KR20070025131A

KR20070025131A - 디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20070025131A
Application number: KR1020050080929A
Authority: KR
Inventors: 이명종
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-08

Abstract

차압센서에서 이상이 있다고 감지되면 순간적인 강한 공기의 유동으로 차압센서의 프론트 차압 감지 파이프 입구부를 막고 있는 입자상 물질을 제거함으로써, 오작동 경보로 인한 시간 낭비와 정비 비용의 발생을 미연에 방지할 수 있는 디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템 및 그 제어방법을 제공할 목적으로;

디젤 차량의 배기계 촉매입자필터의 전,후단부에 연결되는 프론트 및 리어 차압감지 파이프와; 상기 프론트 및 리어 차압 감지 파이프에 연결되어 촉매입자필터의 전,후 압력을 검출한 정보를 컨트롤 유닛으로 보내는 차압센서와; 상기 차압센서의 정보에 따른 컨트롤 유닛의 제어에 의하여 제어되면서 운전자에게 촉매입자필터의 이상 여부를 경보하는 경보수단을 구비하여 이루어지는 디젤 차량의 촉매입자필터의 재생 경보시스템에 있어서,

상기 프론트 차압 감지 파이프상에 공기 가압수단을 배치하고, 상기 공기 가압수단은 공압탱크와 연결하되, 상기 공기 가압수단과 공압탱크를 연결하는 공압관로상에 컨트롤 유닛에 의하여 제어되면서 공압관로를 개폐할 수 있는 개폐밸브를 배치하여 이루어지는 디젤 차량의 촉매입자필터의 재생 경보시스템을 제공한다.

차압센서. 개폐밸브. 공압탱크

Description

디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템 및 그 제어방법{A METHOD AND REGENERATION WARNING SYSTEM OF CATALYZED PARTICULATE FILTER FOR DIESEL VEHICLE}

도 1은 본 발명의 적용상태를 보인 디젤 엔진의 흡배기계의 구성도.

도 2는 본 발명에 적용되는 가압수단의 단면도.

도 3은 본 발명에 적용되는 가압수단의 작동시 단면도.

도 4는 본 발명을 운용하기 위한 작동 흐름도.

도 5는 종래 매연필터 보호 시스템의 구성도이다.

본 발명은 디젤 차량의 배기계에 적용되는 촉매 입자 필터의 재생 경보시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, 자동차의 동력원으로 사용되고 있는 디젤 엔진은 연소실로 공급되어 압축 가열된 공기에 디젤을 분사하여 착화 연소시킴으로써, 이에 생성되는 폭발압력으로 피스톤을 직선 왕복 운동시키며, 이의 직선 왕복운동을 크랭크 기구로서 회전운동으로 전환하여 회전동력을 얻게 되고, 상기 연소과정에서 생성된 연소가스는 이의 연소가스를 배출시키기 위한 배기계를 통해 배출이 이루어진다.

이러한 디젤 엔진 차량은 연비, 출력면에서 우수함에도 불구하고, 가솔린 엔진과는 달리 배기가스내에 질소산화물과 입자상 물질(PM: Particulate Matter)이 상당히 많이 포함되어 있다.

그리고 상기 입자상 물질은 대기를 오염시키는 가장 주된 원으로 규명되고 있고, 인체에도 많은 해를 입히는 것으로 판면되고 있다.

이에 따라 최근 디젤차량의 배출가스 저감 기술은 질소 산화물과 매연을 포함한 입자상 물질의 저감이 중점적으로 이루어지고 있으며, 디젤 차량의 배출기준 강화에 대응하여 후처리 기술로 매연등 입자상 물질과 일산화탄소(CO)와 미연소 탄화수소(HC)등의 유해 물질이 포함된 배기가스를 포집 제거하며, 배기가스의 열에 의하여 연속 재생되는 촉매 필터방식의 촉매입자필터(Catalyzed Particulate Filter; 이하 CPF라고 칭함)가 적용되고 있다.

그리고 상기와 같은 CPF는 필터링 효과를 유지시키기 위해서는 입자상 물질(PM)이 일정량 이상 쌓이면 재생시켜 주어야 하는데, 이를 위하여 종래에는 도 5에서와 같은 재생 경보시스템을 구비하고 있다.

즉, CPF(100)의 전,후단부에 프론트 및 리어 차압 감지 파이프(102)(104)를 각각 연결하고, 이 차압 감지 파이프(102)(104)는 차압센서(106)에 연결한다.

이에 따라 차압센서(106)에서 상기 차압감지 파이프(102)(104)의 압력 차이를 검출하여 컨트롤 유닛(108)으로 보내면, 컨트롤 유닛(108)에서는 차압센서(106)의 검출 신호가 기준치 이상이면 현재 CPF(100)가 입자상 물질(PM)에 의하여 막힌 것으로 판단하여 운전석 계기판의 경보수단(110)을 통해 운전자에게 경보할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 재생 경보시스템에 의하면, 프론트 차압 감지 파이프에 입자상 물질(PM)이 쌓여 막히는 경우에는 실제 차압을 감지할 수 없게 되는 차압센서에서는 컨트롤 유닛으로 이상 신호를 보내게 되고, 계기판의 경보신호를 발생시키는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 경보가 발생되면 운전자는 지정된 정비소에서 직접 정비를 받아야 하는 바, 불필요한 시간의 낭비와 정비 비용이 발생된다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 차압센서에서 이상이 있다고 감지되면 순간적인 강한 공기의 유동으로 차압센서의 프론트 차압 감지 파이프 입구부를 막고 있는 입자상 물질을 제거함으로써, 오작동 경보로 인한 시간 낭비와 정비 비용의 발생을 미연에 방지할 수 있는 디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 디젤 차량의 배기계 촉매입자필터의 전,후단부에 연결되는 프론트 및 리어 차압감지 파이프와;

상기 프론트 및 리어 차압 감지 파이프에 연결되어 촉매입자필터의 전,후 압력을 검출한 정보를 컨트롤 유닛으로 보내는 차압센서와;

상기 차압센서의 정보에 따른 컨트롤 유닛의 제어에 의하여 제어되면서 운전자에세 촉매입자필터의 이상 여부를 경보하는 경보수단을 구비하여 이루어지는 디젤 차량의 촉매입자필터의 재생 경보시스템에 있어서,

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 흡배기계의 구성도로서, 흡기계의 구성은 흡입공기를 여과하는 에어 클리너(2)와, 흡입되는 공기량을 측정하는 에어 플로우미터(4)와, 더 많은 흡입공기를 유입시키기 위한 터보챠저(6)와, 상기 터보챠저(6)에서 가압된 공기에서 열을 제거하는 인터쿨러(8)와, 상기 인터쿨러(8)로부터 유입되는 공기의 량을 제어하는 스로틀 밸브(10)와, 상기 스로틀 밸브(10)를 통과한 흡입공기를 엔진(12)의 각 실린더로 분배하는 흡기 매니폴드(14)를 구비하여 이루어진다.

그리고 배기계는 상기 엔진의 각 실린더에서 연소된 가스를 한데 모아 배출하는 배기 매니폴드(16)와, 상기 배기 매니폴드(16)로부터 배출되는 배기에 의하여 작동하는 터보챠저(8)와, 상기 터보챠저(8)를 통과한 배기가스를 정화하는 CPF(18)와, 상기 CPF(18)를 통과한 배기가스의 소음을 감쇄시키는 머플러(20)등을 포함하여 이루어진다.

또한, 질소 산화물을 저하시키기 위하여 상기 흡기 매니폴드(14)의 상류측단과 배기 매니폴드(16)의 하류측단 사이에는 EGR 유로(22)가 배치된다.

그리고 상기 CPF(18)에는 PM에 의하여 CPF(18)가 막혔을 때 이를 감지하여 경보하는 재생 경보시스템을 구비하게 된다.

상기 재생 경보시스템의 구성을 살펴보면, 프론트 및 리어 차압 감지파이프(22)(24)는 CPF(18)의 전,후단 콘부(26)(28)에 연결되어 차압센서(30)가 CPF(18)의 전,후단부의 압력을 감지할 수 있도록 한다.

그리고 상기 차압센서(30)는 컨트롤 유닛(32)과 연결되어 프론트 및 리어 차압 감지파이프(22)(24)로부터 얻은 차압 정보를 컨트롤 유닛(32)으로 보내며, 컨트롤 유닛(32)에서는 상기 차압센서(30)에서 보내진 정보에 이상이 있으면 운전석 계기판에 배치되어 있는 경보수단(34)를 작동시켜 CDF(18)에 이상이 있음을 운전자에게 경보하게 된다.

이러한 재생 경보시스템에 있어서, 본 발명은 상기 프론트 차압 감지 파이프(22)상에 공기 가압수단(36)을 배치하고, 상기 공기 가압수단(36)은 공압탱크(38)와 연결하되, 상기 공기 가압수단(36)과 공압탱크(38)를 연결하는 공압관로(40)상에 컨트롤 유닛(32)에 의하여 제어되면서 공압관로(40)를 개폐할 수 있는 개폐밸브(42)를 배치하였다.

상기 공기 가압수단(36)은 도 2에서와 같이, 하우징(50)과, 그에 내장되는 피스톤(52)으로 구성된다.

상기 하우징(50)은 소직경부(54)와 대직경부(56)를 보유하며, 소직경부(54) 의 단부가 프론트 차압 감지 파이프(22)에 연결되고, 대직경부(56)가 공압관로(40)와 연결된다.

그리고 상기 피스톤(52)은 상기 소직경부(54)에 위치하는 소경 피스톤(58)과, 상기 대직경부(56)에 위치하는 대경 피스톤(60)이 일체로 형성되며, 상기 대경 피스톤(60)의 외측에는 양측으로 돌출되는 탄성부재(62)가 원주상으로 다수 배치된다.

상기 탄성부재(62)를 양측으로 돌출되도록 한 것은 피스톤(52)의 전진 및 후퇴시 하우징(50)와 접촉될 때의 충격을 흡수하기 위한 것이다.

그리고 상기 하우징(50)의 대직경부(56) 입구부는 경사면(64)으로 형성하여 공기가 유입될 때 대경 피스톤(60)에 전체적으로 작용할 수 있도록 하고 있다.

이에 따라 정상적인 상태에서는 프론트 차압 감지 파이프(22)내의 압력에 의하여 피스톤(52)이 도2와 같이 후측으로 밀린 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 개폐밸브(42)가 개방 제어되어 공압탱크(38)로부터 큰 압력의 공기가 유입되면, 피스톤(54)이 이의 압력에 의하여 순간적으로 도 3과 같이 전진하게 된다.

그러면 프론트 차압 감지 파이프(22)내에 순간적인 공기 유동이 발생되면서 차압감지 파이프(22)와 프론트 콘부(26)에 누적되어 있던 입자상 물질(PM)이 제거되는 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 재생 경보시스템은 도 4와 같은 작동 흐름으로 운용되는데, 먼저 차압센서(30)에서는 프론트 및 리어 차압 감지 파이프 (22)(24)의 압력을 검출하여(S100) 그 정보를 컨트롤 유닛(32)으로 보낸다.

그러면 컨트롤 유닛(32)에서는 상기 정보에 근거하여 이상 여부를 판단하여(S110), 이상이 있다고 판단되면 경보수단(34)을 통해 운전자에게 경보를 실시하고(S120), 이와 동시에 개폐밸브(42)를 제어하여 공기 가압수단(36)을 작동시키게 된다(S130).

상기와 같이 공기 가압수단(36)을 작동시킨 후에는 다시 차압센서(30)를 통해 프론트 및 리어 차압 감지 파이프(22)(24)의 압력을 검출하여(S140) 그 정보를 컨트롤 유닛(32)으로 보낸다.

그러면 컨트롤 유닛(32)에서는 상기 정보에 근거하여 이상 여부를 판단하여(S150), 이상이 있다고 판단되면 상기 S130 단계로 복귀하여 개폐밸브(42)를 제어하여 공기 가압수단(36)을 작동시키며, 이상이 없다고 판단되면 경보수단(34)의 경보 중지 제어(S160)를 실시한 후에 완료된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 차압센서에서 이상이 있다고 감지되면 순간적인 강한 공기의 유동으로 차압센서의 프론트 차압 감지 파이프 입구부를 막고 있는 입자상 물질을 제거함으로써, 오작동 경보로 인한 시간 낭비와 정비 비용의 발생을 미연에 방지할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

디젤 차량의 배기계 촉매입자필터의 전,후단부에 연결되는 프론트 및 리어 차압감지 파이프와;

상기 프론트 및 리어 차압 감지 파이프에 연결되어 촉매입자필터의 전,후 압력을 검출한 정보를 컨트롤 유닛으로 보내는 차압센서와;

상기 차압센서의 정보에 따른 컨트롤 유닛의 제어에 의하여 제어되면서 운전자에세 촉매입자필터의 이상 여부를 경보하는 경보수단을 구비하여 이루어지는 디젤 차량의 촉매입자필터의 재생 경보시스템에 있어서,

상기 프론트 차압 감지 파이프상에 공기 가압수단을 배치하고, 상기 공기 가압수단은 공압탱크와 연결하되, 상기 공기 가압수단과 공압탱크를 연결하는 공압관로상에 컨트롤 유닛에 의하여 제어되면서 공압관로를 개폐할 수 있는 개폐밸브를 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매입자필터의 재생 경보시스템.
제1항에 있어서, 공기 가압수단은 소직경부와 대직경부를 보유하며, 소직경부의 단부가 프론트 차압 감지 파이프에 연결되고, 대직경부가 공압관로와 연결되는 하우징과;

상기 소직경부에 위치하는 소경 피스톤과, 상기 대직경부에 위치하는 대경 피스톤이 일체로 형성되는 피스톤을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템.
제2항에 있어서, 대경 피스톤의 외측에는 양측으로 돌출되는 탄성부재가 원주상으로 다수 배치됨을 특징으로 하는 디젤차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템.
제2항에 있어서, 하우징의 대직경부 입구부는 공기가 유압릭 때 대경 피스톤에 전체적으로 작용할 수 있도록 내측으로 확개되는 경사면으로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보시스템.
프론트 및 리어 차압 감지 파이프의 압력을 차압 센서에서 검출하는 제1 단계와;

상기 제1 단계에서 검출된 정보로 컨트롤 유닛에서 필터의 이상 여부를 판단하는 제2 단계와;

상기 제2 단계에서 이상이 있다고 판단되면 운전자에게 경보함과 동시에 개폐밸브를 제어하여 공기 가압수단을 작동시키는 제3단계와;

상기 제3 단계 이후 다시 프론트 및 리어 차압 감지 파이프의 압력을 검출하는 제4 단계와;

상기 제4 단계에서 검출된 정보로 필터의 이상 여부를 판단하여 이상이 있으면 상기 제3 단계로 리턴하는 제5 단계와;

상기 제5 단계에서 이상이 없다고 판단되면 경보를 중지하고 완료하는 제6단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 차량의 촉매입자필터 재생 경보방법.