KR102539410B1 - Method for Activation of Vehicle Aftertreatment System Using Exhaust Gas Temperature Increase - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 배출가스 저감장치 제어에 관한 것으로, 특히 낮은 배출가스 온도로 인한 비활성화 상태를 배출가스 승온으로 빠르게 활성화 상태로 전환시켜줌으로써 질소산화물 저감이 향상되는 차량 배출가스 저감장치의 활성화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control of a vehicle exhaust gas reduction device, and more particularly, to a method for activating a vehicle exhaust gas reduction device in which nitrogen oxide reduction is improved by quickly converting an inactive state due to a low exhaust gas temperature into an active state by increasing the exhaust gas temperature. will be.
일반적으로 차량은 배출가스 저감장치를 구비하고, 상기 배출가스 저감장치는 배출가스에 포함된 입자상 물질(Particulate Matters) 및 질소산화물을 저감한다.In general, a vehicle is equipped with an exhaust gas reduction device, and the exhaust gas reduction device reduces particulate matter and nitrogen oxides included in exhaust gas.
일례로 상기 배출가스 저감장치는 요소수(Urea)의 환원작용으로 NOx를 제거하는 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction)가 사용되며, PM(입자상물질)을 포집 후 태워주는(Regeneration) DPF(Diesel Particulate Filter)가 사용된다. 이 경우 상기 Regeneration(재생)은 HC분사 및 발열반응(Exothermic)을 이용하여 포집된 Soot를 주기적으로 제거해 주는 동작이다.For example, the exhaust gas reduction device uses a selective catalytic reduction (Selective Catalytic Reduction) that removes NOx by a reduction action of urea, and a Diesel Particulate DPF (Diesel Particulate Regeneration) that collects and burns PM (particulate matter). filter) is used. In this case, the Regeneration is an operation that periodically removes collected soot using HC injection and exothermic reaction.
특히 상기 선택적 환원 촉매는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx-NO, NO2)을 환원제(NH3)와 탈질 촉매를 이용하여 반응시킴으로써 인체에 무해한 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시켜 배출하는 장치로서, 배출가스 저감장치의 선택적 환원 촉매로 주요하게 사용된다. In particular, the selective reduction catalyst reacts nitrogen oxides (NOx-NO, NO2) contained in the exhaust gas with a reducing agent (NH3) and a denitration catalyst to reduce them to nitrogen (N2) and water (H2O) harmless to the human body and discharge them. As a device, it is mainly used as a selective reduction catalyst for exhaust gas reduction devices.
그러므로 상기 배출가스 저감장치는 질소산화물 저감에 대한 선택적 환원 촉매(즉, SCR) 성능 평가가 요구된다.Therefore, the exhaust gas reduction device is required to evaluate the performance of a selective reduction catalyst (ie, SCR) for nitrogen oxide reduction.
이를 위해 상기 배출가스 저감장치는 200℃ 이상의 배출가스를 만족해야만 최적의 촉매 성능을 발휘하는데, 이러한 이유는 선택적 환원 촉매(SCR)와 함께 사용하는 요소수(Urea)가 배출가스온도 150℃~200℃에서 열분해, 200℃ 이상에서 가수분해되어 환원제 역할로서 암모니아(NH3)를 생성시킬 수 있기 때문이다. To this end, the exhaust gas reduction device exhibits optimal catalytic performance only when the exhaust gas temperature is 200 ° C or higher. This is because it can be thermally decomposed at ° C and hydrolyzed at 200 ° C or higher to produce ammonia (NH 3 ) as a reducing agent.
하지만, 상기 배출가스 저감장치의 활성화 상태는 촉매(SCR) 활성화 조건 200℃ 이상의 배출가스 온도를 필요로 함으로써 활성화 온도 조건의 결과가 차량의 다양한 운행조건을 모두 충족시키는데 한계가 발생된다.However, since the activation state of the exhaust gas reduction device requires an exhaust gas temperature of 200° C. or higher as the catalyst (SCR) activation condition, the result of the activation temperature condition is limited in satisfying all of the various operating conditions of the vehicle.
일례로 차량의 배출가스 온도를 200℃ 이상으로 올리기 위해선 일정 엔진부하 및 차량속도 이상을 필요로 하고, 이로 인하여 운행패턴/도로상황/엔진부하상태 등 운행상황과는 별개로 시동 이후 배출가스 초 저온영역 또는 시동 초기, 저속 운행, 짧은 구간 주행, 가다 서다 반복 주행 등의 배출가스 저온영역은 선택적 환원 촉매의 온도가 200℃ 이상으로 올라가기 어려운 환경으로 질소산화물 저감효율이 감소될 수밖에 없다.For example, in order to raise the exhaust gas temperature of a vehicle to 200℃ or higher, a certain engine load and vehicle speed or higher are required. In the low-temperature region of exhaust gas such as region or early start, low-speed operation, short section driving, and stop-and-go driving, the temperature of the selective reduction catalyst is difficult to rise above 200 ° C, and the nitrogen oxide reduction efficiency is inevitably reduced.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 낮은 배출가스 온도를 빠르게 상승시킴으로써 DPF 및 SCR의 촉매활성화를 가능하도록 하기 위한 배출가스 저감장치 활성화 방법을 제공하기 위한 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention in consideration of the above points is to provide an exhaust gas reduction device activation method for enabling catalyst activation of DPF and SCR by rapidly increasing the low exhaust gas temperature.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법은 차량 시동(IG On) 후, 에러코드, 배터리 전압 및 배기압력에 의한 차량 상태 확인 단계(S10), 버너(40) 전단의 배기온도(To)와 제1 설정온도(C)의 온도 확인단계(S20), 상기 버너(40) 전단의 배기온도(To)가 상기 제1 설정온도(C)보다 작으면, 버너 후단의 배기온도(T1), DPF 전단의 배기온도(T2), 및 DPF 후단의 배기온도(T3)와 제2 설정온도(D)의 3점(3 points) 온도 확인단계(S30), 상기 3점(3 points) 배기온도가 상기 제2 설정온도(D)보다 작고, 차속이 일정속도보다 크면, 상기 DPF 후단의 배기온도(T3)가 일정범위 이내인지를 확인하는 단계(S40), 상기 DPF 후단의 배기온도(T3)가 제3 설정온도(F)보다 작으면, 이그나이터 점화 및 연료분사를 제어하는 단계(S50)와 상기 이그나이터 점화 및 연료분사를 제어하는 단계로부터 진행시간을 카운트하여, 일정시간 경과 시 또는 상기 DPF 후단 배기온도(T3)가 DPF 후단 온도 상한 임계값(Treshold)인 제4 설정온도(H)보다 크면 종료하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature increase of the present invention includes the step of checking the vehicle condition by error code, battery voltage and exhaust pressure after starting the vehicle (IG On) (S10), burner burner (40) Checking the temperature of the front exhaust temperature (To) and the first set temperature (C) (S20), if the exhaust temperature (To) of the front end of the
이러한 본 발명의 차량 배출가스 저감장치가 구현하는 배출가스 승온을 이용한 활성화 제어는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.Activation control using the temperature increase of the exhaust gas implemented by the vehicle exhaust gas reduction device of the present invention implements the following actions and effects.
첫째, 배출가스 온도를 빠르게 높여 DPF 활성화에 의한 재생성능 향상은 물론 선택적 환원 촉매(SCR)의 활성화를 동시에 가능하도록 한다.First, by rapidly increasing the temperature of the exhaust gas, it is possible to simultaneously activate the selective reduction catalyst (SCR) as well as improve regeneration performance by activating the DPF.
둘째, DPF 후단의 배출가스 온도(T3)에 의해 이그나이터 점화 및 연료분사 시기를 결정함으로서, 단일 지점의 온도로써 버너 점화시기 판단을 신속하고 정확하게 결정한다.Second, by determining the igniter ignition and fuel injection timing by the exhaust gas temperature (T3) at the rear of the DPF, the burner ignition timing is quickly and accurately determined with the temperature of a single point.
셋째, 점화 후 연료분사 제어시간을 일정시간으로 제한함으로써, 과열방지 및 연료와 요소수의 사용량을 절약 할 수 있다.Third, by limiting the fuel injection control time after ignition to a certain time, it is possible to prevent overheating and to save the amount of fuel and urea water used.
도 1은 본 발명에 따른 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배출가스 승온으로 DPF 및 SCR 활성화가 이루어지는 차량 배출가스 저감장치의 구성도이다.1 is a flow chart of a method for activating an exhaust gas reduction device using elevated exhaust gas temperature according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a vehicle exhaust gas reduction device in which DPF and SCR are activated by raising the exhaust gas temperature according to the present invention.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현 할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and these embodiments can be implemented in various different forms by those skilled in the art as an example. It is not limited to the embodiment of
도 1을 참조하면, 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법은 차량 배출가스 저감장치(1)(도 2 참조)의 작동을 위한 차량 상태(S10)를 확인한 후 배출가스 온도 조건(S20)에서 배출가스 저감장치 활성화 조건(S30)과 버너 가동 조건(S40)이 충족되면, 버너 가동(S50~S60)이 이루어지는 방식으로 수행한다.Referring to FIG. 1, the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature increase checks the vehicle state (S10) for the operation of the vehicle exhaust gas reduction device (1) (see FIG. 2), and then the exhaust gas temperature condition (S20) When the exhaust gas reduction device activation condition (S30) and the burner operating condition (S40) are satisfied, the burner operation (S50 to S60) is performed in such a way.
특히 상기 버너 가동단계(S50~S60)에서는 DPF 활성화와 함께 선택적 환원 촉매(SCR) 활성화에 필요한 배출가스 온도를 버너 화염(또는 히터)이 신속하게 200℃ 이상으로 올려준다.In particular, in the burner operating steps (S50 to S60), the burner flame (or heater) quickly raises the exhaust gas temperature required for activating the selective reduction catalyst (SCR) to 200° C. or higher along with activating the DPF.
따라서 상기 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법은 기존 DPF 시스템의 버너(이그나이터+연료분사)를 활용하여 화염 연소로 배출가스온도를 상승시키는 메커니즘을 통하여 시동 이후 배출가스 저온영역은 물론 운행패턴/도로상황/엔진부하상태 등 운행상황과는 별개로 운행 중 발생되는 배출가스 저온영역에서 DPF(10A)(도 2 참조)와 함께 SCR의 활성화도 앞당길 수 있다.Therefore, the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature increase utilizes the burner (igniter + fuel injection) of the existing DPF system to increase the exhaust gas temperature by flame combustion. Apart from driving conditions such as / road condition / engine load condition, activation of SCR can be advanced along with DPF (10A) (see FIG. 2) in the low-temperature region of exhaust gas generated during driving.
그러므로 상기 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법은 배출가스 온도 상승을 통해 NOx 센서(50)(도 2 참조)도 활성화를 앞당겨줄 수 있고, 나아가 선택적 환원 촉매(SCR)에 대한 정확한 요소수(Urea) 분사량 계산이 가능할 수 있도록 한다.Therefore, the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature increase can advance the activation of the NOx sensor 50 (see FIG. 2) through the exhaust gas temperature increase, and furthermore, the exact number of elements for the selective reduction catalyst (SCR) (Urea) Make it possible to calculate the injection amount.
도 2를 참조하면, 차량 배출가스 저감장치(1)는 배기 파이프(3), DPF(10A), 센서(20,30,50), 버너(40) 및 제어기(60)를 포함한다. 이 경우 상기 차량 배출가스 저감장치(1)에는 DPF(10A)의 후단으로 설치된 선택적 환원 촉매(SCR), 및 DCU(Dosing Control Unit)의 제어로 요소수(Urea)를 배기 파이프(3)의 내부로 분사하는 우레아 인젝터를 갖춘 우레아 분사 장치가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the vehicle exhaust
일례로 상기 배기 파이프(3)는 차량의 엔진에서 나오는 배출가스가 흐르는 통로이다.For example, the
일례로 상기 DPF(Diesel Particulate Filter)는 PM(입자상물질)을 일정량 포집하여 주기적으로 재생한다, 상기 버너(40)는 이그나이터 점화 및 연료분사로 연소화염을 발생하고, 연료는 차량의 연료탱크에서 연료를 공급받아 버너(40)의 내부에서 이그나이터의 점화와 함께 연소화염을 발생시킴으로써 배기 파이프(3)내 배출가스 온도를 승온시켜 주고, 이를 통해 DPF 재생 및 촉매(SCR) 활성화가 함께 이루어지도록 한다. 이 경우 상기 버너는 연료 대신 배터리 전력을 사용할 수 있는 히터 또는 플라즈마로 대체될 수 있다.For example, the DPF (Diesel Particulate Filter) collects a certain amount of PM (particulate matter) and periodically regenerates it. The
구체적으로 상기 센서(20,30,50)는 배기압력 센서(20), 온도 센서(30) 및 NOx 센서(50)로 구성된다.Specifically, the
일례로 상기 배기압력 센서(20)는 배기 파이프(3)의 내부에서 버너(40)의 후단에 설치되고, 배기 파이프(3)를 흐르는 배출가스 압력을 검출한다.For example, the
일례로 상기 온도 센서(30)는 DPF(10A) 및 버너(40)의 버너 전/후단 온도를 검출하며, 필요에 따라 SCR의 전/후단 배기가스온도도 포함 할 수 있다.For example, the
이를 위해 상기 온도 센서(30)는 배기 파이프(3)의 내부에서 버너(40)의 버너 후단 온도를 검출하는 버너 후단 온도 센서(30A) 및 버너 전단 온도를 검출하는 버너 전단 온도 센서(30a), 배기 파이프(3)의 내부에서 DPF(10A)의 전단 온도를 검출하는 DPF 전단 온도 센서(30B), 배기 파이프(3)의 내부에서 DPF(10A)의 후단 온도를 검출하는 DPF 후단 온도 센서(30C)로 구성된다. 이 경우 상기 온도 센서(30)에는 배기 파이프(3)의 내부에서 선택적 환원 촉매(SCR) 전단 온도(T5) 및 배기 파이프(3)의 내부에서 선택적 환원 촉매(SCR) 후단 온도(T6) 를 검출하는 SCR 전/후단 온도 센서를 포함할 수 있다.To this end, the
일례로 상기 NOx 센서(50)는 배출가스 중 NOx 농도를 검출하며, 이를 위해 배기 파이프(3)의 내부에서 버너(40)의 전단에 설치되어 DPF(10A)를 지나기 전 배출가스 내 NOx 증가(NOx_Up)를 검출하고, 배기 파이프(3)의 내부에서 선택적 환원 촉매(SCR) 후단에 설치되어 배출가스 내 NOx 감소(NOx_Down)를 검출한다.For example, the
구체적으로 상기 버너(40)는 배기 파이프(3)에 장착되어 DPF(10A)의 앞쪽에 위치되며, 특히 제어기(60)의 제어로 차량의 연료탱크에서 공급된 연료를 이그나이터의 작동 및 점화로 버너 내부에서 연소시킴으로써 DPF(10A)의 전단에서 배출가스의 온도를 높여 준다. 이 경우 상기 버너(40)는 연료 대신 배터리 전력을 사용할 수 있는 히터로 대체될 수 있다.Specifically, the
일례로 상기 제어기(60)는 데이터 입력부(60-1)와 연계되고, 상기 데이터 입력부(60-1)는 배기압력 센서(20)의 배기압력, 버너 전단 온도 센서(30a)의 배기온도(T0), 버너 후단 온도 센서(30A)의 배기온도(T1), DPF 전/후단 온도 센서(30B,30C)의 T2/T3 배기온도, NOx 센서(50)의 NOx 검출 값, 필터재생버튼 신호, 타이머 등을 차량 매연저감장치(1)의 내부 정보로 검출하여 제어기(60)로 제공하며, 동시에 에러코드, 차속, 배터리 전압 등을 차량 배출가스 저감장치(1)의 외부 정보로 검출하여 제어기(60)로 제공한다.For example, the
특히 상기 제어기(60)는 버너 전단 온도 센서(30a)의 검출값을 T0, 버너 후단 온도 센서(30A)의 검출값을 T1, DPF 전단 온도 센서(30B)의 검출값을 T2, DPF 후단 온도 센서(30C)의 검출값을 T3 로 정의하고, 상기 T0,T1,T2,T3를 배출가스 저감장치 활성화를 위한 배출가스 승온 변수로 적용한다. In particular, the
나아가 상기 제어기(60)는 SCR에 대해 전/후단 온도 센서 검출값을 T5/T6 배기온도로 정의하고, 상기 T5,T6를 T0,T1,T2,T3와 함께 배출가스 저감장치 활성화를 위한 배출가스 승온 변수로 적용함으로써 배출가스 승온의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.Furthermore, the
그러므로 상기 제어기(60)는 데이터 입력부(60-1)의 데이터 저장용 메모리를 갖추고, 데이터 입력부(60-1)의 내/외부 정보에 기반하여 배출가스 승온 알고리즘을 수행하는 중앙처리장치로 작동한다. 이 경우 상기 제어기(60)는 NOx 센서(50)의 활성화 상태를 DCU로 제공함으로써 DCU가 정확한 요소수 분사량을 계산하여 요소수 인젝터를 제어할 수 있도록 한다.Therefore, the
이하 배출가스 승온을 이용한 촉매 활성화 방법을 도 2를 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 제어기(60)이고, 제어 대상은 버너(40)이다.Hereinafter, a method for activating a catalyst using an elevated temperature of exhaust gas will be described in detail with reference to FIG. 2 . In this case, the control subject is the
먼저 제어기(60)는 S10의 차량 상태 단계를 키 온(Key On)에 의한 엔진 시동(IG On) 시 수행하고, 이를 위해 도 2와 같이 데이터 입력부(60-1)의 정보 중 에러코드, 배터리 전압, 배기 압력을 읽어 온다. 이 경우 상기 에러코드는 차량 배출가스 저감장치(1)의 작동을 불가능하게 하는 구성 부품의 에러 상태와 함께 배출가스 저감장치(1)의 OBD(On Board Diagnosis) 코드를 포함하며, 상기 배터리 전압은 차량 배터리 전압이고, 상기 배기 압력은 배기 파이프 내부압력이다.First, the
이와 같이 상기 제어기(60)는 에러코드와 배터리 전압 및 배기 압력을 엔진 시동(IG On) 시 엔진 시동 정보로 검출하여 배출가스(NOx) 발생 조건을 확인한다. 엔진 시동이란 차량 시동을 의미한다.In this way, the
배출가스(NOx) 발생 조건: Exhaust gas (NOx) generation conditions:
에러코드 없음 & 배터리전압 > A & 배기압력 > B, (&=AND)No error code & battery voltage > A & exhaust pressure > B, (&=AND)
여기서 “배터리전압”과 “배기압력”은 각각 현재 시점에서 검출된 값이고, “A”는 배터리전압 임계값(Threshold)으로 약 23.9~24.9V의 설정 영역 중 24.9V가 적용되며, “B”는 배기압력 임계값(Threshold)으로 약 0mbar가 설정된다. 각각은 선택적으로 결정될 수 있는 일정전압 및 일정압력이다.Here, “battery voltage” and “exhaust pressure” are values detected at the present time, respectively, “A” is the battery voltage threshold, and 24.9V of the set range of about 23.9 to 24.9V is applied, and “B” is set to about 0 mbar as the exhaust pressure threshold. Each is a constant voltage and a constant pressure that can be selectively determined.
그 결과 상기 제어기(60)는 에러코드, 배터리전압 및 배기압력 중 어느 하나라도 조건 미 충족인 경우 S10-1의 대기 시간 X 경과시까지 대기 상태로 전환한 후 S10의 배출가스(NOx) 발생 상황 판단 단계를 다시 수행한다. 이 경우 상기 대기 시간 X는 약 1000ms로 설정된다.As a result, if any one of the error code, battery voltage, and exhaust pressure condition is not met, the
반면 상기 제어기(60)는 에러코드가 없으면서 24.9V 이상의 배터리전압 및 0mbar 초과의 배기압력을 통해 모든 조건이 충족된 경우를 준비 상태로 하고, 이어 S20의 배출가스 온도 조건 판단 단계로 진입한다.On the other hand, the
일례로 상기 배출가스 온도 조건 판단(S20)에서, 상기 제어기(60)는 도 2와 같이, 데이터 입력부(60-1)의 정보 중 배기온도(T0)를 읽어 온다. 이 경우 상기 배기온도(T0)는 배기 파이프(3)의 내부, 버너 전단 온도로서 배기 파이프(3)를 흐르는 배출가스의 초기 온도값이며, 상기 차속은 차량 속도이다. For example, in determining the exhaust gas temperature condition (S20), the
이로부터 상기 제어기(60)는 T0 배기온도 및 차속을 엔진 시동 후 차량의 배출가스 초기 온도 조건을 적용한다.From this, the
배출가스 초기 온도 조건: 배출가스온도 초기값(T0) < CExhaust gas initial temperature condition: exhaust gas temperature initial value (T0) < C
여기서 “배출가스온도 초기값(T0)”은 현재 시점에서 검출된 버너 전단의 배기온도(T0)이고 “C”는 버너 후단 온도 임계값(Threshold)으로 약 30~40℃의 설정 영역 중 40℃가 적용된다.Here, “exhaust gas temperature initial value (T0)” is the exhaust temperature (T0) at the front of the burner detected at the present time, and “C” is the temperature threshold at the rear of the burner, which is 40°C in the set range of about 30 to 40°C. is applied.
그 결과 상기 제어기(60)는 40℃ 미만 배출가스온도 초기값이 충족된 경우를 배출가스 초기 온도 조건으로 확인한다. 계속해서 상기 제어기(60)는 S30의 배출가스 저감장치 활성화 조건을 배출가스 승온 변수인 버너 후단 배기온도(T1), DPF 전단 배기온도(T2) 및 DPF 후단 배기온도(T3)로 배출가스온도를 확인함과 함께 차속을 확인하여 수행한다. 이 경우 상기 T1,T2,T3 및 차속은 도 2와 같이 데이터 입력부(60-1)의 정보 중 T1,T2,T3 배기온도와 차속을 읽어 오고, 아래의 배출가스 승온 조건을 판단한다.As a result, the
배출가스 승온 조건 : 배출가스온도(T1/T2/T3) > D & 차속 > EExhaust gas temperature increase condition: exhaust gas temperature (T1/T2/T3) > D & vehicle speed > E
여기서“배출가스온도(T1/T2/T3)”은 각각 현재 시점에서 검출된 버너 후단의 배기온도(T1), DPF 전단의 배기온도(T2), DPF 후단의 배기온도(T3)이고, “차속”은 현재 시점에서 검출된 차량 속도이며, “D”는 배출가스온도 임계값(Threshold)으로 약 90~100℃의 설정 영역 중 100℃가 적용되고, “E”는 차속 임계값(Threshold)으로 약 0km/h 또는 1km/h로 설정된다.Here, “exhaust gas temperature (T1/T2/T3)” is the exhaust temperature (T1) at the rear of the burner, the exhaust temperature (T2) at the front of the DPF, and the exhaust temperature (T3) at the rear of the DPF detected at the present time, respectively, and “vehicle speed ” is the detected vehicle speed at the present time, “D” is the exhaust gas temperature threshold, and 100 ° C is applied among the set range of about 90 to 100 ° C, and “E” is the vehicle speed threshold. It is set to approximately 0 km/h or 1 km/h.
배출가스의 초기 온도값인 제1 설정온도(C), 배출가스온도(T1/T2/T3)와 비교되는 제2 설정온도(D), 차속과 비교되는 일정 속도(E)를 비롯해 선택적으로 결정될 수 있다.A first set temperature (C), which is the initial temperature of the exhaust gas, a second set temperature (D) compared to the exhaust gas temperature (T1/T2/T3), and a constant speed (E) compared to the vehicle speed. can
그 결과 상기 제어기(60)는 100℃ 이상의 배출가스온도, 0km/h 초과 또는 1km/h의 차속이 함께 충족된 경우를 배출가스 저감장치 활성화 준비 상태로 하고, 이어 S40의 버너 가동 조건 판단 단계로 진입한다.As a result, the
계속해서 상기 제어기(60)는 S40의 버너 가동 조건 판단을 배기기스온도(T3)로 시동 후 주행 증 배출가스 저감장치(1)가 활성화되지 못하는 배출가스 온도를 버너(40)의 연소 화염으로 높여줄 수 있도록 한다. 이때, 도 2에서 데이터 입력부(60-1)의 정보 중 배기온도(T3)를 읽어 배기 파이프 내부에서 DPF 후단 온도를 확인한다.Subsequently, the
본 발명의 제어기(60)는 T3 배기온도를 버너가동온도로 적용한다. DPF 후단 온도인 T3를 모니터링 포인트로 선정하는 이유는 현재, DPF 제어로직과 SCR 제어로직이 각각 독립적인 제어기에 의해 작동되고, DPF 후단 온도만으로도 DPF의 촉매온도 활성화와 SCR의 촉매온도 활성화가 가능한 온도범위 및 버너가동 시간(점화 후 진행시간)을 정확히 찾아 적용함으로서, 통합제어기에서나 가능한 DPF 및 SCR의 촉매 온도 활성화 도달제어가 가능한 것이다. 이를 위해서는 버너를 가동할 온도 조건이 중요하다.The
버너 가동 온도 조건: 배출가스온도 제어값(T3) < FBurner operating temperature condition: Exhaust gas temperature control value (T3) < F
여기서 “배출가스온도 제어값”은 DPF(10A) 및 선택적 환원 촉매(SCR)의 성능 구현을 위해 요구되는 배출가스 저감장치 활성화 시점에서 검출된 배기온도(T3)이며, “F”는 DPF 후단 온도 상한 임계값(Threshold)으로 약 350~400℃의 설정 영역 중 400℃가 적용된다.Here, the "exhaust gas temperature control value" is the exhaust temperature (T3) detected at the time of activation of the exhaust gas reduction device required for the performance of the DPF (10A) and the selective reduction catalyst (SCR), and "F" is the temperature at the rear end of the DPF. As the upper limit threshold, 400℃ is applied out of the set range of about 350~400℃.
그 결과 상기 제어기(60)는 400℃ 이하의 배출가스온도가 충족된 경우에 S50~S60의 버너 가동 단계로 진입한다. 이 경우 상기 제어기(60)는 배출가스 승온 변수로 T5,T6를 T3와 함께 동일한 온도 조건이나 다소 증감한 온도 조건으로 적용함으로써 배출가스 승온에 따른 촉매 활성화 온도 도달이 보다 정밀하게 제어될 수 있다.As a result, the
최종적으로 상기 제어기(60)는 S50~S60의 버너 가동을 S50의 버너 동작 단계 및 S60의 버너 화염 지속 단계로 수행한다.Finally, the
일례로 상기 버너 동작(S50)은 이그나이터 점화와 함께 연료분사를 수행한다.For example, the burner operation (S50) performs fuel injection along with ignition of the igniter.
도 2를 참조하면, 상기 제어기(60)는 버너작동 신호(a)의 출력을 통한 이그나이터 점화 및 연료공급(또는 HC)으로 배기 파이프 내부의 DPF(10A) 앞쪽에서 버너(40)를 연소 상태로 만들어 주고, 이로 인한 버너(40)의 연소 화염은 DPF(10A)의 전단에서 배출가스 온도를 200℃ 이상으로 빠르게 올려줄 수 있게 된다. 이 경우 상기 버너작동 신호(a)는 ON/OFF 스위치 신호이나 PWM(Pulse Width Modulation) DUTY로 출력될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
일례로 상기 버너 화염 지속(S60)은, 상기 제어기(60)는 버너작동 신호(a)의 출력에 시간제한을 적용한 타이머 조건으로 버너(40)의 가동을 제어한다.For example, in the burner flame sustain (S60), the
타이머(종료) 조건: 승온 시간 > G Timer (shutdown) condition: heating time > G
or 배출가스온도 제어값(T3) > Hor Exhaust gas temperature control value (T3) > H
여기서 “승온 시간”은 타이머로 체크되는 버너 가동시간이며, “G”는 타이머 카운트의 누적 임계값(Threshold)으로 약 750~800sec의 설정 영역 중 800sec이 적용된다.Here, the “heating time” is the burner operation time checked by the timer, and “G” is the cumulative threshold of the timer count, and 800 sec is applied out of the set range of about 750 to 800 sec.
또한 “H”는 DPF 후단 온도 상한 임계값(Treshold)으로 제4 설정온도(H)는 목표온도로서 350~400℃의 설정 영역 중 400℃가 적용된다.In addition, “H” is the DPF rear end temperature upper limit threshold (Treshold), and the fourth set temperature (H) is the target temperature, and 400 ° C is applied among the set range of 350 to 400 ° C.
그 결과 상기 제어기(60)는 승온 시간을 800sec 이상이거나 배기온도(T3)가 400℃ 이상일때 이그나이터 점화 중지 및 연료 공급 중단으로 버너(40)의 가동을 중지함으로써 버너 가동 제어(S50~S60)를 종료한다.As a result, the
한편 도 2를 참조하면, 상기 제어기(60)는 버너 가동(S50~S60)의 종료 후 NOx 센서(50)의 NOx 함유량을 DCU(Dosing Control Unit)로 제공하여 요소수 분사 제어가 수행되도록 할 수 있는데, 이러한 이유는 버너(40)의 연소 화염은 배출가스 온도를 200℃ 이상으로 올려 NOx 센서(50)도 빠르게 활성화함으로써 NOx 함유량이 정확하게 검출되기 때문이다.Meanwhile, referring to FIG. 2 , the
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량 배출가스 저감장치(1)에서 구현되는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법은 엔진 시동(IG On) 시 에러코드, 배터리 전압 및 배기압력 중 하나 이상을 차량 상태정보로 검출하고, 엔진 시동(IG On) 후 버너 전/후단 배기온도(T0/T1), DPF 전/후단 배기온도(T2/T3) 및 차속 중 하나 이상을 주행정보로 검출하며, DPF 후단 배기온도(T3)의 상한 임계값 범위에 따라 배출가스 온도가 승온되도록 이그나이터의 점화 및 연료 공급을 통한 버너(40)의 연소 화염 및 발열반응(Exothermic)으로 배출가스를 일정 시간(G) 또는 목표 배기가스온도(H)까지 가열함으로써 배출가스의 온도를 200℃ 이상으로 빠르게 올려 배출가스의 질소산화물(NOx) 저감 성능을 향상시켜 줄 수 있다.As described above, the method for activating the exhaust gas reduction device using the exhaust gas temperature increase implemented in the vehicle exhaust
1 : 차량 배출가스 저감장치
3 : 배기 파이프
10A : DPF(Diesel Particulate Filter)
20 : 배기압력 센서
30 : 온도 센서
30a : 버너 전단 온도 센서
30A : 버너 후단 온도 센서
30B : DPF 전단 온도 센서
30C : DPF 후단 온도 센서
40 : 버너
50 : NOx 센서
60 : 제어기
60-1 : 데이터 입력부1: vehicle exhaust gas reduction device
3: exhaust pipe
10A : DPF (Diesel Particulate Filter)
20: exhaust pressure sensor
30: temperature sensor
30a: burner front temperature sensor
30A: Temperature sensor at the end of the burner
30B: DPF shear temperature sensor
30C: DPF downstream temperature sensor
40: burner
50: NOx sensor
60: controller
60-1: Data input unit
Claims (8)
차량 시동(IG On) 후, 에러코드, 배터리 전압 및 배기압력에 의한 차량 상태 확인 단계(S10),
버너(40) 전단의 배기온도(To)와 제1 설정온도(C)의 온도 확인단계(S20),
상기 버너(40) 전단의 배기온도(To)가 상기 제1 설정온도(C)보다 작으면,
버너 후단의 배기온도(T1), DPF 전단의 배기온도(T2), 및 DPF 후단의 배기온도(T3)와 제2 설정온도(D)의 3점(3 points) 온도 확인단계(S30),
상기 3점(3 points) 배기온도가 상기 제2 설정온도(D)보다 작고, 차속이 일정속도보다 크면,
상기 DPF 후단의 배기온도(T3)가 일정범위 이내인지를 확인하는 단계(S40),
상기 DPF 후단의 배기온도(T3)가 제3 설정온도(F)보다 작으면, 이그나이터 점화 및 연료분사제어 단계(S50) 및
상기 이그나이터 점화 및 연료분사제어 하는 단계로부터 진행시간을 카운트하여, 일정시간(G)이 800sec 이상 또는 상기 DPF 후단의 배기온도(T3)가 목표온도(H)인 400℃ 이상일 때, 상기 버너 작동을 종료하는 것을 특징으로 하는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법.
In the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature rise passing through the DPF where the burner is located at the front end,
After starting the vehicle (IG On), checking the vehicle condition by error code, battery voltage and exhaust pressure (S10),
Checking the temperature of the exhaust temperature To of the front end of the burner 40 and the first set temperature C (S20);
When the exhaust temperature To at the front of the burner 40 is smaller than the first set temperature C,
3 points of the exhaust temperature (T1) at the rear of the burner, the exhaust temperature (T2) at the front of the DPF, the exhaust temperature (T3) at the rear of the DPF, and the second set temperature (D) Temperature check step (S30),
When the exhaust temperature of the three points is less than the second set temperature (D) and the vehicle speed is greater than the predetermined speed,
Checking whether the exhaust temperature (T3) at the rear end of the DPF is within a certain range (S40);
If the exhaust temperature (T3) at the rear end of the DPF is less than the third set temperature (F), the igniter ignition and fuel injection control step (S50) and
By counting the progress time from the igniter ignition and fuel injection control step, when the predetermined time (G) is 800 sec or more or the exhaust temperature (T3) at the rear of the DPF is 400 ° C or more, which is the target temperature (H), the burner is operated A method for activating an exhaust gas reduction device using an exhaust gas temperature increase, characterized in that the end.
상기 차량 상태는 에러코드 없음, 일정전압보다 큰 배터리 전압 및 일정압력 이상의 배기압력인 것을 특징으로 하는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법.
The method of claim 1,
The vehicle state is an exhaust gas reduction device activation method using an exhaust gas temperature increase, characterized in that no error code, battery voltage greater than a certain voltage and exhaust pressure greater than a certain pressure.
대기 시간(X)의 경과 후 상기 차량 상태를 다시 확인하는 단계(S10-1)로 전환되는 것을 특징으로 하는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법.
The method according to claim 2, when the vehicle condition is not satisfied,
A method of activating an exhaust gas reduction device using an exhaust gas temperature increase, characterized in that switching to the step (S10-1) of checking the vehicle state again after the waiting time (X) has elapsed.
상기 제1 설정온도(C)는 40℃ 인 것을 특징으로 하는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법.
The method of claim 1,
The first set temperature (C) is an exhaust gas reduction device activation method using an exhaust gas temperature increase, characterized in that 40 ℃.
상기 제2 설정온도(D)는 100℃이고, 일정속도는 1km/h인 것을 특징으로 하는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법.
The method of claim 1,
The second set temperature (D) is 100 ℃, the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature rise, characterized in that the constant speed is 1km / h.
상기 DPF 후단의 배기온도(T3)에 대한 일정범위는 400℃ 미만인 것을 특징으로 하는 배출가스 승온을 이용한 배출가스 저감장치 활성화 방법.
The method of claim 1,
A method for activating an exhaust gas reduction device using an exhaust gas temperature increase, characterized in that the predetermined range for the exhaust temperature (T3) at the rear of the DPF is less than 400 ° C.
An exhaust gas reduction controller to which the exhaust gas reduction device activation method using the exhaust gas temperature increase according to any one of claims 1 to 6 is applied.
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