KR20120072418A - 건설기계의 ｄｐｆ 재생장치 및 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 DPF 재생장치는 DPF의 강제 재생을 선택하기 위한 강제 재생 스위치(20); DPF의 수트(SOOT)를 연소시키기 위한 연료를 분사하는 연료 분사 유닛(50); 조작부로부터 발생하는 파일럿 신호압을 선택적으로 차단하기 위한 파일럿 차단 신호를 발생시키는 파일럿 차단 스위치(30); 및 상기 강제 재생 스위치(20)로부터 강제 재생 신호가 입력되면, 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 입력된 경우에 한하여 상기 DPF 강제 재생 모드로 진입하여 상기 연료 분사 유닛(50)을 제어하는 제어부(10)를 포함한다.

Description

건설기계의 ＤＰＦ 재생장치 및 재생방법{DPF REGENERATION APPARATUS FOR CONSTRUCTION MACHINERY AND DPF REGENATION METHOD}

본 발명의 굴삭기나 휠로더와 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 건설기계의 매연을 저감하기 위한 DPF(Diesel Particulate Filter)를 재생시키기 위한 재생장치 및 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설기계는 디젤엔진을 사용하고 있다. 이러한 디젤엔진은 배기 가스 중에는 CO, HC, 및 NOx(질소화합물)등과 같은 유해 성분이 다량 포함되어 있다.

이러한 배기 가스 중 NOx는 연소 온도가 높아지면 NOx의 양도 증가된다. 이러한 NOx양을 줄이기 위해 엔진의 연소 온도를 저감시키거나 촉매등을 이용한 정화 방법과 같은 다양한 방식이 사용되고 있다.

특히, 유럽 및 북미를 중심으로 디젤엔진에서 배출되는 PM(Particulate Matter)에 대한 규제 강화되고 있고, 이로 인해 DPF(Diesel Particulate Filter) 혹은 CPF(Catalyzed Particulate Filter)를 적용하여 규제에 대응하고 있다.

이중 DPF는 포집된 PM을 제거하기 위해 재생 과정을 수행하게 된다. DPF 재생 방법에는 엔진의 구동과정에서 DPF가 고온으로 가열되어 DPF의 수트(soot)를 자동으로 태우는 패시브 재생(Passive Regeneration) 방법과, 특정한 조건에 도달하게 되면 제어부(10)가 자동으로 DPF의 수트를 태울 수 있도록 제어하는 액티브 재생(Active Regeneration) 방법과, 위 두 가지 방법을 다 사용하였음에도 불구하고 DPF의 막힘 정도가 높은 경우 강제 재생 스위치를 눌러 강제 재생시키는 강제 재생(Manual Regeneration) 방법이 있다.

이러한 재생 방법 중 강제 재생은 작업자가 건설기계를 정차시킨 상황에서 강제 재생 스위치를 눌러 진행된다. 강제 재생 모드에 진입하게 되면 제어부는 DPF의 온도를 상승시키기 위해 엔진의 회전속도를 상승시켜 DPF의 온도를 상승시키게 된다. DPF의 온도가 기준 온도이상으로 상승하게 되면, 제어부는 연료를 분사하여 DPF의 수트를 태운다.

그러나 전술한 바와 같은 강제 재생 과정 중에 전후진 레버가 실수로 조작되거나 작업기 레버가 조작되는 경우, 엔진의 회전속도가 높은 상태이기 때문에 건설기계가 급출발하거나 작업기가 급격하게 움직이게 되어 충돌 등의 사고가 발생할 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, DPF 재생시 급출발이나 급격한 작업기 움직임에 따른 사고를 미연에 방지할 수 있는 건설기계의 DPF 재생장치 및 재생방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 DPF 재생장치는 DPF의 강제 재생을 선택하기 위한 강제 재생 스위치(20); DPF의 수트(SOOT)를 연소시키기 위한 연료를 분사하는 연료 분사 유닛(50); 조작부로부터 발생하는 파일럿 신호압을 선택적으로 차단하기 위한 파일럿 차단 신호를 발생시키는 파일럿 차단 스위치(30); 및 상기 강제 재생 스위치(20)로부터 강제 재생 신호가 입력되면, 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 입력된 경우에 한하여 상기 DPF 강제 재생 모드로 진입하여 상기 연료 분사 유닛(50)을 제어하는 제어부(10)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부(10)는 상기 강제 재생 스위치(20)로부터 강제 재생 신호가 입력되고 상기 파일럿 차단 신호가 발생되지 않으면, 표시부(60)에 경고 표시를 출력한다.

한편, 전술한 바와 같은 목적은 건설기계의 DPF를 재생시키는 건설기계의 DPF 재생방법에 있어서, a) 강제 재생 신호가 입력되면, 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 입력되었는지를 판단하는 단계; 및 b) 상기 a) 단계에서 상기 파일럿 차단 신호가 입력된 경우 DPF 강제 재생 모드를 수행하고, 상기 파일럿 차단 신호가 입력되지 않은 경우 DPF 강제 재생 모드를 수행하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 재생방법에 의해서도 달성될 수 있다.

전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 파일럿 차단 신호가 발생하지 않은 상태에서는 DPF 강제 재생 모드로 진입하지 않도록 함으로써, 강제 재생시 조작부를 부주의하게 조작하여 급격하게 주행을 하거나 급격하게 작업기가 구동되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 이에 의해 안전 사고의 발생을 억제할 수 있게 된다.

또한, 파일럿 차단 신호가 발생하지 않은 상태에서 강제 재생 스위치를 조작하면, 표시부에 경고 표시가 출력되도록 하여, 작업자가 강제 재생이 수행되지 않는 것을 알 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 재생장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 도 1의 재생장치에 따른 DPF 재생방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 재생장치 및 재생방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 재생장치는 작업자가 DPF 강제 재생을 선택하기 위한 강제 재생 스위치(20)와, 상기 DPF에 축척된 수트(Soot)를 태우기 위한 연료를 분사하는 연료 분사 유닛(50)과, 조작부로부터 발생하는 파일럿 신호압을 선택적으로 차단하기 위한 파일럿 차단 신호를 발생시키는 파일럿 차단 스위치(30)와, 상기 강제 재생 스위치(20)로부터 강제 재생 신호가 입력되면 파일럿 차단 스위치(30)의 작동 여부를 판단하고 그 판단 결과에 따라 강제 재생을 제어하는 제어부(10)를 포함한다.

상기 강제 재생 스위치(20)는 강제 재생을 선택하기 위한 스위치로서, 건설기계의 캐빈 내부 등에 마련될 수 있다. 통상 DPF 재생은 건설기계를 운용하는 동안 DPF가 고온으로 가열되어 수트(Soot)가 태워져 자연 재생이 이루어진다. 그러나 이러한 자연 재생만으로는 수트를 제거하는데 한계가 있다. 따라서, 강제 재생 스위치(20)를 통한 DPF 강제 재생이 필요하다.

상기 연료 분사 유닛(50)은 상기 DPF에 축척된 수트를 태울 수 있도록 연료를 분사하기 위한 것으로서, 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 연료를 분사하게 된다.

상기 파일럿 차단 스위치(30)는 파일럿 차단 밸브(40)를 변환시켜 조이스틱과 같은 조작부의 신호압을 선택적으로 차단하기 위한 것이다. 보다 구체적으로 상기 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 발생하지 않으며 상기 파일럿 차단 밸브(40)는 조작부의 파일럿 신호압을 메인 컨트롤 밸브의 수압부로 인가하여 메인 펌프의 작동유를 해당 액추에이터에 공급하게 된다. 이에 의해 주행모터와 같은 각 액추에이터가 구동되어 작업이나 주행을 수행하게 된다. 반면, 상기 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 발생하면, 상기 파일럿 차단 밸브(40)가 파일럿 신호압을 차단하게 되어 조작부가 조작되더라도 파일럿 신호압이 메인 컨트롤 밸브의 수압부에 전달되지 않게 되고, 이에 의해 작업기 및 주행모터가 구동되지 않게 된다. 이러한 파일럿 차단 스위치(30)는 운전석의 안전레버 등으로 구성될 수 있다.

상기 제어부(10)는 강제 재생을 제어하기 위한 것으로서, 건설기계의 작업 장치 등을 제어하기 위한 장비 제어부(11)와 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 엔진 제어부(12)를 포함한다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 제어부(10)는 하나의 제어모듈로도 구성될 수도 있다. 이러한 제어부(10)에 대한 상세한 기능은 후술할 DPF 재생방법 설명란에서 상세히 설명한다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 DPF 재생장치의 재생방법에 대하여 설명한다.

우선, 작업자가 강제 재생 스위치(20)를 눌러 강제 재생 신호를 발생시킨다(S100). 강제 재생 스위치(20)로부터 발생한 강제 재생 신호는 엔진 제어부(12)로 입력된다. 그러면, 엔진 제어부(12)는 장비 제어부(11)에 파일럿 차단 스위치(30)의 상태에 대한 정보를 요청한다. 그러면 장비 제어부(11)는 파일럿 차단 스위치(30)의 상태에 대한 정보를 엔진 제어부(12)에 전송하고, 엔진 제어부(12)는 파일럿 차단 신호의 발생 여부를 판단한다(S101).

파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 발생하지 않은 경우, 엔진 제어부(12)는 강제 재생 모드에 진입하지 않으며, 장비 제어부(11)는 경고등이나 부저를 울리는 방법 등으로 계기판과 같은 표시부(60)에 경고 표시를 한다(S102).

이와 같이, 파일럿 차단 신호가 발생하지 않은 상태에서는 DPF 강제 재생 모드로 진입하지 않도록 제어함으로써, 강제 재생시 조작부를 부주의하게 조작하여 급격하게 주행을 하거나 급격하게 작업기가 구동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 파일럿 차단 신호가 입력되면, 엔진 제어부(12)는 강제 재생 모드를 수행하게 된다(S103). 보다 구체적으로, 엔진 제어부(12)는 엔진 회전속도를 상승시키고 DPF 온도가 기준 온도 이상 상승하게 되면, 연료 분사 유닛(50)을 제어하여 연료를 분사시킨다. 그러면 연료가 연소되면서 발생하는 열에 의해 DPF의 수트가 연소되어 DPF의 강제 재생 이루어지게 된다.

10; 제어부 11; 장비 제어부
12; 엔진 제어부 20; 강제 재생 스위치
30; 파일럿 차단 스위치 40; 파일럿 차단 밸브
50; 연료 분사 유닛 60; 표시부

Claims (4)

1. DPF의 강제 재생을 선택하기 위한 강제 재생 스위치(20);
   DPF의 수트(SOOT)를 연소시키기 위한 연료를 분사하는 연료 분사 유닛(50);
   조작부로부터 발생하는 파일럿 신호압을 선택적으로 차단하기 위한 파일럿 차단 신호를 발생시키는 파일럿 차단 스위치(30); 및
   상기 강제 재생 스위치(20)로부터 강제 재생 신호가 입력되면, 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 입력된 경우에 한하여 상기 DPF 강제 재생 모드로 진입하여 상기 연료 분사 유닛(50)을 제어하는 제어부(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 재생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부(10)는,
   상기 강제 재생 스위치(20)로부터 강제 재생 신호가 입력되고 상기 파일럿 차단 신호가 발생되지 않으면, 표시부(60)에 경고 표시를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 재생장치.
3. 건설기계의 DPF를 재생시키는 건설기계의 DPF 재생방법에 있어서,
   a) 강제 재생 신호가 입력되면, 파일럿 차단 스위치(30)로부터 파일럿 차단 신호가 입력되었는지를 판단하는 단계; 및
   b) 상기 a) 단계에서 상기 파일럿 차단 신호가 입력된 경우 DPF 강제 재생 모드를 수행하고, 상기 파일럿 차단 신호가 입력되지 않은 경우 DPF 강제 재생 모드를 수행하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 재생방법.
4. 제3항에 있어서,
   c) 상기 b) 단계에서 상기 파일럿 차단 신호가 입력되지 않은 경우, 표시부(60)에 경고 표시를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 재생방법.

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