KR20100080496A

KR20100080496A - 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템

Info

Publication number: KR20100080496A
Application number: KR1020097011420A
Authority: KR
Inventors: 히데노부 쯔까다; 가즈노리 나까무라; 쇼헤이 가미야
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-07-08
Also published as: CN101568702A; KR101414945B1; EP2199552B1; US8302386B2; WO2009044581A1; EP2199552A4; JP2009091915A; EP2199552A1; JP5001778B2; US20100058743A1; CN101568702B

Abstract

디젤 엔진(2)의 기동 처리를 행할 때마다 디젤 엔진(2)을 기동하기 전에 제1 및 제2 압력 센서(21, 22) 각각의 검출값(P1, P2)과 미리 정한 기준값(Pref)의 차를 제1 및 제2 보정값(ΔP1, ΔP2)으로서 연산하여 기억하고, 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 검출값과 제1 및 제2 보정값(ΔP1, ΔP2)을 사용하여 DPF(4)의 전후 차압(P12)을 연산한다. 이에 의해, 필터의 전후 차압의 검출에 구조가 간단하고 내구성이 높은 센서를 사용하여 필터의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있다.

디젤 엔진, 기동 처리, 압력 센서, 검출값, 기준값

Description

디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템 {EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM OF DIESEL ENGINE}

본 발명은, 건설 기계에 탑재되는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템에 관한 것으로, 특히 필터의 전후 차압을 연산하고, 그 전후 차압을 사용하여 필터에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리의 필요 여부를 판단하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템에 관한 것이다.

디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 관한 규제는 해마다 강화되어 오고 있으며, 이러한 규제의 강화에 대응하여 배기 가스 필터나, 그 필터에 사용하는 촉매의 기술도 급속하게 진보하고 있다. 예를 들어, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 중에 포함되는 입자상 물질(Particulate Matter: 이하, 간단히 PM이라고 기재한다)을 저감하는 기술로서, 입자상 물질 제거 필터(Diesel Particulate Filter: 이하, 간단히 DPF라고 기재한다)가 개발되어 있다.

DPF는 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 중에 포함되는 PM을 포집함으로써 대기 중에 배출되는 PM의 양을 저감시키는 것이다. DPF는 포집되어, 퇴적된 PM을 연소 제거함으로써 포집 능력을 회복한다(DPF의 재생). 통상, DPF에 퇴적된 PM은 어느 일정 이상의 고온의 배기 가스에 노출됨으로써 연소 제거되나(자연 재 생), 디젤 엔진에 대한 부하가 가벼운 경우에는 배기 가스의 온도는 PM의 연소에 필요한 고온에 도달하지 않으므로 DPF는 자연 재생되지 않고, 이 상태를 방치하면 PM이 과도하게 퇴적되어 DPF의 막힘이 발생한다.

이러한 사태를 방지하기 위해, 예를 들어 일정 시간마다 배기 가스의 온도를 강제적으로 상승시켜 포집되어 있는 PM을 연소 제거하거나, DPF의 전후 차압으로부터 막힘량을 산출하여 막힘이 소정의 양을 초과한 경우에 PM을 강제적으로 연소 제거하거나 하는 것이 필요하다.

DPF의 전후 차압을 검출하는 것으로서, 예를 들어 특허 문헌1에는 1개의 차압 센서에 압력 도입관을 통하여 DPF의 상류측 및 하류측 각각의 압력을 입력하고, DPF의 전후 차압을 검출하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌2에는 DPF의 상류측 및 하류측 각각에 설치한 압력 센서에 의해 압력을 검출하여, 그 차를 취함으로써 DPF의 전후 차압을 검출하는 기술이 기재되어 있다.

특허 문헌1 : 일본공개특허 제2005-344619호 공보

특허 문헌2 : 일본공개특허 평7-317529호 공보

PM의 퇴적 상황에 대하여, DPF의 재생 시기가 너무 늦은 경우에는 퇴적된 PM이 급속 연소됨으로써 DPF가 용손될 가능성이 있으며, 또한 재생 시기가 너무 빠른 경우에는 연비가 악화되므로 PM의 퇴적량의 연산에 사용하는 DPF의 전후 차압의 검출에는 정확성이 요구된다. DPF의 전후 차압 검출에 있어서, 특허 문헌1에 기재한 바와 같이 차압 센서를 사용하는 경우에는 센서의 구조가 복잡하기 때문에, 통상의 압력 센서와 비교하여 고가이고, 내구성도 상대적으로 낮다. 또한, 특허 문헌2에 기재된 기술과 같이 2개의 압력 센서를 사용하는 경우에는 각각의 센서의 편차에 의해 공차 범위 내에 있어서 센서의 검출값에 오차가 있어 정확한 차압을 측정하는 것은 곤란하다.

본 발명의 목적은, 필터의 전후 차압의 검출에 구조가 간단하고 내구성이 높은 센서를 사용하여 필터의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템을 제공하는 것이다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 디젤 엔진의 배기계에 배치되어, 배기 가스 안에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터와, 이 필터의 상류측 및 하류측에 각각 배치된 제1 및 제2 압력 센서와, 이 제1 및 제2 압력 센서의 검출값에 기초하여 상기 필터의 전후 차압을 연산하는 차압 연산 수단을 갖고, 상기 차압 연산 수단에 의해 연산된 상기 필터의 전후 차압을 사용하여 상기 필터에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리의 필요 여부를 판단하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템에 있어서, 상기 디젤 엔진의 키 스위치의 ON 조작에 의해 상기 디젤 엔진의 기동 처리를 행할 때마다, 상기 디젤 엔진을 기동하기 전에, 상기 제1 및 제2 압력 센서 각각의 검출값과 미리 정한 기준값의 차를 제1 및 제2 보정값으로서 연산하는 보정값 연산 수단과, 상기 보정값 연산 수단에 의해 연산된 제1 및 제2 보정값을 기억하는 보정값 기억 수단을 구비하고, 상기 차압 연산 수단은, 상기 제1 및 제2 압력 센서의 검출값과 상기 보정값 기억 수단에 기억된 제1 및 제2 보정값을 사용하여 상기 필터의 전후 차압을 연산하는 것으로 한다.

이와 같이 보정값 연산 수단과 보정값 기억 수단을 설치하고, 디젤 엔진의 기동 처리를 행할 때마다 제1 및 제2 압력 센서 각각의 검출값과 미리 정한 기준값의 차를 제1 및 제2 보정값으로서 연산하여, 그 값을 기억하고, 차압 연산 수단이 제1 및 제2 압력 센서의 검출값과 그 제1 및 제2 보정값을 사용하여 필터의 전후 차압을 연산함으로써 제1 및 제2 압력 센서의 편차에 의한 센서의 검출값의 오차가 보정되기 때문에, 2개의 압력 센서(제1 및 제2 압력 센서)를 이용한 경우에도 필터의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 압력 센서는 통상의 압력 센서이어도 되기 때문에, 차압 센서를 사용할 경우에 비해 구조가 간단해지고 또한 내구성도 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 필터의 상류측에 설치된 제1 온도 센서와, 상기 필터의 하류측에 설치된 제2 온도 센서를 구비하고, 상기 보정값 연산 수단은 상기 제1 및 제2 온도 센서의 검출값의 차가 규정값의 범위 내인 경우에만 상기 보정값을 계산하여 상기 기억 수단에 기억하는 것으로 한다.

압력 센서는 온도 의존성이 있어, 온도가 변화되면 피측정 압력이 동일해도 압력 센서의 검출값(출력값)이 변화되므로 이 검출값에 근거하여 구하는 보정값도 변화된다.

본 발명에 있어서는, 필터의 상류측 및 하류측에 설치한 압력 센서간에 있어서, 동등한 온도 조건으로 압력을 검출하여 보정값을 계산할 수 있으므로, 필터의 전후 차압을 더 정확하게 측정할 수 있다.

(3) 또한, 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 필터의 상류측에 설치된 제1 온도 센서와, 상기 필터의 하류측에 배치된 제2 온도 센서를 구비하고, 상기 보정값 연산 수단은, 상기 제1 및 제2 온도 센서의 검출값이 각각 규정값의 범위 내인 경우에만 상기 보정값을 계산하여 상기 기억 수단에 기억하는 것으로 한다.

이에 의해, 필터의 상류측 및 하류측에 설치된 압력 센서 각각에 있어서, 미리 정한 온도 조건으로 압력을 검출하여 보정값을 계산할 수 있으므로, 필터의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있다.

(4) 또한, 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 차압 연산 수단에 의해 연산된 상기 필터의 전후 차압이 소정의 값보다도 클 경우에 상기 필터에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리의 개시를 촉구하는 표시를 행하는 표시 수단과, 재생 제어 스위치를 갖고, 이 재생 제어 스위치가 조작되면 상기 필터의 재생 처리를 개시하는 수동 재생 수단을 구비하는 것으로 한다.

이에 의해, 오퍼레이터가 필터의 입자상 물질의 퇴적 상황을 알고, 그 정보에 기초하여 필터의 재생 처리를 행할 수 있다.

(5) 또한, 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 필터에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리를 정기적으로 행하는 자동 재생 수단을 구비하고, 상기 보정값 연산 수단은, 상기 제1 및 제2 압력 센서 중 적어도 한 쪽이 고장난 경우에는 상기 제1 및 제2 보정값의 연산을 행하지 않는 동시에, 상기 자동 재생 수단은 재생 처리를 실행하는 간격을 짧게 하는 것으로 한다.

이에 의해, 압력 센서의 고장으로 필터의 상류측 및 하류측의 압력을 검출할 수 없는 경우에 있어서도, 간격을 짧게 하여 자동으로 필터의 재생 처리를 행하므로, 필터의 막힘을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 필터의 전후 차압의 검출에 구조가 간단하고 내구성이 높은 센서를 사용하여 필터의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 작업 차량의 배기 가스 정화 시스템을 엔진 제어 시스템과 함께 도시하는 도면이다.

도 2는 엔진 제어 장치의 처리 기능의 상세를 도시하는 기능 블럭도이다.

도 3은 엔진 제어부의 처리 기능의 개요를 도시하는 도면이다.

도 4는 압력 센서 보정 제어부의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다.

도 5는 DPF 감시 제어부의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다.

도 6은 DPF 수동 재생 제어부의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다.

도 7은 DPF 자동 재생 제어부의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다.

<부호의 설명>

1 : 엔진 제어 시스템

2 : 엔진

2a : 전자 거버너

3 : 배기관

4 : DPF

4a : 산화 촉매

4b : 필터

5a, 5b : 온도 센서

6a, 6b : 압력 센서

7 : 재생 연료 분사 장치

8 : 엔진 제어 장치

9 : 모니터 제어 장치

10 : 표시부

11 : 차체 제어 장치

12 : 차체 네트워크

20 : 키 SW

21 : 제1 압력 센서

22 : 제2 압력 센서

23 : 제1 온도 센서

24 : 제2 온도 센서

25 : 엔진 회전 센서

26 : 엔진 컨트롤 다이얼

27 : DPS 재생 SW

30 : 키 SW 판정부

31 : 제1 압력 연산부

32 : 제2 압력 연산부

33 : 제1 온도 연산부

34 : 제2 온도 연산부

35 : 엔진 회전 연산부

36 : 엔진 목표 회전 연산부

37 : DPF 재생 SW 판정부

40 : 온도차 연산부

41 : 센서 에러 판정부

42 : 보정값 기억부

43 : 통신부

50 : 엔진 제어부

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작업 차량의 배기 가스 정화 시스템을 엔진 제어 시스템과 함께 도시하는 도면이다.

도 1에 있어서, 참조 부호 2는 디젤 엔진이며, 디젤 엔진(이하, 간단히 엔진이라고 기재한다)(2)은 엔진(2)의 회전수를 제어하는 전자 거버너(2a)와, 엔진(2)으로부터의 배기 가스를 외부로 배출하는 배기관(3)을 구비하고 있다.

참조 부호 100은 엔진 제어 시스템이며, 엔진 제어 시스템(100)은 엔진(2)의 시동을 지시하는 키 SW(20)와, 엔진(2)의 목표 회전수를 지시하는 엔진 컨트롤 다이얼(26)과, 엔진(2)의 회전수를 검출하는 엔진 회전 센서(25)와, 키 SW(20), 엔진 컨트롤 다이얼(26) 및 엔진 회전 센서(25)로부터의 신호를 기초로 소정의 연산 처 리를 행하여, 전자 거버너(2a)로 제어 신호를 출력하는 엔진 제어 장치(8)를 구비하고 있다. 엔진 제어 장치(8)는 차체 네트워크(12)를 통하여 작업 차량 전체의 동작을 제어하는 차체 제어 장치(11)와 접속되어 각종 정보의 교환을 행한다.

또한, 엔진 제어 시스템(100)에는, 본 실시 형태에 따른 배기 가스 정화 시스템(1)이 설치되어 있다. 이 배기 가스 정화 시스템(1)은 배기관(3)의 도중에 구비되고, 엔진(2)으로부터의 배기 가스에 포함되는 PM(Particulate Matter: 이하, 간단히 PM이라고 기재한다)을 포집하는 필터(4b)와 그 상류측에 위치하는 산화 촉매(4a)를 갖는 DPF(Diesel Particulate Filter: 이하, 간단히 DPF라고 기재한다)(4)와, DPF(4)의 상류측 및 하류측의 배기관(3)의 내부의 온도를 검출하는 제1 및 제2 온도 센서(23, 24)와, DPF(4)의 상류측 및 하류측의 배기관(3)의 내부의 압력을 검출하는 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)와, DPF(4)의 재생 제어(후술)를 지시하는 DPF 재생 SW(27)를 구비하고 있으며, 이들 센서류 및 스위치로부터의 신호는 엔진 제어 장치(8)에 입력된다. 엔진 제어 장치(8)는 그들 신호를 기초로 배기 가스 정화 시스템(1)으로서의 소정의 연산 처리를 행한다. 배기 가스 정화 시스템(1)은, 또한 표시부(10)와, 이 표시부(10)를 제어하는 모니터 제어 장치(9)를 갖고, 모니터 제어 장치(9)는 차체 네트워크(12)에 접속되어 있으며, 엔진 제어 장치(8)의 처리 결과를 기초로 한 각종 정보(후술)가 차체 네트워크(12)를 통하여 모니터 제어 장치(9)로 보내어져, 표시부(10)에 표시된다. 배기 가스 정화 시스템(1)은, 또한 엔진 제어 장치(8)의 처리 결과에 기초하여 DPF의 상류측에 미연소 연료를 분사하는 재생 연료 분사 장치(7)를 구비하고 있다. 키 SW(20), 엔진 컨트롤 다이 얼(26), DPF 재생 SW(27) 및 표시부(10)는 작업 차량의 운전실(도시하지 않음) 내에 배치되어 있어, 오퍼레이터를 용이하게 조작할 수 있게 되어 있다.

도 2는 엔진 제어 장치(8)의 처리 기능의 상세를 도시하는 기능 블럭도이다.

엔진 제어 장치(8)는 키 SW 판정부(30), 제1 압력 센서 출력값 연산부(31), 제2 압력 센서 출력값 연산부(32), 제1 온도 센서 출력값 연산부(33), 제2 온도 센서 출력값 연산부(34), 엔진 회전 연산부(35), 엔진 목표 회전 연산부(36), DPF 재생 SW 판정부(37), 온도차 연산부(40), 센서 에러 판정부(41), 보정값 기억부(42), 엔진 제어부(50), 통신부(43)의 각종 기능을 갖고 있다.

키 SW 판정부(30) 및 DPF 재생 SW 판정부(37)는, 각각 키 SW(20) 및 DPF 재생 SW(27)로부터의 각 스위치 신호를 입력하고, 그 판정 결과를 각각 엔진 제어부(50)에 입력한다.

제1 압력 연산부(31) 및 제2 압력 연산부(32)는 각각 제1 압력 센서(21) 및 제2 압력 센서(22)로부터의 각 신호를 입력하고, 그 연산 결과를 각각 제1 압력 및 제2 압력으로서 엔진 제어부(50)에 입력한다.

제1 온도 연산부(33) 및 제2 온도 연산부(34)는, 각각 제1 온도 센서(23) 및 제2 온도 센서(24)로부터의 각 신호를 입력하고, 그 연산 결과를 각각 제1 온도 및 제2 온도로서 온도차 연산부(40) 및 엔진 제어부(50)에 입력한다.

엔진 회전 연산부(35)는 엔진 회전 센서(25)로부터의 신호를 입력하고, 그 연산 결과(엔진 회전수)를 엔진 제어부(50)에 입력한다.

엔진 목표 회전 연산부(36)는 엔진 컨트롤 다이얼(26)로부터의 전압 신호를 입력하고, 그 연산 결과(엔진 목표 회전수)를 엔진 제어부(50)에 입력한다.

또한, 센서 에러 판정부(41)는 제1 압력 연산부(31), 제2 압력 연산부(32), 제1 온도 연산부(33), 제2 온도 연산부(34) 및 엔진 회전 연산부(35)로부터의 각종 신호를 입력하고, 이들 신호에 기초하여 센서(21 내지 25)의 에러 판정을 행하여 그 판정 결과를 엔진 제어부(50)에 입력한다.

보정값 기억부(42)는 엔진 제어부(50)에 의해 연산된 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 보정값(후술)을 기억한다.

통신부(43)는 차체 네트워크(12)를 통하여 모니터 제어 장치(9) 및 차체 제어 장치(11)와 접속되어 있으며, 엔진 제어부(50)로부터의 정보를 모니터 제어부(9) 및 차체 제어 장치(11)로 송신하거나, 모니터 제어부(9) 및 차체 제어 장치(11)로부터의 정보를 수신하여 엔진 제어부(50)에 입력하거나 한다.

도 3은 엔진 제어부(50)의 처리 기능의 개요를 도시하는 도면이다. 엔진 제어부(50)는 압력 센서 보정 제어부(50a), DPF 감시 제어부(50b), 엔진 회전 제어부(50c), DPF 수동 재생 제어부(50d), DPF 자동 재생 제어부(50e)의 각종 기능을 갖고 있다.

압력 센서 보정 제어부(50a)는, 키 SW 판정부(30)의 판정 결과, 제1 압력 연산부(31), 제2 압력 연산부(32), 제1 온도 연산부(33), 제2 온도 연산부(34), 온도차 연산부(40)의 연산 결과 및 센서 에러 판정부(41)의 판정 결과를 입력하고, 소정의 연산 처리를 행하여 보정값 기억부(42), 통신부(43), 엔진 회전 제어부(50c) 및 DPF 자동 재생 제어부(50e)로 제어 신호를 출력한다. DPF 감시 제어부(50b)는 제1 압력 연산부(31)와 제2 압력 연산부(32)의 연산 결과 및 보정값 기억부(42)에 기억된 보정값을 입력하고, 소정의 연산 처리를 행하여 통신부(43) 및 DPF 수동 재생 제어부(50d)로 제어 신호를 출력한다. 엔진 회전 제어부(50c)는 키 SW 판정부(30)의 판정 결과, 엔진 회전 연산부(35)와 엔진 목표 회전 연산부(36)의 연산 결과 및 압력 센서 보정 제어부(50a)와 DPF 수동 재생 제어부(50d)로부터의 제어 신호를 입력하고, 전자 거버너(2a)로 제어 신호를 출력한다. DPF 수동 재생 제어부(50d)는, DPF 감시 제어부(50b)로부터의 제어 신호 및 DPF 재생 SW 판정부(37)의 판정 결과를 입력하고, 소정의 연산 처리를 행하여 엔진 회전 제어부(50c) 및 재생 연료 분사 장치(7)로 제어 신호를 출력하여 DPF(4)의 재생 제어를 행한다(후술). DPF 자동 재생 제어부(50e)는, 압력 센서 보정 제어부(50a)로부터의 제어 신호를 입력하고, 이 제어 신호에 따라 엔진 회전 제어부(50c) 및 재생 연료 분사 장치(7)로 제어 신호를 출력하여 DPF 수동 재생 제어부(50e)와 마찬가지로 DPF(4)의 재생 제어를 행한다.

도 3에 도시한 압력 센서 보정 제어부(50a), DPF 감시 제어부(50b), DPF 수동 재생 제어부(50d), DPF 자동 재생 제어부(50e)의 연산 처리의 상세를 도 4 내지 도 7의 흐름도를 사용하여 설명한다.

도 4는 압력 센서 보정 제어부(50a)의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다. 압력 센서 보정 제어부(50a)는, 키 SW(20)가 OFF로부터 ON으로 절환되면 엔진(2)의 기동 처리로서 도 4에 도시하는 연산 처리를 행한다. 우선, 센서 에러 판정부(41)의 판정 결과로부터 센서류가 정상인지의 여부를 판정하여(스텝 S1OO), 판 정 결과가 "예"이면 엔진 회전 연산부(35)의 연산 결과로부터 엔진(2)이 정지 중인지의 여부와, 온도차 연산부(40)의 연산 결과로부터 DPF(4)의 전후 온도차가 일정 범위 내(예를 들어, 0 내지 3℃)에 있는지의 여부와, 제1 및 제2 온도 연산부(33, 34)의 연산 결과로부터 DPF(4)의 상류측 및 하류측의 온도의 양쪽이 보정 가능 범위 내(예를 들어, 10 내지 30℃)에 있는지의 여부를 판정하여(스텝 S102, S104, S106), 모든 판정 결과가 "예"이면 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 검출값을 보정하는 보정값(ΔP1, ΔP2)을 산출한다(스텝 S108, S110). 이 보정값(ΔP1, ΔP2)은 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 검출값(P1, P2)과 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 기준 출력값(Pref)의 차이며,

보정값 ΔP1=검출값 P1-기준 출력값 Pref

보정값 ΔP2=검출값 P2-기준 출력값 Pref

의 계산에 의해 산출된다. 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 기준 출력값(Pref)은 배기관(3) 내의 압력이 주위 대기압과 동일 압력일 때의 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 출력값의 설계값이다. 즉, 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)는 측정 회로의 일부를 구성하는 왜곡 게이지를 점착한 다이어프램의 편측에 압력 도입실을 설치하여 피측정 압력을 도입하고, 반대측을 대기압으로 개방함으로써 대기압에 대한 피측정압의 상대압을 검출하는 것이며, 스텝 S108, S110에서는 다이어프램의 편측에 도입되는 피측정 압력이 대기압과 동일한 경우의 압력을 상대압(P1, P2)으로서 검출하여, 그 값과 그 설계값(통상 O)의 차를 보정값(ΔP1, ΔP2)으로서 산출하는 것이다.

다음에, 그 2개의 보정값(ΔP1, ΔP2)이 미리 정한 보정 가능 범위 내인지의 여부를 판정하여(스텝 S112), 판정 결과가 "예"이면, 그 2개의 보정값(ΔP1, ΔP2)을 보정값 기억부(42)에 기억하고(스텝 S114), 그 후 통상 엔진 제어를 행한다(스텝 S120). 보정값(ΔP1, ΔP2)이 보정 가능 범위인지의 여부란, 그들의 값이 설계값에 대하여 공차(설계상의 허용 오차)의 범위 내인지의 여부라고 하는 것을 의미한다. 또한, 스텝 S102, S104, S106, S112 중 적어도 1개의 스텝에 있어서의 판정 결과가 "아니오"이면, 보정 범위 외 경고 처리를 행하고(스텝 S118), 그 후 통상 엔진 제어를 행한다(스텝 S120). 또한, 스텝 S100에서의 판정 결과가 "아니오"이면, 센서 이상 경고 처리와 보정 범위 외 경고 처리를 행하고(스텝 S116, S118), 그 후 통상 엔진 제어를 행한다(스텝 S120).

스텝 S116에서 도시한 센서 이상 경고 처리에서는, 제어 신호로서 센서 이상 경고 신호를 DPF 자동 재생 제어부(50e)로 출력하는 동시에, 통신부(43) 및 차체 네트워크(12)를 통하여 모니터 제어 장치(9)로 센서 이상 경고 신호를 송신하고, 모니터 제어 장치(9)는 그 신호에 기초하여 표시부(10)에 센서 이상 경고를 표시한다. 또한, 스텝 S118에서 도시한 보정 범위 외 경고 처리에서는 통신부(43) 및 차체 네트워크를 통하여 모니터 제어 장치(9)로 보정 범위 외 경고 신호를 송신하고, 모니터 제어 장치(9)는 그 신호에 기초하여 표시부(10)에 보정 범위 외 경고를 표시한다.

도 5는 DPF 감시 제어부(50b)의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다. DPF 감시 제어부(50b)는, 우선 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 검출값(P1, P2)을 입력하고(스텝 S200), 이 검출값(P1, P2)과 보정값 기억부(42)로부터 판독한 보정값(ΔP1, ΔP2)을 사용하여 하기의 연산을 행하여 보정 압력(P11, P22)을 연산한다(스텝 S202).

보정 압력 P11=P1-ΔP1

보정 압력 P22=P2-ΔP2

계속해서, 보정 압력(P11)으로부터 보정 압력(P22)을 빼서 차압[DPF(4)의 전후 차압](P12)을 계산한다(스텝 S204). 다음에, 차압(P12)이 미리 정한 제1 기준 차압(Pc)보다도 큰지의 여부를 판정하여(스텝 S206), 판정 결과가 "예"이면 오퍼레이터에 수동 재생 제어의 개시를 촉구하는 DPF 수동 재생 경고를 표시부(10)에 표시하고(스텝 S208), 차압(P12)을 DPF 수동 재생 제어부로 출력하고(스텝 S210), 처리를 종료한다. 또한, 판정 결과가 "아니오"이면, 차압(P12)을 DPF 수동 재생 제어부로 출력하고(스텝 S210), 처리를 종료한다. DPF 감시 제어부(50b)는, 도 5에 도시한 연산 처리를 정기적(예를 들어 0.1초마다)으로 행하고 있다.

도 6은 DPF 수동 재생 제어부(50d)의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다. DPF 수동 재생 제어부(50d)는, 우선 DPF 재생 SW(27)가 ON되었는지의 여부를 판정하여(스텝 S300), 판정 결과가 "아니오"이면 그 처리를 반복하고, 판정 결과가 "예"이면, 도 5의 스텝 S210에서 출력된 DPF 감시 제어부(50b)로부터의 DPF(4)의 전후 차압(P12)이 제1 기준 차압(Pc)보다도 큰지의 여부를 판정한다(스텝 S302). 판정 결과가 "예"이면, DPF 재생 제어를 행하고(스텝 S304), 또한 차압(P12)이 제2 기준 차압(Pc2)보다도 큰지의 여부를 판정하여(스텝 S306), 판정 결과가 "예"이면 다시 스텝 S304, S306의 처리를 행하고, 스텝 S306의 판정 결과가 "아니오"가 되면, DPF 재생 제어를 종료하고, 통상 엔진 제어를 행한다(스텝 S308). 또한, 스텝 S302에 있어서, 판정 결과가 "아니오"이면, 마찬가지로 DPF 재생 제어를 종료하고, 통상 엔진 제어를 행한다(스텝 S308). DPF 재생 제어는 배기 가스의 온도를 강제적으로 상승시켜 필터(4b)에 포집되어 있는 PM을 연소 제거하는 제어이다. 예를 들어, 엔진(2)의 회전수를 소정의 회전수(예를 들어 1800rpm)로 유지하고, 배기 가스의 온도를 상승시켜 이 상태로 재생 연료 분사 장치(7)에 의해 배기관(3) 내로 미연소 연료를 분사하고, 이 연료를 DPF(4) 내의 산화 촉매(4a)로부터 연소시켜 이 연소열에 의해 필터(4b)에 포집된 PM을 연소 제거한다.

도 7은 DPF 자동 재생 제어부(50e)의 연산 처리의 상세를 도시하는 흐름도이다. DPF 자동 재생 제어부(50e)는, 우선 압력 센서 보정 제어부(50a)로부터 센서 이상 경고 신호가 출력되어 있는지의 여부를 판정하여(스텝 S400), 판정 결과가 "아니오"이면 기준 시간(Ta=Ta1)을 설정하고(스텝 S402), 판정 결과가 "예"이면 기준 시간(Ta=Ta2)을 설정한다(스텝 S404). 다음에, 전회 DPF 재생 제어를 행하고 나서의 시간(T1)이 기준 시간(Ta)을 경과하였는지의 여부를 판정하여(스텝 S406), 판정 결과가 "아니오"이면 스텝 S406의 판정 처리를 다시 행한다. 스텝 S406에 있어서, 판정 결과가 "예"이면 DPF 재생 제어를 개시하고(스텝 S408), 계속하여 DPF 재생 제어를 개시하고나서의 시간(T2)이 미리 설정한 시간(Tb)을 경과했는지의 여부를 판정하여(스텝 S410), 판정 결과가 "아니오"이면 DPF 재생 제어를 속행하여 다시 스텝 S410의 판정을 행하고(스텝 S408, S410), 스텝 S410의 판정 결과가 "예" 이면 DPF 재생 제어를 종료하여 통상 엔진 제어를 행한다(스텝 S412).

이상에 있어서, 엔진 제어부(50)의 압력 센서 보정 제어부(50a)는, 엔진(2)의 키 스위치(20)의 ON 조작에 의해 엔진(2)의 기동 처리를 행할 때마다 엔진(2)을 기동하기 전에, 제1 및 제2 압력 센서(21, 22) 각각의 검출값과 미리 정한 기준값의 차를 제1 및 제2 보정값으로서 연산하는 보정값 연산 수단을 구성하고, 보정값 기억부(42)는 보정값 연산 수단[압력 센서 보정값 제어부(50a)]에 의해 연산된 제1 및 제2 보정값을 기억하는 보정값 기억 수단을 구성한다. 또한, DPF 감시 제어부(50b)는 제1 및 제2 압력 센서의 검출값에 기초하여 필터의 전후 차압을 연산하는 차압 연산 수단을 구성하고, 또한 그 차압 연산 수단은 제1 및 제2 압력 센서의 검출값과 상기 보정값 기억 수단에 기억된 제1 및 제2 보정값을 사용하여 필터의 전후 차압을 연산하는 것이다.

이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 동작을 설명한다.

<엔진 기동 시>

오퍼레이터가 키 SW(20)를 OFF로부터 ON으로 절환하면 키 SW 판정부(30)가 키 SW(20)의 ON을 판정하여 그 판정 결과가 엔진 제어부(50)의 압력 센서 보정 제어부(50a)로 입력된다. 압력 센서 보정 제어부(50a)는 그 판정 결과를 받아, 엔진(2)의 기동 처리를 하여 도 4에 도시한 연산 처리를 행한다. 이에 의해, 센서류(21, 22, 23, 24, 25)가 모두 정상이고, 엔진(2)이 정지 중이며, DPF(4)의 상류측 및 하류측의 배기 가스[배기관(3) 내]의 온도가 미리 정한 규정값의 범위 내이며, DPF(4)의 상류측과 하류측의 배기 가스[배기관(3) 내]의 온도차가 미리 정한 규정값의 범위 내인 경우에는 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)의 보정값(ΔP1, ΔP2)이 산출되고(도 4의 스텝 S100→S102→S104→S106), 이 보정값이 미리 정한 규정값의 범위 내이면 그 보정값이 보정값 기억부(42)에 기억되고(도 4의 스텝 S112, S114), 그 후 통상의 엔진의 2의 기동 제어가 행해진다(도 4의 스텝 S120). 또한, 센서류(21, 22, 23, 24, 25) 중 어느 1개라도 정상이 아닌 경우, DPF(4)의 상류측 및 하류측의 배기 가스[배기관(3) 내]의 온도가 미리 정한 규정값의 범위 내가 아닐 경우, DPF(4)의 상류측과 하류측의 배기 가스[배기관(3) 내]의 온도차가 미리 정한 규정값의 범위 내가 아닌 경우에는 보정 범위 외 경고가 표시부(10)에 표시되어 통상 엔진 제어를 행한다(도 4의 스텝 S118, S120). 또한, 센서류(21, 22, 23, 24, 25)에 이상이 있는 경우에는 센서 이상 경고가 표시부(10)에 표시되고, 또한 DPF(4)의 자동 재생 제어 처리부(도시하지 않음)에 센서 이상 경고의 제어 신호를 출력하고, 그 후 엔진 기동 제어를 행한다(도 4의 스텝 S116, S118, S120).

이와 같이, DPF(4)의 상류측 및 하류측에 배치한 압력 센서(21, 22) 각각에 대하여 보정값(ΔP1, ΔP2)을 산출하고, 이 보정값을 사용하여 압력 센서(21, 22)의 검출값(P1, P2)을 보정하므로 보다 정확한 검출값(P11, P22)을 얻을 수 있다.

또한, DPF(4)의 상류측 및 하류측의 온도차가 규정값의 범위 내일 경우에만 압력 센서(21, 22)의 보정값(ΔP1, ΔP2)을 산출한다. 여기서, 압력 센서(21, 22)는 온도 의존성이 있어, 압력 센서(21, 22)의 검출값(P1, P2)은 온도에 따라 변화되고, 이 검출값을 사용하여 산출되는 보정값(ΔP1, ΔP2)도 온도의 영향을 받는다. 따라서, DPF(4)의 전후 온도차가 규정의 범위 내인 경우(동등한 온도 조건일 경우)에만 보정값(ΔP1, ΔP2)을 산출함으로써 보다 정확한 검출값(P11, P22)을 얻을 수 있다.

또한, DPF(4)의 상류측 및 하류측에 배치한 압력 센서(21, 22) 각각의 온도가 미리 정한 온도 조건일 경우에만 검출값(P1, P2)을 검출하여 보정값(ΔP1, ΔP2)을 산출하므로, 보다 정확한 검출값(P11, P22)을 얻을 수 있다.

<통상 작동 시>

1. DPF 감시 제어

엔진 기동 후의 통상 작동 시에는 DPF 감시 제어부(50b)에 의해 DPF(4)의 전후 차압(P12)이 연산되어 감시되고 있다. 여기서, DPF 감시 제어부(50b)는 엔진 기동 시에 연산한 압력 센서(21, 22)의 보정값(ΔP1, ΔP2)을 보정값 기억부(42)로부터 판독하고, 이 보정값(ΔP1, ΔP2)을 사용하여 압력 센서(21, 22)의 검출값(P1, P2)을 보정하여 압력(P11, P22)을 산출하고, 이 압력(P11, P22)을 사용하여 DPF(4)의 전후 차압(P12)을 산출한다(도 5의 스텝 S200 내지 S204). 이와 같이, 보정값(ΔP1, ΔP2)을 사용하여 검출값(P1, P2)을 보정하고, 보정 후의 압력(P11, P22)을 사용하여 DPF(4)의 전후 차압(P12)을 산출하므로, DPF(4)의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 전후 차압(P12)과 미리 정한 제1 기준 차압(Pc)을 비교하여 전후 차압(P12)이 제1 기준 차압(Pc)보다도 작은 경우에는 아무것도 하지 않고, 전후 차압(P12)이 제1 기준 차압(Pc)보다도 큰 경우에는 DPF(4)의 PM 퇴적량이 규정값을 초과했다고 해도 표시부(10)에 수동 재생 경고를 표시하여 오퍼레이터 에게 수동 재생의 개시를 촉구한다(도 5의 스텝 S206, S208). 이 스텝 S200 내지 S210의 처리는 정기적(예를 들어 0.1초마다)으로 실행되고 있다.

2. DPF 자동 재생 제어

엔진 기동 후의 통상 동작 시에는 상술한 DPF 감시 제어부(50b)에 의한 DPF 감시 제어와 평행하게 DPF 수동 재생 제어부(50e)에 의해 DPF(4)의 자동 재생 제어가 행해지고 있다.

자동 재생 제어부(50e)는 센서 이상 경고의 제어 신호가 입력되어 있지 않은 통상 시에는 PM의 퇴적량이나 그 밖의 조건에 의하지 않고, 정기적(예를 들어 3시간마다)으로 DPF(4)의 재생 제어를 행한다. 센서 이상 경고의 제어 신호가 입력되어 있는 경우에는 DPF(4)의 재생 제어를 실행하는 간격을 짧게 하여(예를 들어 2시간마다), 이 시간마다 DPF(4)의 재생 제어를 행한다.

이와 같이, DPF(4)의 PM의 퇴적 상태를 정확하게 검출할 수 없는 경우(센서 이상 시)에 있어서도, PM이 퇴적되어 막히는 것에 의한 PM 포집 능력의 저하를 억제할 수 있다. 또한, PM의 퇴적량에 대하여 DPF(4)의 재생 처리가 지연되는 것을 방지할 수 있고, PM의 급속 연소에 의한 DPF(4)의 용손을 방지할 수 있다.

3. DPF 수동 재생 제어

엔진 기동 후에 있어서, DPF 감시 제어부(50b)에 의해 표시부(10)에 수동 재생 경고가 표시된 경우, 오퍼레이터는 DPF 재생 SW(27)를 눌러 수동 재생 제어부(50d)를 제어함으로써 DPF(4)의 재생 제어를 행한다.

오퍼레이터가 DPF 재생 SW(27)를 누르면 DPF(4)의 재생 제어가 개시되어, DPF(4)의 전후 차압(P12)이 미리 정한 제2 기준 차압(Pc2)보다도 작아질 때까지, 즉 DPF(4)에 퇴적된 PM이 제거되었다고 판단하는 기준 차압보다도 작아질 때까지 DPF 재생 제어를 계속하다가, 이 조건을 만족하면 DPF 재생 제어를 종료한다(도 6의 스텝 S300 내지 S310).

표시부(10)에 수동 재생 경고가 표시되지 않은 경우에 오퍼레이터가 DPF 재생 SW(27)를 누르면 DPF 재생 제어는 개시되지 않는다(도 6의 스텝 S302, S308).

이와 같이, 오퍼레이터는 수동 재생 경고에 의해 DPF(4)의 재생이 필요한 것을 알 수 있어, DPF(4)의 수동 재생을 개시할 수 있으므로, PM이 퇴적되어 막히는 것에 의한 PM 포집 능력의 저하를 억제할 수 있다. 또한, PM의 퇴적량에 대하여 DPF(4)의 재생 처리가 지연되는 것을 방지할 수 있고, PM의 급속 연소에 의한 DPF(4)의 용손을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 압력 센서 보정 제어부(50a)에 의해 연산되어, 보정값 기억부(42)에 기억된 제1 및 제2 보정값을 사용하여, DPF(4)의 상류측 및 하류측 각각에 설치한 압력 센서(21, 22)에 의해 검출된 압력(P1, P2)을 보정하고, 그 보정 후의 압력(P11, P22)에 기초하여 DPF(4)의 전후 차압(P12)을 산출하므로, 2개의 압력 센서(제1 및 제2 압력 센서)를 이용한 경우에도 DPF(4)의 전후 차압을 정확하게 측정할 수 있다. 또한 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)는 통상의 압력 센서이어도 되기 때문에, 차압 센서를 사용할 경우에 비해 구조가 간단해지고, 또한 내구성도 향상시킬 수 있다.

또한, DPF(4)의 상류측 및 하류측에 설치된 압력 센서(21, 22) 주위의 온도 차가 미리 정한 규정값의 범위 내인 경우에만 제1 및 제2 보정값(ΔP1, ΔP2)을 연산하므로, 압력 센서(21, 22)의 주위 온도의 차이에 의한 보정값(ΔP1, ΔP2)의 상대적인 오차를 억제할 수 있어 DPF(4)의 전후 차압을 더 정확하게 측정할 수 있다.

또한, DPF(4)의 상류측 및 하류측에 설치된 압력 센서(21, 22)의 주위 온도가, 각각 미리 정한 원하는 범위 내인 경우에만 제1 및 제2 보정값(ΔP1, ΔP2)을 연산하므로, 보정값(ΔP1, ΔP2)의 오차를 억제할 수 있어 DPF(4)의 전후 차압을 더 정확하게 측정할 수 있다.

또한, DPF 감시 제어부(50b)에 의해 DPF(4)의 전후 차압(P12)을 측정하여, 그 전후 차압(P12)이 미리 정한 소정의 값보다도 커진 경우, 즉 PM의 퇴적에 의해 DPF(4)의 재생 처리가 필요하게 된 경우에는 표시부(10)의 표시에 의해 오퍼레이터에게 재생 처리의 개시를 재촉하여 오퍼레이터는 그것을 보고 DPF(4)의 수동 재생을 개시하므로, PM의 퇴적 상태에 따른 적절한 타이밍으로 DPF(4)의 재생 처리를 행할 수 있다. 이에 의해, 불필요한 재생 처리를 행하는 일이 없게 되므로 연비를 억제할 수 있고, 또한 PM이 과도하게 퇴적된 상태에서의 재생 처리에 의한 DPF(4)의 소손을 방지할 수 있다.

또한, DPF 자동 재생 제어부(50e)는 DPF(4)의 재생 처리를 정기적으로 행하는 동시에, 제1 및 제2 압력 센서(21, 22) 중 적어도 한 쪽이 고장난 경우에는 자동 재생 처리를 행하는 간격을 짧게 하므로 압력 센서(21, 22)의 고장에 의해 필터의 상류측 및 하류측의 압력을 검출할 수 없는 경우에 있어서도, 필터의 막힘을 확실하게 방지할 수 있다.

Claims

디젤 엔진(2)의 배기계에 배치되어, 배기 가스 안에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터(4)와, 이 필터의 상류측 및 하류측에 각각 배치된 제1 및 제2 압력 센서(21, 22)와, 이 제1 및 제2 압력 센서의 검출값(P1, P2)에 기초하여 상기 필터의 전후 차압(P12)을 연산하는 차압 연산 수단(50b)을 갖고, 상기 차압 연산 수단에 의해 연산된 상기 필터의 전후 차압을 사용하여 상기 필터에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리의 필요 여부를 판단하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템에 있어서,

상기 디젤 엔진의 키 스위치(20)의 ON 조작에 의해 상기 디젤 엔진의 기동 처리를 행할 때마다, 상기 디젤 엔진을 기동하기 전에, 상기 제1 및 제2 압력 센서 각각의 검출값과 미리 정한 기준값(Pref)의 차를 제1 및 제2 보정값(ΔP1, ΔP2)으로서 연산하는 보정값 연산 수단(50b)과,

상기 보정값 연산 수단에 의해 연산된 제1 및 제2 보정값을 기억하는 보정값 기억 수단(42)을 구비하고,

상기 차압 연산 수단은, 상기 제1 및 제2 압력 센서의 검출값과 상기 보정값 기억 수단에 기억된 제1 및 제2 보정값을 사용하여 상기 필터의 전후 차압을 연산하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 필터(4)의 상류측에 설치된 제1 온도 센서(23)와,

상기 필터의 하류측에 설치된 제2 온도 센서(24)를 구비하고,

상기 보정값 연산 수단(50a)은 상기 제1 및 제2 온도 센서의 검출값의 차가 규정값의 범위 내인 경우에만 상기 보정값(ΔP1, ΔP2)을 계산하여 상기 보정값 기억 수단(42)에 기억하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 필터(4)의 상류측에 설치된 제1 온도 센서(23)와,

상기 필터의 하류측에 배치된 제2 온도 센서(24)를 구비하고,

상기 보정값 연산 수단(50a)은, 상기 제1 및 제2 온도 센서의 검출값이 각각 규정값의 범위 내인 경우에만 상기 보정값(ΔP1, ΔP2)을 계산하여 상기 보정값 기억 수단(42)에 기억하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차압 연산 수단(50b)에 의해 연산된 상기 필터(4)의 전후 차압(P12)이 소정의 값(Pc)보다도 큰 경우에 상기 필터에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리의 개시를 촉구하는 표시를 행하는 표시 수단(10)과,

재생 제어 스위치(27)를 갖고, 이 재생 제어 스위치가 조작되면 상기 필터의 재생 처리를 개시하는 수동 재생 수단(50d)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 필터(4)에 퇴적된 입자상 물질을 소각 제거하는 재생 처리를 정기적으로 행하는 자동 재생 수단(50e)을 구비하고,

상기 보정값 연산 수단(50a)은, 상기 제1 및 제2 압력 센서(21, 22) 중 적어도 한 쪽이 고장난 경우에는 상기 제1 및 제2 보정값(ΔP1, ΔP2)의 연산을 행하지 않는 동시에,

상기 자동 재생 수단은, 재생 처리를 실행하는 간격을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 시스템.