KR20080024803A - 무선통신 ｄｐｆ 감시시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DPF(Diesel Particulate Filter) 감시를 위한 경고시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DPF를 효율적으로 관리할 수 있도록 DPF의 재생 필요시점을 운전자에게 환기시키는 DPF 감시를 위한 경고시스템에 관한 것이다. 본 발명은 입자상물질을 포집하는 필터, 상기 필터의 전단 또는 후단에서의 배기가스 압력 및 온도를 측정하는 적어도 1개 이상의 압력센서 및 온도센서를 포함하여 이루어지는 DPF 시스템에 구비되는 감시시스템으로서, 네트워크를 통해 신호를 송신하는 송신부 및 상기 송신부와 연결되며 상기 압력센서 및 온도센서로부터 측정된 측정값을 전달받고 상기 측정값을 개별인식이 가능한 무선통신 신호로 가공하여 상기 송신부로 전달하는 제어부를 포함하여 이루어지는 감시장치 ; 적어도 1개 이상의 상기 감시장치와 연결되며, 네트워크를 통해 상기 감시장치로부터 전달되는 신호를 수신하는 수신부, 정보를 저장하는 정보저장부, 정보의 입출력을 담당하는 입출력부 및 상기 수신부, 정보저장부, 입출력부와 연결되어, 상기 수신부로부터 수신된 신호를 처리하여 각 차량별 측정값을 정보저장부에 저장하고, 사용자의 요청에 따라 상기 저장된 정보를 가공하여 출력하는 중앙처리부를 포함하여 이루어지는 서버시스템 ; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

DPF, 매연 저감 필터, 감시, 알람, 경고, 경보, 무선 통신

Description

무선통신 ＤＰＦ 감시시스템 {A System for Monitoring DPF using Wireless Communication}

도 1은 종래기술에 의한 엔진 및 DPF를 포함한 차량 시스템의 개략도.

도 2는 본 발명에 의한 무선통신 DPF 감시시스템의 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 무선통신 DPF 감시시스템의 사용 예.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100: DPF 시스템

101: 필터 102: 가열수단

103a: 유입압력센서 103b: 배출압력센서

104a: 유입온도센서 104b: 배출온도센서

200: 엔진

201: 충전수단 202: 회전수센서

203: 배터리 204: 송풍펌프

205: 송풍밸브 206: 배기가스출구

300: ECU 400: 경고장치

1000: 무선통신 DPF 감시시스템

1100: 감시장치 1101: 제어부

1102: 송신부 1103: 보조메모리

1200: 서버시스템 1201: 수신부

1202: 정보저장부 1203: 입출력부

1204: 중앙처리부 1205: SMS송신부

본 발명은 DPF(Diesel Particulate Filter) 감시를 위한 경고시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DPF를 효율적으로 관리할 수 있도록 DPF의 재생 필요시점을 운전자에게 환기시키는 DPF 감시를 위한 경고시스템에 관한 것이다.

디젤 자동차는 가솔린 자동차에 비하여 엔진의 내구성이 높고 효율이 20~30% 가량이나 높아 연비 및 출력 면에서 성능이 우수하여 주로 트럭 및 버스 등 대형차 량에 적용되어 왔다. 또한 디젤 자동차는 CO₂, CO, THC 및 증발탄화수소의 양이 적어 지구온난화를 덜 유발시킨다는 장점 또한 갖추고 있기 때문에, 점차로 중소형차량용 엔진에도 디젤 엔진을 사용하는 기술이 적용되면서, 선진 각국에서는 이러한 중소형 디젤 자동차의 수요가 계속 증가하고 있다. 그러나 디젤 자동차의 배기가스에 다량 포함되어 있는 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM, Particulate Matter)은 총 대기오염의 40%를 차지 할 정도로 대기오염의 주범으로 인식되며, 그 때문에 디젤 자동차의 생산 시에는 환경적 규제가 엄격하게 적용되고 있다. 질소산화물과 입자상물질의 배출량 기준에는 각국 상호간에 타협관계(trade-off)가 있으며, 더불어 각국은 정책적 요구에 따라 그 발생 정도를 조절하고 있다. 그러나 고유가 시대에 있어서 종래의 가솔린 자동차에 비해 보다 효율이 좋은 디젤 자동차가 각광받아 가고 있으며, 이에 따라 디젤 자동차의 생산에 비례하여 발생하는 대기오염물질의 배출량을 줄이기 위하여 선진 각국에서는 디젤 엔진의 배기가스 오염물질 포함량에 대한 규제를 점점 강화시켜 가고 있는 추세이다.

디젤 엔진의 배기가스 규제를 만족시키기 위한 대응기술로는 연료의 개선ㆍ연소 방법의 개선ㆍ엔진의 개량 등 오염물질이 원천적으로 적게 발생하도록 하는 데 목적이 있는 전처리 기술과, 배기가스 배출구에 장착하여 발생된 배기가스를 정화하는 후처리 기술로 나뉜다. 각 분야에서 꾸준한 연구와 개발이 이루어지고 있으나 현재로서는 후처리 기술이 상용화에 보다 유리하다고 평가되고 있고, 따라서 후처리 기술에 대하여 보다 많은 연구ㆍ개발이 이루어지고 있는 실정이다. 이러한 후 처리 기술로는, (1) 입자상물질(PM)중 미연소 탄화수소를 정화하기 위한 산화촉매 (2) 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter; 이하 'DPF'라 함) (3) 환원 분위기 하에서 질소산화물(NOx)을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매 시스템 등이 있다.

이러한 후처리 기술 중 특히 두 번째의 DPF 시스템은 수 마이크로미터(㎛) 크기의 미세기공을 갖는 월플로우(wall-flow) 구조를 취하여 입자상물질을 90% 이상 완벽하게 걸러낼 수 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 DPF 시스템에 가장 널리 사용되는 필터는, 다공질 재질로 된 실린더 모양으로서 단면은 원형ㆍ타원형 등이며, 그 내부에 작은 삼각형이나 사각형 모양의 단면을 가지고 있고 입구와 출구가 교대로 막혀 있는 채널들이 벌집 모양으로 배열되어 있는 형태를 가지고 있다. 이러한 필터의 작동 원리는 다음과 같다. 입자상물질이 포함되어 있는 배기가스가 입구로 유입되었다가, 출구가 막혀 있으므로 다공질의 벽을 통하여 옆의 채널로 이동하는 과정에서 기체는 빠져나가지만 입자상물질은 다공질의 벽에 걸려 모여지게 된다. 이와 같이 입자상물질을 걸러내는 과정을 포집(trapping) 과정이라고 한다. 다음으로, 이러한 DPF 시스템이 지속적으로 입자상물질을 제거하기 위해서는 걸러낸 입자상물질을 촉매 또는 열분해 방식을 사용하여 이산화탄소(CO₂)로 배출해 주어야만 하며, 걸러진 입자상물질을 태우는 속도보다 입자상물질이 새로 쌓이는 속도가 더 빠르면 필터시스템의 포획 가능량을 넘어서 필터시스템이 막히게 되어 결과적으로 디젤 배기가 방출되지 못하고 역배압이 걸려 엔진이 멈추게 된다. 이렇 게 필터에 걸러진 입자상물질이 쌓여 필터가 제 기능을 하지 못하게 되었을 때 상술한 바와 같이 쌓여 있는 입자상물질을 촉매ㆍ연소ㆍ열분해 등의 방식으로 분해하여 필터를 다시 쓸 수 있게 만드는 과정을 통상적으로 재생(regeneration)이라고 한다. DPF 기술은 이와 같이 크게 포집(trapping) 기술과 재생(regeneration) 기술로 나눠진다.

DPF 시스템은 상술한 바와 같은 재생 기술에 관하여 제시된 여러 가지 서로 상이한 개선책들에 따라 수동식 DPF 시스템 (passive-type DPF) 과 강제식 DPF 시스템 (active-type DPF) 등으로 그 형태가 분류되는데, 디젤 엔진의 개발로 배출가스 온도가 낮아지는 경향 및 (중소형 디젤 자동차의 배기가스 온도는 대형에 비하여 저온인 바) 중소형 디젤 자동차의 수요가 늘어나는 경향으로 인하여 점차로 강제식 DPF 시스템이 선호되고 있다. 강제식 DPF 시스템은 열원을 사용하여 자동차 배기의 온도를 550℃ 이상으로 강제로 상승시켜 필터에 주입함으로써 뜨거운 배기가스에 의해 포집과 재생이 동시에 이루어질 수 있도록 한 것으로, 배기가스가 배출되는 출구와 DPF 시스템 사이에 전기히터를 설치하여 배기가스의 온도를 높이는 방법과 상기 위치에 디젤연료를 분사하여 디젤연료의 연소에 의해 열원을 얻어 배기가스의 온도를 높이는 방법, 두 가지가 가장 널리 상용화되어 있는 기술이다.

DPF 시스템에 입자상물질이 계속 포집되면 배기가스가 배출되는 경로가 막히게 되어, DPF 시스템 전후의 환경 차이가 커지게 된다. DPF 시스템의 전단 및 후단에는 일반적으로 온도센서와 압력센서가 구비되며, DPF 시스템 전후단 간의 온도 차이, 압력 차이 등을 사용하여 DPF 시스템에 입자상물질이 포집된 정도를 측정한 다. 또한, 일반적으로 상술한 바와 같이 입자상물질의 포집 정도를 측정하여 DPF가 포화 상태에 도달하면 이를 운전자에게 알려주도록 되어 있는 경고장치가 구비되어 있는 경우가 많다. 대부분 이와 같은 경고장치는 자동차의 ECU(Electric Control Unit)와 연결되어 있거나 혹은 독립적인 연산처리장치를 구비하고 있으며, DPF가 포화되면 운전자에게 이를 알려주는 기능을 가진다.

종래의 경고장치에서 DPF가 포화되었다고 판단하기 위해서는 보통 DPF 시스템의 전후단 압력 차이를 이용하였다. 가장 간단하게는 DPF가 포화되었을 때 DPF 시스템의 전후단 간의 압력 차이를 실험적으로 구해 놓고, 실제 작동 중에 상기 압력 차이 값 또는 상기 값의 적절한 비율(예를 들어 70%)에 도달하면 경고가 작동하게 하는 것과 같은 방법을 사용하였다. 이 때, 실험시의 환경 조건과는 달리 실제 작동 중의 환경은 매우 다양한 변수에 의해 현상이 좌우되기 때문에, 이를 보완하기 위하여 여러 가지 방법이 사용되었다. 그러나 기본적으로 여러 가지 물리량들(온도, 압력 등)의 측정 순간의 값 또는 소정 범위의 시간 동안 측정된 값을 이용하여 적절한 판단 기준에 따라 DPF가 포화되면 해당 차량의 운전자에게 경고한다는 개념에 있어서는 종래의 경고장치들은 모두 동일하다고 할 수 있으며, 어떤 물리량을 사용하는가, 어떤 알고리즘을 사용하는가 또는 어떤 판단기준을 사용하는가 등에 있어서의 차이가 있을 뿐이다. 통상 이와 같은 DPF 시스템은 운행 중 매 초 또는 매 분 단위로 DPF 시스템 주변의 물리량(온도, 압력 등)을 측정하며, 이러한 측정값 정보를 메모리에 기록 및 보관하도록 되어 있다. 이와 같은 메모리는 보통 단기적으로 소모되는데, 즉 현재의 상태를 판단하기 위해 직전 순간 또는 직전의 몇 번 동안의 측정값을 사용하여 입자성물질의 포집량을 산출하는 데 사용되므로 이러한 정보가 꾸준히 저장될 필요가 없기 때문이다.

그런데 DPF에 포집된 입자성물질은 실제로는 항상 완전히 연소되는 것은 아니며, 따라서 DPF에 이렇게 완전히 연소되지 못한 입자성물질이 조금씩 쌓이게 되기 때문에 DPF 시스템 전후단 간의 배압은 사실상 DPF가 노후화되어감에 따라 서서히 높아지게 된다. 종래의 DPF 경고장치의 경우, 운전자 입장에서는 그 때 그 때의 DPF 포화 상태를 인지할 수 있을 뿐 해당 DPF가 얼마나 노후되었는지, 그래서 해당 DPF를 교체해야 되는지 등에 대한 정보를 전혀 알 수 없다. 뿐만 아니라, 이와 같이 노후된 DPF를 장착한 차량의 경우, 배기가스에 포함된 입자성물질을 효과적으로 제거할 수 없을 뿐만 아니라, 배기가스의 배출이 잘 되지 않음으로써 엔진에도 꾸준히 불량한 환경을 조성하게 된다. 또한, 운전자가 DPF가 노후되었다고 인지하면 그제서야 정비소 등을 찾아가게 되고, 정비소 측에서는 이와 같이 직접 찾아온 운전자의 차량에 장착된 DPF를 검사하여 교체 또는 손질 여부를 알려줄 수 있게 된다. 그런데 이러한 과정에서, 운전자가 직접 정비소를 찾아오지 않으면 해당 차량의 DPF가 얼마나 노후되었는지 전혀 알 수 있는 방법이 없었다. 즉, 만약 운전자가 미숙하거나 차량에 대한 지식이 별로 없다면 노후된 DPF의 검사를 제때 요청하지 못하게 되며, 이러할 경우 비단 매연 저감 효율이 떨어짐으로써 환경 문제를 유발시킬 뿐만 아니라 엔진의 작동에까지 이상이 생기게 되어 개인적으로도 차량의 손상으로 인하여 크게 경제적 손해를 입게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 DPF의 재생 필요시점을 매번 운전자에게 환기시킬 뿐만 아니라 상기 데이터를 무선통신을 사용하여 원격 영역에 누적적으로 저장함으로써 DPF의 상태를 실시간으로 파악할 수 있게 할 수 있는 무선통신 DPF 감시시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선통신 DPF 감시시스템은, 입자상물질을 포집하는 필터, 상기 필터의 전단 또는 후단에서의 배기가스 압력 및 온도를 측정하는 적어도 1개 이상의 압력센서 및 온도센서를 포함하여 이루어지는 DPF 시스템에 구비되는 감시시스템으로서, 네트워크를 통해 신호를 송신하는 송신부 및 상기 송신부와 연결되며 상기 압력센서 및 온도센서로부터 측정된 측정값을 전달받고 상기 측정값을 개별인식이 가능한 무선통신 신호로 가공하여 상기 송신부로 전달하는 제어부를 포함하여 이루어지는 감시장치 ; 적어도 1개 이상의 상기 감시장치와 연결되며, 네트워크를 통해 상기 감시장치로부터 전달되는 신호를 수신하는 수신부, 정보를 저장하는 정보저장부, 정보의 입출력을 담당하는 입출력부 및 상기 수신부, 정보저장부, 입출력부와 연결되어, 상기 수신부로부터 수신된 신호를 처리하여 각 차량별 측정값을 정보저장부에 저장하고, 사용자의 요청에 따라 상기 저장된 정보를 가공하여 출력하는 중앙처리부를 포함하여 이루어지는 서버시스템 ; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 감시장치는 운전자에게 DPF 포화상태를 인지시키는 경고장치를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제 어부는 상기 측정값을 이용하여 미리 정해진 알고리즘에 따라 DPF 포화 시 상기 경고장치를 작동시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 감시장치는 상기 제어부와 연결되어, 통신상태가 불량할 경우 상기 제어부에 의해 상기 측정값이 임시로 저장되는 보조메모리를 더 구비하는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 제어부는 차량 ECU(Electric Control Unit)와 독립적으로 구비되는 형태, 일체형으로 구비되는 형태 또는 소프트웨어적으로 상기 ECU 내에 구비되는 형태 중 선택되는 어느 한 가지 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 서버시스템은 상기 중앙처리부와 연결되어, 특정 감시장치로부터 수신된 정보에 의해 판독된 해당 차량의 상태에 대해 필요 시 상기 서버시스템에 미리 저장된 해당 차량 사용자에게 자동으로 메시지를 송신하는 SMS송신부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 무선통신 DPF 감시시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 종래의 엔진 및 DPF를 포함한 전체적인 시스템의 개략도이며, 이를 통해 DPF 시스템에 관하여 설명한다. 도 1(A)는 수동식 DPF 시스템을, 도 1(B)는 강제식 DPF 시스템을 도시하고 있다. 수동식 DPF 시스템은 촉매나 첨가제를 사용하여 입자상물질의 점화 온도를 낮춤으로써 배기가스 자체의 온도만으로 입자상물질 을 제거하는 방식으로, 대형 차량에 많이 사용되고 있다. 이에 반해 강제식 DPF 시스템은 포집된 입자상물질에 외부에서 열을 가하여 상기 입자상물질을 연소시키는 방식으로, DPF 기술의 초기에 연구되다가 실용화 등의 어려움으로 인하여 수동식 DPF 시스템이 널리 사용되다가 소형 차량에 있어서 수동식 DPF 시스템만으로는 충분한 효율을 낼 수 없는 것으로 밝혀지게 되어 최근 다시 연구와 개발이 이루어지고 있다.

도 1(A)에 도시되어 있는 수동식 DPF 시스템에서는 필터(101)에 촉매를 코팅하거나, 연료에 첨가제를 공급하거나, DPF 시스템(100) 전단에서 첨가제를 분사하는 것과 같은 방식으로 입자상물질의 점화 온도를 낮춤으로써 입자상물질을 제거한다. 엔진(200)에서 연료의 연소 및 그에 따른 작동이 일어나면 배기가스출구(206)를 통해 배기가스가 분출되며, 이와 같이 분출된 배기가스는 DPF 시스템(100)으로 유입된다. DPF 시스템(100)에는 촉매가 코팅된 필터(101)가 구비되어 있어 상기 필터(101)를 통과하면서 배기가스에 포함되어 있는 입자상물질이 제거되거나, 입자상물질이 포함된 배기가스가 유입되는 위치에 첨가제 분사장치(미도시)가 구비되어 있어서 입자상물질의 점화온도를 낮춤으로써 입자상물질이 연소되어 제거되며 남은 입자상물질은 필터(101)에 포집되어 제거된다. DPF 시스템(100)에는 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)가 구비되어 있어서, 상기 DPF 시스템(100) 전단(유입측) 및 후단(배출측)의 압력 및 온도를 측정한다. 물론 상기 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)는 전단에만 배치되거나 후단에만 배치되거나 또는 도시된 바와 같이 전ㆍ후단 모두에 배치될 수 있다. 상기 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)에 의해 측정된 압력 및 온도는 입자상물질의 제거가 원활하게 이루어지고 있는지, 상기 필터(101)에 입자상물질이 과포집되었는지 등의 여부를 측정할 수 있는 지표가 된다. 상기 압력 및 온도가 미리 결정된 특정 기준을 만족하면 ECU(300)에서는 상기 DPF 시스템(100)이 정상적으로 작동하지 않는다고 판단하고 경고장치(400)를 작동시켜 운전자에게 이를 인지시키게 된다.

도 1(B)에 도시되어 있는 것은 강제식 DPF 시스템의 간략한 예이다. 강제식 DPF 시스템은 상술한 바와 같이 외부에서 열을 가해 줌으로써 배기가스의 온도를 높여 입자상물질을 연소 제거하는 방식을 사용한다. 따라서 수동식 DPF 시스템과는 달리 가열수단(102)을 반드시 필요로 한다. 수동식 DPF 시스템은 촉매나 첨가제를 사용하여 입자상물질의 점화 온도를 낮춘다는 점과 강제식 DPF 시스템은 외부에서 열을 더 공급하여 배기가스의 온도를 높임으로써 배기가스의 온도가 입자상물질의 원래 점화 온도에 도달하게 한다는 점 외에는 같은 원리로 작동한다.

도 1(C)에 도시되어 있는 것은 일반적으로 사용되는, 상기 수동식과 강제식이 혼합된 형태의 DPF 시스템을 간략하게 도시한 것이다. 상술한 바와 같이 DPF 시스템은 배기가스출구(206)와 연결된 유로 상에 필터(101)(수동식인 경우) 또는 필터(101) 및 가열수단(102)(강제식인 경우)을 구비하고 전단, 후단 또는 양단에 ECU(300)와 연결된 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)를 구비하고 있으며, 일반적으로는 도 1(C)에 도시된 바와 같이 부가적인 장치들이 더 구비되어 있다. 도 1(C)로써 일반적인 DPF 시스템의 작동 원리를 보다 상세히 설명한다.

먼저, 엔진(200)에서 연료의 연소 및 그에 따른 작동이 일어나면, 회전을 이 용한 충전수단(201)에 의해 배터리(203)가 충전되고 이 때 발생한 엔진(200)의 회전수를 회전수센서(202)가 측정하며, 또한 배기가스출구(206)를 통해 배기가스가 분출된다. 회전수센서(202)에서 측정된 값 및 하기의 모든 센서들에서 측정된 값들은 ECU(Electronic Control Unit, 300)로 보내지고 ECU(300)에서는 이 센서 측정값들을 이용하여 동작 부분들을 제어하게 된다. 물론 상술한 바와 같이 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)만을 사용하여 제어할 수도 있으나, 통상적으로 배기가스의 양과 압력, 온도 값 등의 관계를 정확히 판단하기 위하여 회전수센서(202)가 쓰이는 경우가 많다. 여기에서는 도시하지 않았으나, 일반적으로 2개 이상의 DPF 시스템(100)이 구비되어 있어 선택밸브(미도시)를 사용하여 배기가스를 선택적으로 DPF 시스템(100)에 유입되도록 하는 기술도 많이 사용되고 있다. 그러나 여기에서는 DPF 시스템을 개략적으로 설명하고 있으므로 가장 단순하게 1개의 DPF 시스템이 구비되어 있는 것으로 도시하였다. 송풍펌프(204)에 의해 유입된 공기는 ECU(300)에 의해 제어되는 송풍밸브(205)에 의해 공급량이 결정되며, 이와 같이 공급된 공기는 상기 배기가스와 혼합되어 DPF 시스템(100)으로 유입되게 된다. 가열수단(102)에 의해 온도가 상승된 배기가스는 필터(101)로 유입된다. 가열수단(102)으로는 배터리(203)와 연결되어 작동되는 전기 히터나 디젤 연료를 주입하여 배기가스를 연소시키는 디젤주입기 등이 통상적으로 채용된다. 필터(101)는 일반적으로 다공질 재질로 된 실린더 모양으로서 단면은 원형ㆍ타원형 등의 형상이거나 또는 금속 재질의 메탈메쉬, 메탈폼, 메탈 파이버, 세라믹 폼 등을 포함하는 형상으로 되어 있으며, 그 내부에 작은 삼각형이나 사각형 모양의 단면을 가지고 있고 입구와 출구가 교대로 막혀 있는 채널들이 벌집 모양으로 배열되어 있는 형태를 가지고 있으며, 입자상물질이 포함되어 있는 배기가스가 입구로 유입되었다가 출구가 막혀 있으므로 다공질의 벽을 통하여 옆의 채널로 이동하는 과정에서 기체는 빠져나가지만 입자상물질은 다공질의 벽에 걸려 포집된다. 또한, 상기 필터에 촉매 코팅을 하거나 별도의 장치를 더 구비하여 첨가제를 주입함으로써, 입자상물질 외에 또 환경오염을 일으키는 물질인 NOx를 제거하도록 하는 것이 일반적이다. DPF 시스템(100)의 전단(유입측) 및 후단(배출측)에는 유입압력센서(103a), 유입온도센서(104a), 배출압력센서(103b) 및 배출온도센서(104b)가 구비된다. 도시된 바와 같이 모든 센서들은 ECU(300)에 연결되어 있으며, ECU(300)는 상기 회전수센서(202)ㆍ온도센서(104a, 104b)ㆍ압력센서(103a, 103b)에서 측정된 값을 이용하여 미리 정해진 알고리즘에 의해 산출된 결과에 따라 결정된 양만큼의 열량을 상기 가열수단(102)에 공급하는 방식으로 DPF 시스템(100)을 작동시킨다. ECU(300)에는 경고장치(400)가 구비되어 있어, 상기 ECU(300)가 상기 여러 가지 센서들로부터 측정된 값을 이용하여 산출된 결과에 따라 DPF 시스템(100)의 필터(101)에 포집된 입자상물질의 양이 기준치를 넘어선다고 판단하면, 상기 ECU(300)는 상기 경고장치(400)를 작동시켜 운전자에게 상기 사실을 인지시키도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 무선통신 감시시스템의 개략도이다. 도 1에 도시된 종래의 경고장치(400)는 ECU(300)에 의해 단순히 ON/OFF되는 장치로서, 운전석에 구비되는 경고등, 음성출력장치 등과 같은 장치였다. 본 발명에 의한 무선통신 감 시시스템(1000)은 도 2(A)에 도시된 바와 같이 크게 각각의 자동차에 구비되는 감시장치(1100)와 서버시스템(1200)으로 구성된다. 서버시스템(1200)은 통상적인 웹서버와 마찬가지로, 유ㆍ무선 인터넷 등의 네트워크를 통하여 신호를 수신하는 수신부(1201), 정보를 저장하는 정보저장부(1202), 정보를 입력/출력하는 입출력부(1203) 및 상기 수신부(1201)에 의해 수신된 신호를 처리하여 상기 정보저장부(1202)에 저장하고, 상기 입출력부(1203)에 의해 입력된 요청에 따라 정보를 처리하여 결과를 출력하는 중앙처리부(1204)를 포함하여 구성된다. 각 자동차 DPF 시스템(100)에 구비되는 감시장치(1100)는, 종래의 경고장치(400)와 마찬가지로 운전자에게 DPF 포화상태를 인지시키는 경고장치(400)와, 유ㆍ무선 인터넷 등의 네트워크로 신호를 송신하는 송신부(1102), 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)로부터 측정값을 입력받고 상기 측정값을 처리하여 상기 송신부(1102)로 신호를 송신하고, 상기 측정값을 이용하여 미리 정해진 계산식에 따라 필터(101) 내 입자상물질의 포집량을 산출하며, 미리 정해진 알고리즘에 따라 상기 경고장치(400)를 작동시키는 제어부(1101)를 포함하여 구성된다. 도 2의 실시예에서는 상기 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)가 본 발명에 의한 감시장치(1100)에 직접 연결되는 것으로 도시하고 있으나, 상기 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)가 상기 감시장치(1100)에 직접 연결되지 않고 상기 ECU(300)와 상기 감시장치(1100)가 연결되어, (도 1에 도시된 바와 같이) ECU(300)로 상기 측정값이 먼저 전달되고 ECU(300)가 상기 감시장치(1100)의 제어부(1101)로 측정값을 전달하도록 구성하여도 무방하다. 또한, 상기 제어부(1101)는 상기 ECU(300) 내에 소프트웨어 적으로 구비됨으로써, 상기 제어부(1101)와 상기 ECU(300)가 일체로 형성되게 하여도 무방하다.

상기 감시장치(1100)의 제어부(1101)는, 상기 DPF 시스템(100)에 구비된 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)로부터 측정된 DPF 시스템(100) 전후단의 압력 및 온도 측정값을 전달받고, 종래의 경고장치와 마찬가지로 상기 전달받은 측정값을 이용하여 미리 정해진 계산식을 따라 필터(101) 내 입자상물질 포집량을 산출하고, 미리 정해진 알고리즘에 따라 운전석에 구비된 경고장치(400)를 작동시킨다. 상기 알고리즘은 상기 산출된 입자상물질의 포집량이 특정 기준치를 넘어섰을 때 경고하도록 되거나, 단순히 상기 압력센서(103a, 103b)에 의해 측정된 압력 값이 특정 기준치를 넘어섰을 때 경고하도록 되는 등 필터(101)의 과포집을 운전자에게 인지시킬 수 있는 알고리즘이라면 어떤 것을 사용하여도 무방하다.

이에 더불어, 상기 제어부(1101)는 이를 무선통신할 수 있는 신호로 변환하여 상기 송신부(1102)로 전달하고, 상기 송신부(1102)는 이 신호를 네트워크로 송신하게 된다. 이 때, 상기 신호는 개별인식이 가능하도록 처리됨으로써, 적어도 1개 이상의 감시장치(1100)로부터 상기 신호들이 전달될 경우 어떤 감시장치(1100)로부터 전달된 신호인지 구별할 수 있게 되는 것이 바람직하다.

상기 감시장치(1100)가 송신한 신호는 네트워크를 통해 서버시스템(1200)으로 전달된다. 서버시스템(1200)의 중앙처리부(1204)는, 송신부(1102)를 통해 수신받은 신호를 각각의 감시장치(1100) 별로 분리하여 정보저장부(1202)에 저장한다. 즉, 정보저장부(1202)에는 각 차량별로 구비된 감시장치(1100)가 보내오는 각 차량 DPF 시스템(100)의 압력 및 온도 상태가 누적적으로 저장되게 된다. 상기 중앙처리부(1204)는 상기 저장된 압력 및 온도 값들을 사용하여, 사용자로부터의 요청이 있을 경우 입출력부(1203)로 출력할 수 있도록 상기 정보를 적절한 형태로 가공하는 기능도 수행한다. 예를 들어, 사용자가 차량 A의 지난 일주일 간의 통계를 요구하면, 상기 중앙처리부(1204)는 상기 정보저장부(1202)에 저장된 자료를 기반으로 하여 일자별, 시간별 등으로 상기 차량 A의 지난 일주일 간의 압력/온도 값의 통계를 내고 그래프를 작성하여 출력할 수 있다. 물론, 상기 감시장치(1100)에 포함된 제어부(1101)가 사용하는 계산식ㆍ알고리즘과 동일한 계산식ㆍ알고리즘을 사용하여 상기 저장된 측정값들로부터 상기 차량 A의 지난 일주일 간 DPF 내의 입자상물질 포집량 추이를 출력할 수도 있다. 이와 같이, 상기 중앙처리부(1204)의 정보 가공 방법은 사용자의 목적이나 필요에 따라 어떻게 구성되어도 무방하다.

도 2(B)는 본 발명에 의한 무선통신 감시장치의 다른 실시예이다. 이 경우, 제어부(1101)는 보조메모리(1103)를 더 포함하고 있다. 건물이나 시설물처럼 그 위치가 변화하지 않는 물체와는 달리, 자동차는 수시로 그 위치가 변화한다. 따라서 자동차가 무선통신이 불가능한 지역에 위치하고 있을 경우, 상기 감시장치(1100)로부터 송신되는 신호는 서버시스템(1200)으로 전달되지 못하고 누락될 여지가 있다. 도 2(B)의 실시예에 도시된 보조메모리(1103)는 이와 같은 문제점을 피하기 위해 구비된다. 즉, 상기 감시장치(1100)를 장착한 차량이 무선통신이 불가능한 지역에 위치할 경우, 상기 제어부(1101)는 현재 위치에서의 통신상태가 불량하다는 것을 판단하고, 압력센서(103a, 103b) 및 온도센서(104a, 104b)로부터 전달되는 측정값 들을 송신부(1102)로 전달하지 않고 보조메모리(1103)로 전달하여 저장해 둔다. 차량이 위치를 이동함으로써 무선통신이 가능한 지역으로 들어서면, 상기 제어부는 이제 현재 위치에서의 통신상태가 양호하다는 것을 판단하고, 현재 측정되고 있는 측정값들과 함께 상기 보조메모리(1103)에 저장되어 있던 누락된 측정값들을 함께 송신하게 된다. 상기 측정값에는 단지 압력/온도 값만 측정되는 것이 아니라 측정된 시간이 함께 기록되기 때문에, 서버시스템(1200)에서는 상기 신호를 전달받아 누락된 시간 동안의 측정값들을 온전히 저장할 수 있게 된다.

일 실시예로서, 상기 전달되는 측정값들을 보조메모리(1103)에 일정 기간동안 보관하여 저장한다. 상기 기간은 1~6개월 정도로 할 수 있다. 상기 압력/온도 값은 1~2초에 한 번씩 저장되는데 이 때마다 데이터를 송신하도록 하는 것은 비효율적인 일이므로, 1일 정도의 일정 간격 동안의 측정값들을 하나의 파일에 저장하고 적절한 시간(예를 들어 매일 9시, 12시, 3시, 6시 등)에 상기 데이터를 송신하도록 한다. 또한 송신 시 전일의 데이터만 송신할 수도 있지만 전일, 전전일, 전전전일의 3일치 데이터를 매번 송신하게 하는 것과 같은 방식으로 데이터가 송신 중에 누락되는 것을 최대한 방지하도록 한다.

또한, 도 2(B)에서는 서버시스템(1200)의 중앙처리부(1204)에 입출력부(1203)가 더 구비된다. 상기 중앙처리부(1204)는 단지 정보를 저장할 뿐만 아니라 실시간으로 정보를 처리하기 때문에, 만약 어떤 감시장치(1100)가 장착된 차량에서 문제가 발생하거나 DPF 상태가 악화되는 징후를 발견하게 되면 이를 실시간으로 알 수 있게 된다. 상기 서버시스템(1200)에 상기 감시장치(1100)가 장착된 차량 운전 자의 연락처가 미리 저장될 경우, 상기 입출력부(1203)는 상기 운전자에게 검사가 필요하다거나 이상이 발생하였다는 등의 메시지를 자동으로 송신하게 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 무선통신 DPF 감시시스템의 사용 예를 개략적으로 도시한 것이다. 상술한 바와 같이 서버시스템(1200)은 적어도 1개 이상의 감시장치(1100)와 연결될 수 있다. 사용자는 예를 들어 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 자신의 집에 상기 서버시스템(1200)을 설치할 수 있으며, 이러한 경우 사용자 및 사용자의 가족 등은 상기 사용자의 차량에 구비된 감시장치(1100)를 통해 자기 차량의 상태를 실시간으로 정확히 파악할 수 있게 된다.

또는, 사용자는 자신의 단골 정비소의 서버시스템(1200)에 자신의 감시장치(1100)를 등록하여 사용할 수도 있다. 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 정비소에 구비된 서버시스템(1200)은 다수 개의 감시장치(1100)로부터 신호를 수신하여, 각 차량 별로 상기 정보들을 저장하고 처리한다. 상술한 바와 같이 상기 서버시스템(1200)에 입출력부(1203)가 더 구비되는 경우, 이 정보들을 사용하여 어떤 고객의 차량에 이상이 발생하거나 또는 이상발생의 징후를 발견하면 고객에게 이러한 정보가 자동으로 송신되어, 큰 문제가 발생하기 전에 빠른 정비를 받을 수 있도록 해 줄 수 있다.

본 발명에 의한 장치는 개인적으로 구비하여 사용할 수도 있겠으나, 다수의 차량을 관리하는 단체나 회사 차원에서 사용되는 것이 가장 효율적이다. 정비소, 택시ㆍ버스 회사, 운송 회사 등과 같이 다수의 차량을 관리해야 하는 업체의 경우 본 발명에 의한 장치를 장착함으로써 소유하고 있는 각 개별 차량들의 상태를 실시간으로 파악할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 의한 장치를 각 개인 또는 단체 별로 구비하여 사용할 수도 있겠으나, 상기 서버시스템(1200)을 제공하는 장치제공자가 독립적으로 존재하여, 다수의 개인 및 (정비소, 택시ㆍ버스 회사, 운송 회사 등과 같은 예를 모두 포함하는) 단체들을 하나의 서버시스템(1200)으로 관리할 수도 있다. 이와 같이 관리하게 되면 각 개인 또는 단체의 경우에는 단지 소유 차량에 본 발명에 의한 감시장치(1100)을 부착하고 상기 장치제공자의 서버시스템(1200)에 등록만 하면 되기 때문에 보다 편리하게 본 발명에 의한 장치를 도입하여 사용할 수 있게 되는 것이다. 이러한 경우 상기 서버시스템(1200)은 중앙서버와 지역서버로 분리되어 운영되어도 무방하다. 예를 들어 버스 회사와 같은 경우, 각 개별 버스는 반드시 버스 회사 정비소에 주기적으로 접근하게 된다. 따라서 상기 정비소에 단위서버를 구비하여 각 개별 버스와 통신하게 함으로써 데이터를 수집하고, 상기 단위서버는 이와 같이 수집된 데이터를 취합하여 중앙서버로 보내도록 한다. 이와 같은 방식을 사용하게 되면, 각 개별 버스는 반드시 정비소의 단위서버에 일정 거리만큼 접근하기 때문에 상기 개별 버스에 장착되는 감시장치는 원거리통신이 가능할 만큼 성능이 뛰어나지 않아도 되며 RF 통신이 가능한 정도의 성능을 갖추면 충분하다. 따라서 전체적으로 설비 비용이 줄어들 뿐만 아니라, CDMA 통신의 경우 무선통신 사업자에게 해당 비용을 지불하여야 하지만 RF 통신은 그러한 문제가 없기 때문에 운영 비용 역시 절약할 수 있게 된다.

또한, 상기 서버시스템(1200)은 환경문제에 기여할 수 있다. 예를 들어 운송 회사에서, 상기 운송회사에 소속되는 차량에 모두 상기 감시장치(1100)를 장착하게 하여 운송회사의 서버시스템(1200)을 통해 자사 차량의 DPF 상태를 실시간으로 감시할 수 있다. 이러한 경우, 상기 운송회사에서는 자사 차량 중 어떤 차량에 이상이 생겼는지를 빠르게 파악하여 대처할 수 있어, 자사 차량의 손상 뿐만이 아니라 환경을 악화시키는 매연 발생량을 줄일 수 있게 된다.

더불어 이와 같이 누적적으로 저장된 정보는 각 감시장치(1100)가 감시하는 차량의 작동 상태에 대한 가치있는 정보가 된다. 즉, 상기 정보들은 자동차 생산업체 등에게 현재 출시된 차량의 성능을 파악할 수 있는 기본 자료로서, 새로운 제품의 출시를 위한 개발 및 연구에 상기 자료들이 사용될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, DPF 시스템의 상태를 정확하게 실시간으로 파악할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 종래의 DPF 경고장치의 경우 운전자 입장에서는 그 때 그 때의 DPF 포화 상태를 인지할 수 있을 뿐 해당 DPF가 얼마나 노후되었는지 또는 해당 DPF를 교체해야 되는지 등에 대한 정보를 전혀 알 수 없었 던 문제점을 해결하고, DPF 시스템을 실시간으로 감시함으로써 해당 DPF 시스템의 노후화 정도나 교체 필요 여부 등을 언제든지 손쉽게 알아낼 수 있는 효과가 있다. 또한, 이와 같이 DPF 시스템의 상태를 실시간으로 정확하게 파악함으로써 이상이 발생하였을 때 즉각적으로 대처할 수 있는 효과가 있으며, 더불어 DPF 시스템과 연관된 다른 차량 부품, 특히 엔진에 불량한 영향이 발생할 가능성을 원천적으로 배제하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 무선통신 DPF 감시시스템은, 각 차량의 운전자가 자신의 집에서 손쉽게 자기 차량의 상태를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 정비소, 운송회사 등에 본 발명의 시스템을 채용하면 특정 차량 군체의 상태를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있으며 이상 발생에 대한 빠른 대처가 가능하다는 효과가 있다. 더불어, 특히 특정 차량 군체의 상태를 실시간으로 감시함으로써 환경문제에 보다 기여할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 이와 같이 저장된 정보가 새로운 차량용 제품의 개발 및 연구에 기반 자료로 활용될 수 있는 효과도 있다.

Claims (5)

1. 입자상물질을 포집하는 필터, 상기 필터의 전단 또는 후단에서의 배기가스 압력 및 온도를 측정하는 적어도 1개 이상의 압력센서 및 온도센서를 포함하여 이루어지는 DPF 시스템에 구비되는 감시시스템으로서,

   네트워크를 통해 신호를 송신하는 송신부 및 상기 송신부와 연결되며 상기 압력센서 및 온도센서로부터 측정된 측정값을 전달받고 상기 측정값을 개별인식이 가능한 무선통신 신호로 가공하여 상기 송신부로 전달하는 제어부를 포함하여 이루어지는 감시장치 ;

   적어도 1개 이상의 상기 감시장치와 연결되며, 네트워크를 통해 상기 감시장치로부터 전달되는 신호를 수신하는 수신부, 정보를 저장하는 정보저장부, 정보의 입출력을 담당하는 입출력부 및 상기 수신부, 정보저장부, 입출력부와 연결되어, 상기 수신부로부터 수신된 신호를 처리하여 각 차량별 측정값을 정보저장부에 저장하고, 사용자의 요청에 따라 상기 저장된 정보를 가공하여 출력하는 중앙처리부를 포함하여 이루어지는 서버시스템 ;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선통신 DPF 감시시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 감시장치는

   운전자에게 DPF 포화상태를 인지시키는 경고장치를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제어부는 상기 측정값을 이용하여 미리 정해진 알고리즘에 따라 DPF 포화 시 상기 경고장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 무선통신 DPF 감시시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 감시장치는

   상기 제어부와 연결되어, 통신상태가 불량할 경우 상기 제어부에 의해 상기 측정값이 임시로 저장되는 보조메모리를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신 DPF 감시시스템.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는

   차량 ECU(Electric Control Unit)와 독립적으로 구비되는 형태, 일체형으로 구비되는 형태 또는 소프트웨어적으로 상기 ECU 내에 구비되는 형태 중 선택되는 어느 한 가지 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신 DPF 감시시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 서버시스템은

   상기 중앙처리부와 연결되어, 특정 감시장치로부터 수신된 정보에 의해 판독된 해당 차량의 상태에 대해 필요 시 상기 서버시스템에 미리 저장된 해당 차량 사용자에게 자동으로 메시지를 송신하는 SMS송신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하 는 무선통신 DPF 감시시스템.

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