KR102534129B1 - Urea water injection system and method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 요소수 분사시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a urea water injection system and a method using the same.
일반적으로 디젤 엔진 차량에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx), 입자상 물질(Particulate Matters, PM) 및 미립자 분진 등은 대기 중에서 광화학 반응을 일으켜 스모그현상을 발생시키고 대기 중 오존을 파괴하는 주요 요인으로 지적되고 있다. In general, nitrogen oxides (NOx), particulate matter (PM), and particulate dust contained in exhaust gas emitted from diesel engine vehicles cause photochemical reactions in the atmosphere to cause smog and destroy ozone in the atmosphere. pointed out as a factor.
이에 유럽의 자동차 배기가스 규제 기준인 유로 5까지는 디젤엔진의 배기가스 저감 시스템에 배가가스재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 시스템과 DPF(Diesel Particulate Filter) 장치 등을 적용하여 규제 기준을 충족시키고 있었다. Accordingly, up to Euro 5, the European vehicle exhaust gas regulation standard, the exhaust gas reduction system of a diesel engine was applied with an exhaust gas recirculation (EGR) system and a diesel particulate filter (DPF) device to meet the regulatory standards.
하지만, 유로 6에서 질소산화물 배출기준이 더욱 강화되면서 기존 시스템과 장치로는 규제 기준을 충족시키는데 한계가 있으며, 최근 강화된 배기 규제의 충족을 위해서는 모든 디젤 엔진에 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 시스템(이하 'SCR 시스템'이라 함)이 적용되어야만 한다. However, as nitrogen oxide emission standards are further strengthened in Euro 6, there is a limit to meeting the regulatory standards with existing systems and devices. ) system (hereinafter referred to as 'SCR system') must be applied.
SCR 시스템은 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 일산화탄소와 탄화수소(Hydrocarbon, HC) 등을 포함하는 환원제가 산소와 질소산화물 중에서 질소산화물과 더 잘 반응하도록 한다는 의미에서 선택적 촉매 환원이라고 명명되고 있다. 예를 들어, 종래 SCR 시스템은 요소수 탱크와 인젝터(Injector)가 구비되어 엔진 배기관에 흐르는 배기가스에 요소수와 같은 환원제를 분사함으로써 질소산화물을 효과적으로 정화한다. The SCR system is named selective catalytic reduction in the sense that reducing agents including urea, ammonia, carbon monoxide and hydrocarbons (HC) react better with nitrogen oxides among oxygen and nitrogen oxides. For example, a conventional SCR system is provided with a urea water tank and an injector to effectively purify nitrogen oxides by injecting a reducing agent such as urea water into exhaust gas flowing through an engine exhaust pipe.
SCR 시스템은 SCR담체 및 촉매에 요소수(Urea)을 분사하여 질소산화물(NOx)을 질소(N)과 수증기(H2O), 이산화탄소(CO2)로 분리하는 장치로 요소수(Urea)의 역할이 중요하다. 요소수는 32.5%의 요소와 67.5%의 물에 혼합으로 에어와 접촉하거나 영상 110℃ 이상에서 결정화가 시작되며, 영하11℃ 이하에서는 얼어 외부환경에 민감한 물질이다.The SCR system is a device that separates nitrogen oxides (NOx) into nitrogen (N), water vapor (H 2 O), and carbon dioxide (CO 2 ) by spraying urea to the SCR carrier and catalyst. role is important. Urea water is mixed with 32.5% of urea and 67.5% of water, and crystallization begins when it comes into contact with air or at temperatures above 110℃, and freezes at -11℃ below, making it a sensitive material to the external environment.
따라서, 차량에 요소수 탱크와 분사장치간 연결호스에 있는 요소수는 장치에 부착위치 및 운행 조건 등에 따라 항상 요소수가 채워져 있지 않기 때문에, 주기적으로 요소수 탱크에서 요소수 분사장치까지 요소수 흡입여부 및 요소수노즐에서 요소수가 분사되고 확인하는 부분이 중요하다.Therefore, since the urea water in the connection hose between the urea water tank and the injection device in the vehicle is not always filled with urea water depending on the attachment position and driving conditions, etc. And the part where urea water is sprayed and confirmed from the urea water nozzle is important.
현재까지의 요소수 흡입 및 요소수 분사 여부 확인은 요소수펌프에서 요소수가 토출되는 압력을 측정하여 판단하고 있으며, 요소수의 흡입여부는 알 수 있으나, 요소수 결정에 의한 압력에 변화가 심하여 노즐 상태를 정확히 진단하지 못하고 있는 실정이다. Until now, the confirmation of urea water intake and urea water injection is determined by measuring the pressure at which urea water is discharged from the urea water pump. The condition cannot be accurately diagnosed.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2020-0104127호(Patent Document 1) Korean Patent Publication No. 10-2020-0104127
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1074050호(Patent Document 2) Korean Patent Registration No. 10-1074050
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다. The present invention has been made to solve the above problems.
본 발명은 요소수유로의 압력값에 대한 오차범위을 최소화하고 분사장치까지의 요소수가 유지되어 최적의 효율이 나올 수 있는 Suction 및 노즐상태확인에 대한 기술을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a technique for determining the state of suction and nozzles that can minimize the error range for the pressure value of the urea water passage and maintain the number of urea up to the injection device to obtain optimal efficiency.
또한, 본 발명은 기존 고가의 요소수 전용센서를 대체하는 기술로써, 압력센서를 이용하여 요소수 분사장치의 Suction, 정상분사, 노즐막힘 여부를 모니터링하고 진단하는 기술을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is a technology that replaces the existing expensive urea solution-only sensor, and is intended to provide a technology for monitoring and diagnosing suction, normal injection, and nozzle clogging of a urea solution injection device using a pressure sensor.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 배기가스 저감장치의 선택적 환원장치(Selective Catalytic Reduction, SCR)에 요소수를 공급하는 요소수 분사시스템으로서, 요소수가 저장되는 요소수탱크(110); 요소수펌프(123)를 이용하여 상기 요소수탱크(110)로부터 요소수를 공급하는 요소수유로(120)으로서, 상기 요소수탱크(110)의 요소수를 다시 상기 요소수탱크(110)로 순환시키는 제1 요소수유로(121) 및 요소수를 요소수분사장치(130)로 공급시키는 제2 요소수유로(122)를 포함하는, 요소수유로(120); 에어레귤레이터(141)를 이용하여 상기 요소수분사장치(130)와 연결된 요소수노즐(142)에 에어를 공급하는 에어유로(140)로서, 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력을 센싱하는 압력센서(143)가 구비된, 에어유로(140); 및 미리 설정된 방식으로 상기 요소수펌프(123) 및 에어레귤레이터(141)를 동작시키는 제어모듈(150)로서, 상기 요소수펌프(123) 및 에어레귤레이터(141)가 함께 동작되는 제1 모드에서 상기 압력센서(143)를 이용하여 기준압력을 연산한 후, 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값을 미리 설정된 주기로 획득하는 제어모듈(150); 을 포함하며, 상기 제어모듈(150)은, 연산된 상기 기준압력을 이용하여, 정상범위를 연산하되, 상기 유체의 압력값이 상기 정상범위를 초과하는 경우, 상기 요소수펌프(123)의 정상토출상태로 판단하는, 요소수 분사시스템을 제공한다. One embodiment of the present invention for solving the above problems is a urea water injection system for supplying urea water to a selective catalytic reduction (SCR) of an exhaust gas reduction device, and a urea water tank in which urea water is stored. (110); As a urea
상기 에어유로(140)은, 상기 에어레귤레이터(141)로부터 공급되는 에어를 조절하는 에어밸브(144)가 구비되며, 상기 에어밸브(144) 후단에는 상기 제1 요소수유로(121)와 삼방향밸브(3-Way Valve)(124)를 통해 연결되는 에어분기유로(160)를 더 포함하며, 상기 삼방향밸브(124)는, 제1 측이 상기 제2 요소수유로(122)와 연결되고, 제2 측은 상기 제1 요소수유로(121)와 연결되며, 제3 측은 상기 에어분기유로(160)와 연결될 수 있다. The
상기 제1 모드는, 상기 에어밸브(144)가 폐쇄된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 상기 요소수펌프(123)가 제1 출력으로 동작된 후, 상기 요소수펌프(123)가 상기 제1 출력보다 낮은 제2 출력으로 동작되되, 상기 에어밸브(144)가 개방되어 상기 에어레귤레이터(141)로부터 에어가 공급되며, 상기 삼방향밸브(124) 중 상기 제1 측으로 연통된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 유지되는 압력이 상기 기준압력으로 결정될 수 있다. In the first mode, in a state in which the
상기 제어모듈(150)은, 상기 제1 모드에서, 상기 유체의 압력값이 상기 정상범위 미만일 경우, 미리 설정된 횟수만큼 상기 제1 모드를 반복하여 수행하도록 설정될 수 있다. The
상기 제어모듈(150)은, 상기 요소수분사장치(130)를 통해 요소수가 분사되는 제2 모드로 동작되며, 상기 제2 모드에서는, 상기 요소수분사장치(130)로부터 분사되는 요소수의 최대분사량에 대한 압력값을 기준으로, 최대압력을 연산하되, 상기 최대압력을 이용하여 상기 요소수유로(120)의 막힘을 판단할 수 있다. The
상기 제2 모드에서는, 상기 제1 모드에서 결정된 정상범위를 초과하는 경우; 또는 상기 최대압력을 복수로 연산하되, 제N 최대압력 및 제N+1 최대압력의 기울기값이 증가하는 경우; 에 상기 요소수유로(120)의 막힘으로 판단할 수 있다. In the second mode, when the normal range determined in the first mode is exceeded; Alternatively, if the maximum pressure is calculated in plurality, but the slope values of the Nth maximum pressure and the N+1th maximum pressure increase; It can be determined that the
한편, 본 발명은 전술한 요소수 분사시스템을 제어하는 방법으로서, (a) 에어밸브(144)가 폐쇄된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 상기 요소수펌프(123)가 제1 출력으로 동작됨으로써, 상기 요소수탱크(110)의 요소수가 상기 제1 요소수유로(121)를 따라 순환하는, 단계(S110); (b) 상기 에어밸브(144)가 개방되어 상기 에어레귤레이터(141)로부터 에어가 공급되며, 상기 요소수펌프(123)가 상기 제1 출력보다 작은 제2 출력으로 동작되는 단계로서, 상기 에어유로(140)로부터 분기되는 에어분기유로(160), 상기 제1 및 제2 요소수유로(121, 122)와 연결된 삼방향밸브(124)가 상기 제2 요소수유로(122)로 연통되도록 조절됨으로써, 상기 요소수탱크(110)의 요소수 및 에어가 상기 요소수노즐(142)로 토출되는, 단계(S120); (c) 상기 압력센서(143)를 이용하여, 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값이 획득되는 단계로서, 상기 압력값을 미리 설정된 방식을 이용하여 기준압력이 연산되는 단계(S130); 및 (d) 상기 (c) 단계에서 연산된 기준압력 및 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값을 비교하여, 상기 요소수펌프(123)의 정상토출상태를 판단하는 단계(S140); 를 포함하며, 상기 (d) 단계에서, 상기 제어모듈(150)은, 상기 기준압력을 이용하여, 정상범위를 연산하되, 상기 유체의 압력값이 상기 정상범위를 초과하는 경우, 상기 요소수펌프(123)의 정상토출상태로 판단하는, 방법을 제공한다. On the other hand, the present invention is a method for controlling the above-described urea water injection system, (a) in a state in which the
상기 (d) 단계 이후, (e) 상기 요소수분사장치(130)를 통해 요소수가 분사되는 제2 모드로 동작되는 단계로서, 상기 제2 모드에서는, 상기 요소수분사장치(130)로부터 분사되는 요소수의 최대분사량에 대한 압력값을 기준으로, 최대압력을 연산하되, 상기 최대압력을 이용하여 상기 요소수유로(120)의 막힘을 판단하는, 단계(S150); 를 더 포함할 수 있다.After the step (d), (e) operating in a second mode in which urea water is injected through the
본 발명은 요소수유로의 압력값에 대한 오차범위을 최소화하고 분사장치까지의 요소수가 유지되어 최적의 효율이 나올 수 있는 Suction 및 노즐상태확인에 대한 기술을 제공할 수 있다. The present invention can provide a technique for suction and nozzle condition check that minimizes the error range for the pressure value of the urea water passage and maintains the number of urea up to the injection device to obtain optimal efficiency.
또한, 본 발명은 기존 고가의 요소수 전용센서를 대체하는 기술로써, 압력센서를 이용하여 요소수 분사장치의 Suction, 정상분사, 노즐막힘 여부를 모니터링하고 진단할 수 있다.In addition, the present invention is a technology that replaces the existing expensive urea solution-only sensor, and it is possible to monitor and diagnose suction, normal injection, and nozzle clogging of the urea solution injection device using a pressure sensor.
도 1은 본 발명에 따른 요소수 분사시스템의 유로를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 요소수 분사시스템의 제어모듈을 나타내는 개념도이다.
도 3A는 도 2에서 본 발명인 요소수 분사시스템의 제1 모드 중 1단계를 도시하는 모식도이다.
도 3B는 도 2에서 본 발명인 요소수 분사시스템의 제1 모드 중 2단계를 도시하는 모식도이다.
도 4는 도 3의 요소수펌프 및 에어레귤레이터의 동작에 대한 모식도이다.
도 5는 도 4를 기준으로, 각 구간의 압력값을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 출원인에 의한 실험데이터로서, 요소수노즐의 상태확인을 위해 1,000초 동안 에어밸브를 온/오프하여 측정한 압력값이다.
도 7은 요소수노즐 또는 요소수유로의 이상 상태로 판단된 예시를 도시하는 그래프이다.
도 8은 요소수노즐 또는 요소수유로의 이상 상태로 판단된 다른 예시를 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 요소수 분사시스템을 이용한 방법의 순서도이다.1 is a schematic diagram showing a flow path of a urea water injection system according to the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a control module of the urea water injection system according to the present invention.
Figure 3A is a schematic diagram showing a first step of the first mode of the urea water injection system of the present invention in Figure 2.
Figure 3B is a schematic diagram showing the second step of the first mode of the urea water injection system of the present invention in Figure 2.
Figure 4 is a schematic view of the operation of the urea water pump and the air regulator of FIG.
FIG. 5 is a graph showing pressure values in each section based on FIG. 4 .
6 is experimental data by the present applicant, and is a pressure value measured by turning on/off the air valve for 1,000 seconds to check the state of the urea water nozzle.
7 is a graph showing an example in which the urea water nozzle or the urea water passage is determined to be in an abnormal state.
8 is a graph showing another example of an abnormal state of a urea water nozzle or a urea water passage.
9 is a flow chart of a method using a urea water injection system according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element mentioned below may also be the second element within the technical spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 분사시스템에 대해 설명한다. Hereinafter, a urea water injection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
본 발명에 따른 요소수 분사시스템은 배기가스 저감장치의 선택적 환원장치(Selective Catalytic Reduction, SCR)에 요소수를 공급하는 시스템으로 이해될 수 있다. 본원에서는 요소수분사장치(130) 및 차량제어기(ECU)(미도시)가 포함된 구조를 예로 들어 설명한다. 또한, 본원에서는 본 발명에 따른 요소수 분사시스템이 차량에 적용됨을 전제로 설명하도록 하나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 본 발명이 적용 가능한 모든 장치/시스템에 적용될 수 있다. The urea water injection system according to the present invention may be understood as a system for supplying urea water to a selective catalytic reduction (SCR) of an exhaust gas reduction device. In the present application, a structure including the urea
차량의 엔진은 연료와 에어가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진은 흡기매니폴드를 통해 내부로 에어가 유입되고, 배기매니폴드를 통해 연소 과정에서 발생된 배기가스를 모은 후 외부로 배출하게 된다. 배기파이프는 엔진의 배기매니폴드에 연결되어 배기가스를 차량의 외부로 배출시키며, 이 때, SCR은 배기파이프에 장착되며, 요소수를 사용하여 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 질소기체로 환원시킨다.The engine of a vehicle burns a mixture of fuel and air to convert chemical energy into mechanical energy. Air is introduced into the engine through the intake manifold, and the exhaust gas generated in the combustion process is collected and discharged to the outside through the exhaust manifold. The exhaust pipe is connected to the exhaust manifold of the engine to discharge exhaust gas to the outside of the vehicle. return to
요소수분사장치(130)는 인가되는 작동신호에 따라 요소수탱크(110)에 저장된 요소수를 요소수펌프(123)를 통해 일정한 압력으로 펌핑하여 요소수노즐('인젝터'라 불리기도 함)를 통해 배기파이프로 분사한다.The urea
배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)은 요소수를 만나 발생하는 화학작용과 촉매과정을 거쳐 인체에 무해한 질소(N2)와 물(H2O)로 변환된다. 여기서, 상기 요소수는 요소와 물을 혼합하여 제조된 화학물질로써 배기 가스에 분사된 요소수는 암모니아(NH3)로 분해되고 분해된 암모니아는 질소산화물을 위한 환원제로 사용된다. Nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas are converted into nitrogen (N2) and water (H2O) harmless to the human body through chemical and catalytic processes that occur when meeting urea water. Here, the urea water is a chemical substance prepared by mixing urea and water, and the urea water injected into the exhaust gas decomposes into ammonia (NH3), and the decomposed ammonia is used as a reducing agent for nitrogen oxides.
배기파이프에는 매연필터가 더 장착되어 배기가스에 포함된 수트(soot)를 포집할 수 있다. 이로써, 엔진에서 발생된 배기가스는 상기 매연필터와 요소수분사장치(130)를 순차적으로 지나가며 배기가스 내의 유해한 성분이 제거될 수 있다. 차량 제어기는 각종 센서 및 장치를 통해 차량의 운행에 따른 운전정보를 수집하고 이를 토대로 배기가스 저감을 위한 전반적인 동작을 제어한다. 상기 운전정보는 배기가스를 정화하기 위해 필요한 배기가스의 질소산화물량, 엔진 회전속도, 연료 분사량, SCR 촉매 온도 및 배기 유량을 포함할 수 있다.A particulate filter is further mounted on the exhaust pipe to collect soot included in the exhaust gas. As a result, the exhaust gas generated from the engine passes through the particulate filter and the urea
차량제어기는 적어도 하나의 질소산화물 센서를 통해 배기파이프에 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물량을 측정하고, 이를 기반으로 요소수의 공급량을 결정한다. 그리고, 상기 요소수의 공급량에 따른 요소수가 공급될 수 있도록 요소수 공급 장치에 작동지령을 인가하는 상위 제어기로써 동작된다.The vehicle controller measures the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe through at least one nitrogen oxide sensor, and determines the supply amount of urea water based on the measured amount. And, it operates as an upper controller that applies an operation command to the urea water supply device so that the urea water can be supplied according to the supply amount of the urea water.
일 예시로서, 차량제어기는 SCR의 전단과 후단에 각각 설치된 센서들로부터 질소산화물양을 측정하여 그 편차에 따른 요소수 공급량을 보정할 수 있다. 이 때, 차량 제어기는 차량의 운전에 따른 상기 엔진 회전속도, 연료 분사량, SCR 촉매온도 및 배기유량을 참조하여 요소수 공급량을 보정할 수 있다. As an example, the vehicle controller may measure the amount of nitrogen oxides from sensors installed at the front and rear ends of the SCR, and correct the urea solution supply amount according to the deviation. At this time, the vehicle controller may correct the urea water supply amount by referring to the engine rotation speed, the fuel injection amount, the SCR catalyst temperature, and the exhaust flow rate according to the driving of the vehicle.
한편, 본원의 제어모듈(150)은 차량제어기에 통합된 형태로 구성될 수도 있다. 다만, 본원에서는 SCR에 대한 기능을 구분하여 설명하기 위해, 별도로 제어모듈(150)을 정의하여 설명하도록 한다. Meanwhile, the
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 요소수 분사시스템은 요소수탱크(110), 요소수유로(120), 요소수분사장치(130), 에어유로(140), 제어모듈(150) 및 에어분기유로(160)를 포함한다. 1 and 2, the urea water injection system according to the present invention includes a
요소수탱크(110)는 요소수가 저장 또는 저류되는 탱크이다. 밀폐용기로서, 외부에서 주입된 요소수를 저장하며, 도면에는 도시되지 않았으나, 수량센서 및 온도센서를 포함할 수 있다. The
요소수유로(120)는 요소수펌프(123)를 이용하여 요소수탱크(110)로부터 요소수를 공급하는 유로이다. The
요소수유로(120)는 제1 및 제2 요소수유로(121, 122)로 구분될 수 있다. 제1 요소수유로(121)는 요소수탱크(110)의 요소수를 다시 요소수탱크(110)로 순환시키는 순환유로를 의미한다. 제2 요소수유로(122)는 요소수탱크(110)의 요소수를 요소수노즐(142)로 제공하는 유로이다. The
이 때, 제1 및 제2 요소수유로(121, 122)는 삼방향밸브(3-Way Valve)(124)에 의해 연결된다. 또한, 삼방향밸브(124)는 에어분기유로(160)와 연결된다. At this time, the first and second
구체적으로, 삼방향밸브(124)의 제1 측은 제2 요소수유로(122)와 연결되고, 제2 측은 상기 제1 요소수유로(121)와 연결되며, 제3 측은 에어분기유로(160)와 연결되며, 삼방향밸브(124)는 전자식밸브로서, 제어모듈(150)에 의해 자동 제어된다. Specifically, the first side of the three-
에어유로(140)는 에어레귤레이터(141)를 이용하여 요소수분사장치(130)와 연결된 요소수노즐(142)에 에어를 공급하도록 구성된다. 에어가 유동하는 방향을 기준으로 설명하면, 에어레귤레이터(141)-에어밸브(144)-압력센서(143)-요소수노즐(142) 순서로 배치될 수 있다. 에어밸브(144)는 에어레귤레이터(141)로부터 공급되는 에어를 조절한다. 에어의 공급을 개폐할 수 있을 뿐만 아니라, 에어의 공급량을 제어할 수 있다. 에어밸브(144)는 전자식밸브로서, 제어모듈(150)에 의해 자동 제어될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 에어분기유로(160)는 에어밸브(144) 후단에 연결되어 전술한 삼방향밸브(124)와 연결된다. 에어유로(140)는 압력센서(143)의 후단에서 제2 요소수유로(122)와 합쳐지는 형태로 형성되며, 제2 요소수유로(122)와 합쳐지는 지점(P)부터 요소수노즐(142)까지는 요소수 또는 에어가 공급될 수 있다. 압력센서(143)는 에어의 압력값을 포함하여, 에어 및 요소수의 합산 압력값을 모두 센싱하도록 구성된다. 에어 및 요소수가 합산된 상태를 이하에서는 '유체'라 정의하여 설명한다.The
As shown in FIG. 1, the
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한편, 에어유로(140)의 중간에는 오리피스(145)가 구비될 수 있다. 오리피스(145)는 요소수노즐(142)에 적정한 에어를 주입하는 기능을 수행한다. 또한, 오리피스(145) 후단에는 제1 역류방지밸브(146)가 구비될 수 있다. 일종의 체크밸브로서, 에어유로(140)에 요소수가 역류하는 것을 방지할 수 있다. Meanwhile, an
제2 요소수유로(122)의 후단에는 제2 역류방지밸브(125)가 구비될 수 있다. 제2 역류방지밸브(125)는 요소수펌프(123)의 역류를 방지하는 기능을 수행한다. 제1 및 제2 역류방지밸브(146, 125)는 유체의 일방향 유동만을 허용하는 바, 이러한 기능을 수행하는 공지된 모든 구성이 사용될 수 있음을 미리 명시한다. A second
요소수노즐(142)은 요소수를 미립화하는 구성으로 이해될 수 있으며, 에어유로(140) 및 제2 요소수유로(122)가 합류하는 구간의 단부로 이해될 수 있다. 요소수노즐(142)에 막힘 현상이 발생되는 경우, 요소수가 요소수분사장치(130)에 제대로 공급되지 않음에 따라, 차량제어기에 에러코드를 발생시킬 수 있다. The
이하에서는, 도 2 내지 8을 참조하여, 본 발명에 따른 요소수 분사시스템을 이용한 모드 동작을 설명한다. Hereinafter, mode operation using the urea water injection system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8 .
제어모듈(150)은 요소수펌프(123) 및 에어레귤레이터(141)를 제1 모드 또는 제2 모드로 동작시킬 수 있다. The
'제1 모드'는 요소수탱크(110)로부터 요소수펌프(123)까지 요소수가 공급되어 요소수펌프(123) 구동시, 요소수가 정상적으로 토출되는지 확인하는 모드로 이해될 수 있다. The 'first mode' may be understood as a mode for checking whether urea water is normally discharged when urea water is supplied from the
도 4를 참조하면, 요소수가 요소수탱크(110)에서 요소수펌프(123)까지 공급되는 과정은, ⓐ과정과 같이 에어밸브(144)는 닫혀있는 상태에서, 요소수펌프(123)만 구동하도록 제어된다. 요소수펌프(123)가 구동되면, 요소수탱크(110)에서 요소수가 요소수펌프(123)까지 유동한 후, 다시 요소수탱크(110)로 유입되는 순환을 의미한다. Referring to FIG. 4, in the process of supplying urea water from the
이 때 요소수탱크(110)와 요소수펌프(123) 사이에 에어가 있는 부분을 요소수가 채워져야 하므로, 적정한 요소수펌프의 구동 및 시간이 필요하다. 이를 '요소수 Suction 구간'으로 구분할 수 있다. At this time, since urea water must be filled in the air-filled portion between the
이후 요소수펌프(123)의 구동을 최소화 하고, 에어와 함께 구동하는 동작이 수행된다. 삼방향밸브(124)가 제1 요소수유로(121)로 유동하는 것을 차단하도록 전환된다. 삼방향밸브(124)는 제2 요소수유로(122)로 유동하도록 전환됨으로써, 에어 및 요소수가 함께 요소수노즐(142)로 공급될 때, 압력값이 센싱되도록 설정된다. 이 때, 압력값은 미리 설정된 주기로 센싱을 수행하며, 실시간 센싱이 수행될 수 있다. Then, an operation of minimizing the driving of the
도 5를 함께 참조하면, 요소수 Suction 구간에는 유체의 분사량이 많은 바, 일시적으로 유체의 압력값이 크게 상승할 수 있다. 초기에 일시적으로 상승한 압력이 일정시간 이후에 유지되는 압력값을 '기준압력'으로 결정할 수 있다. Referring to FIG. 5 together, since the injection amount of fluid is large in the urea water suction section, the pressure value of the fluid may temporarily increase significantly. A pressure value at which the initially temporarily increased pressure is maintained after a certain period of time may be determined as the 'reference pressure'.
이와 같이, 기준압력이 결정된 이후에는 기준압력을 기반으로 정상범위를 설정한다. 일 예시로서, 기준압력의 90% 내지 110%를 정상범위로 설정할 수 있다. 압력센서(143)에 의해 센싱되는 압력값은 일시적으로 증감 변동할 수 있는 바, 정상범위를 설정하여 판단하는 것이 바람직하다.In this way, after the reference pressure is determined, a normal range is set based on the reference pressure. As an example, 90% to 110% of the reference pressure may be set as a normal range. Since the pressure value sensed by the
요소수펌프(123)에서 요소수가 정상적으로 토출하는 것을 판단하는 것은, ⓒ과정과 같이, 요소수펌프(123)에 일정한 구동신호를 인가하고, 에어 및 요소수가 함께 토출되는 경우의 압력값이 전술한 정상범위를 초과하는지 여부로 판단할 수 있다. 다시 말하면, 실시간 센싱되는 압력값이 정상범위를 초과하지 못하는 경우인 ⅰ)정상범위 이내의 경우 및 ⅱ)정상범위 이하인 경우에는 현재 요소수펌프(123)에서 요소수가 정상적으로 토출되지 못하는 '제1 에러상태'로 규정한다. Determining whether the urea water is normally discharged from the
제1 에러상태로 확인된 경우, ⓐ과정을 재시도하여 요소수펌프(123)에 요소수 유입 및 토출 여부을 반복 확인하도록 설정된다. 다만, 요소수가 요소수펌프(123)에 인입 되지 않고, 에어만 구동하게 되면 요소수펌프(123)에 고열로 인한 손상 가능성이 있는 바, 무한 반복하지는 않으며, 미리 설정된 횟수만큼 반복하도록 설정된다. 요소수펌프(123)의 보호를 위해, 반복 확인은 2~5회로 제한되는 것이 바람직하다. If it is confirmed as the first error state, it is set to repeatedly check whether urea water is introduced into and discharged from the
전술한 바와 같이, 요소수 Suction 구간은 ⓐ 내지 ⓒ과정으로 구성될 수 있다. 요소수펌프(123) 및 에어레귤레이터(141)의 출력 제어를 통해 상기의 과정들은 구분된다. 도 4를 참조하면, ⓐ과정에서는 요소수펌프(123)를 20Hz 출력으로 동작시키고, ⓑ과정에서는 요소수펌프(123)를 1Hz 출력으로 동작시키되, 에어레귤레이터(141)를 함께 구동시킬 수 있다. 요소수펌프(123)의 상태를 판단하는 ⓒ과정에서는 요소수펌프(123)를 10Hz 출력으로 증가시키면서, 센싱되는 압력값이 기준압력 대비 300mbar 이상인지 확인하여 요소수펌프(123)의 상태를 판단한다. As described above, the number of elements Suction section may be composed of ⓐ to ⓒ processes. The above processes are separated by controlling the output of the
'제2 모드'는 요소수노즐(142)을 포함하여, 요소수유로(120)의 막힘을 판단하는 모드이다. 도 6을 참조하면, 요소수노즐(142) 상태확인을 위해 1,000초 동안 에어밸브(144)를 ON/OFF하여 압력을 측정하였고, 화살표로 표시한 기준압력이 측정되어야 하나, 도 6의 그래프에 도시된 바와 같이, 측정값의 변화가 심하여 정확한 판단을 할 수 없다. The 'second mode' is a mode for determining clogging of the
그 원인은 요소수펌프(123)에 의해, 요소수유로(120)로 공기가 유입되면 요소수의 수분이 증발하여 미세한 요소결정이 생기는 것으로 파악된다. The cause is understood to be that when air is introduced into the urea
요소수유로(120) 내부 벽면에 붙어있는 요소결정이 에어가 토출되면서 요소수노즐(142)에 유입되어 압력값이 간헐적 또는 불규칙적으로 변화한다.The urea crystal attached to the inner wall of the
요소결정은 수분에 쉽게 녹는 성질을 가지고 있어, 요소수펌프(123)에서 요소수유로(120)에 요소수을 분사하면 요소수에 요소수결정이 녹아 압력값이 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 현상을 바탕으로 요소수 및 에어를 요소수유로(120) 및 요소수노즐(142)에 분사하면 요소결정이 없이 일정한 압력을 유지할 수 있는 바, 최소량의 요소수 분사를 통해 요소수유로(120) 및 요소수노즐(142)의 막힘 뿐만 아니라, 전체적인 상태를 확인할 수 있다. Since the urea crystal has a property of being easily soluble in water, when the urea water is sprayed from the
제2 모드는 요소수분사장치(130)를 통해 요소수가 분사되는 모드로 이해될 수 있다. 이는 'SCR 제어'로 불리기도 한다. The second mode may be understood as a mode in which urea water is injected through the urea
제2 모드에서는, 요소수분사장치(130)로부터 분사되는 요소수의 최대분사량에 대한 압력값을 기준으로, 최대압력을 연산하되, 최대압력을 이용하여 요소수유로(120)의 막힘을 판단한다. 또한, 전술한 제1 모드에서 결정되는 기준압력이 계속 증가하는 경우에도, 이를 요소수유로(120)의 불량으로 판단한다. 이러한 요소수유로(120)의 불량을 '제2 에러상태'로 규정할 수 있다. In the second mode, the maximum pressure is calculated based on the pressure value for the maximum injection amount of the urea water injected from the urea
도 7을 참조하여 설명한다. 제2 모드에서는 요소수를 최소량 분사하되, 에어와 함께 분사하면서, 압력값을 센싱한다. 제1 모드에서 설정된 기준압력을 기반으로, 정상범위(도 7에서는 '허용압력'임)를 설정한다. This will be described with reference to FIG. 7 . In the second mode, the minimum amount of urea water is injected, and the pressure value is sensed while being injected together with air. Based on the reference pressure set in the first mode, a normal range ('permissible pressure' in FIG. 7) is set.
노란색 라인과 같이, 기준압력 및 허용압력 사이에 들어오면, '정상상태'로 판단하며, 주황색 라인과 같이, 허용압력 이상인 경우, 이를 요소수노즐(142)의 막힘으로 결정한다. 붉은색 라인과 같이, 허용압력을 크게 벗어나는 경우에는 요소수유로(120) 및 요소수노즐(142)의 전체적인 문제가 있다고 판단한다. Like the yellow line, if it comes between the reference pressure and the allowable pressure, it is determined as a 'normal state', and if it is more than the allowable pressure, like the orange line, it is determined as clogging of the
제2 모드에서는 일 예시로서, ⅰ)제1 모드에서 결정된 정상범위를 초과하는 경우, ⅱ)최대압력을 복수로 연산하되, 제N 최대압력 및 제N+1 최대압력의 기울기값이 증가하는 경우에 요소수유로(120)의 막힘으로 판단하도록 설정될 수 있다. In the second mode, as an example, i) when the normal range determined in the first mode is exceeded, ii) when the maximum pressure is calculated in plurality, but the slope values of the Nth maximum pressure and the N+1th maximum pressure increase It can be set to determine that the
전술한 제1 및 제2 모드는 제어모듈(150)을 통해 자동으로 제어될 수 있으며, 관리자단말로 모니터링 결과를 실시간 제공하도록 구성될 수 있다. The above-described first and second modes may be automatically controlled through the
도 8은 요소수노즐 또는 요소수유로의 이상 상태로 판단된 다른 예시를 도시하는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 요소수노즐(142)이 막혀서 압력값이 높아지면, 압력값의 편차가 적어지는 문제가 발생된다. 가장 아래의 그래프를 참고하면, 요소수펌프(123)는 구동하지 않고, 에어레귤레이터(141)만 동작되더라도 압력값이 크게 높아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 에어만 공급되는 경우와 에어 및 요소수가 함께 공급되는 경우의 압력값 편차가 없음을 의미한다. 이 경우에는, 전술한 제1 모드에서 요소수펌프(123)의 정상동작을 판단하기 어렵다. 8 is a graph showing another example of an abnormal state of a urea water nozzle or a urea water passage. Referring to FIG. 8 , when the pressure value increases due to the clogging of the
한편, 본 발명은 제3 모드를 동작할 수 있다. 제3 모드는 요소수유로(120)를 클리닝하는 모드로 이해될 수 있다. 에어가 공급됨 없이, 최소한의 요소수만 유동시킴으로써, 요소수유로(120) 내부를 세척할 수 있다. 물론, 요소수유로(120) 이외에, 별도의 세척수탱크(미도시)와 연결된 경우, 요소수가 아닌 전문 세척수를 이용하여, 요소수유로(120)를 세척할 수도 있다. Meanwhile, the present invention may operate the third mode. The third mode may be understood as a mode of cleaning the
도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 요소수 분사시스템을 제어하는 방법을 설명한다. 전술한 사항과 중복되는 설명은 생략한다. Referring to FIG. 9, a method of controlling the urea water injection system according to the present invention will be described. A description overlapping with the foregoing will be omitted.
본 발명은 단계(S110) 내지 단계(S150)를 포함한다. The present invention includes steps S110 to S150.
단계(S110)은 에어밸브(144)가 폐쇄된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 상기 요소수펌프(123)가 제1 출력으로 동작됨으로써, 요소수탱크(110)의 요소수가 상기 제1 요소수유로(121)를 따라 순환하는 단계이다. In step S110, the
단계(S120)은 에어밸브(144)가 개방되어 에어레귤레이터(141)로부터 에어가 공급되며, 요소수펌프(123)가 상기 제1 출력보다 작은 제2 출력으로 동작되는 단계로서, 에어유로(140)로부터 분기되는 에어분기유로(160), 제1 및 제2 요소수유로(121, 122)와 연결된 삼방향밸브(124)가 제2 요소수유로(122)로 연통되도록 조절됨으로써, 요소수탱크(110)의 요소수 및 에어가 요소수노즐(142)로 토출되는 단계이다. Step (S120) is a step in which the
단계(S130)은 압력센서(143)를 이용하여, 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값이 획득되는 단계로서, 압력값을 미리 설정된 방식을 이용하여 기준압력이 연산되는 단계이다. Step S130 is a step in which a pressure value of the fluid discharged from the
단계(S140)은 단계(S130)에서 연산된 기준압력 및 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값을 비교하여, 요소수펌프(123)의 정상토출상태를 판단하는 단계이다. 이 때, 제어모듈(150)은, 기준압력을 이용하여, 정상범위를 연산하되, 유체의 압력값이 정상범위를 초과하는 경우, 요소수펌프(123)의 정상토출상태로 판단할 수 있다. Step S140 is a step for determining the normal discharge state of the
단계(S150)은 요소수분사장치(130)를 통해 요소수가 분사되는 제2 모드로 동작되는 단계이다. 제2 모드에서는, 요소수분사장치(130)로부터 분사되는 요소수의 최대분사량에 대한 압력값을 기준으로, 최대압력을 연산하되, 최대압력을 이용하여 요소수유로(120)의 막힘을 판단하는 단계이다. Step S150 is a step of operating in the second mode in which urea water is injected through the urea
이상에서 전술한 본 발명의 요소수 분사시스템은 하드웨어인 서버와 결합되어 실행되기 위한 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. The above-described urea water injection system of the present invention may be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a server, which is hardware, and stored in a medium.
전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The above-described program is C, C++, JAVA, machine language, etc. It may include a code coded in a computer language. These codes may include functional codes related to functions defining necessary functions for executing the methods, and include control codes related to execution procedures necessary for the processor of the computer to execute the functions according to a predetermined procedure. can do. In addition, these codes may further include memory reference related codes for which location (address address) of the computer's internal or external memory should be referenced for additional information or media required for the computer's processor to execute the functions. there is. In addition, when the processor of the computer needs to communicate with any other remote computer or server in order to execute the functions, the code uses the computer's communication module to determine how to communicate with any other remote computer or server. It may further include communication-related codes for whether to communicate, what kind of information or media to transmit/receive during communication, and the like.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다. The storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, or memory, but a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device. Specifically, examples of the storage medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., but are not limited thereto. That is, the program may be stored in various recording media on various servers accessible by the computer or various recording media on the user's computer. In addition, the medium may be distributed to computer systems connected through a network, and computer readable codes may be stored in a distributed manner.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented in a software module executed by hardware, or implemented by a combination thereof. A software module may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any form of computer readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, the present specification has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalents from the embodiments of the present invention. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the scope of protection of the present invention should be defined by the claims.
110: 요소수탱크
120: 요소수유로
121: 제1 요소수유로
122: 제2 요소수유로
130: 요소수분사장치
140: 에어유로
150: 제어모듈
160: 에어분기유로110: urea water tank
120: urea feeding passage
121: first urea feeding passage
122: second urea feeding passage
130: urea water injection device
140: air flow
150: control module
160: air branch passage
Claims (8)
요소수가 저장되는 요소수탱크(110);
요소수펌프(123)를 이용하여 상기 요소수탱크(110)로부터 요소수를 공급하는 요소수유로(120)으로서, 상기 요소수탱크(110)의 요소수를 다시 상기 요소수탱크(110)로 순환시키는 제1 요소수유로(121) 및 요소수를 요소수분사장치(130)로 공급시키는 제2 요소수유로(122)를 포함하는 요소수유로(120);
에어레귤레이터(141)를 이용하여 상기 요소수분사장치(130)와 연결된 요소수노즐(142)에 에어를 공급하는 에어유로(140)로서, 상기 제2 요소수유로(122)와 일 지점에서 합쳐지는 형태로 형성되고, 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력을 센싱하는 압력센서(143)가 구비된 에어유로(140); 및
미리 설정된 방식으로 상기 요소수펌프(123) 및 에어레귤레이터(141)를 동작시키는 제어모듈(150)로서, 상기 요소수펌프(123) 및 에어레귤레이터(141)가 함께 동작되는 제1 모드에서 상기 압력센서(143)를 이용하여 기준압력을 연산한 후, 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값을 미리 설정된 주기로 획득하는 제어모듈(150);
을 포함하고,
상기 에어유로(140)는,
상기 에어레귤레이터(141)로부터 공급되는 에어를 조절하는 에어밸브(144)가 구비되며, 상기 에어밸브(144) 후단에는 상기 제1 요소수유로(121)와 삼방향밸브(3-Way Valve)(124)를 통해 연결되는 에어분기유로(160)를 더 포함하며,
상기 제어모듈(150)은,
연산된 상기 기준압력을 이용하여, 정상범위를 연산하되,
상기 유체의 압력값이 상기 정상범위를 초과하는 경우, 상기 요소수펌프(123)의 정상토출상태로 판단하는,
요소수 분사시스템.
As a urea water injection system for supplying urea water to a selective catalytic reduction (SCR) of an exhaust gas reduction device,
A urea water tank 110 in which urea water is stored;
As a urea water flow path 120 for supplying urea water from the urea water tank 110 using the urea water pump 123, the urea water in the urea water tank 110 is returned to the urea water tank 110. A urea water passage 120 including a first urea water passage 121 for circulation and a second urea water passage 122 for supplying urea water to the urea water injection device 130;
An air flow path 140 that supplies air to the urea water nozzle 142 connected to the urea water injection device 130 by using the air regulator 141, and is combined with the second urea water flow path 122 at one point. an air flow path 140 formed in a branch shape and equipped with a pressure sensor 143 for sensing the pressure of the fluid discharged from the urea water nozzle 142; and
As a control module 150 for operating the urea water pump 123 and the air regulator 141 in a preset manner, in a first mode in which the urea water pump 123 and the air regulator 141 are operated together, the pressure After calculating the reference pressure using the sensor 143, the control module 150 for acquiring the pressure value of the fluid discharged from the urea water nozzle 142 at a predetermined cycle;
including,
The air flow path 140,
An air valve 144 for controlling air supplied from the air regulator 141 is provided, and at the rear end of the air valve 144, the first urea water passage 121 and a 3-way valve ( 124) further includes an air branch passage 160 connected through,
The control module 150,
Using the calculated reference pressure, the normal range is calculated,
When the pressure value of the fluid exceeds the normal range, it is determined that the urea water pump 123 is in a normal discharge state,
Urea water injection system.
상기 삼방향밸브(124)는,
제1 측이 상기 제2 요소수유로(122)와 연결되고, 제2 측은 상기 제1 요소수유로(121)와 연결되며, 제3 측은 상기 에어분기유로(160)와 연결된,
요소수 분사시스템.
According to claim 1,
The three-way valve 124,
The first side is connected to the second element water passage 122, the second side is connected to the first element water passage 121, and the third side is connected to the air branch passage 160.
Urea water injection system.
상기 제1 모드는,
상기 에어밸브(144)가 폐쇄된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 상기 요소수펌프(123)가 제1 출력으로 동작된 후,
상기 요소수펌프(123)가 상기 제1 출력보다 낮은 제2 출력으로 동작되되, 상기 에어밸브(144)가 개방되어 상기 에어레귤레이터(141)로부터 에어가 공급되며, 상기 삼방향밸브(124) 중 상기 제1 측으로 연통된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 유지되는 압력이 상기 기준압력으로 결정되는,
요소수 분사시스템.
According to claim 2,
The first mode,
After the urea water pump 123 is operated with the first output for a preset time in a state in which the air valve 144 is closed,
The urea water pump 123 is operated with a second output lower than the first output, the air valve 144 is opened and air is supplied from the air regulator 141, and the three-way valve 124 In the state of communication with the first side, the pressure maintained for a preset time is determined as the reference pressure,
Urea water injection system.
상기 제어모듈(150)은,
상기 제1 모드에서, 상기 유체의 압력값이 상기 정상범위 미만일 경우, 미리 설정된 횟수만큼 상기 제1 모드를 반복하여 수행하도록 설정된,
요소수 분사시스템.
According to claim 3,
The control module 150,
In the first mode, when the pressure value of the fluid is less than the normal range, the first mode is set to be repeatedly performed by a preset number of times,
Urea water injection system.
상기 제어모듈(150)은,
상기 요소수분사장치(130)를 통해 요소수가 분사되는 제2 모드로 동작되며,
상기 제2 모드에서는,
상기 요소수분사장치(130)로부터 분사되는 요소수의 최대분사량에 대한 압력값을 기준으로, 최대압력을 연산하되, 상기 최대압력을 이용하여 상기 요소수유로(120)의 막힘을 판단하는,
요소수 분사시스템.
According to claim 1,
The control module 150,
It operates in a second mode in which urea water is injected through the urea water injection device 130,
In the second mode,
Calculate the maximum pressure based on the pressure value for the maximum injection amount of the urea water injected from the urea water injection device 130, and determine the blockage of the urea water passage 120 using the maximum pressure,
Urea water injection system.
상기 제2 모드에서는,
상기 제1 모드에서 결정된 정상범위를 초과하는 경우; 또는
상기 최대압력을 복수로 연산하되, 제N 최대압력 및 제N+1 최대압력의 기울기값이 증가하는 경우; 에 상기 요소수유로(120)의 막힘으로 판단하는,
요소수 분사시스템.
According to claim 5,
In the second mode,
When exceeding the normal range determined in the first mode; or
When the maximum pressure is calculated in plurality, but the slope values of the Nth maximum pressure and the N+1th maximum pressure increase; Determined by the clogging of the urea water passage 120,
Urea water injection system.
(a) 에어밸브(144)가 폐쇄된 상태에서, 미리 설정된 시간동안 상기 요소수펌프(123)가 제1 출력으로 동작됨으로써, 상기 요소수탱크(110)의 요소수가 상기 제1 요소수유로(121)를 따라 순환하는, 단계(S110);
(b) 상기 에어밸브(144)가 개방되어 상기 에어레귤레이터(141)로부터 에어가 공급되며, 상기 요소수펌프(123)가 상기 제1 출력보다 작은 제2 출력으로 동작되는 단계로서, 상기 에어유로(140)로부터 분기되는 에어분기유로(160), 상기 제1 및 제2 요소수유로(121, 122)와 연결된 삼방향밸브(124)가 상기 제2 요소수유로(122)로 연통되도록 조절됨으로써, 상기 요소수탱크(110)의 요소수 및 에어가 상기 요소수노즐(142)로 토출되는, 단계(S120);
(c) 상기 압력센서(143)를 이용하여, 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값이 획득되는 단계로서, 상기 압력값을 미리 설정된 방식을 이용하여 기준압력이 연산되는 단계(S130); 및
(d) 상기 (c) 단계에서 연산된 기준압력 및 상기 요소수노즐(142)로부터 토출되는 유체의 압력값을 비교하여, 상기 요소수펌프(123)의 정상토출상태를 판단하는 단계(S140); 를 포함하며,
상기 (d) 단계에서,
상기 제어모듈(150)은,
상기 기준압력을 이용하여, 정상범위를 연산하되,
상기 유체의 압력값이 상기 정상범위를 초과하는 경우, 상기 요소수펌프(123)의 정상토출상태로 판단하는,
방법.
A method for controlling the urea water injection system according to any one of claims 1 to 6,
(a) With the air valve 144 closed, the urea water pump 123 is operated with the first output for a preset time, so that the urea water in the urea water tank 110 flows into the first urea water flow path ( 121), step S110;
(b) the air valve 144 is opened, air is supplied from the air regulator 141, and the urea water pump 123 is operated with a second output smaller than the first output, wherein the air flow path The air branch passage 160 branching from the air passage 140 and the three-way valve 124 connected to the first and second element water passages 121 and 122 are controlled to communicate with the second element water passage 122, , The urea water and air in the urea water tank 110 are discharged to the urea water nozzle 142, step (S120);
(c) obtaining a pressure value of the fluid discharged from the urea water nozzle 142 using the pressure sensor 143, and calculating a reference pressure using the pressure value in a preset method ( S130); and
(d) comparing the reference pressure calculated in step (c) with the pressure value of the fluid discharged from the urea water nozzle 142 to determine the normal discharge state of the urea water pump 123 (S140) ; Including,
In step (d),
The control module 150,
Calculate the normal range using the reference pressure,
When the pressure value of the fluid exceeds the normal range, it is determined that the urea water pump 123 is in a normal discharge state,
method.
상기 (d) 단계 이후,
(e) 상기 요소수분사장치(130)를 통해 요소수가 분사되는 제2 모드로 동작되는 단계로서, 상기 제2 모드에서는, 상기 요소수분사장치(130)로부터 분사되는 요소수의 최대분사량에 대한 압력값을 기준으로, 최대압력을 연산하되, 상기 최대압력을 이용하여 상기 요소수유로(120)의 막힘을 판단하는, 단계(S150); 를 더 포함하는,
방법.According to claim 7,
After step (d),
(e) operating in a second mode in which urea water is injected through the urea water injector 130, in the second mode, for the maximum injection amount of the urea water injected from the urea water injector 130 Calculating a maximum pressure based on the pressure value, and determining whether the urea water passage 120 is clogged using the maximum pressure (S150); Including more,
method.
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Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
KR20180130921A (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-10 | 에이치에스디엔진 주식회사 | Reductant supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102534129B9 (en) | 2024-03-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |