KR20090063933A - 매연포집필터의 재생모드 동작 과정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매연포집필터의 재생모드 동작 과정에 관한 것으로서, 일정 주행 거리 이상이 되면, 배기압과 배기유량을 일정시간 동안 주기적으로 판독하는 단계와, 상기 판독한 배기압과 배기유량을 회귀분석 그래프에 적용하여 x계수의 기울기를 산출하는 단계와, 상기 x계수의 기울기가 임계치를 넘을 경우, 배기온도를 승온시켜 재생모드로 진입하는 단계를 포함한다. 상기 임계치는 매연퇴적량에 따른 배기압과 배기유량의 실험식을 통해 얻어진 기울기 값임을 특징으로 한다. 상기 임계치는 8의 값을 가짐을 특징으로 한다.

차량, 매연, DPF, 배기, 배기압, 차압, 유량, 산화, 회귀분석, 기울기

Description

매연포집필터의 재생모드 동작 과정{Method for regenerating Diesel Particulate Filter}

본 발명은 매연포집필터의 재생모드 동작 과정에 관한 것이다.

클린(clean) 디젤을 목표로 하고 있는 최근의 디젤 차량에서 매연포집필터(DPF;Diesel Particulate Filter)는 매연의 배출을 가솔린 엔진 이하의 수준으로 유지하기 위해서 필수적으로 장착되어야 할 장치로 인식되고 있다. DPF를 장착한 디젤 차량에서 매연의 배출을 억제하는 방법은 배출되는 매연을 필터로 포집하고 일정량 이상이 쌓였을 경우 산화반응으로 포집된 매연을 제거하는 일련의 재생 과정으로 이루어지는데, 상기 재생모드는 DPF는 내부에 입상자물질(PM)을 잡아 두고, 일정 기간이 지나면 PM을 촉매 안에서 태워 재생하는 기술이다.

따라서 매연포집필터(DPF)의 효율을 높이기 위해서는 필터 내의 매연 퇴적량을 정화하게 예측하여 재생 과정을 제어해야 하지만, 필터의 열화현상과 엔진 오일의 희석(dilution)으로 발생하는 매연재(ash)의 퇴적으로 인한 필터의 노후화(aging) 현상으로 인하여, 매연의 최대 퇴적량은 시간에 따라 감소하기 때문에 정확한 예측에는 많은 어려움이 있다. 이를 위하여 정확한 재생모드 동작 알고리즘 이 필요로 하는 실정이다.

도 1은 종래의 매연포집필터(DPF;Diesel Particulate Filter)의 재생모드 동작 과정을 도시한 플로차트로서, 일정 거리 주행(S11,S12) 후에 배기압을 배기유량을 판독한 후, 배기압을 배기유량으로 나눈 값(k=배기압/배기유량)을 산출(S13)하여, 이러한 k값(이하, '잔존플로우'(resFlow)라 함)이 일정치(예컨대, 0.00638)를 넘고 이러한 넘은 상태가 일정시간(예컨대, 10분) 이상 지속(S14)될 경우에, 배기온도를 승온(S15,S16)시켜 재생모드를 실행(S17)하는 과정을 가진다.

그런데 종래 도 1과 같이 잔존플로우(k)는 RPM(엔진회전수)에 따라 그 값의 변동이 커서 정확한 재생모드를 수행할 수 없다. 즉, 도 2와 같이 RPM을 달리하여 테스트를 해본 결과, RPM이 달라짐에 잔존플로우(k)가 일정하지 않고 그 변동이 심함을 알 수 있는데, 이렇게 RPM에 따라 잔존플로우(k)가 각각 다를 경우, 도 1의 로직의 비교 단계에서 0.00638이라는 획일적 값과의 비교를 적용한다면 올바른 재생모드 로직이 실행될 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 RPM이 달라지더라도 정확한 재생모드 로직이 실행되도록 한다.

본 발명은 일정 주행 거리 이상이 되면, 배기압과 배기유량을 일정시간 동안 주기적으로 판독하는 단계와, 상기 판독한 배기압과 배기유량을 회귀분석 그래프에 적용하여 x계수의 기울기를 산출하는 단계와, 상기 x계수의 기울기가 임계치를 넘을 경우, 배기온도를 승온시켜 재생모드로 진입하는 단계를 포함한다.

상기 임계치는 매연퇴적량에 따른 배기압과 배기유량의 실험식을 통해 얻어진 기울기 값임을 특징으로 한다. 상기 임계치는 8의 값을 가짐을 특징으로 한다.

본 발명은 배기압과 배기유량의 회귀분석 그래프의 기울기 값을 이용하여 재생모드 진입을 결정함으로써, RPM이 달라지더라도 정확한 재생모드 로직이 실행될 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

본 발명의 설명에 앞서 배기압력과 매연량간의 상관 관계를 살펴보면, 도 3에 도시한 바와 같이 동일한 배기저항 하에서 배기압(differential pressure)과 배기유량(volume flow)은 서로 비례하는 관계를 가짐을 알 수 있다. 즉, 동일한 퇴적량을 가지는 동일한 배기저항 하에서는, 배기유량과 차압인 배기압이 서로 비례하기 때문에 그 기울기가 정수로 됨을 알 수 있다.

또한, 배기압을 배기유량으로 나눈 잔존플로우(k)와 매연퇴적량(sootmass)인 배기저항과의 관계를 보면 도 4에 도시한 바와 같이, 매연퇴적량은 잔존플로우(k=배기압/배기유량)는 서로 비례함을 알 수 있다. 따라서 잔존플로우(k)를 측정하면 도 4의 그래프를 이용하여 매연퇴적량을 알 수 있게 된다.

따라서 종래 도 1의 제어모드 제어 로직은 매연퇴적량과 비례 관계에 있는 잔존플로우(k)를 산출하여, 상기 잔존플로우가 0.00638 이상이고, 이러한 상태가 10분 이상 지속될 경우 배기온도를 승온시켜 재생모드로 진입하는 로직을 가졌다.

그런데, 이러할 경우, 도 2에서 도시한 바와 같이 각 RPM마다 잔존플로우가 달라지게 되기 때문에, RPM 변동이 있을 때마다 RPM이 각각 다른 상태에서는 재생모드 시작 시간의 올바른 제어가 이루어지지 않는 문제가 있다.

본 발명은 본 발명은 재생모드의 제어를 종래의 잔존플로우(k)를 이용하지 않고 배기압과 배기유량의 회귀분석 그래프에서 기울기 값을 이용하여 재생모드 제어를 수행한다. 이러한 본 발명의 재생모드 동작과정을 도 6과 함께 상술한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 매연포집필터(DPF)의 재생모드 동작 과정을 도시한 플로차트이다.

본 발명은 재생모드의 제어를 종래의 잔존플로우(k)를 이용하지 않고 회귀분석된 값을 이용하는 특징을 가진다.

각 단계를 살펴보면, 우선, 차량 주행 거리가 일정 거리(200km)될 경우(S51,S52)에, 배기압과 배기유량을 주기적으로 일정 시간동안 판독(S53)한다. 예를 들어, 분당 1번씩 100번 정도 배기압과 배기유랑을 판독한다.

상기 일정 시간 동안 주기적으로 배기압과 배기유량을 판독한 후, 이들 판독한 값들을 이용하여 회귀분석 그래프에 적용하여 x계수(기울기) 값을 산출(S53)한다.

상기 x계수 값이 특정한 임계치(예컨대, 8의 값) 이상이 될 경우에, 배기온도를 승온(S55,S56)시켜 재생모드로 진입(S57)하는 로직을 가진다. 상기 임계치는 매연퇴적량에 따른 배기압과 배기유량의 실험식을 통해 얻어진 기울기 값이다.

상기에서 일정시간 동안 판독한 배기압과 배기유량을 판독한 후 회귀분석 그래프에 적용하여, 그 x계수(기울기) 값을 비교하는 이유는 하기와 같다.

각 매연퇴적량에 따른 배기압력과 배기유량 간의 실험식 그래프를 도 6에 도시하였는데, 실험결과, 매연퇴적량이 정상일 경우에는 배기압력과 배기유량의 관계식은 y=7.6086x + 413.84의 관계식을 가져 7.6086이라는 x계수의 기울기를 가짐을 알 수 있다.

반면에, 매연퇴적량이 정상을 초과할 경우에는, 배기압력과 배기유량의 관계식은 y=8.5159x + 413.84의 관계식을 가져 8.5159라는 x계수의 기울기를 가짐을 알 수 있다.

따라서 그 중간치인 8의 기울기를 가질 때 매연퇴적량이 정상이라고 임계치 설정하고, 일정 시간 동안 주기적으로 판독한 배기압과 배기유량의 회귀분석 그래프에서의 x계수 기울기가 상기 임계치인 8을 넘어서면 재생모드로 진입하는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

도 1은 종래의 매연포집필터(DPF;Diesel Particulate Filter)의 재생모드 동작 과정을 도시한 플로차트이다.

도 2는 RPM을 달리할 경우 잔존플로우의 변동을 도시한 그래프이다.

도 3은 배기압과 배기량의 관계를 도시한 그래프이다.

도 4는 매연퇴적량과 잔존플로우의 관계를 도시한 그래프이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 매연포집필터의 재생모드 동작 과정을 도시한 플로차트이다.

도 6은 각 매연퇴적량에 따른 배기압력과 배기유량 간의 실험식 그래프이다.

Claims (3)

1. 일정 주행 거리 이상이 되면, 배기압과 배기유량을 일정시간 동안 주기적으로 판독하는 단계;

   상기 판독한 배기압과 배기유량을 회귀분석 그래프에 적용하여 x계수의 기울기를 산출하는 단계;

   상기 x계수의 기울기가 임계치를 넘을 경우, 배기온도를 승온시켜 재생모드로 진입하는 단계

   를 포함하는 매연포집필터의 재생모드 동작 과정.
2. 제1항에 있어서, 상기 임계치는 매연퇴적량에 따른 배기압과 배기유량의 실험식을 통해 얻어진 기울기 값임을 특징으로 하는 매연포집필터의 재생모드 동작 과정.
3. 제2항에 있어서, 상기 임계치는 8의 값을 가짐을 특징으로 하는 매연포집필터의 재생모드 동작 과정.

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