KR102529519B1 - 자동차 배기가스 필터의 재생 방법 - Google Patents

자동차 배기가스 필터의 재생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 배기가스 필터의 재생 방법에 관한 것으로서, 불완전한 재생시의 수트 잔량으로 인한 필터 크랙 및 멜팅, 그리고 서비스 재생 후 제어기 내부 모델값 오차 발생 및 그로 인한 제로 레벨링의 오류 및 재생 시점의 오류 발생, 필터 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안, 초기 수트 양 정보와 수트 제거량 정보에 기초하여 현재의 수트 잔량을 확인 및 모니터링하는 단계; 서비스 재생 제어 모드의 실행 후 누적하여 카운트 된 시간이 설정된 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건에서 현재의 수트 잔량을 설정된 목표 잔량과 비교하는 단계; 및 현재의 수트 잔량이 상기 목표 잔량을 초과하면, 누적하여 카운트 된 시간이 상기 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건에서 수트 잔량이 목표 잔량에 도달할 때까지 서비스 재생 제어 모드의 실행을 유지하는 단계를 포함하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법이 개시된다.

Description

자동차 배기가스 필터의 재생 방법{Method for regenerating exhaust gas filter of vehicle}
본 발명은 자동차 배기가스 필터의 재생 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 엔진에서 배출되는 배기가스 중 입자상 물질을 포집하여 제거하는 필터의 재생 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 엔진의 배기가스를 정화하는 정화 장치는 배기가스 중에 함유된 공해물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 입자상 물질(Particulate Matter, PM), 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위한 것이다.
이러한 자동차 배기가스 정화 장치로는 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC), 디젤 입자상 물질 필터(Diesel Particulate Filter, DPF), 가솔린 입자상 물질 필터(Gasoline Particulate Filter, GPF), 선택적 환원 촉매(Selective Catalyst Reduction, SCR), 질소산화물 흡장 촉매(Lean NOx Trap, LNT) 등이 알려져 있다.
이 중에서 가솔린 입자상 물질 필터(GPF)는 가솔린 엔진에 적용되는 것으로, 가솔린 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스 중 입자상 물질을 포집하여 제거하는 필터이다.
최근 엔진의 고출력 및 고효율화의 경향에 따라 가솔린 엔진 중 연료를 실린더 내부로 직접 분사하는 GDI(gasoline direct injection) 엔진이 널리 적용되고 있다.
이러한 GDI 엔진을 비롯하여 GDI 엔진에 터보차저를 적용한 TGDI 엔진의 경우에는 연소실 내 불완전 연소 구간의 증가로 인해 입자상 물질의 발생이 문제화되고 있다.
따라서, 입자상 물질로 인한 문제를 해결하기 위해 디젤 엔진에서 사용되는 디젤 입자상 물질 필터(이하 'DPF'라 칭함)와 유사한 역할을 하는 가솔린 입자상 물질 필터(이하 'GPF'라 칭함)에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.
알려진 바와 같이, 차량 운행 중 DPF와 GPF에서는 필터에 포집된 입자상 물질을 간헐적으로 또는 연속적으로 연소시켜 제거하는 필터 재생이 이루어지고 있고, 보통 GPF는 DPF와 달리 자연 재생으로 수트(soot)를 연소시킨다.
입자상 물질은 엔진의 연소 과정 중에 열분해되지 못해 산소와 결합되지 못한 탄소가 주성분이며, GPF 내부에 쌓여있는 탄소 등의 입자상 물질, 즉 수트(매연)가 고온의 조건(예를 들면, 550℃ 이상)에서 배기가스 중 산소와 반응하여 산화 과정(즉, 연소 과정)을 거치면 열이 발생한다.
이때 발생하는 열은 수트의 양에 비례하므로, 수트의 양이 일정 임계치를 초과한 상태, 즉 과적산 상태에서 재생이 일어날 경우, GPF에 크랙(crack)이나 멜팅(melting)과 같은 물리적 손상이 발생한다.
따라서, GPF 내 수트의 양이 일정 임계치를 넘지 않도록 제어해주는 기능이 필요하고, 보통 수트의 양에 따라 1 단계와 2 단계의 재생 제어 모드 중 하나의 제어 모드가 수행된다.
즉, 차량에서 1 단계의 액티브 재생 제어가 수행되고, 이때 재생이 성공하지 못한 경우 2 단계의 서비스 재생 제어를 진행하게 된다.
1 단계의 액티브 재생 제어 모드는 운전자의 운전 조건으로는 GPF 내부의 수트가 완전히 연소되지 않아 일정량 이상의 수트가 GPF 내부에 적산되어 있는 경우에 수행되며, 통상 2가지 제어 중 하나가 적용된다.
즉, 필터 재생이 가능한 일정 온도까지 필터 온도를 올리기 위한 엔진 점화시기 지각 등의 승온 제어와 산소를 공급하기 위한 공연비 제어를 함께 수행하거나, 산소를 공급하기 위한 공연비 희박 제어를 단독으로 수행한다.
이하, 필터 재생은 필터에 포집되어 있는 수트를 연소(즉, 산화)시켜 제거함으로써 필터를 재생하는 것을 의미한다.
2 단계의 서비스 재생 제어 모드는 1 단계의 액티브 재생 제어 조건에서 필터 재생이 성공하지 못하고 1 단계에서 정해진 임계 수트 양보다 더 많은 양의 수트가 적산된 경우에 실시된다.
서비스 재생 제어는 운전자가 차량을 서비스 센터에 입고시켜 전문인력이 ㅣ필터(즉, GPF)를 재생하도록 하는 것으로, 서비스 센터 입고 후 진단기를 통해 서비스 제어를 명령하면 2가지 제어가 수행된다.
즉, 아이들 정차 상태에서 서비스 재생 제어를 수행하며, 이때 필터 재생이 가능한 온도까지 필터 온도를 올리기 위한 엔진 점화시기 지각을 실시하는 승온 제어와 산소를 공급하기 위한 공연비 희박 제어를 수행한다.
도 1은 공지의 서비스 재생 제어 과정을 나타내는 순서도로서, 도시된 바와 같이 차량과 서비스 진단기 간의 통신 확인 후(S1), 서비스 진단기에서 차량 측 제어기로 재생 실행 명령이 입력되면 서비스 재생 제어가 실행된다(S2,S3).
이때, 엔진 회전수(RPM)를 설정된 목표 회전수로 제어하고, 필터 재생이 가능한 일정 온도까지 필터 온도를 올리기 위한 엔진 점화시기 지각을 실시하는 승온 제어, 및 산소를 공급하기 위한 공연비(λ) 희박 제어를 수행한다.
그리고, 상기와 같이 서비스 재생 제어가 실행되는 동안 시간이 누적 및 카운트 되고(S4), 이때 카운트 된 재생 시간이 재생 목표 시간에 도달하면 서비스 재생 제어가 종료된다(S5,S6).
한편, 종래의 서비스 재생 제어 로직에서는 제어 수행 중이나 수행 완료 후에 다음과 같은 2가지의 문제가 발생할 수 있다.
먼저, 아이들 정차 조건에서 재생 제어를 수행할 때 필터 주변 부품의 열해 문제가 발생할 수 있는데, 예를 들어 주변 부품의 발화나 필터에 부속된 와이어링 또는 파킹 케이블 등의 열해 등이 알려져 있다.
필터는 보통 재생을 위해 약 700℃에 도달할 때까지 승온 제어를 실시하므로 필터 주변 부품들이 고온에 노출될 수 있고, 서비스 재생 시간이 길어질수록 필터 주변 부품의 온도가 지속적으로 상승하여 열해가 발생할 수 있다.
열해 방지를 위해 승온 온도를 600 ~ 650℃로 낮출 수 있으나 재생 속도(수트 산화 및 연소 속도)가 느려 재생 시간이 과다해지는 문제점이 있다.
다음으로, 서비스 재생 적용시 불완전한 재생의 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
즉, 배기관에서의 배기 유동은 배기관의 원형 단면에서 중심부로 갈수록 유속이 빠르고 외측부로 갈수록 유속이 느려지는 유속 분포를 나타내는데, 이러한 경향은 배기관뿐만 아니라 필터에서도 동일하게 나타나며, 더욱이 필터 내 온도 및 산소 공급 농도 또한 상기의 유속 분포와 동일한 경향을 나타낸다.
이러한 이유로 인해 서비스 재생 제어 종료 후 필터 내부의 재생 정도가 필터 단면상 중심부와 외측부에서 서로 다른 경향을 보이며, 이때 중심부는 깨끗하게 재생이 완료되는 반면, 외측부에는 수트의 잔량이 존재하여 여러 문제를 유발할 수 있다.
즉, 필터 외측부에 불완전한 재생으로 인하여 수트 잔량이 존재하게 되면, 수트 잔량으로 인한 필터 고온 노출의 문제가 발생하고, 특히 불완전 재생 상태로 차량이 서비스 센터에서 출고된 뒤 다시 운행되는 동안, 퓨얼 컷(fuel cut)과 같이 많은 양의 산소가 공급되는 경우가 발생하면, 필터 외측부의 수트 잔량이 순간적으로 연소되면서 필터 외측부가 고온에 노출되어, 결국 그 부분에서 필터의 멜팅 및 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 불완전한 재생으로 인하여 수트 잔량이 존재하게 되면, 서비스 진단기(또는 차량 측 제어기) 내부의 모델값 오차를 유발할 수 있는데, 서비스 재생 후에 제어기 내부의 수트 모델값을 "0"으로 리셋하는 제로 레벨링(zero leveling)이 이루어져야 하지만, 실제로 필터 내부에 남아 있는 수트의 잔량을 알 수 없는 문제가 발생한다.
이때 발생한 모델값 오차로 인해 이후의 재생 제어 동안 및 필터 액티브 재생 제어 시점에서 오류가 발생할 가능성이 있고, 그로 인해 필터 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 필터 재생시 발생할 수 있는 필터 주변 부품의 열해 문제를 해결할 수 있고, 불완전한 재생시의 수트 잔량으로 인한 필터 크랙 및 멜팅, 그리고 서비스 재생 후 제어기 내부 모델값 오차 발생 및 그로 인한 제로 레벨링의 오류 및 재생 시점의 오류 발생, 필터 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량에서 재생 실행 명령이 입력되면 현재의 필터 수트 양인 초기 수트(soot) 양을 확인하는 단계;
필터 내 수트를 산화시켜 필터를 재생하는 서비스 재생 제어 모드가 실행되고, 상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안 수트 제거량이 계산되는 단계; 상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안, 상기 초기 수트 양 정보와 상기 계산된 수트 제거량 정보에 기초하여 현재의 수트 잔량을 확인 및 모니터링하는 단계; 상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 후 누적하여 카운트 된 시간이 설정된 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건에서 현재의 수트 잔량을 설정된 목표 잔량과 비교하는 단계; 및 상기 현재의 수트 잔량이 상기 목표 잔량을 초과하면, 누적하여 카운트 된 시간이 상기 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건에서 수트 잔량이 목표 잔량에 도달할 때까지 서비스 재생 제어 모드의 실행을 유지하는 단계를 포함하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 자동차 배기가스 필터의 재생 방법은, 서비스 재생 모드 실행 동안, 현재의 수트 잔량이 상기 목표 잔량을 초과하고, 누적하여 카운트 된 시간이 상기 제1 허용 시간을 초과하면, 필터 온도를 낮추고 필터에 공급되는 산소의 양을 줄여 필터 주변 부품의 열해를 방지하는 열해 방지 제어 모드가 실행되는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 자동차 배기가스 필터의 재생 방법은, 상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안, 수트 잔량이 감소하여 상기 목표 잔량에 도달하면, 필터 내 수트 잔량이 추가로 제거될 수 있도록 엔진 퓨얼 컷 제어를 포함하는 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행되는 단계를 더 포함할 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 자동차 배기가스 필터의 재생 방법에 의하면, 열해 방지 제어 모드를 통해 필터 재생시 발생할 수 있는 필터 주변 부품의 열해 문제를 해결할 수 있게 된다.
또한, 서비스 재생 제어 모드와 열해 방지 제어 모드, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드의 순차적인 실행을 통해 서비스 재생 제어 후 수트 잔량을 완전히 제거할 수 있고, 결과적으로 불완전한 재생시의 수트 잔량으로 인한 필터 크랙 및 멜팅, 그리고 서비스 재생 후 제어기 내부 모델값 오차 발생 및 그로 인한 제로 레벨링의 오류 및 재생 시점의 오류 발생, 필터 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 서비스 재생 과정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 필터 재생 과정에서 퓨얼 컷이 반복 수행되는 상태를 예시한 도면이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 재생 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 재생 과정의 제어 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 필터 재생시 발생할 수 있는 필터 주변 부품의 열해 문제를 해결할 수 있는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 불완전한 재생시의 수트(soot) 잔량으로 인한 필터 크랙(crack) 및 멜팅(melting), 그리고 서비스 재생 후 서비스 진단기(또는 차량 측 제어기) 내부 모델값 오차 발생 및 그로 인한 제로 레벨링(zero leveling)의 오류 및 재생 시점의 오류 발생, 필터 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에서 배기가스 필터는 가솔린 입자상 물질 필터(GPF)가 될 수 있다.
즉, 본 발명은 가솔린 자동차에 탑재된 엔진, 즉 가솔린 엔진으로부터 연소 후 배출되는 배기가스 중에 포함된 입자상 물질을 포집하여 제거하는 가솔린 입자상 물질 필터(GPF)를 재생하는 방법으로 적용될 수 있는 것이다.
먼저, 본 발명은 필터(GPF) 재생시 발생할 수 있는 필터 주변 부품의 열해가 발생하지 않도록 하기 위한 열해 방지 제어 과정(열해 방지 제어 모드)을 포함한다.
본 발명에서는 개선된 필터 재생 방법으로서, 필터 주변 부품의 열해 방지를 위해 필터 승온 온도를 700℃ 수준으로 유지하되, 서비스 재생 제어 모드 적용 시간(재생 시간)을 열해 문제가 발생하지 않는 허용 시간 이내로 제한하고, 서비스 재생 후 열해 방지 제어 모드에 의한 일정 시간 동안의 냉각 시간을 적용한 뒤 다시 서비스 재생을 반복한다.
즉, 본 발명에서는, 재생이 완료될 때까지 필터 승온 후 온도를 계속 유지하는 방식이 아닌, 서비스 재생과 열해 방지를 위한 냉각을 번갈아 실시하는 것으로서, 수트를 제거하고 필터를 재생하는 서비스 재생을 여러 번으로 나누어서 중간의 냉각 과정과 함께 순차적으로 실시하는 서비스 재생 분할 제어 개념이 적용된다.
예를 들면, 서비스 재생 1차 수행(10분) → 열해 방지를 위한 냉각 모드 실시(10분) → 서비스 재생 2차 수행(10분)의 순으로 진행할 수 있고, 냉각 모드(후술하는 '열해 방지 제어 모드'임) 진입시에는 통상의 서비스 재생 제어 모드(후술하는 '서비스 재생 제어 모드'임) 대비 엔진 회전수(RPM) 하향, 점화시기 지각량 및 공연비 축소 등의 별도 제어가 적용될 수 있다.
본 발명에서 열해 방지를 위한 냉각 모드(열해 방지 제어 모드)는 필터 주변 부품의 열해를 방지하기 위한 모드로서, 서비스 재생 제어(서비스 재생 제어 모드)에 비해 필터 온도를 낮추고 필터에 공급되는 산소의 양을 줄이는 모드이다.
그리고, 불완전한 재생으로 인해 수트 잔량이 존재할 경우의 문제점, 즉 수트 잔량으로 인해 고온에 노출되는 필터에서 크랙이나 멜팅이 발생하는 문제점, 그리고 수트 잔량으로 인해 서비스 진단기 내부에서 모델값 오차가 발생하고 그로 인해 제로 레벨링의 오류 및 재생 시점의 오류, 필터 손상 등이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 서비스 재생 완료 후에 필터 내부에 존재하는 수트를 추가로 제거하는 과정, 보다 상세히는 수트 잔량을 완전히 제거하는 과정(수트 잔량 완전 제거 제어 모드)이 추가로 진행된다.
필터(즉, GPF)의 재생 속도를 결정하는 주요 인자는 필터 온도와 산소 농도이고, 서비스 재생 수행시 필터 온도의 경우 보통 수트의 산화 가능한 온도까지는 도달한다.
따라서, 재생 수행시의 산소 공급량을 증가시켜주기만 하면 필터의 재생 속도를 빠르게 할 수 있고, 이를 통해 완전한 재생이 가능할 수 있다.
산소 공급량을 증가시킬 수 있는 방법으로서, 엔진 퓨얼 컷(fuel cut)을 적용할 경우 산소 농도가 일정 수준 이상 크게 증가하고, 이러한 퓨얼 컷 동안 스로틀(throttle) 밸브를 추가로 더 열어줄 경우(스로틀 개도량을 증가시킴) 유량 증가(산소 공급량 = 산소 농도×배기량임) 및 퓨얼 컷 시간 증가 효과를 낼 수 있다.
또한, 서비스 센터에서는 고객의 차량을 운행할 수 없으므로, 후술하는 바와 같이 퓨얼 컷 제어를 포함하는 수트 완전 제거 제어 모드를 아이들 정차 중에 실시해야 하고, 장시간 퓨얼 컷을 적용할 수 없다.
따라서, 엔진 회전수를 일정 수준까지 상승시킨 뒤 퓨얼 컷을 실시해야 하고, 한 번의 엔진 퓨얼 컷 기간 동안 재생 가능한 수트의 양이 제한적이므로 도 2에 나타낸 바와 같이 퓨얼 컷을 반복적으로 실시한다.
도 2는 대략 5초 동안의 퓨얼 컷을 15회 반복하여 실시함을 예시하고 있고, 퓨얼 컷 동안 산소 농도가 증가하는 것을 볼 수 있다.
이와 같이 아이들 정차 중 퓨얼 컷을 반복하여 수행하면 서비스 재생 후 남은 수트 잔량이 일시에 산화되는 것도 방지할 수 있고, 결국 일정 횟수만큼 퓨얼 컷을 반복할 경우 수트의 잔량을 완전히 제거하는 것이 가능해진다.
이러한 과정을 통해 필터(GPF) 내부 수트 잔량을 완전히 제거한 후 서비스 진단기(또는 차량 측 제어기) 내부에 저장되어 있는 수트 모델값을 "0"으로 리셋하는 제로 레벨링이 이루어질 수 있다.
한편, 상기한 열해 방지 제어 과정은 차량별 또는 엔진별 상황에 따라 차이를 나타낼 수 있다.
즉, 일부 차종의 경우 열해 문제가 발생하지 않으므로 열해 방지 제어 모드가 불필요할 수 있고, 일부 차종은 열해 방지 제어 모드가 반드시 필요할 수 있다.
또한, 서비스 재생 시간도 차종마다 다르고, 열해 방지의 시간도 차종마다 다를 수 있다.
단, 서비스 현장을 고려할 때, 각 차종별, 엔진별로 재생 제어 과정을 개별로 구성할 수는 없으며, 따라서 각 요구 사항과 서비스 현장 상황을 고려하였을 때, 서비스 업무의 간소화와 방법 단순화의 측면에서, 서비스 재생 제어, 열해 방지 제어, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드를 통합된 제어 모드(이하 '통합 재생 제어 모드'라 칭함)로 구성하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명에서는 서비스 재생 제어 모드, 열해 방지 제어 모드, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드를 통합으로 구성하여 서비스 부분에서 작업자가 한 번의 간단한 조작으로 통합 재생 제어 모드에서 상기한 모드의 과정이 일괄적으로 수행 및 완료될 수 있도록 한다.
다만, 열해 방지 제어 모드의 경우, 상황에 따라 선택적으로 실행될 수 있도록 함이 바람직하며, 후술하는 바와 같이 서비스 재생 제어 모드의 시간(재생 시간)이 정해진 허용 시간(제1 허용 시간)에 도달하였음에도 수트 잔량이 목표 잔량에 도달하지 않을 경우에만 실시되도록 한다.
즉, 후술하는 도 3의 S18 단계에서 'No'인 경우에만 열해 방지 제어 모드가 실행되고, 후술하는 도 3의 S18 단계에서 'Yes'이고 S19 단계에서 'Yes'이면 서비스 재생 제어 모드는 실행되지 않는다.
또한, 상기 통합 재생 제어 모드 기준으로 차종 및 엔진 종류에 따라 각 제어 모드별 적용 조건이나 시간 등의 설정값을 이용하여 개별 상황에 따라 최적화된 통합 재생 제어 모드가 수행되도록 할 수 있다.
또는 필터 재생을 하고자 하는 차량의 차종이 주변 부품의 열해 발생 위험이 없는 차량인 경우, 서비스 센터의 작업자가 서비스 진단기를 통해 해당 차종을 입력할 경우 자동으로 열해 방지 제어 모드가 수행되지 않도록 할 수 있다.
즉, 열해 발생 위험이 없는 것으로 정해진 차종의 경우 후술하는 서비스 재생 제어 모드와 수트 잔량 완전 제거 제어 모드만이 수행되도록 서비스 진단기에 설정될 수 있는 것이다.
그리고, 각 모드별 천이 과정에 대해 설명하면, 서비스 재생 제어를 위한 차량 입고시 GPF 경고등 점멸 후 고객이 얼마만큼 더 주행을 하고 입고했느냐에 따라, 즉 입고 시점에 따라 서비스 재생 초기의 수트 양이 달라질 수 있다.
즉, 일정한 서비스 재생 제어 시간만으로 서비스 재생 수행 후 수트 잔량이 얼마나 되는지 확인이 불가능하므로, 이 경우 즉시 퓨얼 컷 제어를 적용한다면 필터 등 장치 및 부품 손상이 발생할 수 있다.
이러한 상황을 고려하여 서비스 재생 제어 중에 수트 잔량이 일정 수준 이하로 떨어지면 수트 완전 제거를 위한 퓨얼 컷 제어 모드가 실행되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 서비스 재생 제어 허용 시간이 경과하였음에도 일정 수준 이하로 수트 잔량이 떨어지지 않을 경우 열해 문제가 발생할 수 있으므로 열해 방지 제어 모드가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 일정 시간 동안 열해 방지 제어 모드를 적용하여 배기계 온도가 하강하면 다시 서비스 재생 제어 모드가 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 필터 재생 과정에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 재생 방법을 나타내는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 재생 과정의 제어 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
먼저, 필터의 서비스 재생을 위해 차량이 서비스 센터에 입고되면, 작업자가 서비스 진단기를 차량에 통신 가능하게 연결한다.
이와 같이 서비스 진단기를 차량에 연결하게 되면, 통상의 서비스 재생시와 마찬가지로 차량 측 제어기와 서비스 진단기가 통신하여 서로 통신 가능하게 연결됨을 확인하게 된다(S11).
이어 작업자가 서비스 진단기를 통해 통신 연결이 이루어짐을 확인한 뒤, 서비스 진단기에서 재생 실행을 위한 소정의 조작을 하게 되면, 이러한 작업자 조작에 따라 서비스 진단기에서는 차량 측 제어기로 재생 실행 명령이 입력된다.
이때, 작업자는 서비스 진단기에서 소정의 조작 과정을 통하여 필터 재생을 위해 연결된 현재 차량의 차종이나 엔진 종류를 입력하여 선택하도록 할 수 있다.
이렇게 재생이 실행되기 전에 작업자가 서비스 진단기에 차종이나 엔진 종류를 입력하게 되면, 서비스 진단기에서는 작업자가 입력한 차종이나 엔진 종류에 따른 설정값들이 맵 데이터 등의 설정 데이터로부터 결정되어 선택된다.
또한, 상기와 같이 서비스 진단기에서 차량 측 제어기로 재생 실행 명령이 입력되면, 서비스 진단기와 더불어 차량 측 제어기에서도 재생 실행 명령이 입력되었는지를 확인하여(S12) 작업자에 의해 서비스 재생을 위한 조작이 있었음을 확인하게 되고, 더불어 상기한 작업자의 조작에 의해 서비스 재생이 시작됨을 확인하게 된다(서비스 재생 실행 확인)(S13).
이때, 차량 측 제어기에서 센서를 통해 검출 및 취득된 현재의 필터 수트 양 정보, 즉 초기 수트 양 정보를 서비스 진단기에 전달하여 공유하도록 설정될 수 있고, 그 밖에 차량 측 제어기와 서비스 진단기가 해당 차량의 이전 재생 이력 정보 등을 통신을 통해 공유하도록 설정될 수 있다.
예를 들면, 차량의 이전 수트 잔량 완전 제거 횟수, 즉 수트 잔량 완전 제거 제어 모드의 이전 실행 횟수 등 정보를 서비스 진단기와 차량 측 제어기가 확인 및 통신을 통해 전달하여 공유하도록 설정될 수 있다.
이후 서비스 진단기와 차량 측 제어기 간의 통신 및 협조 제어하에 통합 재생 제어 모드가 수행되고, 이러한 통합 재생 제어 모드에서는 서비스 재생 제어 모드와 열해 방지 제어 모드, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 별도의 추가적인 작업자 조작 없이도 통합 재생 제어의 정해진 과정과 로직, 순서에 따라 순차적이고 일괄적으로 실행된다.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 서비스 진단기와 차량 측 제어기 간의 통신 및 협조 제어하에 서비스 재생 제어 모드가 먼저 실행된다(S14).
이때, 상기 설정값 정보로서 해당 차량에 대한 서비스 재생 제어 모드의 정해진 엔진 목표 회전수(이하 '제1 목표 회전수'라 칭함)와 점화시기 지각량(이하 '제1 지각량'이라 칭함), 공연비(이하 '제1 공연비')에 따라 서비스 재생 제어가 실시된다(S15).
즉, 엔진 회전수(RPM)를 상기 제1 목표 회전수로 제어하고, 필터 재생이 가능한 온도까지 필터 온도를 올리기 위해 엔진의 점화시기를 상기 제1 지각량만큼 지각시키는 승온 제어를 실시하며, 재생에 필요한 충분한 산소를 필터에 공급하기 위해 상기 제1 공연비를 공연비 제어 목표값으로 하여 엔진에 대한 공연비 희박 제어를 실시한다.
상기와 같이 서비스 재생 제어 모드가 실행되는 동안에는 서비스 재생 제어 모드 시작 후의 시간, 즉 재생 시간(도 5의 '재생 시간' 참조)이 누적 및 카운트 되고(S16), 시간이 경과함에 따라 수트의 제거량이 계속해서 계산되는 것과 동시에, 상기 초기 수트 양과 상기 계산된 수트의 제거량 정보에 기초하여 현재의 수트 잔량을 지속적으로 확인 및 모니터링하게 된다(S17).
여기서, 수트의 제거량 계산에 대해서는 통상의 기술자에게 이미 알려져 있는 공지의 기술 사항이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 서비스 재생 제어 모드 시작 후, 상기 카운트 된 재생 시간이, 상기 설정값 정보인 서비스 재생 제어 모드의 정해진 허용 시간(이하 '제1 허용 시간'이라 칭함)에 도달하는지를 판단한다(S18).
여기서, 상기 재생 시간이 제1 허용 시간에 도달한 경우에는 열해 방지 제어 모드가 실행된다(S21).
반면, S18 단계에서 상기 재생 시간이 아직 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건일 때, 현재의 수트 잔량을 상기 설정값 정보 중 하나인 목표 잔량과 계속해서 비교하게 되고(S19), 만약 여기서 수트 잔량이 목표 잔량을 계속해서 초과하는 상태라면 상기한 서비스 재생 제어 모드의 실행이 계속해서 유지된다.
그러나, 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안 현재의 수트 잔량이 목표 잔량까지 낮아져 목표 잔량 이하가 되면, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행된다(도 4의 S25 단계로 이동함).
이때, 현재의 수트 잔량이 목표 잔량까지 낮아져 목표 잔량 이하가 되면, 정해진 지연 시간 동안 대기 후(S20), 상기 지연 시간이 경과하였을 때 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행된다.
즉, 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안 현재의 수트 잔량이 목표 잔량에 도달하여 수트 잔량 완전 제거 제어 모드의 실행 조건을 만족하더라도, 바로 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행되는 것이 아닌, 상기 지연 시간 이후에 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행되도록 한 것이다.
여기서, 지연 시간 또한 상기 설정값 정보 중 하나이다.
한편, S18 단계에서 상기 재생 시간이 제1 허용 시간에 도달한 경우 열해 방지 제어 모드의 실행이 시작되고(S21), 열해 방지 제어 모드에서도 상기 설정값 정보로서 목표 회전수(이하 '제2 목표 회전수'라 칭함), 점화시기 지각량(이하 '제2 지각량'이라 칭함), 공연비(이하 '제2 공연비')가 미리 설정되어 있게 된다.
즉, 서비스 진단기(또는 차량 측 제어기)에는 열해 방지 제어 모드에서의 설정값 정보로서 제2 목표 회전수와 제2 지각량, 제2 공연비가 미리 설정되어 있게 되며, 열해 방지 제어 모드는 위에서 설명한 냉각 모드에 해당하는 모드로서, 서비스 재생 제어 모드에 비해 목표 회전수가 낮게 설정되고, 서비스 재생 제어 모드에 비해 점화시기 지각량이 작게 설정되며, 산소 공급량(산소 농도)을 줄이기 위해 공연비 또한 서비스 재생 제어 모드에 비해 작게 설정된다.
즉, 제2 목표 회전수가 제1 목표 회전수보다 낮게 설정되고, 제2 지각량과 제2 공연비(예, 도 5에서 λ=1이 될 수 있음)가 각각 제1 지각량과 제1 공연비에 비해 작게 설정되는 것이다.
이로써, 열해 방지 제어 모드가 실행되면, 상기 설정값 정보로서 해당 차량에 대한 열해 방지 제어 모드의 정해진 엔진 목표 회전수인 제2 목표 회전수와 점화시기 지각량인 제2 지각량, 그리고 공연비인 제2 공연비에 따라 열해 방지 제어 제어가 실시된다(S22).
즉, 엔진 회전수(RPM)를 제2 목표 회전수로 제어하고, 점화시기를 제2 지각량만큼 지각시켜 제어하며, 공연비를 제2 공연비로 제어하는 엔진 제어가 실시된다.
또한, 상기와 같이 열해 방지 제어 모드가 실행되는 동안, 열해 방지 제어 모드 시작 후의 시간, 즉 열해 방지 제어 시간(도 5에서 '냉각 시간'으로 표기됨)이 새로이 누적 및 카운트 된다(S23).
그리고, 상기 카운트 된 열해 방지 제어 시간을, 상기 설정값 정보 중 하나인 정해진 허용 시간(이하 '제2 허용 시간'이라 칭함)과 비교하고(S24), 만약 열해 방지 제어 시간이 제2 허용 시간을 경과하게 되면, 상기 열해 방지 제어 모드를 종료한 후, 다시 S14 단계 이후 서비스 재생 제어 모드로 전환되는 모드 천이가 이루어진다.
결국, 그 이후에는 다시 정해진 재생 시간(즉, 제1 허용 시간임) 동안 서비스 재생 제어 모드가 실행된다(S14-S18).
도 5를 참조하면, 서비스 진단기의 재생 소프트웨어가 실행된 후 실행이 종료될 때까지 본 발명에 따른 통합 재생 제어 모드가 수행됨을 보이고 있다.
또한, 서비스 재생 제어 모드가 제1 허용 시간(재생 시간) 동안 실행되고 난 후(서비스 재생 비트 '1'임), 열해 방지 제어 모드가 제2 허용 시간(냉각 시간) 동안 실행되고(서비스 재생 비트 '0'임), 이어 다시 서비스 재생 제어 모드가 제1 허용 시간(재생 시간) 동안 실행됨(서비스 재생 비트 '1'임)을 볼 수 있다.
이와 같이 도 5의 실시예에서는 서비스 재생 제어 모드와 열해 방지 제어 모드가 교대로 번갈아 수행되되, 한 번의 서비스 재생 제어 모드 후 열해 방지 제어 모드가 수행되고, 이어 한 번의 서비스 재생 제어 모드가 더 실행되고 있다.
여기서, 실시예로서 서비스 재생 제어 모드 2번과 열해 방지 제어 모드 1번이 실시되고 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐, 수트 잔량이 목표 잔량에 도달하여 그 이하가 될 때까지(도 5에서 재생 성공 비트가 '1'이 될 때까지) 서비스 재생 제어와 열해 방지 제어가 교대로 각각의 정해진 허용 시간(제1 허용 시간과 제2 허용 시간) 동안 실행될 수 있으며, 이때 서비스 재생 제어와 열해 방지 제어의 횟수가 상기와 같이 각각 2번과 1번으로 한정되는 것은 아니다.
그 밖에 도 5를 참조하면, 엔진에 대한 목표 회전수와 점화시기 지각량, 공연비가 서비스 재생 제어 모드와 열해 방지 제어 모드별로 각각 미리 설정됨을 볼 수 있고, 각각의 설정된 목표 회전수(제1 및 제2 목표 회전수)와 점화시기 지각량(제1 및 제2 지각량), 공연비(제1 및 제2 공연비)에 따라 엔진을 제어하여 재생을 위한 각 제어 모드가 수행됨을 볼 수 있다.
한편, S19 단계에서 수트 잔량이 목표 잔량 이하가 되어 재생 성공이 이루어진 뒤, 지연 시간 경과 후에는 서비스 진단기와 차량 측 제어기 간의 통신 및 협조 제어하에 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행된다(S25).
상기 수트 잔량 완전 제거 제어 모드에서는 상기 설정값 정보로서 해당 모드에서의 목표 회전수(이하 '제3 목표 회전수', '제4 목표 회전수'라 칭함) 및 그 상승 기울기, 그리고 점화시기 지각량(이하 '제3 지각량'이라 칭함)이 이용된다(S26).
이때, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드에서는 엔진 회전수가 목표로 하는 제3 목표 회전수에 도달할 때까지 상기 상승 기울기로 엔진 회전수를 점차 상승시키고, 동시에 엔진에 대해 점화시기 지각량이 제3 지각량이 되도록 지각시키는 제어가 이루어진다(S26).
본 발명에서 제3 지각량은 제1 지각량보다는 작은 값으로 설정되고, 제2 지각량과 비교하여 같거나 다른 값일 수 있다.
또한, 제3 목표 회전수는 제1 목표 회전수보다 높게 설정될 수 있고, 제4 목표 회전수는 제1 목표 회전수보다는 낮게, 그리고 제2 목표 회전수보다는 높게 설정될 수 있다.
또한, 엔진 회전수가 상기 상승 기울기로 상승하여 제3 목표 회전수에 도달하면, 설정값 정보인 제1 유지시간 동안 엔진 회전수를 제3 목표 회전수로 유지하는 엔진 제어가 수행되고, 이어 제1 유지시간이 경과하고 나면 엔진에 대한 연료 분사를 차단하는 엔진 퓨얼 컷 제어(fuel-cut off control)를 수행한다(도 5 참조).
이에 더하여 엔진 퓨얼 컷 동안 스로틀 밸브를 추가로 더 열어주어 스로틀 개도량을 상기 설정값 정보 중 하나인 개도량 목표값까지 증가시키는 공기량 증가 제어를 수행한다.
이에 따라, 엔진 회전수는 다시 점차 낮아지게 되는데, 이후 엔진 회전수를 상기 설정값 정보인 제4 목표 회전수와 비교하여(S29), 엔진 회전수가 제4 목표 회전수에 도달하면, 엔진에 대한 퓨얼 컷(연료 분사 차단) 제어를 중단하고 연료 분사를 재개한 뒤(S30), 연료 분사 재개 상태에서 설정값 정보인 제2 유지시간 동안 엔진 회전수를 상기 제4 목표 회전수로 유지한다.
이어 제2 유지시간 경과 후 엔진 회전수가 다시 제3 목표 회전수에 도달할 때까지 상기 상승 기울기로 엔진 회전수를 점차 상승시키는 엔진 제어를 실시하고, 이어 제3 목표 회전수에서 제1 유지시간 동안 엔진 회전수를 유지한 후, 엔진 회전수가 다시 제4 목표 회전수에 도달할 때까지 엔진에 대한 퓨얼 컷 제어를 실시한다.
결국, 제4 목표 회전수에 도달하면, 다시 제2 유지시간 동안 엔진 회전수를 제4 목표 회전수로 유지한다.
이와 같이 수트 잔량 완전 제거 제어 모드에서는, 엔진에 대한 점화시기 지각 제어와 더불어, 엔진 회전수를 제3 목표 회전수까지 설정된 상승 기울기로 상승시켰다가 제1 유지시간 후 퓨얼 컷을 시작하여 엔진 회전수를 제4 목표 회전수까지 하강시킨 뒤 제2 유지시간 동안 제4 목표 회전수로 유지하는 과정을 몇 차례 반복하게 된다.
또한, 서비스 진단기와 차량 측 제어기는 엔진 회전수 상승 제어 및 퓨얼 컷 제어, 점화시기 지각 제어를 포함하는 상기의 엔진 제어 과정을 반복하는 동안 그 실시횟수를 계속해서 카운트하고(S31), 상기 카운트 된 실시횟수가 설정횟수에 도달하면(S32), 본 발명의 모든 필터 재생 과정, 즉 필터에 대해 서비스 센터에서 실시하는 본 발명의 서비스 재생 과정인 상기 통합 재생 제어 과정을 모두 종료한다.
도 5를 참조하면, 수트 잔량 완전 제거 제어 모드에서 점화시기 지각량을 제3 지각량으로 제어하는 엔진 점화시기 지각 제어가 수행되는 동안, 엔진 회전수 상승 제어(제3 목표 회전수 이용) 및 퓨얼 컷 제어(제4 목표 회전수 이용), 그리고 스로틀 개도량 증가 제어(개도량 목표값 이용)가 설정횟수만큼 반복됨을 볼 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 통합 재생 제어 과정이 모두 종료하면, 엔진 회전수를 최초의 아이들 회전수로 복귀시킴을 볼 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims (17)

  1. 차량에서 재생 실행 명령이 입력되면 현재의 필터 수트 양인 초기 수트(soot) 양을 확인하는 단계;
    필터 내 수트를 산화시켜 필터를 재생하는 서비스 재생 제어 모드가 실행되고, 상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안 수트 제거량이 계산되는 단계;
    상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안, 상기 초기 수트 양 정보와 상기 계산된 수트 제거량 정보에 기초하여 현재의 수트 잔량을 확인 및 모니터링하는 단계;
    상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 후 누적하여 카운트 된 시간이 설정된 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건에서 현재의 수트 잔량을 설정된 목표 잔량과 비교하는 단계;
    상기 현재의 수트 잔량이 상기 목표 잔량을 초과하면, 누적하여 카운트 된 시간이 상기 제1 허용 시간에 도달하지 않은 조건에서 수트 잔량이 목표 잔량에 도달할 때까지 서비스 재생 제어 모드의 실행을 유지하는 단계; 및
    상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안, 수트 잔량이 감소하여 상기 목표 잔량에 도달하면, 필터 내 수트 잔량이 추가로 제거될 수 있도록 엔진 퓨얼 컷 제어를 포함하는 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행되는 단계를 포함하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스 재생 제어 모드는,
    엔진 회전수를 설정된 제1 목표 회전수로 제어하고
    점화시기 지각량이 설정된 제1 지각량이 되도록 엔진을 지각 제어하며,
    공연비를 설정된 제1 공연비가 되도록 엔진에 대한 공연비 희박 제어를 실시하는 모드인 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    서비스 재생 모드 실행 동안, 현재의 수트 잔량이 상기 목표 잔량을 초과하고, 누적하여 카운트 된 시간이 상기 제1 허용 시간에 도달하면, 필터 온도를 낮추고 필터에 공급되는 산소의 양을 줄여 필터 주변 부품의 열해를 방지하는 열해 방지 제어 모드가 실행되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 열해 방지 제어 모드는,
    엔진 회전수를 설정된 제2 목표 회전수로 제어하고
    점화시기 지각량이 설정된 제2 지각량이 되도록 엔진을 지각 제어하며,
    공연비를 설정된 제2 공연비가 되도록 엔진에 대한 공연비 제어를 실시하는 모드이고,
    상기 제2 목표 회전수와 제2 지각량, 제2 공연비는 각각 상기 서비스 재생 제어 모드에서의 설정된 목표 회전수, 지각량, 공연비와 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 목표 회전수는 상기 서비스 재생 제어 모드의 목표 회전수보다 낮게 설정되고, 상기 제2 지각량와 공연비는 각각 상기 서비스 재생 제어 모드의 설정된 점화시기 지각량과 공연비에 비해 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 열해 방지 제어 모드가 실행되는 동안 새로이 카운트 된 열해 방지 제어 시간을 설정된 제2 허용 시간과 비교하는 단계; 및
    상기 열해 방지 제어 시간이 제2 허용 시간에 도달하면 상기 서비스 재생 제어 모드의 실행이 다시 시작되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스 재생 제어 모드의 실행 동안, 수트 잔량이 감소하여 상기 목표 잔량에 도달하면, 설정된 지연 시간 경과 후 상기 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 수트 잔량 완전 제거 제어 모드는,
    점화시기 지각량이 설정된 제3 지각량이 되도록 엔진을 지각 제어하고,
    엔진 회전수를 설정된 제3 목표 회전수에 도달할 때까지 설정된 기울기로 상승시킨 후 엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하는 모드인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3 지각량은 제1 지각량보다는 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    엔진 회전수가 설정된 제4 목표 회전수에 도달할 때까지 엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제3 목표 회전수는 제1 목표 회전수보다 높은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제4 목표 회전수는 제1 목표 회전수보다는 낮으면서 제2 목표 회전수보다는 높은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 수트 잔량 완전 제거 제어 모드는,
    엔진 회전수가 상기 제3 목표 회전수에 도달하고 나면 설정된 제1 유지 시간 동안 엔진 회전수를 제3 목표 회전수로 유지하고,
    엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하여 엔진 회전수가 상기 제4 목표 회전수에 도달하고 나면 설정된 제2 유지시간 동안 엔진 회전수를 제4 목표 회전수로 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 수트 잔량 완전 제거 제어 모드는,
    엔진 회전수가 상기 제3 목표 회전수에 도달한 후 엔진 회전수가 제4 목표 회전수에 도달할 때까지 엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하는 과정을 설정횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 수트 잔량 완전 제거 제어 모드가 실행되는 단계에서 엔진이 퓨얼 컷 상태로 제어되는 동안 스로틀 개도량을 설정된 개도량 목표값까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기가스 필터는 가솔린 엔진에서 배출되는 배기가스 중 입자상 물질을 포집하여 제거하기 위한 가솔린 입자상 물질 필터인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 필터의 재생 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7103169B2 (ja) * 2018-11-05 2022-07-20 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
CN113404576B (zh) * 2020-03-17 2022-10-04 联合汽车电子有限公司 颗粒捕集器的服务再生方法、再生装置及可读存储介质
CN115341980B (zh) * 2022-08-15 2024-02-02 奇瑞汽车股份有限公司 Gpf再生方法、装置及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110072802A1 (en) * 2009-09-29 2011-03-31 Ford Global Technologies, Llc Particulate filter regeneration in an engine
JP2013227969A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Kubota Corp ディーゼルエンジンの排気処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10167796B2 (en) * 2017-05-17 2019-01-01 GM Global Technology Operations LLC Gasoline particulate filter regeneration strategy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110072802A1 (en) * 2009-09-29 2011-03-31 Ford Global Technologies, Llc Particulate filter regeneration in an engine
JP2013227969A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Kubota Corp ディーゼルエンジンの排気処理装置

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