KR20140137499A - 건설기계의 ｄｐｆ 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법 - Google Patents

건설기계의 ｄｐｆ 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주행식 유압 셔블을 비롯한 건설기계의 DPF 강제 재생시 엔진의 냉각수 온도에 대한 최적 값을 기온, 습도, 풍향, 풍속을 포함한 외부환경에 따라 설정하고, 엔진의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어할 수 있도록 하여 연료소모 증가 및 엔진효율의 저감을 방지할 수 있도록 한 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템은, 엔진; 상기 엔진에서 나온 배기가스가 외부로 배출되는 배기경로 상에 배치되는 DPF; 상기 배기경로 상에서 상기 DPF의 전단에 배치되는 DOC; 소정 온도에서 상기 DOC와 발열반응을 일으키는 연료를 상기 배기경로 중 상기 DOC의 전단으로 투입하는 연료투입수단; 냉각팬을 회전 구동시키는 팬 모터로 작동유를 공급하는 팬 펌프;를 포함하여 구성되는 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템에 있어서, 상기 엔진의 냉각수 온도의 최적 값을 외부환경 검출수단에 따라 설정하여 엔진의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 방법은, 엔진을 아이들 상태에서 구동하는 단계; 배기경로 상의 배기가스의 온도를 측정하는 단계; 상기 측정된 온도가 상기 소정 온도 이하일 때, 상기 팬 펌프가 구동하게 되어 최대 유량의 작동유를 상기 엔진으로 제공하여 냉각수의 온도가 적정 온도로 상승하는 단계; 상기 엔진이 냉각수의 적정 온도에 의해 더 높은 고온의 배기가스를 배출하는 단계; 상기 측정된 온도가 상기 소정 온도를 초과할 때, 상기 팬 펌프가 구동 중이라면 상기 팬 펌프(160)의 구동을 멈추는 단계; DPF 강제 재생을 실시하는 단계; 및 DPF의 재생 완료시까지 상기 S110 단계 내지 S150 단계를 반복하는 단계;를 포함하고, 상기 고온의 배기가스로 인해 상기 발열반응이 촉진됨으로써 상기 DPF 강제 재생이 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

건설기계의 ＤＰＦ 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법{Active regeneration DPF system of construction machinery and method of the same}
본 발명은 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 주행식 유압 셔블을 비롯한 건설기계의 DPF 강제 재생시 엔진의 냉각수 온도에 대한 최적 값을 기온, 습도, 풍향, 풍속을 포함한 외부환경에 따라 설정하고, 엔진의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어할 수 있도록 하여 연료소모 증가 및 엔진효율의 저감을 방지할 수 있도록 한 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법에 관한 것이다.
건설기계에서 사용되는 디젤 엔진으로부터 배출되는 PM(particulate matter)의 배출량은 NOx,CO 그리고 HC 등 것과 동시에 매년 규제가 강화되고 있고, 이 PM을 DPF(Diesel Particulate Filter)라고 불리는 필터로 포집하고, 외부에 배출되는 PM의 양을 감소하는 기술이 개발되어 있다.
상기 PM을 포집하는 DPF에는 세라믹제의 모노리스 허니컴형 월 플로우 타입(wall flow type)의 필터나, 세라믹이나 금속을 섬유상으로 한 섬유형 타입의 필터 등이 있고, 이러한 DPF를 이용한 강제 재생 시스템은 다른 강제 재생 시스템과 마찬가지로 엔진의 배기통로의 토출에 설치되어 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 정화하여 배출하고 있다.
이러한 DPF 장치에, DPF의 상류측에 산화 촉매를 설치한 연속재생형 DPF 장치나, 촉매 부착 필터에 담지시킨 촉매의 작용에 따라서 PM의 연소 온도를 저하시키고, 배기가스에 따라서 PM을 소각하는 연속재생형 DPF 장치 등이 있다.
이 상류측 산화 촉매의 연속재생형 DPF 장치는, NO2에 의한 PM의 산화가 배기가스 중의 산소에 의하여 PM을 산화하는 것에 의해 저온으로 행해지는 것을 이용한 것으로, 산화 촉매와 필터로 구성되고, 이 상류측의 백금 등을 담지한 산화 촉매에 의하여,배기가스 중의 NO를 산화하고, NO2에서 이 NO2 하류측의 필터에 포집되는 PM을 산화해서 CO2로 하여 PM을 제거하고 있다.
또, 촉매 부착 필터의 연속재생형 DPF 장치는, 산화 세륨(CeO2 ) 등의 촉매를 가지는 촉매 부착 필터(filter)로 구성되고, 저온 영역(300∼600℃ 정도)에서는 촉매 부착 필터에 있어서 배기가스 중의 O2를 사용한 반응(4CeO2 +C→2Ce2O3+CO2 ,2Ce2 O3 +O2 →4CeO2 등)에 의해 PM을 산화하고, PM이 배기가스 중의 O2에서 연소하는 온도보다 높은 고온 지역(600℃ 정도 이상)에서는 배기가스 중의 O2에 의하여 PM을 산화하고 있다.
그리고,이 촉매 부착 필터의 연속재생형 DPF 장치 등도 상류측에 산화 촉매를 설치하고, 배기가스 중의 미연 HC이나 CO의 산화반응에 의해 대기중으로 방출을 방지하면서 후단 PM 입구의 배기가스 온도를 상승시키고 PM의 산화 제거를 촉진하는 것이 행해지고 있다.
그러나, 이러한 연속 재생형 DPF 장치에 있어서도 배기가스 온도가 350℃이상일 때에는 이 필터에 포집되는 PM은 연속적으로 연소하여 정화되어 필터는 자연 재생하지만 배기 온도가 낮은 경우나 NO의 배출이 적은 엔진의 운전 상태, 예를 들면 엔진의 아이들 운전이나 저부하, 저속도 운전 등의 저배기 온도 상태가 계속한 경우에 있어서는 배기가스 온도가 낮고 촉매의 온도가 저하되고 활성화하지 않기 때문에 산화반응이 촉진되지 않고, 또, NO가 부족하기 때문에 상기의 반응이 생기게 하지 않고, PM을 산화하고 필터를 재생할 수 없기 때문에 PM의 필터로 퇴적이 계속되고, 필터가 로딩을 진행한다. 그 때문에 상기 필터의 로딩에 의한 배압 상승의 문제가 생긴다.
이 필터의 로딩에 대하여 이 로딩이 소정의 로딩량을 넘는 때에 배기 온도를 강제적으로 승온시키고 포집되어 있는 PM을 강제적으로 연소 제거하는 것이 있다. 이 필터의 로딩의 검출 수단으로서는 필터의 전후 차이압으로 검출하는 방법, 주행 거리로 검출하는 방법, 엔진의 운전 상태로부터 포집되어 있는 PM량을 미리 설정한 맵 데이터(map data) 등으로부터 산출하고 PM 누적량을 구하여 검출하는 방법 등이 있고, 또,배기 온도의 승온 수단으로는 통내(실린더 내) 분사에 있어서 분사 제어에 의한 방법이나 배기관내에의 직접 연료 분사에 있어서 연료 제어에 의한 방법이 있다.
상기 통내 분사 제어는 배기 온도가 필터의 상류에 설치한 산화 촉매 또는 필터에 담지되는 산화 촉매의 활성 온도보다도 낮은 경우에, 멀티 분사(다단 분사)을 행하여 배기가스를 승온하고, 그 활성 온도보다도 상승하였을 때 포스트 분사(후 분사)을 행하고, 배기가스 중의 연료를 산화 촉매로 연소하고 배기가스를 필터에 포집되는 PM이 연소하는 온도 이상으로 승온하고, 필터에 포집되는 PM을 연소 제거하여 필터를 재생시킨다.
통상, 이러한 연속재생형 DPF 장치에서는, 이 PM의 축적량이 미리 설정한 PM의 축적 한계치에 도달한 때에 자동적으로 엔진의 운전상태를 강제 재생 모드 운전에 변경하고 배기 온도를 강제적으로 상승시키거나, NO나 NO2의 양을 증가시키고, 필터에 포집되는 PM을 산화 제거하여 재생 처리를 행하고 있다.
그러나, 배기 온도를 올리기 위해 통내(실린더 내) 연료 분사 제어에 있어서, 가능한 한 분사 타이밍을 늦추고 분사하는 멀티 분사나 포스트 분사 등을 행하는 경우에, 엔진 자체의 상태, 예를 들면, 난기(暖氣) 과정 중 등에 의해 엔진의 냉각수의 온도가 충분히 오르고 있지 않은 경우가 있다. 이 냉각수 온도가 낮은 경우에는 통내 착화시의 온도가 낮기 때문에, 이 분사 타이밍을 늦추는 연료 분사에 있어서는 나쁜 착화 환경이 되고, 실화(失火)하거나 연소 불충분에 의한 흰 연기가 발생한다는 문제가 있다. 또, 이것을 회피하기 위해 연료 분사시기를 늦추게 되면 DPF의 재생에 필요한 배기 온도를 얻을 수 없다는 문제가 생긴다.
한편, DPF의 재생을 포스트 분사에 의하여 행하는 때에 흰 연기가 발생하는 것을 방지하기 위해 DPF의 재생 개시 초기에 있어서, DPF에 포집되는 PM을 제거 가능한 발열량에 맞추어 기본의 분사량을 향해서 포스트 분사의 분사량을 점증시키게 하는 내연기관의 연료 분사 제어장치가 개시되어 있다(일본국 공개특허공보 2004-11446호(2004.01.15) 참조).
상기 내연기관의 연료 분사 제어장치에서는 산화 촉매의 산화 능력과 관련한 흰 연기의 발생 문제를 해결하려고 하는 것이고, 엔진의 난기(暖氣)가 불충분한 상태로의 통내 연료 분사에 있어서 멀티 분사나 포스트 분사에 의한 실화(失火)나 흰 연기의 대책은 없기 때문에 이러한 문제에 대한 해결 수단으로는 되지 않는다.
또, 상기 내연 기관의 연료 분사 제어 장치에서는 항상 포스트 분사를 점증시키게 하는 제어가 되기 때문에 PM의 연소 제거 시간이 길어지고, 연비도 악화한다는 문제점이 있었다.
한편, DPF 강제 재생 방식으로 DPF 내에 포집된 미세먼지를 연소(DPF 재생)시키기 위해서는 배기경로 상에 배치되어 있는 DOC와 DOC의 전단에서 배기경로 상으로 투입되는 연료 사이에 발열반응이 일어나야 하고, 이 발열반응은 소정 온도(약 235℃) 이상에서 가능하기 때문에 실질적인 작업 부하 없이 실시되는 DPF 강제 재생의 경우 배기가스가 이러한 소정 온도로 가열되기까지 상당한 시간을 필요로 한다.
통상 엔진은 아이들 구동 상태보다 부하를 받아 구동하는 경우에 더 높은 온도의 배기가스를 배출하게 된다.
그러나, 자연 재생의 경우와 달리 강제 재생의 경우는 건설기계가 정지된 상태에서 실질적인 무부하 상태(아이들 상태)로 엔진이 구동되기 때문에 배기가스의 온도가 DOC의 발열반응이 가능한 소정 온도까지 높아지기까지 상당한 시간이 요구되는 것이다. 예컨대, 건설기계의 DPF 강제 재생의 경우 대략 30분에서 1시간여 정도의 시간이 소요되는 것으로 알려져 있다.
건설기계의 구입비용이 크기 때문에, 대부분의 건설기계는 시간 또는 날짜 기준으로 대여되는 것이 일반적이며, 작업을 하면서 병행할 수 있는 DPF 자연 재생 과정과 달리, 작업을 실시하지 못하면서 시간을 보내야 하는 DPF 강제 재생 과정은 건설기계를 대여함에 있어 비용 부담을 가중시켜 왔다. 또한, 건설기계를 대여한 경우가 아니더라도, DPF 강제 재생으로 인해 상당한 시간 동안 작업이 일시 중단되어야 하는 점은 건설기계 작업 공정의 전반적인 효율을 떨어뜨리게 되었다. 또한, 오랜 시간 동안 지속되는 DPF 강제 재생 과정 동안 계속하여 엔진이 구동되어야 하기 때문에 DPF 강제 재생이 수행되는 지속 시간에 따라 연료 소모량이 비례하여 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 건설기계의 DPF 강제 재생시 엔진의 냉각수 온도에 대한 최적 값을 기온, 습도, 풍향, 풍속을 포함한 외부환경에 따라 설정하고, 엔진의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어할 수 있도록 하여 연료소모 증가 및 엔진효율의 저감을 방지할 수 있도록 하는 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템은, 엔진; 상기 엔진에서 나온 배기가스가 외부로 배출되는 배기경로 상에 배치되는 DPF; 상기 배기경로 상에서 상기 DPF의 전단에 배치되는 DOC; 소정 온도에서 상기 DOC와 발열반응을 일으키는 연료를 상기 배기경로 중 상기 DOC의 전단으로 투입하는 연료투입수단; 냉각팬을 회전 구동시키는 팬 모터로 작동유를 공급하는 팬 펌프;를 포함하여 구성되는 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템에 있어서, 상기 엔진의 냉각수 온도의 최적 값을 외부환경 검출수단에 따라 설정하여 엔진의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 외부환경 검출수단은 외기온도센서, 습도센서, 풍향ㆍ풍속센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 팬 펌프는 가변 팬 펌프이고, 상기 엔진과 직결로 연결되지 않는 하나의 별치 구동식 팬 모터와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 방법은, 엔진을 아이들 상태에서 구동하는 단계; 배기경로 상의 배기가스의 온도를 측정하는 단계; 상기 측정된 온도가 상기 소정 온도 이하일 때, 상기 팬 펌프가 구동하게 되어 최대 유량의 작동유를 상기 엔진으로 제공하여 냉각수의 온도가 적정 온도로 상승하는 단계; 상기 엔진이 냉각수의 적정 온도에 의해 더 높은 고온의 배기가스를 배출하는 단계; 상기 측정된 온도가 상기 소정 온도를 초과할 때, 상기 팬 펌프가 구동 중이라면 상기 팬 펌프(160)의 구동을 멈추는 단계; DPF 강제 재생을 실시하는 단계; 및 DPF의 재생 완료시까지 상기 S110 단계 내지 S150 단계를 반복하는 단계;를 포함하고, 상기 고온의 배기가스로 인해 상기 발열반응이 촉진됨으로써 상기 DPF 강제 재생이 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법에 의하면, 건설기계의 DPF 강제 재생시 엔진의 냉각수 온도가 너무 높아지거나 낮아지지 않도록 엔진의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어할 수 있으므로 연료소모 증가 및 엔진효율의 저감을 방지할 수 있도록 하여 효율적으로 건설기계의 DPF 강제 재생 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 외부환경 검출수단을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 방법을 도시한 순서도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템 및 그 재생 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세하게 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
또한, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 외부환경 검출수단을 도시한 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 터보 차저(112)가 구비된 엔진(110)과, 상기 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스의 배기경로(120) 상에 DOC(디젤 산화 촉매장치)(140) 및 DPF(디젤 미립자 필터)(130)가 차례로 배치되고, 상기 DOC(140)의 전단으로 배기경로 상에 연료를 투입하는 연료투입수단(150)을 포함한다. 또한, 상기 엔진(110)에는 건설기계의 각종 작업단(예컨대, 붐, 버켓, 선회모터 등)으로 작동유를 공급하는 메인펌프(도시생략)와 함께 예컨대, 냉각팬(174)을 회전 구동시키는 팬 모터(172)로 작동유를 공급하는 팬 펌프(Fan Pump)(160)가 연결되어 있다. 상기 팬 펌프(160)는 가변 팬 펌프일 수 있고, 비례제어밸브(162)와 같은 제어수단을 통해 전달되는 비례제어신호(164)를 통해 제어될 수 있다.
상기 실시예에서 오일 쿨러(170)에 적용된 냉각팬(172)은 팬 펌프(160)로부터 작동유를 공급받아 구동되는 팬 모터(172)에 의해 회전할 수 있다. 또한, 라디에이터(180)에 적용된 냉각팬(184)은 별도의 팬 모터 등을 포함하지 않고 엔진(110)과 직결로 연결되어 회전할 수 있다. 상기 오일 쿨러(170)는 팬 펌프(160)를 통해 그리고 라디에이터(180)는 엔진(110)과 직결로 연결된 상태로 표시되어 있지만, 이로 한정되는 것은 아니며, 이들 요소는 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
도면에서 메인펌프와 그를 통해 구동되는 각 작업단(붐, 버켓, 선회모터 등) 및 각 작업단에 대응하는 다수의 제어밸브 등을 포함하는 유압 구동 부분은 생략되어 있으며, DPF 강제 재생시 이들 작업단은 실질적으로 구동되지 않기 때문에 이하에서 그에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템(100)에 있어서, DPF 강제 재생을 실시하는 경우라면, 실질적인 작업 부하가 일어나지 않으므로 엔진(110)은 아이들 상태(즉, 낮은 rpm)에서 구동된다. 상술한 바와 같이, DPF 강제 재생을 보다 신속하게 수행하기 위해서는 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 DOC(140)와 연료 간의 발열반응이 일어나기 위한 기준인 소정 온도(예컨대, 약 235℃) 이상으로 높이는 것이 요구되며, 이에 본 발명은 DPF(130)의 강제 재생시 엔진(110)의 냉각수 온도가 너무 높아지거나 낮아지지 않도록 엔진(110)의 냉각수 온도의 최적 값을 외부환경(기온, 습도, 풍향, 풍속) 검출수단(190)에 따라 설정하도록 외기온도센서(190a), 습도센서(190b), 풍향ㆍ풍속센서(190c)가 구비되어 있으며, 상기 외부환경 검출수단(190)은 엔진(110)의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어하게 된다.
상기 실시예에서 각 작업단과 연결되지 않는 팬 펌프(160)에서 최대 유량의 작동유를 토출하도록 제어할 수 있으며, 즉 팬 펌프(160)를 제어하는 비례제어밸브(162)로 제어 신호(S)를 제공하여 그로부터 전달되는 비례제어신호(164)를 임의로 최대로 제어할 수 있으며, 이에 팬 펌프(160)는 실질적인 작업과 무관하게 지속적으로 최대 유량의 작동유를 토출하게 된다. 이를 통해 DPF(130) 강제 재생시 팬 펌프(160)에 의해 엔진(110)이 구동됨으로써 아이들 상태와 비교하여 더 빠르게 배기가스의 온도를 높일 수 있게 된다.
배기가스가 소정의 온도, 즉 약 235℃에 이르면, 이 배기가스의 온도에 의해 DOC(140)와 연료간의 발열반응이 촉진되고, 발열반응에 의해 나타나는 약 600~700℃의 고온으로 인해 DOC(140)의 후단에 배치되어 있는 DPF(130) 내에 포집되어 있던 미세먼지(soot)가 연소 제거될 수 있다. 즉, DPF(130) 강제 재생이 실시될 수 있다.
이에 따라 엔진(110)이 각 작업단과 연결되지 않는 팬 펌프(160)를 통해 구동됨으로써 종래 아이들 상태로 구동되는 경우보다 더 신속하게 높은 온도, 바람직하게는 DOC(140)의 발열반응을 촉진하기 위한 소정 온도의 배기가스를 배출할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 DPF 강제 재생 방법에 대하여 설명한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 건설기계의 DPF(130) 강제 재생을 실시하기 위해서 아이들 상태에서 엔진(110)이 구동되면서 시작된다(S100). DPF(130) 재생을 수행하기 위해서는 DPF(130) 내에 포집되어 있는 미세먼지(매연 등을 포함하는 미세 입자)를 연소 제거(재생)할 수 있는 예컨대, 600~700℃의 높은 온도가 요구되며, 이는 DPF(130) 강제 재생에서 DOC(140)와 투입되는 연료간의 발열반응에 의해 달성될 수 있다. 따라서, DOC(140)의 발열반응을 촉진할 수 있는 소정 온도인 약 235℃까지 배기가스의 온도가 도달하여야 DPF(130) 강제 재생이 수행될 수 있다.
이에, 배기경로(120) 상의 DOC(140)의 전단에서 배기가스의 온도가 측정된다(S110). 측정된 온도는 발열반응을 촉진할 수 있는 소정 온도(약 235℃)와 비교된다(S120). 비교 결과 측정된 온도가 소정 온도 이하라면, 팬 펌프(160)를 구동하여 최대 유량의 작동유를 토출하고, 이를 상기 엔진(110)으로 냉각수의 온도가 적정 온도로 상승될 때까지 엔진(110)으로 제공한다(S130). 상기 팬 펌프(160)가 최대 유량의 작동유를 토출하여 외부환경 검출수단(190)에 의해 엔진(110)의 냉각수 온도가 적정 온도를 유지할 때까지 엔진(110)을 구동시키게 됨으로써 아이들 상태보다 더 빠르게 배기가스의 온도를 높일 수 있다(S140). 배기가스의 온도가 DOC(140)의 발열반응이 촉진될 수 있는 소정 온도로 상승하면, DOC(140)와 연료간의 발열반응에 의해 소정 온도(약 235℃)보다 더 높은 고온(약 600~700℃)이 생성되고 그를 통해 DPF(130) 내에 포집되어 있던 미세먼지가 연소 제거(재생)된다(S150). 이후 재생이 완료되었는지 여부를 확인한 후(S160) DPF(130) 강제 재생 방법이 종료된다.
또한, 전술한 측정 온도 비교 단계(S120)에서 측정 온도가 소정 온도를 초과하는 것으로 판단되면, 팬 펌프(160)가 구동중인지 여부를 확인한 후 구동중이라면 구동중인 팬 펌프(160)의 구동을 정지시키고(S170), 상기 팬 펌프(160)로부터 작동유를 공급받아 구동되는 팬 모터(172)에 의해 회전되고 오일 쿨러(170)에 적용된 냉각팬(172)과 상기 엔진(110)과 직결되어 라디에이터(180)에 적용된 냉각팬(184)을 구동함으로써 엔진(110)의 냉각수 온도를 외부환경 검출수단(190)에 의해 적정 온도로 유지하도록 제어하게 된다. 즉, 엔진(110)의 냉각수 온도를 적정 온도로 유지하도록 하여 엔진(110)이 아이들 상태로 구동되도록 함으로써 불필요하게 연료가 소모되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 엔진(110)의 냉각수 온도가 적정 온도를 유지하게 되면 오일 쿨러(170)와 상기 오일 쿨러(170)에 적용된 냉각팬(172) 및 라디에이터(180)와 상기 라디에이터(180)에 적용된 냉각팬(184)의 구동을 정지시키게 되어 엔진(110)으로 냉각수의 온도를 낮추기 위해 냉기를 제공하지 않게 된다.
따라서, 본 발명은 건설기계의 DPF 강제 재생을 실시할 때 엔진(110)의 냉각수 온도를 외부환경 검출수단(190)에 의해 적정 온도로 제어하여 엔진(110)이 아이들 상태로 구동되는 종래의 경우와 비교하여 더 빠르게 배기가스의 온도를 소정 온도로 높일 수 있도록 제공함으로써 DPF(130) 강제 재생에 소요되는 시간을 단축하고, 동시에 시간 단축에 따른 연료 소모량의 절감을 도모할 수 있으며, 엔진효율의 저감을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 강제 재생 시스템 110 : 엔진
112 : 터보 차저 120 : 배기경로
130 : DPF 140 : DOC
150 : 연료투입수단 160 : 팬 펌프
162 : 비례제어밸브 164 : 비례제어신호
170 : 오일 쿨러 174, 184 : 냉각팬
180 : 라디에이터 190 : 외부환경 검출수단
190a : 외기온도센서 190b : 습도센서
190c : 풍향ㆍ풍속센서 S : 제어 신호

Claims (4)

  1. 엔진(110); 상기 엔진(110)에서 나온 배기가스가 외부로 배출되는 배기경로(120) 상에 배치되는 DPF(130); 상기 배기경로(120) 상에서 상기 DPF(130)의 전단에 배치되는 DOC(140); 소정 온도에서 상기 DOC(140)와 발열반응을 일으키는 연료를 상기 배기경로(120) 중 상기 DOC(140)의 전단으로 투입하는 연료투입수단(150); 냉각팬(174)을 회전 구동시키는 팬 모터(172)로 작동유를 공급하는 팬 펌프(160);를 포함하여 구성되는 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템에 있어서,
    상기 엔진(110)의 냉각수 온도의 최적 값을 외부환경 검출수단(190)에 따라 설정하여 엔진(110)의 냉각수 온도를 적정 온도로 제어하는 것을 특징으로 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부환경 검출수단(190)은 외기온도센서(190a), 습도센서(190b), 풍향ㆍ풍속센서(190c)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팬 펌프(160)는 가변 팬 펌프이고, 상기 엔진과 직결로 연결되지 않는 하나의 별치 구동식 팬 모터(172)와 연결되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 강제 재생 시스템.
  4. 엔진(110)을 아이들 상태에서 구동하는 단계(S100);
    배기경로(120) 상의 배기가스의 온도를 측정하는 단계(S110);
    상기 측정된 온도가 상기 소정 온도 이하일 때, 상기 팬 펌프(160)가 구동하게 되어 최대 유량의 작동유를 상기 엔진(110)으로 제공하여 냉각수의 온도가 적정 온도로 상승하는 단계(S120);
    상기 엔진(110)이 냉각수의 적정 온도에 의해 더 높은 고온의 배기가스를 배출하는 단계(S130);
    상기 측정된 온도가 상기 소정 온도를 초과할 때, 상기 팬 펌프(160)가 구동 중이라면 상기 팬 펌프(160)의 구동을 정지하는 단계(S170);
    DPF(130) 강제 재생을 실시하는 단계(S150); 및
    DPF의(130) 재생 완료시까지 상기 S110 단계 내지 S150 단계를 반복하는 단계(S160);를 포함하고, 상기 고온의 배기가스로 인해 상기 발열반응이 촉진됨으로써 상기 DPF(130) 강제 재생이 수행되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 DPF 강제 재생 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016129721A1 (ko) * 2015-02-13 2016-08-18 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설기계의 디젤엔진 예열 장치 및 이를 이용한 디젤미립자필터의 재생방법
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CN108119213A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 潍柴动力股份有限公司 一种doc温度控制方法及系统

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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