KR20130037553A - 배기가스 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따라서, 디젤매연필터의 후단으로 슬립되어 배출되는 매연의 일부가 부착되고, 신호를 발생시키는 매연센서를 포함하는 배기가스 처리방법은, 상기 디젤매연필터가 정상인 조건에서, 상기 매연센서에 포집되는 센서포집매연모델양을 엔진 운전 조건 및 그 변화에 준하여 연산하는 단계, 상기 매연센서의 실제신호를 이용하여 상기 매연센서에 부착된 센서포집매연실제양을 연산하는 단계, 및 상기 센서포집매연모델양과 상기 센서포집매연실제양을 비교하여 상기 디젤매연필터의 상태를 판단하는 단계를 포함한다.
따라서, 디젤매연필터의 전후단 차압을 이용하여 감지하기 힘들었던, 상기 디젤매연필터의 파손을 보다 정밀하게 감지할 수 있다.

Description

배기가스 처리방법{EXHAUST GAS PROCESSING DEVICE}
본 발명은 배기가스에 포함된 입자상물질(매연)을 필터링하는 매연필터의 파손을 효과적으로 감지하는 배기가스 처리방법에 관한 것이다.
디젤자동차에는 매연을 감소시키기 위한 디젤매연필터(DPF: diesel particulate filter)가 적용되고 있으며, 이러한 디젤매연필터에 포집되는 매연의 양을 감지하기 위해서 차압센서가 적용된다.
앞으로, 배기가스규제에 따라서 기존의 차압센서를 이용하여 상기 디젤매연필터의 파손을 방지하는 것은 불가능할 수 있고, 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 매연필터의 후단으로 슬립되는 매연의 양을 정밀하게 감지하고, 이를 이용하여 매연필터의 파손을 정밀하게 감지하는 배기가스 처리방법을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라서, 디젤매연필터의 후단으로 슬립되어 배출되는 매연의 일부가 부착되고, 신호를 발생시키는 매연센서를 포함하는 배기가스 처리방법은, 상기 디젤매연필터가 정상인 조건에서, 상기 매연센서에 포집되는 센서포집매연모델양을 엔진 운전 조건 및 그 변화에 준하여 연산하는 단계, 상기 매연센서의 실제신호를 이용하여 상기 매연센서에 부착된 센서포집매연실제양을 연산하는 단계, 및 상기 센서포집매연모델양과 상기 센서포집매연실제양을 비교하여 상기 디젤매연필터의 상태를 판단하는 단계를 포함한다.
엔진에서 발생되는 총매연유량을 연산하는 단계, 및 디젤매연필터(DPF)의 포집효율을 이용하여 필터슬립매연유량을 연산하는 단계를 포함한다.
상기 총매연유량은 상기 엔진의 회전속도, 연료분사량, 엔진토크, 및 이지알율을 이용하여 연산된다.
상기 포집효율은 상기 디젤매연필터에 포집된 매연포집량, 상기 엔진의 배기유량, 및 상기 디젤매연필터의 전단온도를 이용하여 연산된다.
상기 센서포집매연모델양은, 상기 필터슬립매연유량을 이용하여 연산된 필터슬립매연총량에 의해서 연산된다.
상기 필터슬립매연총량은, 상기 매연센서에 부착된 매연을 제거한 후에 연산된다.
상기 매연센서에 인접한 히터를 이용하여 상기 매연센서를 재생하여 부착된 매연을 제거한다.
상기 매연센서는 설정된 라인을 따라서 여러 개의 라인으로 형성되는 전극들을 포함하고, 상기 전극들 사이에 부착되는 매연의 양에 따라서 센서신호를 발생시킨다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라서, 디젤매연필터의 전후단 차압을 이용하여 감지하기 힘들었던, 상기 디젤매연필터의 파손을 보다 정밀하게 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법의 전체적인 작동로직이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 엔진에서 발생되는 매연의 총유량을 연산하는 작동로직이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 매연필터의 포집효율을 연산하는 작동로직이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 매연필터의 고장을 판단하는 작동로직이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 전극에 포집된 매연필터를 연산하는 작동로직이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 매연센서의 신호주기를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배기가스 처리시스템은 엔진(100), 배기라인(110), 디젤매연필터(130), 매연센서(140), 히터(150), 차압센서(120), 및 제어부(160)를 포함한다.
상기 엔진(100)에서 발생되는 배기가스는 상기 배기라인(110)을 통해서 외부로 배출되고, 상기 디젤매연필터(130)는 배기가스에 포함된 입자상물질인 매연(PM: particulate matters, 피엠)을 필터링한다.
상기 차압센서(120)는 상기 디젤매연필터(130)의 전후단 차압을 감지하고, 이 감지된 신호를 기초로, 상기 디젤매연필터(130)에 포집된 매연은 배기가스 온도제어플로우에 의해서 주기적으로 제거된다.
상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 배출(슬립: slip)되는 매연의 일부는 상기 매연센서(140)에 부착되고, 상기 매연센서(140)에 부착된 매연의 양에 따라서, 센서신호를 발생시킨다.
상기 히터(150)는 상기 매연센서(140)에 인접하게 배치되어, 상기 매연센서(140)에 부착된 입자상물질인 매연(920)을 주기적으로 산화시켜 제거한다. 아울러, 상기 제어부(160)는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법을 수행한다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 매연센서(140)와 상기 차압센서(120)를 이용하여 상기 디젤매연필터(130)의 상태를 감지한다. 따라서, 상기 디젤매연필터(130)의 파손 등을 보다 정밀하게 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, S200에서 상기 엔진(100)에서 발생되는 총매연양을 연산한다. 그리고, S210에서 상기 디젤매연필터(130)(DPF: diesel particulate filter)에 포집된 필터포집매연양을 연산한다.
S220에서, 상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 슬립되어 배출되는 필터슬립매연양을 연산한다. 그리고, S230에서, 상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 슬립되는 상기 필터슬립매연양을 이용하여 상기 매연센서(140)에 포집되는 센서포집매연모델양을 연산한다.
S240에서, 상기 매연센서(140)에서 발생되는 실제센서신호를 이용하여 센서포집매연실제양을 연산한다. 그리고, S250에서는, 센서포집매연모델양과 센서포집매연실제양을 비교하여, 상기 디젤매연필터(130)의 상태를 판단한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법의 전체적인 작동로직이다.
(1)은 상기 엔진에서 발생되는 총매연양을 연산하기 위한 프로그램을 수행한다. (1)로 상기 엔진의 회전수(speed), 연료분사량, 엔진토크(torque), 이지알율(EGR rate) 등이 입력되고, 이러한 변수를 이용하여 총매연유량이 연산되고, (2)에서 연산된 상기 디젤매연필터(130)의 포집효율을 이용하여 상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 슬립되는 필터슬립매연양을 연산한다. 아울러, 상기 매연센서(140)를 재생한 이후에 상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 슬립되어 배출되는 필터슬립매연의 총양이 연산된다.
(2)는 상기 디젤매연필터(130)의 포집효율을 연산하기 위한 것으로, 상기 디젤매연필터(130)에 포집된 매연포집량, 배기유량, 및 상기 디젤매연필터(130)의 전단온도 등을 이용하여 상기 디젤매연필터(130)의 포집효율이 연산된다.
(3)에서는 상기 매연센서의 재생 이후에 상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 배출되는 필터슬립매연총량과 상기 매연센서(140)에서 출력되는 센서신호를 이용하여 상기 디젤매연필터(130)의 상태를 판단한다.
특히, 상기 필터슬립매연총량을 이용하여 상기 매연센서(140)에 포집되는 센서포집모델양이 연산되고, 상기 매연신호()를 이용하여 상기 매연센서(140)에 실제로 포집되는 센서포집실제양이 연산된다. 그리고, 상기 센서포집모델양과 상기 센서포집실제양을 비교하여 그 값이 설정치를 벗어나면 상기 디젤매연필터(130)가 파손된 것으로 판단한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 엔진에서 발생되는 매연의 총유량을 연산하는 작동로직이다.
도 4를 참조하면, 상기 엔진의 회전수(A), 연료분사량(B), 엔진토크(C), 및 이지알율(D)이 입력되고, 배기가스가 재순환되지 않는 이지알없는 상태에서의 제1맵(E)(W/O EGR 운전시 Raw PM맵), 배기가스가 재순환되는 이지알 상태에서의 제2맵(E)(W EGR 운전시 Raw PM맵), 및 이지알(EGR: exhaust gas recirculation)의 변화율(G)을 이용하여 총매연유량(H)(Raw PM 발생 질량유량 mg/s)이 결정된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 매연필터의 포집효율을 연산하는 작동로직이다.
도 5를 참조하면, 상기 디젤매연필터(130)의 포집양(I), 상기 엔진(100)의 배기유량(J), 및 상기 디젤매연필터(130)의 전단부 온도(K)가 입력되고, 배기유량변화량(M)과 시간(O)을 이용하여 유량보정값(N)을 구하고, 포집량보정값(L), 유량보정값(N), 및 온도커브를 이용하여 포집효율(P)을 구한다. 아울러, 상기 포집효율(P)을 이용하여 슬립비율(Q)을 연산한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 매연필터의 고장을 판단하는 작동로직이다.
상기 매연센서(140)의 센서신호로써 실제센서출력신호값(R)과 상기 매연센서(140)가 재생된 후에 상기 매연센서(140)에 포집되는 매연포집양(S)가 입력된다.
상기 R값으로부터 매연포집실제양이 연산되고, 상기 S값으로부터 매연포집모델값이 연산되고, 상기 매연포집실제양과 상기 매연포집모델값 사이에 차이값을 이용하여 상기 디젤매연필터(130)의 파손을 판단한다. 여기서, 상기 차이값은 설정값(T)과 비교된다. 상기 차이값이 설정값(T)보다 크면 1일 출력하고, 작으면 0을 출력한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 전극에 포집된 매연필터를 연산하는 작동로직이다.
도 7을 참조하면, 상기 매연센서(140)에 포집된 매연을 재생한 후에 상기 디젤매연필터(130)의 후단으로 배출되는 필터슬립매연총량(V), 상기 디젤매연필터(130)의 후단 매연유량(W), 및 시간(O)을 이용하여 상기 매연센서(140)에 포집되는 센서포집모델양(S)을 연산한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리방법에서 매연센서의 신호주기를 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 상기 매연센서(140)에서 발생되는 센서신호를 나타낸다. 상기 매연센서(140)의 전극(910)에는 매연(920)(피엠 or PM: particulate matters)이 부착되고, 시간이 지남에 따라서 부착되는 매연(920)의 양도 증가한다.
따라서, 상기 매연센서(140)에서 발생되는 센서신호가 증가하고, 센서신호가 현재의 설정값(한계치)에 도달하면, 상기 매연센서(140)는 상기 히터(150)에 의해서 주기적으로 재생된다.
상기 매연센서(140)를 여러 개의 전극(910)들을 포함하고 있고, 상기 전극(910)들 사이에 매연(920)(피엠 or PM: particulate matters)이 부착되면, 상기 전극(910)들 사이에 전기가 통하여 상기 매연센서(140)에서 발생되는 센서신호의 크기가 증가 또는 감소한다.
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: 엔진
110: 배기라인
120: 차압센서
130: 디젤매연필터(DPF: diesel particulate filter)
140: 매연센서(PMS: particulate matters sensor)
150: 히터
160: 제어부
910: 전극
920: 매연(PM: particulate matters)

Claims (8)

  1. 디젤매연필터의 후단으로 슬립되어 배출되는 매연의 일부가 부착되고, 신호를 발생시키는 매연센서를 포함하는 배기가스 처리방법에 있어서,
    상기 디젤매연필터가 정상인 조건에서, 상기 매연센서에 포집되는 센서포집매연모델양을 엔진 운전 조건 및 그 변화에 준하여 연산하는 단계;
    상기 매연센서의 실제신호를 이용하여 상기 매연센서에 부착된 센서포집매연실제양을 연산하는 단계; 및
    상기 센서포집매연모델양과 상기 센서포집매연실제양을 비교하여 상기 디젤매연필터의 상태를 판단하는 단계; 를 포함하는 배기가스 처리방법.
  2. 제1항에서,
    엔진에서 발생되는 총매연유량을 연산하는 단계; 및
    디젤매연필터(DPF)의 포집효율을 이용하여 필터슬립매연유량을 연산하는 단계; 를 포함하는 배기가스 처리방법.
  3. 제2항에서,
    상기 총매연유량은 상기 엔진의 회전속도, 연료분사량, 엔진토크, 및 이지알율을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  4. 제2항에서,
    상기 포집효율은 상기 디젤매연필터에 포집된 매연포집량, 상기 엔진의 배기유량, 및 상기 디젤매연필터의 전단온도를 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  5. 제2항에서,
    상기 센서포집매연모델양은,
    상기 필터슬립매연유량을 이용하여 연산된 필터슬립매연총량에 의해서 연산되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  6. 제5항에서,
    상기 필터슬립매연총량은,
    상기 매연센서에 부착된 매연을 제거한 후에 연산되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  7. 제6항에서,
    상기 매연센서에 인접한 히터를 이용하여 상기 매연센서를 재생하여 부착된 매연을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  8. 제1항에서,
    상기 매연센서는 설정된 라인을 따라서 여러 개의 라인으로 형성되는 전극들; 을 포함하고,
    상기 전극들 사이에 부착되는 매연의 양에 따라서 센서신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
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