of A or/and B" may include all possible combinations of the items listed together. . For example, "A or B", "at least one of A and B", or "at least one of A or B" includes (1) at least one A, (2) at least one B, Or (3) may refer to all cases including at least one A and at least one B.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" as used herein may modify various elements, in any order and/or importance, and may refer to one element as another. It is used to distinguish from components, but does not limit the components. For example, without departing from the scope of rights described in this document, a first element may be called a second element, and similarly, the second element may also be renamed to the first element.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지는 않는다. As used in this document, the expression "configured to" means "suitable for", "having the capacity to", depending on the situation. ", "designed to", "adapted to", "made to", or "capable of" can be used interchangeably. The term "configured (or set) to" does not necessarily mean "specifically designed to."
본 문서에 있어서 제1 전자 장치(들)와 제2 전자 장치(들) 사이에서 송수신되는, 예컨대, "명령(command)", "명령어(instruction)", "제어 정보", "메시지", "정보", "데이터", "패킷", "데이터 패킷", "인텐트(intent)" 및/또는 "신호"는 그 표현에 구애됨 없이 인간이 인지할 수 있는 사상이나 구체적인 전기적 표현(예: 디지털 부호/아날로그 물리량)을 포함하거나 그 자체를 지칭하는 것일 수 있다. 상기 열거된 예시적인 표현이 사용하게 되는 맥락에 따라 다양하게 해석될 수 있음은 본 문서에서 개시된 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 본 문서에서 “A가 B보다 크다”는 단순히 “A가 B보다 크다”는 의미를 갖고 있을 뿐만 아니라 “A가 B보다 같거나 크다”라는 의미도 포함한다.In this document, for example, “command”, “instruction”, “control information”, “message”, “messages” transmitted and received between the first electronic device(s) and the second electronic device(s). "Information", "data", "packet", "data packet", "intent" and/or "signal" means any human-perceivable idea or specific electrical representation (e.g., digital code/analog physical quantity) or may refer to itself. It will be apparent to those skilled in the art that the above-listed exemplary expressions can be interpreted in various ways depending on the context in which they are used. In this document, “A is greater than B” means not only “A is greater than B”, but also “A is greater than or equal to B”.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field described in this document. Among the terms used in this document, the terms defined in general dictionaries may be interpreted as having the same or similar meaning to the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, in an ideal or excessively formal meaning. not interpreted In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude the embodiments of this document.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연 저감 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a particulate matter reduction device according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연 저감 장치는 디젤 버너(102), 압력 측정부(103), 온도 측정부(104), 차속 측정부(105) 및 프로세서부(106)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연 저감 장치는 차량에 부착될 수 있으며, 상기 차량은, 디젤 연료 탱크(108), 연료 첨가형 촉매제 탱크(FBC tank: fuel borne catalyst tank, 110), 펌프 모듈(112), 엔진(114), 자기 진단 장치(ODB: On-Board Diagnosis, 116), 디젤 산화 촉매기(DOC: Diesel Oxidation Catalyst: 118) 및 필터(120)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 차량에 포함되는 일 구성이 매연 저감 장치의 구성으로 정의될 수 있음에 유의한다.As shown in FIG. 1, the particulate matter reduction device according to an embodiment of the present invention includes a
디젤 버너(102)는 매연 저감 장치의 일 구성으로서, 차량의 엔진(114)으로부터 배기 가스가 가장 먼저 유입되는 지점일 수 있다. 편의를 위해 매연 저감 장치에서 배기 가스가 유입되는 일단을 전방이라고 정의하고, 배기 가스가 매연 저감 장치를 통과하여 배출되는 타단을 후방이라고 정의할 수 있다. The
디젤 버너(102)는 유입되는 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다. 즉, 디젤 버너(102)는 필터 재생을 위해 배기 가스의 온도를 강제로 승온시킬 수 있다. The
압력 측정부(103)은 엔진 배압 또는 필터의 차압을 측정할 수 있다.The
온도 측정부(104)는 매연 저감 장치 내 배기가스가 통과하는 경로 중 적어도 한 지점에서 배기 가스의 온도를 측정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 온도 측정부(104)는 매연 저감 장치 내 배기 가스의 온도를 측정하는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 상기 복수의 센서는 매연 저감 장치 내 배기 가스가 통과하는 경로 상에 설치될 수 있다. The
온도 측정부(104)는 엔진(114)과 디젤 버너(102) 사이에 위치하여 배기 가스의 배기 온도를 측정할 수 있다. 도 1을 참조하면, 엔진(114)과 디젤 버너(102) 사이의 배기 가스의 배기 온도를 Te라고 칭할 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 온도 측정부(104)는 상기 디젤 버너(102)와 상기 디젤 산화 촉매기 사이의 배기 가스 온도 (Tb), 상기 디젤 산화 촉매기(118)와 상기 필터(120) 사이의 배기 가스 온도 (Tf) 및 상기 필터(120) 후방의 배기 가스 온도 (T4) 중 적어도 하나를 더 측정할 수 있다. According to an embodiment, the
속도 측정부(105)는 차량의 차속 또는 엔진의 회전수를 측정할 수 있다.The
프로세서부(106)는 측정된 배기 온도(Te)를 기반으로 엔진의 동작 상태를 예측할 수 있다. 구체적으로, 도4에 도시한 실제 엔진이상이 발생한 차량의 그래프와 같이 특정한 속도에는 특정 범위의 배기가스 온도와 압력이 존재하게 되는데, 프로세서부는 차량의 속도, 상기 배기 가스의 압력 및 배기 온도(Te)를 기반으로 상기 엔진의 동작 상태를 예측할 수 있다. The
예를 들어, 프로세서부(106)는 미리 설정된 임계값과 배기 온도(Te)의 비교를 통해 엔진의 동작 상태를 예측하하거나 임계범위의 설정 및 갱신절차를 통해 엔진의 동작 상태를 예측하도록 구현될 수 있다.For example, the
또한, 프로세서부(106)는 차량의 속도와 배기온도 등 각종 센서의 연속 데이터와 딥러닝 및 머신러닝 중 적어도 하나를 적용함으로써 엔진의 동작 상태를 예측할 수 있다.In addition, the
프로세서부(106)에 의해 수행되는 다양한 엔진의 동작 상태의 예측 방법에 관하여는 후술되는 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.A method of predicting operating states of various engines performed by the
프로세서부(106)는 엔진 상태가 비정상으로 예측된 경우, 디젤 버너(102)의 동작을 중단할 수 있다. 또한, 프로세서부는 엔진 상태가 비정상으로 예측된 경우, 경고 메시지를 생성할 수 있다. 경고 메시지는 자기 진단 장치(116)로 전송되어 엔진 이상을 표시할 수 있다. 즉, 엔진(114)이 비정상적으로 동작함에 따라 발생되는 매연을 과도하게 연소시킴으로 인해 발생할 수 있는 엔진(114)과 필터(120)의 손상을 미연에 방지할 수 있다. The
또한, 프로세서부(106)는 엔진 상태가 비정상으로 예측된 경우, 펌프모듈(112)의 동작을 제어하여 재생을 중단하거나 회피할 수 있다. Also, when the engine state is predicted to be abnormal, the
프로세서부(106)는 온도 처리부에 의해 측정된 각 위치 별 배기 가스의 온도(Tb, Tf, T4)를 기반으로 디젤 버너(102), 산화 촉매기(118) 및 필터(120)의 제어 상태를 점검할 수 있다. Tf 및 T4는 각각, DOC 후단에서 재생 온도 도달 여부 판단 및 DPF 후단에서 재생 온도 도달 여부 판단에 활용될 수 있다.The
일 실시 예에 따르면, 프로세서부(106)는 차량에 장착되는 전자 제어 장치(ECU: electronic control unit)일 수 있다. According to one embodiment, the
디젤 연료 탱크(108)는 연료를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연료는 디젤일 수 있다.The
연료 첨가형 촉매제 탱크(110)는 디젤 연료에 공급되는 연료 첨가형 촉매제(FBC, Fuel Borne Catalyst)를 저장할 수 있다. 연료 첨가형 촉매제 탱크(110)는 프로세서부(106)의 제어를 통해 디젤 연료 탱크(108)에서 엔진(114)으로 제공되는 연료에 공급될 수 있다. The fuel-added
펌프 모듈(112)은 디젤 버너(102)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 필터가 배기온도에 의해 일정온도 조건 이상이 되면(약 350도 이상) 자연 재생 되나, 저속 등으로 일정온도에 도달 못할 시 디젤 버너(Diesel burner)를 이용하여 배기온을 강제로 승온시켜 재생 가능 온도까지 도달시킬 수 있다.The
엔진(114)는 차량에 동력을 제공하는 장치로서, 연료를 제공 받아 동력을 발생시킨 후, 배기 가스를 배출할 수 있다. 일 실시 예에 따른 엔진(114)은 디젤 엔진일 수 있다.The
자기 진단 장치(OBD unit: 116)는 제품 작동 여부나 이상여부를 나타내고 블랙박스처럼 작동/이상여부 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 측정된 상기 배기 온도 및 예측된 상기 엔진의 동작 상태는 자기 진단 장치(116)에 저장될 수 있다. 상기 산화 촉매기 및 상기 필터 각각의 동작 상태는 자기 진단 장치(116)에 저장될 수 있다. The self-diagnosis device (OBD unit: 116) indicates whether the product is operating or has an abnormality and can store operation/abnormality data like a black box. Specifically, the measured exhaust temperature and the predicted operating state of the engine may be stored in the self-
산화 촉매기(DOC: 118)는 촉매를 이용하여 배기가스 중의 총 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키고, 일산화질소를 이산화질소로 산화시키는 기능을 수행할 수 있다. The oxidation catalyst (DOC: 118) may perform a function of oxidizing total hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas using a catalyst and oxidizing nitrogen monoxide to nitrogen dioxide.
필터(120)는 Diesel Particulate Filter를 의미하며 입자상 물질(PM)을 포집 후 일정 온도조건에서 포집된 PM을 저감시킬 수 있다.The
도 2는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.2 is a block diagram illustrating and illustrating a
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 프로세서부(106)일 수 있다. The illustrated
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.Computer-
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 프로세서부(106)와 연결될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연 저감 장치의 동작 방법을 설명하는 시퀀스도이다.3 is a sequence diagram illustrating an operating method of a particulate matter reduction device according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 프로세서부(106)는 압력 측정부(103), 온도 측정부(104) 및 차속 측정부(105)에 포함된 다수의 센서로부터 미리 설정된 동작 간격(예로, 60ms)마다 측정된 센싱 데이터를 처리함으로써 엔진의 동작 상태를 예측하도록 구현될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the
참고로, 압력 측정부(103), 온도 측정부(104) 및 차속 측정부(105)에 포함된 다수의 센서에 의해 측정된 센싱 데이터는 자기 진단 장치(OBD unit: On-board Diagnosis unit)에 의해 저장 및 갱신될 수 있다.For reference, the sensing data measured by the plurality of sensors included in the
단계 S302에서, 온도 측정부(104)는 상기 차량의 엔진(114)과 상기 엔진(114)에 의해 유입되는 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성되는 디젤 버너(102) 사이에 위치하여 상기 배기 가스의 배기 온도(Te)를 측정할 수 있다. In step S302, the
단계 S304에서, 프로세스부(106)는 측정된 배기 온도를 기반으로 상기 엔진(114)의 동작 상태가 비정상 상태인지 여부를 예측할 수 있다. In step S304, the
배기 온도(Te)를 이용하여 엔진(114)의 동작 상태를 예측 방법에 관하여는 후술되는 도 4 내지 도 7을 참조하여 더 상세하게 설명된다.A method of predicting the operating state of the
단계 S306에서, 프로세스부(106)는 상기 엔진(114)의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우 상기 디젤 버너(102)의 동작을 중단할 수 있다. 상기 프로세서부(106)는, 상기 엔진의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우 경고 메시지를 자기 진단 장치(OBD unit: On-board Diagnosis unit)로 전송할 수 있다.In step S306, the
상기 매연 저감 장치는, 상기 디젤 버너를 통과한 배기 가스를 산화시키는 디젤 산화 촉매기(Diesel Oxidation Catalyst); 및 상기 디젤 산화 촉매기를 통과한 배기 가스의 입자상 물질을 포집하는 필터를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도 측정부(104)는, 상기 디젤 버너와 상기 디젤 산화 촉매기 사이의 배기 가스 온도 (Tb), 상기 디젤 산화 촉매기와 상기 필터 사이의 배기 가스 온도 (Tf) 및 상기 필터 후방의 배기 가스 온도 (T4) 중 적어도 하나를 더 측정할 수 있다.The particulate matter reduction device may include a diesel oxidation catalyst oxidizing the exhaust gas passing through the diesel burner; and a filter for collecting particulate matter from exhaust gas that has passed through the diesel oxidation catalyst, wherein the
상기 프로세서부(106)는, 상기 배기의 압력 측정부(103), 온도 측정부(104), 속도 측정부(105)에 의해 수집된 압력, 온도, 속도 정보를 기반으로 상기 디젤 버너(102), 상기 산화 촉매기(118) 및 상기 필터(120) 각각의 동작 상태를 예측하도록 구성될 수 있다.The
상기 디젤 버너(102), 상기 산화 촉매기(118) 및 상기 필터(120) 각각의 동작 상태는 자기 진단 장치(OBD unit: On-board Dignostic unit)에 저장될 수 있다. Operation states of each of the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 상태 예측 방법을 설명하기 위한 예시도이다.4 is an exemplary diagram for explaining a method for predicting an engine state according to an embodiment of the present invention.
도 4의 X축은 엔진 동작과 연관된 시간(t)과 상응하며, 엔진의 운행 사이클과 연관된 복수의 구간(T1~T5)과 연관될 수 있다. 한편, X축에 도시된 시간은 압력 측정부(103), 온도 측정부(104) 및 차속 측정부(105)에 포함된 다수의 센서를 위해 미리 설정된 동작 간격(예로, 60ms)과 연관될 수 있다.The X-axis of FIG. 4 corresponds to the time t associated with the engine operation, and may be associated with a plurality of sections T1 to T5 associated with the operating cycle of the engine. Meanwhile, the time shown on the X-axis may be associated with a preset operation interval (eg, 60 ms) for a plurality of sensors included in the
예를 들어, 미리 설정된 동작 간격은 바람직하게 60ms일 수 있으며, 이 경우 도 4의 X축에 도시된 시간 간격(4분 15초)은 미리 설정된 동작 간격(60ms)의 4,250배(즉, 255초/0.06초)의 시간 스케일로 확대한 시간 간격을 의미할 수 있다.For example, the preset operation interval may be preferably 60 ms, and in this case, the time interval (4 minutes and 15 seconds) shown on the X-axis of FIG. 4 is 4,250 times (ie, 255 seconds) the preset operation interval (60 ms). /0.06 sec) may mean a time interval enlarged to a time scale.
도 4의 y축의 좌측은 배기온도(Te)를 위한 단위(℃), 엔진의 흡기 유량(MAF)과 연관된 단위(kg/h) 및 배기 가스의 압력(P1)과 연관된 단위(mbar)와 상응할 수 있다. 또한, y축의 우측은 엔진의 회전속도(즉, rpm)와 연관된 단위(km/h)와 상응할 수 있다.The left side of the y-axis in FIG. 4 corresponds to the unit (°C) for the exhaust temperature (Te), the unit (kg/h) associated with the intake air flow rate (MAF) of the engine, and the unit (mbar) associated with the pressure (P1) of the exhaust gas. can do. In addition, the right side of the y-axis may correspond to a unit (km/h) associated with the rotational speed (ie, rpm) of the engine.
프로세서부(106)는 엔진의 동작 상태가 비정상인 것으로 판단되는 경우, 후처리 장치인 디젤 버너 (102), 디젤 산화 촉매기(118) 및 필터(120) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.When it is determined that the operating state of the engine is abnormal, the
예를 들어, 도 4에 도시된 하나의 엔진 사이클에 상응하는 각 시간 구간(T1~T5)은 엔진의 회전속도(즉, rpm)를 기준으로 설정될 수 있다.For example, each time period T1 to T5 corresponding to one engine cycle shown in FIG. 4 may be set based on the rotational speed (ie, rpm) of the engine.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 구간(T1~T2) 및 제2 구간(T2~T3)는 엔진의 정상상태인 구간이고, 제3구간(T3~T4), 제4 구간(T4~T5) 및 제5 구간(T5~T6)은 엔진의 비정상 상태인구간으로 이해될 수 있다.As shown in FIG. 4, the first section (T1 to T2) and the second section (T2 to T3) are sections in the normal state of the engine, the third section (T3 to T4), and the fourth section (T4 to T5). ) and the fifth period (T5 to T6) can be understood as a period in which the engine is in an abnormal state.
예를 들어, 제1 구간(T1~T2) 및 제2 구간(T2~T3)에서 엔진의 회전속도에 따라 엔진의 흡기 유량(MAF) 및 배기 가스의 압력(P1)이 유사한 경향이 높음을 알 수 있다. 또한, 제1 구간(T1~T2) 및 제2 구간(T2~T3)에서 배기온도(Te)는 200℃ 내지 400℃ 부근에서 등락하는 경향을 나타낸다.For example, it can be seen that the intake air flow rate (MAF) and the exhaust gas pressure (P1) of the engine tend to be similar according to the rotation speed of the engine in the first section (T1 to T2) and the second section (T2 to T3). can In addition, the exhaust temperature (Te) in the first section (T1 to T2) and the second section (T2 to T3) shows a tendency to fluctuate around 200 °C to 400 °C.
이와 달리, 제3 구간(T3~T4) 내지 제5 구간(T5~T6)에서는 엔진의 회전속도가 제1 구간(T1~T2) 및 제2 구간(T2~T3)보다 낮게 설정됨에도 배기온도(Te)는 종전보다 높은 400℃ 내지 600℃ 부근에서 등락하는 경향을 나타낸다. 또한, 제3 구간(T3~T4) 및 제4 구간(T4~T5)에서는 엔진의 흡기 유량(MAF) 및 배기 가스의 압력(P1)의 유사한 경향이 떨어짐을 알 수 있다.Unlike this, in the third section (T3 to T4) to the fifth section (T5 to T6), even though the rotational speed of the engine is set lower than the first section (T1 to T2) and the second section (T2 to T3), the exhaust temperature ( Te) tends to fluctuate around 400°C to 600°C, which is higher than before. In addition, it can be seen that similar tendencies of the engine intake air flow rate (MAF) and exhaust gas pressure (P1) drop in the third period (T3 to T4) and the fourth period (T4 to T5).
특히, 제6 시점(T6) 부근에서는 엔진 고장이 누적되어 엔진이 정지된 시점으로 이해될 수 있다. 따라서, 제3구간(T3~T4) 내지 제5 구간(T5~T6)은 엔진 동작 상태에 따른 이상 경고가 필요한 시점으로 간주될 수 있다. In particular, around the sixth time point T6 , engine failures may be accumulated and the engine may be stopped. Accordingly, the third period ( T3 to T4 ) to the fifth period ( T5 to T6 ) may be regarded as a time point at which an abnormality warning according to an engine operating state is required.
본 실시 예에서, 엔진의 동작 상태가 비정상인 것으로 예측된다는 것은 엔진의 동작에 대한 경고가 필요하다는 것을 의미한다. In this embodiment, predicting that the operating state of the engine is abnormal means that a warning about the engine's operation is required.
본 실시 예에서 엔진의 동작 상태의 예측은 하기와 같이 크게 4가지 방식으로 구현될 수 있다.In this embodiment, the prediction of the operating state of the engine can be largely implemented in four ways as follows.
첫 번째로 구현 방식으로, 도 3의 S304 단계에 상응하는 프로세서부(106)는 배기 온도(Te)가 미리 설정도니 단일 임계값보다 높은지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 단일 임계 값은 400℃ 내지 600℃ 사이의 특정한 값으로 미리 설정될 수 있다. As a first implementation method, the
만일 배기 온도(Te)가 미리 설정된 단일 임계값(예로, 400℃)보다 높아진다고 판단될 때, 프로세서부(106)는 S306 단계를 수행하며 자기 진단 장치(116)으로 경고 메시지를 송출하고 상기 후처리 장치의 동작을 제어할 수 있다. If it is determined that the exhaust temperature Te is higher than a preset single threshold value (eg, 400° C.), the
두 번째로 구현 방식으로, 도 3의 S304 단계에 상응하는 프로세서부(106)는 배기 온도(Te)가 임계 범위 내에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 각 시점(t-1, t, t+1) 사이의 시간 간격은 전술한 미리 설정된 동작 간격(예로, 60ms)으로 이해될 수 있다.As a second method of implementation, the
이 경우, 임계 범위는 각 시점(t-1, t, t+1)마다 측정된 센싱데이터(예로, Tf, T4)를 기반으로 새롭게 정의될 수 있다.In this case, the threshold range may be newly defined based on sensing data (eg, Tf and T4) measured at each time point (t-1, t, and t+1).
일 예로, 현 시점(t)에 상응하는 임계 범위의 중간 값(M2)은 현 시점(t)에 측정된 Tf와 T4의 평균 값으로 정의될 수 있다. 마찬가지로, 이전 시점(t-1)에 상응하는 임계 범위의 중간 값(M1)은 이전 시점(t-1)에 측정된 Tf와 T4의 평균 값으로 정의되고, 다음 시점(t+1)에 상응하는 임계 범위의 중간 값(M3)은 다음 시점(t+1)에 측정된 Tf와 T4의 평균 값으로 정의될 수 있다.For example, the middle value M2 of the critical range corresponding to the current time point t may be defined as an average value of Tf and T4 measured at the current time point t. Similarly, the median value (M1) of the critical range corresponding to the previous time point (t-1) is defined as the average value of Tf and T4 measured at the previous time point (t-1), corresponding to the next time point (t+1). The middle value (M3) of the threshold range to be can be defined as the average value of Tf and T4 measured at the next time point (t+1).
즉, 임계 범위의 중간 값(M1, M2, M3)은 동작 간격(예로, 60ms) 마다 새로 갱신될 수 있다.That is, the intermediate values M1, M2, and M3 of the threshold range may be newly updated every operation interval (eg, 60 ms).
다시 말해, 임계 범위는 각 시점(t-1, t, t+1) 마다 새롭게 정의되는 중간 값(M1, M2, M3)을 기준으로 미리 설정된 경계 값(a)을 뺀 값 및 더한 값으로 정의되는 범위를 의미할 수 있다. 여기서, 경계 값(a)는 구현 방식 및 동작 환경에 따라 다른 값으로 설정될 수도 있다.In other words, the critical range is defined as a value obtained by subtracting and adding the preset boundary value (a) based on the newly defined intermediate value (M1, M2, M3) at each time point (t-1, t, t+1). range can mean. Here, the boundary value (a) may be set to a different value according to an implementation method and an operating environment.
만일 도 5와 같이 특정 시점(t+1)에 측정된 배기 온도(Te)가 특정 시점(t+1)에 상응하는 임계범위(즉, M3-a 내지 M3+a)를 벗어난다고 판단될 때, 프로세서부(106)는 S306 단계를 수행하며 자기 진단 장치(116)으로 경고 메시지를 송출하고 상기 후처리 장치의 동작을 제어할 수 있다.If, as shown in FIG. 5, it is determined that the exhaust temperature Te measured at a specific time point (t+1) is out of the critical range (ie, M3-a to M3+a) corresponding to the specific time point (t+1) , The
세 번째로 구현 방식으로, 도 3의 S304 단계에 상응하는 프로세서부(106)는 머신 러닝 기법을 이용하여 도 6및 도 7과 같이 기 학습된 모델을 이용하여 엔진의 동작 상태를 예측할 수 있다.As a third implementation method, the
예를 들어, 기 학습된 모델은 압력 측정부(103), 온도 측정부(104) 및 차속 측정부(105)에 포함된 다수의 센서를 통해 획득된 센싱 데이터(예로, Te, P1)를 이용하여 머신 러닝을 수행한 학습 패턴과 상응하는 것으로 이해될 수 있다.For example, the pre-learned model uses sensing data (eg, Te, P1) acquired through a plurality of sensors included in the
이 경우, 도 6의 기 학습된 모델의 학습 패턴은 엔진의 정상 상태에 상응하고, 도 7의 기 학습된 모델의 학습패턴은 엔진의 비정상 상태에 상응할 수 있다.In this case, the learning pattern of the pre-learned model of FIG. 6 may correspond to the normal state of the engine, and the learning pattern of the pre-learned model of FIG. 7 may correspond to the abnormal state of the engine.
구체적으로, 도 6 또는 도 7과 같은 기 학습된 모델의 학습 패턴과 각 시점(t-1, t, t+1)에서 측정된 동일한 압력 조건에 상응하는 배기 온도(Te) 간 거리를 측정하는 다양한 방식(유클리디언 방식, 마할로노비스 방식)으로 엔진의 동작 상태를 예측할 수 있다.Specifically, measuring the distance between the learning pattern of the pre-learned model as shown in FIG. 6 or 7 and the exhaust temperature (Te) corresponding to the same pressure condition measured at each time point (t-1, t, t + 1) The operating state of the engine can be predicted in various ways (Euclidean method, Mahalonobis method).
일 예로, 다차원 공간에서 두 점 사이의 거리를 연산하는 방식인 유클리디언 방식(Euclidean Distance) 또는 확률 분포 상의 거리를 연산하는 방식인 마할라노비스 방식(Mahalanobis Distance)이 적용될 수 있다.For example, a Euclidean distance, which is a method of calculating a distance between two points in a multidimensional space, or a Mahalanobis distance, which is a method of calculating a distance on a probability distribution, may be applied.
만일 배기 온도(Te)가 도 7과 같은 비정상 패턴으로 판단될 때, 프로세서부(106)는 S306 단계를 수행하며 자기 진단 장치(116)으로 경고 메시지를 송출하고 상기 후처리 장치의 동작을 제어할 수 있다. If the exhaust temperature Te is determined to have an abnormal pattern as shown in FIG. 7, the
네 번째로 구현 방식으로, 도 3의 S304 단계에 상응하는 프로세서부(106)는 하기의 딥 러닝 기법을 이용하여 엔진의 동작 상태를 예측할 수 있다.As a fourth implementation method, the
1. 이상 탐지 기술1. Anomaly Detection Technology
- 통계기반: 통계(평균&분산)을 벗어나는 이상치를 찾는 방식 - 데이터가 정규 분포를 띄어야하며, 고차원 데이터의 이상치를 찾기 어려움- Statistical basis: Method to find outliers that deviate from statistics (mean & variance) - Data must have a normal distribution, and it is difficult to find outliers in high-dimensional data
- 근접도, 클러스터링, 트리 기반: 주어진 데이터가 충분히 밀집되어 있는 많은 데이터로부터 어느정도 떨여져있는지를 판단 - 데이터 밀집도가 충분히 높지 않은 경우 적용하기 어렵고, 모델복잡도가 높고 초기값을 필요로 함- Proximity, clustering, tree-based: Determine how far given data is from a lot of sufficiently dense data - Difficult to apply if data density is not high enough, model complexity is high, and initial values are required
- 데이터 분산을 최대화 하는 주성분을 찾는 분석 기술 - 데이터에 이상치가 포함되어 있을 때, 주성분을 찾아내지 못함. 정상데이터에 대한 레이블링이 확실하게 정리된 상태에서 수행해야 함- Analysis technology to find the principal component that maximizes data variance - When the data contains outliers, the principal component cannot be found. Labeling of normal data should be performed in a clearly organized state
2. 비정상 샘플 정의에 따른 분류 (Anomaly detection)2. Classification according to abnormal sample definition (Anomaly detection)
- Outlier detection: 기존의 데이터 분포와 비교해서 정상 데이터 분포에서 크게 벗어나는 데이터를 이상치로 탐지하는 방법. 정상 데이터의 편차가 크지 않고 정규 분포 형태에 가까울수록 효과적인 기법. 일 별 편차가 큰 반면 이상 데이터가 정상 구간 데이터의 분포에서 크게 벗어나지 않는 특성을 가졌다면 적용하기에 적절치 않음- Outlier detection: A method of detecting data that deviate greatly from the normal data distribution as an outlier compared to the existing data distribution. This technique is effective when the deviation of normal data is not large and it is close to normal distribution. It is not appropriate to apply if the abnormal data has characteristics that do not deviate greatly from the distribution of normal interval data, while the daily deviation is large.
3. 학습 시 비정상 sample의 사용 여부 및 label 유무에 따른 분류3. Classification according to whether or not abnormal samples are used during learning and whether or not there is a label
- Supervised Anomaly Detection: 정확도는 높으나 비정상 sample 발생 빈도가 적기 때문에 class-imbalance(불균형) 문제를 자주 겪게 됨. 이를 해결하기 위해 Data Augmentation(증강), Loss function 재 설계, Batch Sampling 등 연구 병행- Supervised Anomaly Detection: Accuracy is high, but since the frequency of abnormal samples is low, class-imbalance (imbalance) problems are often encountered. To solve this problem, data augmentation, loss function redesign, batch sampling, etc.
- Semi-supervised Anomaly detection (One-class classification): 정상 Sample 들을 둘러싸는 Discriminative boundary를 설정하고 이 Boundary를 최대한 좁혀 밖에 있는 sample을 모두 비정상으로 간주. (One-Class SVM, Deep SVDD등 논문 참조)- Semi-supervised Anomaly detection (One-class classification): Set a discriminative boundary surrounding normal samples and narrow this boundary as much as possible to consider all samples outside the boundary as abnormal. (Refer to papers such as One-Class SVM and Deep SVDD)
- Unsepervised Anomaly Detection: 대부분 데이터가 정상 sample이라고 가정하고 label 취득 없이 학습시키는 것. PCA를 이용하여 비정상데이터 검출. 하지만 hyper parameter에 민감한 편.- Unsepervised Anomaly Detection: Assuming that most of the data is a normal sample, learning without acquiring a label. Abnormal data detection using PCA. However, it is sensitive to hyperparameters.
- Isolation forest for anomaly detection: 의사 결정 트리기반 이상 탐지 기법인데 랜덤하게 차원을 선택하여 임의의 기준으로 공간을 분할하여 이상치를 탐지함- Isolation forest for anomaly detection: This is a decision tree-based anomaly detection technique that randomly selects dimensions and divides the space based on random criteria to detect outliers.
- LOF (Local Outlier Factor): 주어진 데이터와 이웃한 데이터들이 근처의 밀집 데이터 영역으로부터 얼마나 떨어져 있는지를 토대로 이상데이터를 탐지하는 학습방법: 정상치를 모두 고려해야하여 계산 부하가 큼- LOF (Local Outlier Factor): A learning method that detects abnormal data based on how far away the given data and neighboring data are from the nearby dense data area: Considering all normal values, the computational load is high
- LSTM Autoencoder 학습 방법 - 시퀀스 데이터에 스스로 생성 모델을 만들어 가짜 데이터와 진짜 데이터를 학습시키는 원리로 정상 데이터와 비정상 데이터를 학습시킨다. Isolation forest와 LOF보다 최신 학습 방법.- LSTM Autoencoder learning method - It trains normal data and abnormal data with the principle of learning fake data and real data by creating a self-generating model from sequence data. A newer learning method than isolation forest and LOF.
일 실시 예에 따르면, 프로세서부(106)는 지도학습 및 비지도학습을 병행하여 이상탐지를 수행할 수 있다.According to an embodiment, the
도 4를 참조하면, 본 발명의 프로세서부(106)가 엔진의 동작 상태를 비정상인 것으로 예측한 이후, 실제로 엔진의 동작이 중단되는 현상이 발생할 수 있다. Referring to FIG. 4 , after the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 빅데이터를 활용함으로써 엔진의 동작 상태를 정확하게 예측할 수 있고, 나아가 후처리 장치의 오작동을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by utilizing big data, it is possible to accurately predict the operating state of the engine, and furthermore, it is possible to prevent malfunction of the post-processing device.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications are possible to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
102: 디젤 버너
103: 압력 측정부
104: 온도 측정부
105: 차속 측정부
106: 프로세서부102: diesel burner
103: pressure measuring unit
104: temperature measuring unit
105: vehicle speed measuring unit
106: processor unit
Claims (6)
상기 차량의 엔진에 의해 유입되는 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성되는 디젤 버너;
상기 디젤 버너를 통과한 배기 가스를 산화시키는 디젤 산화 촉매기(Diesel Oxidation Catalyst);
상기 디젤 산화 촉매기를 통과한 배기 가스의 입자상 물질을 포집하는 필터;
상기 엔진과 상기 디젤 버너 사이에 위치하여 상기 배기 가스의 제1 배기온도(Te), 상기 디젤 버너와 상기 디젤 산화 촉매기 사이의 제2 배기온도(Tb), 상기 디젤 산화 촉매기와 상기 필터 사이의 제3 배기온도(Tf) 및 상기 필터 후방의 제4 배기온도(T4) 중 적어도 하나를 측정하는 온도 측정부; 및
상기 측정된 배기온도를 기반으로 상기 엔진의 동작 상태를 예측하는 프로세서부;
를 포함하며,
상기 프로세서부는,
상기 엔진의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우 상기 디젤 버너의 동작을 중단하도록 구성되고, 상기 제1 배기온도(Te)와 연관된 임계 범위를 기반으로 상기 엔진의 상기 동작 상태를 예측하도록 구현되며,
상기 임계 범위는 상기 온도 측정부에 의해 획득된 제3 배기온도(Tf)와 제4 배기온도(T4)의 평균 값에 미리 설정된 경계 값을 기반으로 정의되고, 상기 임계 범위는 상기 온도 측정부의 미리 설정된 동작 간격마다 갱신되는,
매연 저감 장치.
In the exhaust gas reduction device attached to the vehicle,
a diesel burner configured to increase the temperature of exhaust gas introduced by the engine of the vehicle;
A diesel oxidation catalyst oxidizing the exhaust gas passing through the diesel burner;
a filter for collecting particulate matter in the exhaust gas that has passed through the diesel oxidation catalyst;
Located between the engine and the diesel burner, a first exhaust temperature (Te) of the exhaust gas, a second exhaust temperature (Tb) between the diesel burner and the diesel oxidation catalyst, and a temperature between the diesel oxidation catalyst and the filter a temperature measuring unit measuring at least one of a third exhaust temperature (Tf) and a fourth exhaust temperature (T4) behind the filter; and
a processor unit predicting an operating state of the engine based on the measured exhaust temperature;
Including,
The processor unit,
configured to stop the operation of the diesel burner when the operating state of the engine is predicted to be abnormal, and to predict the operating state of the engine based on a threshold range associated with the first exhaust temperature Te,
The threshold range is defined based on a boundary value preset in the average values of the third exhaust temperature Tf and the fourth exhaust temperature T4 obtained by the temperature measurement unit, and the threshold range is defined in advance by the temperature measurement unit. updated at each set operation interval,
Smoke abatement device.
상기 프로세서부는,
상기 엔진의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우, 경고 메시지를 자기 진단 장치(OBD unit: On-board Diagnosis unit)로 전송하도록 구성되는,
매연 저감 장치.
According to claim 1,
The processor unit,
When the operating state of the engine is predicted to be abnormal, configured to transmit a warning message to a self-diagnosis device (OBD unit: On-board Diagnosis unit),
Smoke abatement device.
상기 차량의 엔진과 상기 엔진에 의해 유입되는 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성되는 디젤 버너 사이에 위치하는 상기 배기 가스의 제1 배기온도(Te)를 측정하는 단계;
상기 측정된 제1 배기온도(Te)를 기반으로 상기 엔진의 동작 상태가 비정상 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 엔진의 동작 상태가 비정상으로 예측된 경우 상기 디젤 버너의 동작을 중단하는 단계;
를 포함하는,
매연 저감 장치의 동작 방법.In the operating method of the exhaust gas reduction device according to any one of claims 1 and 2,
Measuring a first exhaust temperature (Te) of the exhaust gas located between the engine of the vehicle and a diesel burner configured to increase the temperature of the exhaust gas introduced by the engine;
determining whether an operating state of the engine is in an abnormal state based on the measured first exhaust temperature (Te); and
stopping the operation of the diesel burner when the operating state of the engine is predicted to be abnormal;
including,
A method of operating a smoke reduction device.
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