KR20110062127A - 매연필터의 재생 제어방법 - Google Patents

매연필터의 재생 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디젤매연필터를 재생시키는 과정에서 아이들 구간 진입 혹은 오버런에 의해 비정상 재생이 실행되면 비정상 재생의 진입 원인을 판단하여 그에 따른 재생 제어를 실행시키는 것이다.
본 발명은 디젤매연필터의 재생이 진행되는 과정에서 아이들 구간의 진입에 따른 비정상재생이면 산소농도와 디젤매연필터 입구온도에 따른 피드백 제어로 비정상재생을 실행하는 과정;
오버런에 따른 비정상재생이면 연료 분사량과 배기 유량에 따른 피드백 제어로 비정상재생을 실행하는 과정을 포함한다.
디젤매연필터, 차압, 포집량, 비정상재생, DTI, 오버런

Description

디젤매연필터의 재생 제어방법{REGENERATION CONTROLLING METHOD FOR DIESEL PARTICULATE FILTER}
본 발명은 디젤매연필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디젤매연필터를 재생시키는 과정에서 아이들 구간 진입(Drop To Idle : DTI) 혹은 오버런(Overrun)에 의해 비정상 재생이 실행되면 비정상 재생의 진입 원인을 판단하여 그에 따른 재생 제어를 실행시키는 디젤매연필터의 재생 제어방법에 관한 것이다.
디젤 엔진은 출력 및 연비 등에서 매우 우수한 특성이 제공됨에 따라 유럽국가에서는 디젤엔진을 장착한 차량의 운행이 크게 증가되고 있으며, 강화된 배기규제에 따라 EURO 5 이후부터 그을음(Soot) 등의 입자상 물질(PM)을 저감시키기 위한 디젤매연필터(Diesel Particulate Filter : DPF)의 장착이 보편화되고 있다.
상기 디젤매연필터는 배기가스에 포함된 그을음(Soot) 등의 입자상 물질을 물리적으로 포집하고, 일정거리 주행 후 혹은 양단 간의 차압이 설정된 기준압력 이상으로 포집되는 경우 후분사 제어에 따라 대략 500 ~ 600℃의 고온으로 상승된 배기가스에 의해 포집된 물질이 연소되어 재생된다.
디젤매연필터가 후분사 제어에 따라 재생되는 과정에서 아이들 구간으로 진 입되면 도 5에 도시된 바와 같이 배기유량은 적은 상태이고 산소농도는 증대된 환경에서 비정상재생이 실행된다.
또한, 후분사 제어에 따라 재생되는 과정에서 오버런에 진입되면 도 5에 도시된 바와 같이, 배기유량은 증대되고 산소농도는 감소된 환경에서 비정상재생이 실행된다.
상기와 같이 디젤매연필터의 재생 중 비정상재생이 발생되는 것을 방지하기 위한 다양한 방법이 제공되고 있는데, "US6931842"에서는 가속페달 신호 및 기어비 등의 정보로부터 급감속이 검출되어 아이들 진입으로 판단되면 디젤매연필터의 재생온도를 저감시키고, 흡입공기유량을 증대시키는 방법이 제공되고 있다.
또한, "US6763659"에서는 디젤매연필터의 재생 중에 아이들 진입이 판단되면 입자상 물질의 포집량과 디젤매연필터의 온도를 반영하여 아이들 스피드를 상향조정시켜 배기유량을 증대시키는 방법이 제공되고 있다.
또한, "JP2006-022736"는 디젤매연필터의 재생 중에 흡입공기 유량의 감소로 아이들 진입이 판단되면 후분사를 통한 강제 재생동작을 중지시키는 방법이 제공되고 있다.
상기한 종래의 방법들은 디젤매연필터의 재생이 진행되는 상태에서 아이들 진입이 판단되면 무조건적으로 비정상 재생이 일어나는 것으로 판정하여 상기와 같은 비정상 재생 방지로직이 실행되므로, 차량의 주행 중에 급격한 운전조건의 변화를 유발시켜 운전성을 악화시키는 문제점을 발생시킨다.
또한, 아이들 진입에 따라 디젤매연필터의 재생이 중지되므로, 재생 재진입 의 시간이 단축되어 연비악화를 초래시키는 문제점을 발생시킨다.
또한, 후분사 제어를 통해 디젤매연필터를 재생하는 과정에서 각각 상이한 원인 및 조건을 갖는 아이들 진입 혹은 오버런에 의해 비정상재생에 진입하는 경우 각각에 대하여 구분하지 않고 동일한 방법을 적용하여 비정상재생을 실행함으로써 디젤매연필터의 내구성을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 디젤매연필터를 재생시키는 과정에서 아이들 구간에 진입하거나 오버런에 의해 비정상 재생이 실행되면, 비정상재생을 실행시키는 원인을 판단하여 그에 따른 재생 제어를 실행하도록 하는 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 디젤매연필터의 재생 제어방법은, 디젤매연필터의 재생이 진행되는 과정에서 비정상재생이 실행되는지 판단하는 과정; 비정상재생에 진입되었으면 진입 원인을 판정하여 그에 따른 비정상재생을 제어하는 과정을 포함한다.
상기 비정상재생의 진입 원인이 아이들 구간의 진입이면 산소농도와 디젤매연필터 입구온도에 따른 피드백 제어로 연료 분사량을 유지시켜 디젤매연필터의 비정상재생을 실행하고, 비정상재생의 진입 원인이 오버런이면 연료 분사량과 배기 유량에 따른 피드백 제어로 연료 분사량과 흡입 공기량을 유지시켜 디젤매연필터의 비정상재생을 실행하는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 디젤매연필터의 재생 과정에서 발생되는 비정상재생의 원인을 구분하여 그에 따른 재생을 제공함으로써 디젤매연필터의 재생에 신뢰성을 제공하고, 내구성과 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤매연필터의 재생 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 엔진(100)과 공기량센서(110), EGR밸브(120), 스로틀 밸브(130), 디젤매연필터(200), 제1산소센서(210), 제2산소센서(220), 온도센서(230) 및 제어부(300)를 포함한다.
공기량센서(110)는 흡기 매니폴더의 소정 위치에 장착되어 엔진(100)이 시동 온을 유지하는 상태에서 엔진(100)에 흡입되는 공기량을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(300)에 제공한다.
EGR밸브(120)는 재순환되는 배기가스의 양을 조정하여 엔진(100)의 연소온도를 낮추어주고, 이에 따라 엔진(100)의 연소과정에서 NOx의 발생량을 낮추어 준다.
디젤매연필터(200)는 배기가스에 포함된 그을음(Soot) 등의 입자상 물질(PM)을 물리적으로 포집하며, 재생모드에서 후분사에 따라 상승되는 배기가스의 열로 포집된 입자상 물질을 태워 재생된다.
제1산소센서(210)는 상기 디젤매연필터(200)의 전단에 유입되는 배기가스의 산소농도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(300)에 제공한다.
제2산소센서(220)는 상기 디젤매연필터(200)의 후단에서 배출되는 배기가스의 산소농도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(300)에 제공한다.
온도센서(230)는 상기 디젤매연필터(200)에 유입되는 배기가스의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(300)에 제공한다.
제어부(300)는 디젤매연필터(200)의 재생이 진행되고 상태에서 차속, 엔진회전수, 산소유량, 가속페달 등의 정보를 모니터링하여 아이들 진입 혹은 오버런에 따른 비정상재생의 진입여부를 판정하고, 비정상재생의 진입이 판정되면 그 원인을 판별하여 비정상재생을 제어한다.
상기 제어부(300)는 디젤매연필터(200)의 재생이 진행되고 있는 상태에서 아이들 진입에 따른 비정상재생이 실행되면 배기가스에 포함된 산소농도와 디젤매연필터(200)의 입구온도에 따라 연료분사량 및 EGR 밸브(120)를 조절하여 아이들 진입에 따른 비정상재생을 제어한다.
또한, 상기 제어부(300)는 디젤매연필터(200)의 재생이 진행되고 있는 상태 에서 오버런에 따른 비정상재생이 실행되면 연료분사량과 배기가스 유량에 따라 연료분사량과 스로틀 밸브(130) 및 EGR 밸브(120)를 조절하여 오버런에 따른 비정상재생을 제어한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
디젤매연필터(200)의 재생이 진행되는 과정에서(S101) 제어부(300)는 차속, 엔진 회전수, 제1,2산소센서(210)(220)를 통해 검출되는 배기가스에 포함된 산소유량, 디젤매연필터(200)의 전단온도 등의 운전정보를 모니터링하며(S102), 차량이 감속되고 있는지를 판단한다(S103).
상기 S103에서 차량의 감속이 발생되지 않는 상태이면 상기 S101의 과정으로 리턴되어 현재의 조건으로 디젤매연필터(200)의 재생을 유지하고, 차량의 감속이 판정되면 감속에 따른 정지가 실행되었는지 검출한다(S104).
상기 S104에서 차량의 정지가 검출되면 디젤매연필터(200)의 재생에 따른 입자상 물질의 포집량과 설정된 임계값(재생완료 판단의 기준값)을 비교하여 정상적인 재생이 완료되었는지 판단한다(S105).
상기 S105에서 디젤매연필터(200)의 정상적인 재생이 완료된 것으로 판단되면 재생동작을 종료한다(S109).
그러나, 상기 S105에서 디젤매연필터(200)의 정상적인 재생이 완료되지 않은 상태이면 아이들 구간의 진입에 따른 비정상재생의 진입인지를 판단한다(S106).
상기 S106에서 아이들 구간의 진입에 따른 비정상재생의 진입이면 배기가스 에 포함된 산소농도와 디젤매연필터(200)의 입구측 온도에 따른 피드백 제어를 통해 비정상재생을 실행한다(S107).
상기한 비정상재생이 진행되는 상태에서 디젤매연필터(200)의 입구온도가 설정된 기준온도 이하로 검출되는지 판단하여(S108), 설정된 기준온도 이하로 강하되지 않았으면 상기 S107의 과정으로 리턴되어 비정상재생을 반복적으로 실행하고, 설정된 기준온도 이하로 강하되었으면 디젤매연필터(200)의 재생이 완료된 것으로 판정하여 재생동작을 종료한다(S109).
또한, 상기 S104에서 차량의 감속에 따른 정지가 검출되지 않으면 아이들 상태에 진입되었는지를 판단한다(S110).
상기 S110에서 아이들 상태에 진입되지 않았으면 상기 S101의 과정으로 리턴되어 디젤매연필터(200)의 정상적인 재생을 지속하고, 아이들 상태에 진입하였으면 디젤매연필터(200)의 재생에 따른 포집량과 설정된 임계값(재생완료 판단의 기준값)을 비교하여 정상적인 재생이 완료되었는지 판단한다(S111).
상기 S111에서 디젤매연필터(200)의 정상적인 재생이 완료된 것으로 판단되면 재생동작을 종료하고(S115), 상기 S111에서 디젤매연필터(200)의 정상적인 재생이 완료되지 않은 상태이면 오버런에 따른 비정상재생의 진입인지를 판단한다(S112).
상기 S112에서 오버런에 따른 비정상재생의 진입이면 연료 분사량과 배기유량에 따른 피드백 제어를 통해 오버런에 따른 비정상재생을 실행한다(S113).
상기한 비정상재생이 진행되는 상태에서 디젤매연필터(200)의 입구온도가 설 정된 기준온도 이하로 검출되는지 판단하여(S114), 설정된 기준온도 이하로 강하되지 않았으면 상기 S113의 과정으로 리턴되어 비정상재생을 반복적으로 실행하고, 설정된 기준온도 이하로 강하되었으면 디젤매연필터(200)의 재생이 완료된 것으로 판정하여 재생동작을 종료한다(S115).
상기 아이들 구간의 진입에 따른 비정상재생에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
비정상재생이 실행되는 상태에서 아이들 연료 분사량을 검출하여(S201) 연료 분사량의 변화가 발생되었는지 판단한다(S202).
상기 S202에서 아이들 연료 분사량에 변화가 발생되었으면 연료분사량의 조절과 EGR 밸브(120)를 통해 재순환되는 배기가스의 유량을 조정하여 디젤매연필터(200)의 비정상재생을 조정한다(S203).
그리고, 배기가스에 포함된 산소농도 및 디젤매연필터(200)의 입구온도를 검출한 다음(S204) 기준값과 비교한다(S205).
상기 S205에서 산소농도가 기준농도 미만이고, 디젤매연필터(200)의 입구온도가 기준온도 미만이면 연료분사량을 현재의 조건으로 유지하여 아이들 진입에 따른 비정상재생을 실행한다(S206).
또한, 상기 오버런에 따른 비정상재생에 대하여 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
비정상재생이 실행되는 상태에서 아이들 연료 분사량을 검출하여(S301) 연료 분사량의 변화가 발생되었는지 판단한다(S302).
상기 S302에서 아이들 연료 분사량에 변화가 발생되었으면 연료 분사량의 조절과 흡입 공기량의 조절 및 EGR 밸브(120)를 통해 재순환되는 배기가스의 유량을 조정하여 디젤매연필터(200)의 비정상재생을 조정한다(S303).
그리고, 연료 분사량과 배기 유량을 검출하여 연료 분사량이 기준량 미만이고, 배기 유량이 기준량 미만이면(S304) 연료 분사량과 흡입공기량을 유지하여 오버런에 따른 비정상재생을 실행한다(S305).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤매연필터의 재생 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 디젤매연필터의 재생 제어를 실행하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디젤매연필터의 재생 제어에서 아이들 진입에 따른 비정상재생 제어절차를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디젤매연필터의 재생 제어에서 오버런에 따른 비정상재생 제어절차를 도시한 흐름도이다.
도 5는 디젤매연필터의 비정상재생에서 산소농도와 배기유량의 관계를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 엔진 110 : 공기량센서
120 : EGR 밸브 130 : 스로틀 밸브
200 : 디젤매연필터 210 : 제1산소센서
220 : 제2산소센서 230 : 온도센서
300 : 제어부

Claims (4)

  1. 디젤매연필터의 재생이 진행되는 과정에서 비정상재생이 실행되는지 판단하는 과정;
    비정상재생에 진입되었으면 진입 원인을 판정하여 그에 따른 비정상재생을 제어하는 과정;
    을 포함하는 디젤매연필터의 재생 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비정상재생의 진입 원인이 아이들 구간의 진입이면 산소농도와 디젤매연필터 입구온도에 따른 피드백 제어로 연료 분사량을 유지시켜 디젤매연필터의 비정상재생을 실행하는 것을 특징으로 하는 디젤매연필터의 재생 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비정상재생의 진입 원인이 오버런이면 연료 분사량과 배기 유량에 따른 피드백 제어로 연료 분사량과 흡입 공기량을 유지시켜 디젤매연필터의 비정상재생을 실행하는 것을 특징으로 하는 디젤매연필터의 재생 제어방법.
  4. 디젤매연필터의 재생이 진행되는 과정에서 비정상재생이 실행되는지 판단하는 과정;
    비정상재생에 진입되었으면 진입 원인을 판정하는 과정;
    아이들 진입에 따른 비정상재생이면 산소농도와 디젤매연필터 입구온도에 따른 피드백 제어로 비정상재생을 실행하는 과정;
    오버런에 따른 비정상재생이면 연료 분사량과 배기 유량에 따른 피드백 제어로 비정상재생을 실행하는 과정;
    을 포함하는 디젤매연필터의 재생 제어방법.
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