KR20090011514A

KR20090011514A - Diesel particulate filter

Info

Publication number: KR20090011514A
Application number: KR1020070075165A
Authority: KR
Inventors: 최현우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-02-02

Abstract

A smoke filter device is provided to prevent the degradation of fuel efficiency and oil dilution by stopping the regeneration of soot when the soot is not burnt. A maximum regeneration time determination method of a smoke filter device comprises the steps of: determining minimum combustion rate of soot according to level(S1), starting the regeneration of soot in order to burn the soot accumulated inside a filter(S2), observing the actual combustion rate of the soot(S3), monitoring the actual combustion rate according to time and mutually comparing the combustion rate and the minimum combustion rate(S4), and stopping the regeneration when the actual combustion rate is less than the minimum combustion rate(S5).

Description

Smoke Particulate Filter {Diesel Particulate Filter}

본 발명은 디젤 차량의 매연 여과 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수트의 연소율을 고려하여 재생 중에 발생되는 재생 상태를 모니터링함으로써, 좀 더 정밀하게 재생 동작을 제어할 수 있고, 불필요한 재생에 의해 발생하는 장치 손상, 연비 악화 및 오일 희석 등을 방지할 수 있는 매연 여과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a soot filtration device of a diesel vehicle. More specifically, by monitoring the regeneration state generated during regeneration in consideration of the combustion rate of the soot, it is possible to control the regeneration operation more precisely, and to prevent device damage, fuel consumption deterioration and oil dilution caused by unnecessary regeneration. And a soot filtration device.

일반적으로 디젤 차량은 고압축비로 연비가 좋지만 연소온도가 높아 질소 산화물이 많이 발생하며 불완전 연소에 의한 수트(soot: 입자상 물질)가 많이 발생한다. 따라서, 최근에는 이러한 디젤 차량의 배기 가스에 대한 매연을 방지하기 위해 매연 여과 장치가 장착되는 것이 일반적이다.In general, diesel vehicles have good fuel economy due to high compression ratio, but the combustion temperature is high to generate a lot of nitrogen oxides, and soot (particulate matter) is generated by incomplete combustion. Therefore, in recent years, it is common to equip the soot filtration apparatus to prevent soot to the exhaust gas of such a diesel vehicle.

매연 여과 장치는 DPF(Diesel Particulate Filter) 또는 CPF(Catalyzed Particulate Filter)와 같은 장치들이 이용되고 있는데, 이러한 매연 여과 장치의 작동 방식은 엔진 배기가스로부터 필터를 통해 수트를 포집하고 포집된 수트를 연소시킴으로써 필터를 다시 재생하는 방식으로 작동한다.The soot filtration device is a device such as Diesel Particulate Filter (DPF) or Catalyzed Particulate Filter (CPF), which operates by collecting soot through a filter from engine exhaust and burning the collected soot. It works by playing the filter again.

이와 같은 재생 방식은 수트가 산화 반응을 일으키는 온도까지 배기가스의 온도를 높여 배기가스에 의해 수트가 연소되도록 하거나 또는 필터에 열선 등을 통해 직접 열을 공급하여 수트가 연소되도록 하는 등의 재생 방법이 사용된다. 이때 축적된 수트의 양이 별도의 센서 등을 통해 측정되고 ECU(Electric Control Unit)d에 의해 측정된 수트의 양 및 운전 조건 등에 따라 재생시간이 결정된다. 이와 같이 결정된 재생시간은 해당 조건에서 최대 재생시간에 해당하며, 따라서 ECU에 의해 설정된 재생시간 동안 재생하면 필터에 축적된 수트는 모두 연소되고 ECU는 재생완료라고 판단한다.The regeneration method such as raising the temperature of the exhaust gas to the temperature at which the soot is oxidized so that the soot is combusted by the exhaust gas or by directly supplying heat to the filter through a heating wire or the like so that the soot is combusted. Used. At this time, the accumulated amount of the soot is measured through a separate sensor or the like, and the regeneration time is determined according to the amount of the soot and the operating conditions measured by the ECU (Electric Control Unit) d. The regeneration time determined as described above corresponds to the maximum regeneration time under the conditions. Therefore, when regeneration is performed during the regeneration time set by the ECU, the soot accumulated in the filter is burned and the ECU determines that the regeneration is completed.

그러나 차량의 주행거리가 길어지거나 혹은 엔진 오일 소모량의 과다로 필터 내부에 과다하게 수트가 축적되어 수트가 해당 재생시간 동안 원활하게 연소되지 않은 경우, 수트가 필터 내부에 축적되어 남아 있다고 하더라도 장치의 보호 및 연비 악화 등을 방지하기 위해 재생은 정지하게 되고, 일정 시간 이후 다시 재생이 수행되는 방식으로 진행된다.However, if the vehicle's mileage increases or the engine oil is consumed excessively and the soot accumulates inside the filter and the soot does not burn smoothly during the regeneration time, the device is protected even if the soot accumulates inside the filter. And regeneration is stopped in order to prevent fuel economy deterioration, etc., and the regeneration is performed again after a predetermined time.

다시 말하면, 종래 기술에 의한 일반적인 매연 여과 장치는 최대 재생시간 동안의 재생에도 불구하고 수트가 완전히 연소되지 않고 남아있는 경우, 수트의 연소 여부와는 무관하게 기 설정된 해당 조건에서의 최대 재생시간 동안 재생 동작이 수행되고 그 이후에 재생이 정지되는 방식으로 구성된다.In other words, the conventional soot filtration apparatus according to the prior art regenerates during the maximum regeneration time under the predetermined condition regardless of whether the soot is burned, if the soot is not completely burned despite the regeneration during the maximum regeneration time. The operation is performed and then playback is stopped.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 매연 여과 장치의 재생 상태의 예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of a regeneration state of a general soot filtration device according to the prior art.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 축적된 수트의 양은 재생이 시작된 이후에도 일정 시간 동안은 전혀 감소되지 않는다. 즉, 축적된 수트의 상태 및 운전 조건 등 의 이유로 재생이 전혀 진행되지 않고 있음을 알 수 있다. 한편, 도 2의 (b)에서는 재생이 시작되면서 축적된 수트의 양이 감소하였지만 일정 시간 이후에는 전혀 감소되지 않는 구간이 발생됨을 알 수 있다.As shown in Fig. 1A, the accumulated soot amount does not decrease at all for a certain time even after the regeneration starts. In other words, it can be seen that the regeneration is not progressing at all due to the accumulated soot state and operating conditions. On the other hand, in Figure 2 (b) it can be seen that although the amount of the accumulated soot decreases as the regeneration starts, a section that does not decrease at all after a predetermined time occurs.

재생 시간 동안에 도 1에 도시된 바와 같이 수트의 연소율이 나타난다고 하더라도 종래 기술에 의한 일반적인 매연 여과 장치는 수트의 양 및 운전 조건에 따라 기 설정된 최대 재생 시간의 범위 내에서 수트의 연소율과 무관하게 계속 재생 동작이 수행된다. 즉, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 상태는 모두 최대 재생시간 범위 내에서 재생 완료된 상태이지만, 실질적으로 수트의 연소율은 일정하게 나타나지 않고 어느 시점에 급격하게 재생되는 것으로 나타나고 있다.Although the combustion rate of the soot is shown as shown in FIG. 1 during the regeneration time, the conventional soot filtration apparatus according to the prior art continues regardless of the combustion rate of the soot within the range of the maximum regeneration time set according to the amount of the soot and the operating conditions. The playback operation is performed. That is, although the states shown in FIGS. 1A and 1B are all regenerated within the maximum regeneration time range, the burn rate of the soot does not appear to be constant, but is rapidly reproduced at any point in time.

이와 같이 종래 기술에 의한 매연 저감 장치는 재생 시간 동안에 발생하는 수트의 연소율을 전혀 고려하지 않고, 축적된 수트의 양 및 운전조건에 따라 최대 재생 시간을 설정하였기 때문에, 재생 중에 발생하는 재생 상태를 전혀 모니터링하지 못한다. 따라서, 최대 재생 시간 범위 이내에 재생이 완료되거나 완료되지 못하는 어느 경우에나, 재생 시간 동안 수트의 연소가 거의 발생하지 않음에도 불구하고 재생 동작이 수행되고 있으므로 장치가 손상되거나 재생 중의 연비가 악화되고 오일이 희석되는 등의 문제점이 있었다.As described above, the smoke reduction apparatus according to the prior art sets the maximum regeneration time according to the accumulated soot quantity and the operating conditions without considering the combustion rate of the soot generated during the regeneration time. Can't monitor Therefore, in any case where the regeneration is completed or not completed within the maximum regeneration time range, the regeneration operation is performed even though the soot combustion hardly occurs during the regeneration time, thereby causing damage to the device or worsening of fuel economy during regeneration and There was a problem such as dilution.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 수트의 연소율을 고려하여 재생 중에 발생되는 재생 상태를 모니터링함으로써, 좀 더 정밀하게 재생 동작을 제어할 수 있고, 불필요한 재생에 의해 발생하는 장치 손상, 연비 악화 및 오일 희석 등을 방지할 수 있는 매연 여과 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve such a problem, and by monitoring the regeneration state generated during regeneration in consideration of the combustion rate of the soot, it is possible to control the regeneration operation more precisely, and damage the device caused by unnecessary regeneration It is an object of the present invention to provide a soot filtration device that can prevent fuel deterioration and oil dilution.

본 발명은, 배기가스 중에 함유된 수트(soot)를 포집하여 연소 재생시키는 매연 여과 장치에 있어서, 수트의 재생시 수트의 연소율이 기준치 이하인 경우 재생 정지되는 것을 특징으로 하는 매연 여과 장치를 제공한다.The present invention provides a soot filtration device for collecting and regenerating soot contained in exhaust gas, wherein the soot filtration device is stopped when the soot combustion rate is lower than a reference value when the soot is regenerated.

본 발명에 의하면, 수트의 연소율을 고려하여 일정 구간에서 최소 연소율과 재생 중에 발생하는 실제 연소율을 비교하여 실제 연소율이 더 작은 경우에는 재생을 정지함으로써, 재생 중에 재생 상태를 모니터링하여 더욱 정밀한 재생 제어가 가능하고, 불필요한 재생에 의해 발생하는 장치 손상, 연비 악화 및 오일 희석 등이 방지되는 효과가 있다.According to the present invention, in consideration of the combustion rate of the soot, the minimum combustion rate and the actual combustion rate generated during the regeneration are compared in a certain section, and when the actual combustion rate is smaller, the regeneration is stopped, thereby monitoring the regeneration state during regeneration, thereby providing more precise regeneration control. It is possible to prevent damage to the apparatus caused by unnecessary regeneration, deterioration of fuel economy, oil dilution, and the like.

이때, 상기 기준치는 수트의 레벨에 따라 판단된 최소 연소율로 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the reference value is preferably set to the minimum combustion rate determined according to the level of the soot.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 매연 여과 장치의 최대 재생 시간 결정에 대한 결정 과정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a determination process for determining a maximum regeneration time of a particulate filter according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 매연 여과 장치는 필터 내부에 축적된 수트를 연소하며 재생하는 시간을 판단하는 과정에서 재생 중에 실제로 연소되는 수트의 연소량을 고려하여 최대 재생 시간을 결정한다. 즉, 종래 기술에서는 최대 재생 시간을 축적된 수트의 양을 기준으로 설정하여 실제 재생 중의 재생 상태에 대한 요소를 고려하지 않았지만, 본 발명의 매연 여과 장치는 필터 내부에 축적된 수트의 양 및 운전 조건에 따라 각각 최소 연소율을 계산하고 재생 중에 발생하는 실제 수트의 연소율과 비교하여 실제 수트의 연소율이 미리 계산된 최소 연소율보다 작으면 재생을 중지하는 방식으로 진행된다.As shown in FIG. 2, the soot filtration apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention has a maximum regeneration time in consideration of the amount of combustion of the soot actually burned during regeneration in the process of determining the regeneration time of the soot accumulated in the filter. Determine. That is, in the prior art, the maximum regeneration time is set based on the amount of accumulated soot, so that the factor of the regeneration state during actual regeneration is not taken into consideration. As a result, the minimum combustion rate is calculated and the regeneration is stopped when the actual soot combustion rate is smaller than the previously calculated minimum combustion rate.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 먼저 수트의 수준별 최소 연소율을 판단하고(S1), 이와 같이 판단된 최소 연소율은 기준치로서 ECU에 저장된다. 이러한 상태에서 필터 내부에 축적된 수트를 연소하기 위해 적정한 상태에서 재생이 시작되고(S2), 재생이 시작되면 재생 중에 수트의 실제 연소율을 모니터링한다(S3). 재생 중에 수트의 실제 연소율은 계속 변화할 수 있으므로 시간에 따라 계속하여 실제 연소율을 모니터링하고, 이와 같이 계속적으로 측정되는 실제 연소율과 기준치인 최소 연소율을 상호 비교한다(S4). 이때, 실제 연소율이 기준치인 최소 연소율보다작은 경우에는 수트의 연소가 원활하게 이루어지지 않고 있음을 의미하는 것이므로 재생을 정지한다(S5).That is, as shown in FIG. 2, the minimum combustion rate for each level of the soot is first determined (S1), and the determined minimum combustion rate is stored in the ECU as a reference value. In this state, regeneration is started in an appropriate state to burn the soot accumulated in the filter (S2), and when the regeneration is started, the actual combustion rate of the soot is monitored during regeneration (S3). Since the actual burn rate of the soot may change continuously during regeneration, the actual burn rate is continuously monitored over time, and the continuous burn rate and the minimum burn rate, which is a reference value, are continuously compared with each other (S4). At this time, when the actual combustion rate is smaller than the minimum combustion rate which is a reference value, it means that combustion of the soot is not performed smoothly, and the regeneration is stopped (S5).

이와 같이 본 발명은 재생 시간을 결정하는데 있어서, 수트의 연소율을 기준으로 최대 재생 시간을 결정하기 때문에 어떤 조건에 의해 재생 중에 수트가 연소되지 않는 경우에는 그 재생을 정지하여 시스템을 보호하고 연비 악화 및 오일 희석 등을 방지한다.Thus, in determining the regeneration time, the present invention determines the maximum regeneration time based on the combustion rate of the soot, so that if the soot is not burned during regeneration under certain conditions, the regeneration is stopped to protect the system and deteriorate fuel economy. Prevent oil dilution.

재생 중에 수트의 연소가 도 1에 도시된 바와 같이 일어나는 경우라면, 종래 기술에서는 수트의 연소가 전혀 일어나지 않는 경우에도 기 설정된 최대 재생 시간 동안 만큼은 계속해서 재생 동작이 수행되나, 본 발명의 일 실시예에 따른 매연 여과 장치는 소정 구간 동안 수트의 연소율이 최소 연소율보다 작다면 재생을 정지하게 된다. 즉, 도 1에서 수트의 연소가 일어나지 않는 수평한 구간에서는 매연 여과 장치의 재생이 정지된다.If combustion of the soot occurs during regeneration as shown in FIG. 1, the regeneration operation is continuously performed for a predetermined maximum regeneration time even when the combustion of the soot does not occur at all in the prior art. The soot filtration apparatus according to the present invention stops regeneration if the soot burning rate is less than the minimum burning rate for a predetermined period. That is, the regeneration of the soot filtration device is stopped in the horizontal section in which no soot combustion occurs in FIG.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 일정 구간 수트의 연소가 발생하지 않더라도 최대 재생 시간 동안에 수트의 연소가 모두 진행되어 결과적으로 재생 완료되는 것으로 성공적인 재생의 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 매연 여과 장치는 각 구간에서 수트의 연소율에 따라 재생 여부를 결정하기 때문에 수트의 연소가 진행되지 않는 구간에서 재생이 정지된다.In addition, as shown in FIG. 1, even though combustion of the suit does not occur for a predetermined period, the combustion of the suit proceeds during the maximum regeneration time and, as a result, regeneration is completed. Since the filtration apparatus determines whether to regenerate according to the combustion rate of the soot in each section, the regeneration is stopped in the section in which the soot is not burned.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 매연 여과 장치는, 수트의 양에 따라 결정되는 최대 재생 시간 동안 수트의 연소 상태와 무관하게 항상 재생이 진행되는 방식이 아니고, 수트의 수준 즉, 수트의 양 또는 운전 조건 등에 따라 최소 연소율을 결정하고 재생 중에 실제로 발생하는 실제 연소율을 비교하여 실제 연소율이 최소 연소율보다 큰 경우에만 정상적으로 재생을 실시하고 더 작은 경우에는 재생을 정지하는 방식으로 진행된다. 따라서, 본 발명에 따른 매연 여과 장치는 실제 재생 상태를 파악하며 재생을 진행하기 때문에 재생 동작이 더욱 정밀하게 제어될 수 있으며, 또한 불필요한 재생 동작에 의해 발생하는 장치 손상, 연비 악화 및 오일 희석 등이 방지된다.As described above, the soot filtration apparatus according to the present invention is not a manner in which regeneration always proceeds regardless of the combustion state of the soot during the maximum regeneration time determined according to the amount of soot, but the level of soot, that is, the amount of soot or The minimum combustion rate is determined according to the operating conditions, and the actual combustion rate actually generated during the regeneration is compared, and the regeneration is normally performed only when the actual combustion rate is larger than the minimum combustion rate, and the regeneration is stopped when it is smaller. Therefore, the soot filtration device according to the present invention can recognize the actual regeneration state and proceed with the regeneration, so that the regeneration operation can be more precisely controlled, and the device damage, fuel economy deterioration and oil dilution caused by unnecessary regeneration operation can be controlled. Is prevented.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위 가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 매연 여과 장치의 재생 상태의 예를 나타낸 도면,1 is a view showing an example of a regeneration state of a general soot filtration device according to the prior art,

Claims

A soot filtration apparatus for collecting and regenerating soot contained in exhaust gas,

The soot filtration device, characterized in that the regeneration is stopped when the soot burning rate is less than the reference value at the time of regeneration of the soot.

The method of claim 1,

And the reference value is set to a minimum combustion rate determined according to the level of the soot.