KR20120001431A - 배기가스 후처리 시스템 및 이 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 방법은, 포집된 입자상물질을 제거하기 위해 후분사를 통해서 디젤매연필터를 재생하는 단계, 상기 디젤매연필터를 재생하는 동안에 상기 디젤매연필터의 제1입구온도를 감지하는 단계, 운전 조건에 따라서 데이터로 저장된 상기 디젤매연필터의 제1내부온도를 선택하는 단계, 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하는 지를 판단하는 단계, 엔진회전수와 가속페달의 작동여부에 따라서, 차량이 아이들 상태에 진입하는 지를 판단하는 단계, 및 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하고, 상기 차량이 상기 아이들 상태에 진입하면, 배기가스에 포함된 산소농도와 배기유량을 제어하여 상기 디젤매연필터가 비정상적으로 재생되는 것을 억제하는 단계를 포함한다.
따라서, 디젤매연필터가 재생되는 동안에, 디젤매연필터의 내부온도가 그 입구온도를 초과하고, 차량이 아이들 상태에 진입하게 되면, 배기가스에 포함된 산소농도를 저감시키고, 배기유량을 증가시켜, 디젤매연필터의 내부온도가 급격하게 상승하는 것을 방지한다.

Description

배기가스 후처리 시스템 및 이 제어방법{EXHAUST GAS POST PROCESSING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 배기가스 후처리 시스템 및 이 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하고 이를 제거하는 배기가스 후처리 시스템 및 이 제어방법에 관한 것이다.
유해한 배기가스의 배출이 상대적으로 많은 디젤차량의 경우, 유해물질 저감은 아주 중요한 문제이다. 특히, 연료의 불완전 연소에 주로 기인하는 입자상 물질(PM, particulate matters)의 저감이 요구되고 있다.
입자상 물질을 저감시키기 위한 다양한 기술이 도입되고 있는데, 배기가스 성분 중 입자상 물질을 포집하고 포집된 입자상 물질을 발화온도 이상으로 가열하여 입자상 물질을 제거하는 디젤여과필터(DPF, diesel particulate filter)가 있다.
상기 디젤여과필터에서, 고속 또는 고부하 상태에서와 같이 배기가스 온도가 높은 상태에서는 원활한 재생이 가능하지만, 부하가 낮은 운전조건인 상태에서 재생을 위해서는 배기가스의 온도를 강제적으로 상승시켜야 한다.
배기가스 온도를 상승시키기 위해, 연소가 종료된 상태에서 다시 연료를 분사해 주는 포스트인젝션(post injection)이 수행되어 DPF의 상류측에 배치되는 디젤산화촉매(DOC, diesel oxidation catalyst)에서 배기가스의 온도를 상승시킨다.
한편, 상기 디젤매연필터를 재생하는 동안에서, 그 내부온도가 상승하게 되는데, 이때, 엔진이 아이들 상태로 진입하면, 그 내부온도가 더 급격히 상승하여, 상기 디젤매연필터의 내구성이 줄어들고, 파손되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 디젤매연필터가 재생되는 동안에, 차량이 아이들 상태에 진입하면, 상기 디젤매연필터가 비정상적으로 재생되는 것을 방지하는 배기가스 후처리 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배기가스 후처리 방법은, 포집된 입자상물질을 제거하기 위해 후분사를 통해서 디젤매연필터를 재생하는 단계, 상기 디젤매연필터를 재생하는 동안에 상기 디젤매연필터의 제1입구온도를 감지하는 단계, 운전 조건에 따라서 데이터로 저장된 상기 디젤매연필터의 제1내부온도를 선택하는 단계, 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하는 지를 판단하는 단계, 엔진회전수와 가속페달의 작동여부에 따라서, 차량이 아이들 상태에 진입하는 지를 판단하는 단계, 및 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하고, 상기 차량이 상기 아이들 상태에 진입하면, 배기가스에 포함된 산소농도와 배기유량을 제어하여 상기 디젤매연필터가 비정상적으로 재생되는 것을 억제하는 단계를 포함한다.
상기 차량의 아이들 상태는, 가속페달이 눌러지지 않고, 엔진의 회전수가 설정된 범위에 포함되는 경우에 포함된다.
상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 교차할 때, 상기 제1내부온도가 상기 제1입구온도를 초과한다.
상기 디젤매연필터의 산소농도를 저감시키고, 배기유량을 증대시키기 위해서, 후분사를 실시하고, 엔진의 회전수를 상승시킨다.
본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하는 디젤매연필터, 및 운전 조건에 따라서, 상기 디젤매연필터에 포집된 입자상물질을 제거하기 위해서 설정된 프로그램을 실행하는 제어부를 포함하고, 상기 설정된 프로그램은, 포집된 입자상물질을 제거하기 위해 후분사를 통해서 상기 디젤매연필터를 재생하는 단계, 상기 디젤매연필터를 재생하는 동안에 상기 디젤매연필터의 제1입구온도를 감지하는 단계, 운전 조건에 따라서 데이터로 저장된 상기 디젤매연필터의 제1내부온도를 선택하는 단계, 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하는 지를 판단하는 단계, 엔진회전수와 가속페달의 작동여부에 따라서, 차량이 아이들 상태에 진입하는 지를 판단하는 단계, 및 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하고, 상기 차량이 상기 아이들 상태에 진입하면, 배기가스에 포함된 산소농도와 배기유량을 제어하여 상기 디젤매연필버가 비정상적으로 재생되는 것을 억제하는 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함한다.
앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 후처리 방법에서, 디젤매연필터가 재생되는 동안에, 디젤매연필터의 내부온도가 그 입구온도를 초과하고, 차량이 아이들 상태에 진입하게 되면, 배기가스에 포함된 산소농도를 저감시키고, 배기유량을 증가시켜, 디젤매연필터의 내부온도가 급격하게 상승하는 것을 방지한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 제어하기 위한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배기가스 후처리 시스템은 제어부(100), 차압센서(110), 온도센서(120), 속도센서(130), 알피엠센서(140), 가속페달센서(180), 엔진(150), 디젤매연필터(160), 및 인젝터(170)를 포함하여 구성된다.
상기 디젤매연필터(160)는 상기 엔진(150)에서 발생된 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하고, 상기 제어부(100)는 상기 인젝터(170)를 제어하여, 그 포집된 입자상물질을 태워 제거한다.
상기 차압센서(110)는, 상기 디젤매연필터(160)의 전후단 차압을 감지하고, 상기 디젤매연필터(160)의 재생시기를 판단하고, 상기 온도센서(120)는 상기 디젤매연필터(160)의 입구부 온도를 감지한다. 아울러, 상기 디젤매연필터(160) 내부의 온도는 운전상황에 따라서 맵테이블로 저장된다.
상기 속도센서(130)는 차량의 속도를 감지하고, 상기 제어부(100)는 감지된 속도로부터 주행거리, 누적주행거리(마일리지: mileage) 등을 연산한다. 아울러, 상기 가속페달센서(180), 상기 알피엠센서(140)로부터 감지된 신호를 분석하여, 차량이 아이들 상태인지를 판단한다.
아이들 상태는, 상기 엔진(150)의 회전수가 설정된 범위에 포함되고, 가속페달이 눌러지지 않은 상태를 말한다. 여기서, 차량이 움직이고 있더라도, 변속기가 중립이고, 상기 엔진(150)의 회전속도가 아이들 범위에 있으며, 가속페달이 눌러지지 않으면, 아이들 상태에 있다고 판단할 수 있다.
상기 제어부(100)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 자동차의 감속 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 제어하기 위한 플로우차트이다.
상기 S100에서, 엔진(150)이 시동되고, 상기 S105에서, 엔진(150)이 정상적으로 운전되고, 상기 S110에서 상기 디젤매연필터(160)를 재생하기 위한 변수들을 감지한다.
상기 변수들은 엔진의 회전수, 차속, 주행거리, 연료소모량, 배기가스온도, 매연 포집량, 차압, 및 상기 디젤매연필터(160)의 내부온도를 포함하고, 상기 변수들은 S170에서, 감지/선택된다.
여기서, 상기 디젤매연필터(160)의 내부온도는 차량의 운전 조건에 따라서 메모리에 저장된 데이터로써, 상기 운전조건들에 따라서 저장된 데이터에서 선택되는 값이다.
상기 S115에서, 상기 디젤매연필터(160)의 재생시점이 판단된다. 상기 재생시점은 상기 디젤매연필터(160)의 전후단 차압, 주행거리, 또는 연료소모량에 따라서 상기 제어부(100)에 의해서 결정된다.
상기 S120에서, 상기 디젤매연필터(160)에 포집된 매연(soot)을 제거하기 위해서, 상기 인젝터(170)에서 연료를 후분사한다.
상기 S125에서, 배기가스가 유입되는 상기 디젤매연필터(160)의 입구온도(T1)와 상기 디젤매연필터(160)의 내부온도(Ts)가 비교되고, 상기 입구온도(T1)와 상기 내부온도(Ts)가 교차하는 것을 판단한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 디젤매연필터(160)를 재생하기 전에는 상기 입구온도(T1)와 상기 내부온도(Ts)가 비슷하거나, 상기 내부온도(Ts)가 약간 높다.
일단, 재생이 시작되면, 후분사된 연료가 연소되면서, 상기 입구온도(T1)는 먼저 상승하고, 상기 내부온도(Ts)는 서서히 상승해서, 상기 입구온도(T1)가 상기 내부온도(Ts)보다 높게 감지된다.
그러나, 상기 디젤매연필터(160) 내부에 포집된 매연이 연소되면서, 상기 내부온도(Ts)가 상승하여 상기 입구온도(T1)를 초과하는 시점이 발생된다.
상기 내부온도(Ts)가 상승하여, 상기 입구온도(T1)와 교차되는 시점에 비정상적인 재생이 발생될 확률이 높은데, 특히, 엔진(150)이 아이들 상태에 진입하게 되면, 연료분사량이 적어서 배기가스 내에 산소의 농도가 높고, 배기유량도 작아서, 상기 디젤매연필터(160) 내부의 온도가 비정상적으로 급상승할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위해서, 상기 S130에서, 상기 내부온도(Ts)가 상기 입구온도(T1)를 초과하지 않으면, 상기 S140으로 이동하여 정상재생이 실시되고, 상기 S130에서, 상기 내부온도(Ts)가 상기 입구온도(T1)를 초과하면, 상기 S135가 실행된다.
상기 S135에서, 차량이 아이들 상태에 진입하는 지를 판단한다. 상기 S135에서, 상기 차량이 아이들상태에 진입하지 않으면, 상기 S145가 수행되어, 상기 디젤매연필터(160)가 정상적으로 재생된다.
아울러, 상기 S135에서, 차량이 아이들상태로 진입하면, 상기 S140에서, 상기 디젤매연필터(160)를 비정상적으로 재생하는 것을 방지하기 위해 비정상재생을 억제하는 로직으로 진입하고, 상기 S150에서, 배기가스에 산소농도를 저감시키고, 배기유량을 증가시킨다. 본 실시예에서, 상기 배기가스에 포함된 산소농도와 배기유량을 감지하는 기술은 공지기술이므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 배기가스에 산소농도를 저감시키는 방법은, 후분사를 통해서, 산소의 소비를 늘리는 방법이 있고, 상기 배기유량을 증가시키는 방법은, 연료소비량을 증가시켜 엔진의 회전수를 늘리는 방법이 있다.
전술한 바와 같이, 상기 디젤매연필터(160)가 재생되는 동안에, 상기 디젤매연필터(160)의 내부온도(Ts)가 그 입구온도(T1)를 초과하고, 차량이 아이들 상태에 진입하게 되면, 배기가스에 포함된 산소농도를 저감시키고, 배기유량을 증가시켜, 상기 디젤매연필터(160)의 내부온도가 급격하게 상승하는 것을 방지한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 제어부(ECU)
110: 차압센서
120: 온도센서
130: 속도센서
140: 알피엠센서
150: 엔진
160: 디젤매연필터(DPF: diesel particulate filter)
170: 인젝터
180: 가속페달센서

Claims (5)

  1. 포집된 입자상물질을 제거하기 위해 후분사를 통해서 매연필터를 재생하는 단계;
    상기 매연필터를 재생하는 동안에 상기 매연필터의 제1입구온도를 감지하는 단계;
    운전 조건에 따라서 데이터로 저장된 상기 매연필터의 제1내부온도를 선택하는 단계;
    상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하는 지를 판단하는 단계
    엔진회전수와 가속페달의 작동여부에 따라서, 차량이 아이들 상태에 진입하는 지를 판단하는 단계; 및
    상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 서로 교차하고, 상기 차량이 상기 아이들 상태에 진입하면, 배기가스에 포함된 산소농도와 배기유량을 제어하여 상기 매연필터가 비정상적으로 재생되는 것을 억제하는 단계; 를 포함하는 배기가스 후처리 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 차량의 아이들 상태는, 가속페달이 눌러지지 않고, 엔진의 회전수가 설정된 범위에 포함되는 경우에 포함되는 것을 특징으로 하는 포함하는 배기가스 후처리 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제1내부온도가 상기 제1입구온도를 초과하면서, 상기 제1내부온도와 상기 제1입구온도가 교차하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 매연필터의 산소농도를 저감시키고, 배기유량을 증대시키기 위해서, 후분사를 실시하고, 엔진의 회전수를 상승시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.
  5. 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하는 매연필터; 및
    운전 조건에 따라서, 상기 매연필터에 포집된 입자상물질을 제거하기 위해서 설정된 프로그램을 실행하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 설정된 프로그램은, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
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