KR20150064907A - 배기가스 가열장치를 이용한 배기가스 가열방법 - Google Patents

배기가스 가열장치를 이용한 배기가스 가열방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진에서 배기된 배기가스를 가열시키기 위해 배기가스가 통과하는 관로의 내부에 설치되고, 운전조건에 따라 엔진으로부터 후처리장치로 유입되는 배기가스를 가열시키는 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배기가스 가열장치는, 엔진(11)으로부터 배출된 배기가스가 DOC(21), DPF(22), SCR 촉매(23)가 순차적으로 설치된 후처리장치로 유동하는 배기관(13)의 내부에 상기 배기관(13)을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 상기 DOC(21)를 활성화시키기 위해 상기 배기관을 유동하여 상기 DOC(21)로 유입되는 배기가스를 가열시키는 열선(31)이 표면에 설치되는 밸브히터(30)를 포함하고, 배기가스 가열방법은, 엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계(S110, S210)와, 상기 냉간시동 판단단계에서, 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, DOC를 활성화시키기 위한 승온모드인지를 판단하는 승온모드 판단단계(S130, S230)와, 상기 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하는지 판단하는 히터구동 온도비교단계(S140, S240)와, 상기 히터구동 온도비교단계(S140)에서 히터를 구동시켜야 하는 온도조건을 만족하면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터(30)를 가열시키는 히터구동단계(S160, S260)를 포함한다.

Description

배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법{Heater for exhaust gas and heating method for exhaust gas using thereof}
본 발명은 차량에서 촉매의 기능이 활성화되도록 배기가스를 가열하는 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진에서 배기된 배기가스를 가열시키기 위해 배기가스가 통과하는 관로의 내부에 설치되고, 운전조건에 따라 엔진으로부터 후처리장치로 유입되는 배기가스를 가열시키는 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법에 관한 것이다.
디젤 엔진이 장착된 차량에는 최근 강화되는 각종 배기가스 규제를 충족시키기 위해 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 총탄화수소(THC), 입자상물질(PM) 등의 유해물질을 제거하기 위한 여러 형태의 후처리장치가 장착된다.
예컨대, 상기 후처리장치로 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF(Diesel Particulate Filter), SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 등이 장착된다. 상기 DOC는 HC, CO의 산화반응과 입자상 물질 중 산화가 용이한 SOF(Soluble Organic Fraction, 용해성 유기물질) 성분을 저감하는 역할을 한다. 상기 DPF는 수트(soot)를 필터에 흡착/퇴적시켜 고온에서 자연재생 또는 강제재생을 통하여 포집된 수트를 태워서 제거한다. 상기 SCR 촉매는 환원제인 암모니아를 이용하여 NOx를 화학반응으로 분해 제거한다.
이러한 후처리장치는 차량에 도 1에 도시된 바와 엔진(111) 및 터보차저(112)에 가까운 쪽으부터 DOC(121), DPF(122), SCR 촉매(123), AOC 촉매(124)의 순으로 배치된다. 아울러, 상기 DOC(121)의 전단 또는 상기 DPF(122)의 전단에는 상기 DOC(121) 또는 상기 DPF(122)의 온도를 높일 수 있도록 연료를 분사하는 후분사장치(125)가 설치되고, 상기 SCR 촉매(123)의 전단에는 상기 SCR 촉매(123)로 요소수를 분사하는 요소수 분사장치(126)가 설치된다.
상기와 같은 종래기술의 후처리장치는 상기 DPF(122)를 재생하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 제어된다.
재생이 시작되면, 배기가스의 온도가 상승되도록 엔진의 각 실린더에서 후분사를 실시한다(S310). 이후 배기가스의 온도가 상기 DOC(121)가 활성화온도, 예컨대 300℃에 도달하였는지를 판단하여(S320), DOC 활성화 온도에 도달한 것으로 판단되면, 후분사장치(125)의 하나로 상기 DPF(121)의 전단에 설치된 HCI(Hydro-Carbon Injection)모듈에서 상기 DPF의 재생에 필요한 DPF 목표 온도, 예컨대 600 ℃에 도달하도록 연료를 분사한다(S330). 이후 상기 DPF(122)가 DPF 목표 온도에 도달하였는지를 판단하여(S340), 상기 DPF(122)가 DPF 목표 온도에 도달한 것으로 판단되면, 상기 DPF의 재생완료 여부를 판단한다(S350). 재생이 완료된 것으로 판단되면 상기의 제어가 중지되고, 그렇지 않는 않은 것으로 판단되면, 다시 상기 DPF(122)가 DPF 목표 온도에 도달하도록 연료를 분사하도록 한다.
그러나, 상기와 같은 종래기술의 배기가스 후처리장치에 따르면, 실제 차량에서는 DOC의 활성화온도까지 상기 DOC가 승온되지 않아 차후 과정인 DPF를 승온시키기위한 과정으로 진입이 용이하지 않았다, 즉, 상기 DOC가 활성화되지 않으면, 상기 DPF(122)를 재생시키기 위한 DPF 활성화온도까지 승온되지 않아 상기 DPF(122)의 재생은 불가능해진다.
한편, 상기 DOC(121)를 DOC 활성화온도인 300℃까지 승온시키기 위해서는 실린더에서 후분사를 늘여야 하고, 이러한 후분사의 증가는 불연소되지는 연료가 많아져 최종적으로 배출되는 배기가스에서 백연(白煙)이 관찰되는 바, 날로 강화되는 환경규제를 충족시키지 못할 뿐만 아니라, 상품성에도 악영향을 미치게 된다.
또한, 상기 DOC(121)가 충분히 가열되지 않으면, 상기 SCR 촉매의 효율도 저하된다. 상기 SCR 촉매는 온도가 높을수록 암모니아의 반응성이 좋아져 정화효율이 좋아지는데, 상기 DOC(121)가 충분히 가열되지 않으므로, 상기 SCR 촉매(123)의 정화효율이 낮아진다. 특히, 냉간시동시 충분히 가열되지 않으면, 수증기가 NOx 센서에 결로되어, 열적불균형에 의해 센서 크랙이 발생하여 내구성에도 문제를 일으킬 수 있다.
한편, 하기의 선행기술문헌은 'DPF 재생용 버너 및 이를 이용한 DPF 시스템'에 관한 것으로서, 디젤엔진의 배기가스 중에 포함된 매연입자를 필터로 여과한 후, 열산화에 의하여 필터 속에 포집된 매연을 제거하여 필터를 재생하는 기술이 개시되어 있다.
KR 10-1117954 B
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 DOC로 유동되는 동안 상기 DOC의 활성화온도까지 신속하게 승온시킬 수 있는 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 배기가스의 승온과 함께 배기브레이크를 작동시킬 수 있는 있는 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배기가스 가열장치는, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF(Diesel Particulate Filter), SCR 촉매(Selective Catalytic reduction)가 순차적으로 설치된 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 상기 DOC를 활성화시키기 위해 상기 배기관을 유동하여 상기 DOC로 유입되는 배기가스를 가열시키는 열선이 표면에 설치되는 밸브히터를 포함한다.
상기 밸브히터는 상기 엔진과 상기 DOC의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브히터는 터보차저와 상기 DOC의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 열선은 상기 엔진을 향하고 있는 상기 밸브히터의 표면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브히터는 회전축이 상기 배기관에 회전가능하게 설치되고, 상기 회전축을 회전시키는 모터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브히터는 모터에 의해 회전하면서 상기 배기관의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브히터는 차량에서 배기브레이크 작동시 상기 배기관을 폐쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 한다.
한편, 배기가스 가열장치를 이용한 배기가스 가열방법은, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서, 엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와, 상기 냉간시동 판단단계에서, 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, DOC를 활성화시키기 위한 승온모드인지를 판단하는 승온모드 판단단계와, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동으로 판단되거나, 상기 승온모드 판단단계에서 승온모드로 판단되면, 상기 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하는지 판단하는 히터구동 온도비교단계와, 상기 히터구동 온도비교단계에서 히터를 구동시켜야 하는 온도조건을 만족하면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키는 히터구동단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 히터구동 온도비교단계에서, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것으로 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고, 상기 히터구동 온도비교단계)에서, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동 온도비교단계에서 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하지 않는 경우, 상기 DOC를 강제로 승온시킬 것인지를 판단하는 강제승온 판단단계를 포함하고, 상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시킬 것인지 판단되는 경우 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동 온도비교단계에서는, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 높거나, 상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것을 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 높으면, 상기 강제승온 판단단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 강제승온 판단단계에서는, SCR 촉매의 정화효율의 상승이 필요한 경우 강제로 승온시킬 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 승온모드 판단단계에서, 승온모드가 아닌 것으로 판단되면, 상기 냉간시동 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법의 일측면에 따르면, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서, 엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, 배기브레이크를 작동해야 하는지를 판단하는 배기브레이크 작동 판단단계와, 상기 배기브레이크 작동 판단단계에서 배기브레이크가 작동되지 않을 것으로 판단되면, DOC를 활성화시키기 위한 승온모드인지를 판단하는 승온모드 판단단계와, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동으로 판단되거나, 상기 승온모드 판단단계에서 승온모드로 판단되면, 상기 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하는지 판단하는 히터구동 온도비교단계와, 상기 히터구동 온도비교단계에서 히터를 구동시켜야 하는 온도조건을 만족하면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키는 히터구동단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동단계에서는 상기 밸브히터의 열선이 가열되는 것과 더불어 상기 밸브히터가 미리 정해진 개도량만큼 개방되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동단계에서는 시동시 설정된 개도량만큼 상기 밸브히터가 개도되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되는 경우에는, 상기 히터구동단계에서 운전조건에 따라 개도량이 정해진 맵에 따라 상기 밸브히터가 개도되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법
상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것으로 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동 온도비교단계에서, 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동 온도비교단계에서는, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 높거나, 상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것을 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 높으면, 열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, 상기 DOC를 강제로 승온시킬 것인지를 판단하는 강제승온 판단단계를 포함하고, 상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시킬 것인지 판단되는 경우 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시키지 않을 것으로 판단되면, 열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 강제승온 판단단계에서는, SCR 촉매의 정화효율의 상승이 필요한 경우 강제로 승온시킬 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 승온모드 판단단계에서 승온모드로 판단되지 않으면, 상기 배기브레이크 작동 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 배기브레이크 작동 판단단계에서, 상기 배기브레이크가 작동해야 하는 것으로 판단되면, 상기 밸브히터가 상기 배기관을 완전히 폐쇄하는 배기브레이크 작동단계를 더 포함하고,
상기 배기브레이크 작동단계 이후에 상기 배기브레이크 작동 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법의 또 다른 일측면에 따르면, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서, 엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, DOC를 강제로 승온시킬 것인지를 판단하는 강제승온 판단단계와, 상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시킬 것인지 판단되는 경우,배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키는 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 강제승온 판단단계에서는, SCR 촉매의 정화효율의 상승이 필요한 경우 강제로 승온시킬 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 강제승온 판단단계에서, 강제승온 모드가 아닌 것으로 판단되면, 상기 밸브히터의 열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터구동단계에서는 상기 밸브히터가 가열됨과 더불어 상기 밸브히터가 정해진 각도만큼 개도되는 것을 특징으로 한다.
한편, 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법은, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서, 엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와, 상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하는 히터구동온도판단단계와, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 낮으면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키고 상기 밸브가 정해진 각도만큼 개방되는 히터구동단계가 수행될 수 있다.
상기 히터구동단계에서는 시동시 설정된 개도량만큼 상기 밸브히터가 개도되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 배기가스 가열장치와 이를 이용한 배기가스 가열방법에 따르면, DOC, DPF의 승온문제를 극복하여 상기 DOC와 상기 DPF가 활성화되는 온도까지 빠르게 승온시킬 수 있어서 DPF 재생모드의 캘리브레이션(Calibration)이 편리해진다.
또한, 상기 DOC, DPF 등을 단지 승온시키기 위한 연료분사를 줄일수 있어서, 차량의 전체적인 연비가 향상된다.
아울러, 승온모드에서 머무는 시간을 줄여, THC(총탄화수소)의 슬립으로 인한 백연을 줄일 수 있어서 상품성이 향상된다.
그리고, 초기 냉간시동시 밸브히터에 의해 가열된 고온의 배기로 수증기를 제거함으로써, SCR 촉매의 NOx센서 표면에 결로현상으로 인한 내구성 문제를 해소할 수 있음과 더불어, 상기 SCR 촉매가 충분히 가열됨으로써, 상기 SCR 촉매의 효율이 향상되고, SCR 촉매의 효율 상승으로 인하여 요소수의 분사량을 감소시킬 수 있다.
아울러, 밸브히터를 이용하여 배기관을 모두 폐쇄시키면, 배기브레이크의 효과를 얻을 수 있으므로, 별도의 배기브레이크의 설치하기 위한 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 배기가스 후처리장치를 도시한 개략도.
도 2는 종래기술에 따른 배기가스 가열방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 가열장치를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 배기가스 가열장치에서 밸브히터를 확대도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 배기가스 가열방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 가열방법을 도시한 순서도.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 배기가스 가열방법에 의해 제어되는 밸브히터의 개도 상태를 도시한 개략도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 배기가스 가열장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 배기가스 가열장치는, 엔진(11)으로부터 배출된 배기가스가 DOC(Diesel Oxidation Catalyst, 21), DPF(Diesel Particulate Filter, 22), SCR 촉매(Selective Catalytic reduction, 23)가 순차적으로 설치된 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 상기 DOC(21)를 활성화시키기 위해 상기 배기관을 유동하여 상기 DOC(21)로 유입되는 배기가스를 가열시키는 열선이 표면에 설치되는 밸브히터(30)를 포함한다.
밸브히터(30)는 엔진(11)으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동되는 통로상에 설치된다. 엔진(11)으로부터 배출된 배기가스는 상기 엔진(11) 및 터보차저(12)로부터 DOC(21), DPF(22), SCR 촉매(23), AOC 촉매(24)가 순차적으로 설치된 후처리장치로 유동시키는 통로인 배기관(13)에 설치된다. 상기 밸브히터(30)는 상기 배기관(13)의 내부에 설치되어, 상기 배기관(13)을 따라 유동하는 배기가스를 직접 가열하는 역할과 함께, 상기 배기관(13)을 통과하는 배기가스의 유동을 단속하거나 그 양을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 밸브히터(30)는 상기 배기관(13)을 따라 유동하는 배기가스를 가열함으로써, 상기 DOC(21), DPF(22)가 활성화되는 온도까지 빠르게 승온시킬 수 있다. 또한, 상기 배기관(13)를 개폐하거나 유동량을 제어함으로써, 배기브레이크의 역할을 수행할 수 있음은 물론 상기 DOC(21), DPF(22)의 승온을 촉진시킬 수 있다.
한편, 상기 밸브히터(30)의 구체적인 예를 도 4를 통하여 살펴보면, 상기 밸브히터(30)는 관로의 내부에 설치되어 개도에 따라 관로를 단속하거나 유동량을 제어할 수 있는 버터플라이밸브의 형태로 형성될 수 있다.
상기 밸브히터(30)는 그 표면에 상기 밸브히터(30)를 지나는 배기가스를 가열시킬 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이, 열선(31)이 설치된다. 상기 밸브히터(30)의 표면에 상기 열선(31)이 설치되어 있어서, ECU에 의해 상기 열선(31)으로 전원이 인가되면, 상기 밸브히터(30)를 통과하는 배기가스를 승온시킬 수 있다. 상기 밸브히터(30)는 배기관(13)의 내부에 설치되어 있고, 상기 밸브히터(30)의 면적만큼 가열되는 바, 배기관(13)의 내부에서 유동하는 배기가스를 신속하게 고온으로 가열시킬 수 있다.
상기 열선(31)은 바람직하게는 상기 밸브히터(30)에서 배기가스가 유입되는 쪽, 즉 상기 밸브히터(30)에서 엔진(11)을 향하는 면에 설치되는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 상기 열선(31)이 상기 밸브히터(30)에서 배기가스가 진입하는 쪽에 설치되어 있으므로, 상기 밸브히터(30)로 유입되는 배기가스를 신속하게 가열시킬 수 있다.
또한, 상기 열선(31)는 상기 밸브히터(30)의 표면 전체에 걸쳐 형성되는 것으로써, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 지그재그형태로 설치될 수 있다. 한편, 상기 열선(31)으로 전원을 공급하기 위해서, 전원으로부터 상기 밸브히터(30)의 회전축을 통하여 상기 열선(31)으로 회로가 구성된다.
그리고, 상기 밸브히터(30)는 상기 배기관(13)에 회전가능한 상태로 설치되어, 상기 밸브히터(30)의 회전에 따라 상기 밸브히터(30)가 상기 배기관(13)을 완전히 폐쇄하거나(도 7a 참조), 최대로 개방할 수 있고(도 7b 참조), 폐쇄와 최대개방 사이에서 개방됨(도 7c 참조)에 따라 상기 배기관(13)의 내부에서 유동하는 배기가스의 양을 제어할 수 있다.
상기 밸브히터(30)는 상기 회전축을 중심으로 회전하는데, 상기 회전축이 모터(32)에 의해 회전됨으로써, 상기 밸브히터(30)의 개도량을 제어할 수 있다. 즉, ECU가 상기 모터(32)에 인가되는 전원을 제어함으로써, 상기 밸브히터(30)의 작동방향, 즉 현재위치에서 개방 또는 폐쇄되게 작동하거나, 상기 밸브히터(30)의 개도량을 제어하여 상기 밸브히터(30)를 통과하는 배기가스의 양을 제어할 수 있다.
상기 밸브히터(30)는 상기 엔진(11)과 상기 DOC(21)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 밸브히터(30)는 상기 엔진(11)과 상기 DOC(21)사이, 바람직하게는 터보차저와 상기 DOC(21)의 사이에 설치됨으로써, 엔진(11)으로부터 배기되었으나, 상기 DOC(21)를 충분히 활성화시킬 정도를 가열되지 않은 배기가스를 가열시켜 상기 후처리장치, 바람직하게는 상기 DOC(21)로 유입되게 한다.
이와 같이, 밸브히터(30)가 배기관(13)의 내부에 위치한 상태에서 상기 밸브히터(30)의 전체면적이 가열되므로, 상기 배기관(13)을 유동하는 배기가스를 가열하여 후처리장치로 유입되도록 함으로써, 상기 DOC(21) 또는 DPF(22)의 전단에 후분사장치(25)를 이용하지 않고도, 상기 DOC(21), DPF(22) 등이 활성화되는 온도까지 신속하게 승온시킬 수 있다.
아울러, 상기 밸브히터(30)가 상기 배기관(13)을 폐쇄시키면서 엔진(11)으로부터 배기되는 배기라인에 압력이 작용하므로, 배기브레이크의 역할을 수행할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 배기가스 가열방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 배기가스 가열방법은 앞서 살펴본 배기가스 가열장치를 이용하여 구현하는 것으로서, ECU는 입력된 조건에 따라 상기 밸브히터(30)를 제어한다.
본 발명에 따른 배기가스 가열방법은, 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계(S110)와, 상기 냉간시동 판단단계에서, 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, DOC를 활성화시키기 위한 승온모드인지를 판단하는 승온모드 판단단계(S130)와, 상기 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하는지 판단하는 히터구동 온도비교단계(S140)와, 상기 히터구동 온도비교단계(S140)에서 히터를 구동시켜야 하는 온도조건을 만족하면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터(30)를 가열시키는 히터구동단계(S160)를 포함한다.
냉간시동 판단단계(S110)는 엔진이 시동된 직후, 엔진의 상태를 파악하여, 냉간시동 상태인지를 판단하는 단계이다. 냉간 시동시에는 엔진의 내부에 연소에 따라 수증기가 발생하여 배기가스와 함께 배출되는데, 상기 수증기가 충분히 승온되지 않은 후처리장치의 내부에서 NOx센서의 표면에 응결될 수 있다. 상기 NOx 센서의 표면에서 결로현상이 발생하면, 열적불균형에 의한 센서 크랙등의 내구성문제가 발생할 수 있는 바, 엔진이 시동된 직후, 상기 밸브히터(30)의 작동여부를 결정하기 위해 냉간시동상태인지를 판단하도록 한다.
상기 냉간시동 판단단계(S110)에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기온도를 이용하여 밸브히터(30)의 작동여부를 결정하게 되고, 그렇지 않은 것으로 판단되면, 배기가스 온도를 이용하여 밸브히터(30)의 작동여부를 결정한다.
승온모드 판단단계(S130)는 상기 냉간시동 판단단계(S110)에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되는 경우에 수행된다. 즉, 상기 승온모드 판단단계(S130)는 냉간 시동이 아닌 것으로 판단되었을 때, DPF 재생을 위해 승온이 필요한지를 판단하는 것으로, 상기 승온모드 판단단계(S130)에서는 DOC의 촉매를 활성화 시키기 위해, 엔진에서 후분사를 통해 배기가스 온도를 300℃까지 높여야 할 것으로 판단되는 경우 수행된다.
히터구동 온도비교단계(S140)는 상기 밸브히터(30)를 구동하기 위한 온도조건을 만족하는지는 판단한다. 만약, 밸브히터(30)를 구동하기 위한 온도조건이 만족하면, 후술되는 히터구동단계(S160)가 수행되고, 그렇지 않다면 강제승온모드가 수행될 수 있다.
상기 히터구동 온도비교단계(S140)에서는 엔진의 냉간시동 여부에 따라 외기의 온도를 이용하여 밸브히터(30)의 구동을 결정하거나, 배기가스온도를 이용하여 밸브히터(30)의 구동을 결정할 수 있다.
즉, 상기 냉간시동 판단단계(S110)에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기의온도를 입력받고(S111), 측정된 외기의 온도(Ta)와 미리 설정된 히터구동 외기온도(Tha)를 비교하여, 상기 히터구동 외기온도(Tha)보다 외기온도(Ta)가 낮은 것(Ta<Tha)으로 판단되면, 상기 밸브히터(30)를 구동시키는 것으로 판단한다.
또는, 상기 승온모드 판단단계(S130)에서 승온모드로 판단되는 경우, 배기관(13)을 유동하는 배기가스를 입력받고(S131), 측정된 배기가스의 온도(Te)와 미리 설정된 히터구동 배기가스온도(The)를 비교하여, 상기 히터구동 배기가스온도(The)보다 배기가스온도(Te)가 낮은 것(Te<The)으로 판단되면, 상기 밸브히터(30)를 구동시키는 것으로 판단한다.
만약, 상기 승온모드 판단단계(S130)에서, 승온모드가 아닌 것으로 판단되면, 상기 냉간시동 판단단계(S110)로 리턴된다.
히터구동단계(S160)는 상기 밸브히터(30)의 열선(31)으로 전원을 인가하여, 상기 밸브히터(30)를 통과하는 배기가스를 승온시키도록 한다. 상기 히터구동 온도비교단계(S140)에서 외기온도(Ta)가 상기 히터구동 외기온도(Tha)보다 낮거나(Ta<Tha), 배기가스의 온도(Te)가 미리 설정된 히터구동 배기가스온도(The)보다 낮은(Te<The) 경우는, 상기 밸브히터(30)를 통과하는 배기가스를 승온시켜야 하는 경우이므로, 상기 밸브히터(30)의 열선(31)에 전원을 인가한다.
상기 히터구동 온도비교단계(S140)에서 상기 밸브히터(30)를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하지 못하는 경우, 즉 외기의 온도(Ta)가 히터구동 외기온도(Tha)보다 높거나, 배기가스의 온도(Te)가 히터구동 배기가스온도(The)보다 높은 경우에는 상기 밸브히터(30)를 온도조건과 상관없이 가열해야 하는지를 판단한다(S150).
즉, 강제승온 판단단계(S150)에서는 ECU가 외기온도(Ta) 또는 배기가스 온도(Te)와 무관하게 상기 밸브히터(30)의 열선에 전원을 인가할 것인지를 판단하는데. 예컨대 SCR 촉매(23)의 정화효율이 떨어진 경우, 상기 DOC(21)를 강제로 승온시켜 후처리장치로 유입되는 배기가스의 온도를 높임으로써, 상기 SCR 촉매(23)의 온도를 높이도록 한다. 상기 SCR 촉매(23)는 온도가 높을수록 정화효율이 상승하는 바, 온도조건과 무관하게 상기 SCR 촉매(23)의 정화효율에 따라 상기 밸브히터(30)의 열선(31)에 전원을 인가함으로써, 상기 SCR 촉매(23)의 정화효율을 상승시켜 NOx의 배출을 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 SCR 촉매(23)의 정화효율이 상승함으로써, 요소수분사장치(26)를 통하여 상기 SCR 촉매(23)로 분사되는 요소수의 양을 절감시킬 수 있다.
상기 강제승온 판단단계(S150)에서 강제승온모드로 판단되지 않는 경우에는 히터를 종료시킨다(S170).
한편, 도 6을 통하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 가열방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 밸브히터(30)는 표면에 열선(31)이 설치되어 배기가스를 가열시킬 수도 있지만, 상기 밸브히터(30)가 회전하여 상기 배기관(13)을 폐쇄하거나 개도량에 따라 유동하는 배기가스의 양을 제어할 수 있다. 상기 밸브히터(30)가 상기 배기관(13)을 완전히 폐쇄하거나, 배기가스의 유동량을 줄이도록 개도량이 제어되면, 배기브레이크의 기능이 구현되도록 할 수 있다. 즉, 배기브레이크는 배기관을 폐쇄하거나 개도량을 줄여 엔진으로부터 배기가스의 배출시 펌핑손실을 증가시켜 연소조건을 악화시켜 엔진으로부터 발생되는 구동력을 감소시켜 제동효과를 발휘하기 위한 것인 바, 상기 밸브히터(30)가 배기가스의 유동을 감소하도록 제어함으로써, 배기브레이크의 기능을 수행할 수도 있다
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 앞서 살펴본 배기가스 가열방법을 수행하면서, 필요에 따라 배기브레이크의 기능이 구현되도록 상기 밸브히터(30)를 제어할 수 있다. 아울러, 배기브레이크 기능을 수행시 배기관(13)의 개도량이 적어짐으로써, 배압에 의해 배기가스의 온도가 급격히 상승하는 효과도 얻을 수 있다.
냉간시동 판단단계(S210)는 시동된 직후, 엔진의 상태를 파악하여, 냉간시동 상태인지를 판단한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 엔진시동 직후에는 연소에 따라 발생한 수증기가 후처리장치의 내부에서 결로될 수 있는 바, 엔진시동직후, 상기 밸브히터(30)의 작동여부를 결정하기 위해 상기 냉간시동 판단단계(S210)가 수행된다.
배기브레이크 작동 판단단계(S220)는 상기 냉간시동 판단단계(S210)와 승온모드 판단단계(S230)의 사이에서 수행되면서, 배기브레이크를 작동시켜야 하는지를 판단한다. 즉, 상기 배기브레이크 작동 판단단계(S220)는 상기 냉간시동 판단단계(S210)에서 냉간시동이 아닌 경우에 수행되고, 상기 배기브레이크 작동 판단단계(S220)에서 배기브레이크가 작동되지 않아도 되는 것으로 판단되는 경우에는 상기 승온모드 판단단계(S230)가 수행된다.
상기 배기브레이크 작동 판단단계(S220)에서 배기브레이크가 작동해야 하는 것으로 판단되면, ECU는 상기 밸브히터(30)를 회전시켜 상기 밸브히터(30)가 상기 배기관(13)을 완전히 폐쇄하여 배기브레이크 작동단계(S221)가 수행되도록 한다. 상기 배기브레이크 작동단계(S221)에서는 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 밸브히터(30)가 상기 배기관(13)을 완전히 폐쇄하여, 상기 엔진으로부터 배기가스가 배기될 때, 펌핑손실이 발생하고, 이러한 펌핑손실로 인한 연소조건의 악화에 따라 구동력이 감소되어 실질적인 제동력으로 발휘된다. 상기 배기브레이크 작동단계(S221)가 수행된 이후에는 상기 배기브레이크 작동 판단단계(S220)로 리턴된다.
승온모드 판단단계(S230)는 상기 냉간시동 판단단계(S210)에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되는 경우에 수행된다. 상기 승온모드 판단단계(S230)는 냉간 시동이 아닌 것으로 판단되었을 때, DPF 재생을 위해 승온이 필요한지를 판단한다. 상기 승온모드 판단단계(S230)에서는 DOC의 촉매를 활성화 시키기 위해, 엔진에서 후분사를 통해 배기가스 온도를 300℃까지 높여야 할 것으로 판단되는 경우 수행된다.
만약, 상기 승온모드 판단단계(S230)에서 승온모드로 판단되는 경우에는 히터구동 온도비교단계(S240)가 수행되고, 상기 승온모드 판단단계(S230)에서 승온모드로 진행되지 않을 것으로 판단되면, 상기 배기브레이크 작동 판단단계(S220)로 리턴된다.
히터구동 온도비교단계(S240)는 상기 밸브히터(30)를 구동하기 위한 온도조건을 만족하는지는 판단한다. 상기 히터구동 온도비교단계(S240)는 상기 냉간시동 판단단계(S210)에서 냉간시동인 것으로 판단되는 경우에는, 외기의 온도를 입력받고(S111), 측정된 외기의 온도(Ta)와 미리 설정된 히터구동 외기온도(Tha)를 비교하여, 상기 히터구동 외기온도(Tha)보다 외기온도(Ta)가 낮은 것(Ta<Tha)으로 판단되면(S241), 상기 밸브히터(30)를 구동시키는 것으로 판단한다. 또는, 상기 승온모드 판단단계(S230)에서 승온모드로 판단되는 경우, 배기가스의 온도를 입력받고(S231), 측정된 배기가스온도(Te)와 미리 설정된 히터구동 배기가스온도(The)를 비교하여(S242), 상기 히터구동 배기가스온도(The)보다 배기가스온도(Te)가 낮은 것(Ta<The)으로 판단되면, 상기 밸브히터(30)를 구동시키는 것으로 판단한다.
한편, 상기 히터구동 온도비교단계(S240)에서, 밸브히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 즉 외기온도(Ta)가 히터구동 외기온도(Tha)보다 낮지 않거나, 배기가스온도(Te)가 히터구동 배기가스온도(The)보다 낮지 않은 경우에는 상기 밸브히터(30)의 열선(31)으로 인가되는 전원을 차단됨과 더불어 상기 밸브히터(30)은 상기 배기관(13)이 최대로 개방되도록 제어한다.
히터구동단계(S260)는 상기 밸브히터(30)의 열선(31)으로 전원을 인가하여, 상기 밸브히터(30)를 통과하는 배기가스를 승온시킨다. 상기 히터구동단계(S260)에서는 외기온도(Ta)보다 히터구동 외기온도(Tha)가 높거나, 배기가스온도(Te)보다 히터구동 배기가스온도(The)가 높은 경우에는 실행되는데, ECU는 상기 밸브히터(30)의 열선(31)에 전원을 인가하여 상기 밸브히터(30)를 통과하는 배기가스를 승온시킨다.
이와 더불어, ECU는 상기 밸브히터(30)의 개도량을 제어한다. 즉, ECU는 미리 정해진 개도량이 되도록 상기 밸브히터(30)의 회전축에 연결된 모터(32)로 전원을 인가하여 상기 밸브히터(30)가 회전하여 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같은 상태로 배기관(13)의 개도량을 제어한다. 여기서, 상기 개도량은 조건에 따라 미리 정해진다. 즉, 상기 냉간시동 판단단계(S210)에서 냉간시동인 것으로 판단되는 경우에는 상기 히터구동단계(S260)에 상기 밸브히터(30)는 시동시 설정된 개도량만큼 개도되고, 냉간시동이 아닌 것으로 판단되는 경우에는 상기 밸브히터(30)는 운전조건에 따른 개도량이 정해진 맵에 따라 개도가 제어된다.
상기 히터구동단계(S260)는 배기가스를 승온시켜야 하는 경우에 수행되는 것으로서, 상기 밸브히터(30)를 회전시켜 배기관(13)의 개도량을 제어함으로써, 운전조건에 따른 배압이 형성되는데, 이때 배기가스의 온도가 급격히 상승하게 되므로, 신속하게 후처리장치가 활성화시킬 수 있다.
강제승온 판단단계(S250)는 상기 냉간시동 판단단계(S210)에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되었을 때, 수행된다. 엔진이 시동된 후 일정시간이 지나더라도, SCR 촉매(23)의 정화효율이 떨어지는 경우, 배기가스의 온도에 의해서만 상기 SCR 촉매(23)의 온도를 높이기 어려우므로, 상기 밸브히터(30)를 통하여 배기가스를 추가적으로 승온시켜 SCR 촉매(23)의 정화효율이 높아지도록 한다. 상기 강제승온 판단단계(S250)에서 강제승온이 필요한 것으로 판단되면, 상기 히터구동단계(S260)가 수행되고, 그렇지 않은 것으로 판단되면, 상기 밸브히터(30)의 열선(31)을 인가되는 전원을 차단함과 더불어, 상기 밸브히터(30)는 상기 배기관(13)이 최대로 개방되도록 작동한다(도 7b). 한편, 상기 강제승온 판단단계(S250)에서 강제승온모드가 아닌 것으로 판단되면, 상기 밸브히터(30)의 구동을 중지시키는데(S270), 상기 열선(31)으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 개도량은 도 7b와 같이, 최대가 되도록 한다.
상기와 같이, 배기가스의 가열시 상기 밸브히터(30)를 회전시켜 상기 배기관(13)의 개도를 함께 제어하면, 연소조건이 나빠져 연비가 감소하고, 스모크가 발생하지만, 상기의 배기가스 가열방법은 엔진이 시동된 초기 승온시간동안만 수행되고, 상기 DOC(21), DPF(22), SCR 촉매(23)가 빨리 활성화됨으로써, 배기가스 규제에 대응하기가 수월해진다.
11 : 엔진 12 : 터보차저
13 : 배기관 21 : DOC
22 : DPF 23 : SCR 촉매
24 : AOC 촉매 25 : 연료분사장치
26 : 요소수분사장치 30 : 밸브히터
31 : 열선 32 : 모터
S110, S210 : 냉간시동 판단단계
S220 : 배기브레이크 작동 판단단계
S130, S230 : 승온모드 판단단계
S140, S240 : 히터구동 온도비교단계
S160, S260 : 히터구동단계
S150, S250 : 강제승온 판단단계

Claims (33)

  1. 엔진으로부터 배출된 배기가스가 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF(Diesel Particulate Filter), SCR 촉매(Selective Catalytic reduction)가 순차적으로 설치된 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 상기 DOC를 활성화시키기 위해 상기 배기관을 유동하여 상기 DOC로 유입되는 배기가스를 가열시키는 열선이 표면에 설치되는 밸브히터를 포함하는 배기가스 가열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브히터는 상기 엔진과 상기 DOC의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브히터는 터보차저와 상기 DOC의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열선은 상기 엔진을 향하고 있는 상기 밸브히터의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브히터는 회전축이 상기 배기관에 회전가능하게 설치되고,
    상기 회전축을 회전시키는 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 밸브히터는 모터에 의해 회전하면서 상기 배기관의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밸브히터는 차량에서 배기브레이크 작동시 상기 배기관을 폐쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열장치.
  8. 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서,
    엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와,
    상기 냉간시동 판단단계에서, 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, DOC를 활성화시키기 위한 승온모드인지를 판단하는 승온모드 판단단계와,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동으로 판단되거나, 상기 승온모드 판단단계에서 승온모드로 판단되면, 상기 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하는지 판단하는 히터구동 온도비교단계와,
    상기 히터구동 온도비교단계에서 히터를 구동시켜야 하는 온도조건을 만족하면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키는 히터구동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고,
    상기 히터구동 온도비교단계에서, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것으로 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고,
    상기 히터구동 온도비교단계)에서, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 히터구동 온도비교단계에서 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하지 않는 경우, 상기 DOC를 강제로 승온시킬 것인지를 판단하는 강제승온 판단단계를 포함하고,
    상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시킬 것인지 판단되는 경우 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 히터구동 온도비교단계에서는,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 높거나,
    상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것을 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 높으면,
    상기 강제승온 판단단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 강제승온 판단단계에서는, SCR 촉매의 정화효율의 상승이 필요한 경우 강제로 승온시킬 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 승온모드 판단단계에서, 승온모드가 아닌 것으로 판단되면, 상기 냉간시동 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  15. 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서,
    엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, 배기브레이크를 작동해야 하는지를 판단하는 배기브레이크 작동 판단단계와,
    상기 배기브레이크 작동 판단단계에서 배기브레이크가 작동되지 않을 것으로 판단되면, DOC를 활성화시키기 위한 승온모드인지를 판단하는 승온모드 판단단계와,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동으로 판단되거나, 상기 승온모드 판단단계에서 승온모드로 판단되면, 상기 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하는지 판단하는 히터구동 온도비교단계와,
    상기 히터구동 온도비교단계에서 히터를 구동시켜야 하는 온도조건을 만족하면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키는 히터구동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 히터구동단계에서는 상기 밸브히터의 열선이 가열되는 것과 더불어 상기 밸브히터가 미리 정해진 개도량만큼 개방되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 히터구동단계에서는 시동시 설정된 개도량만큼 상기 밸브히터가 개도되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되는 경우에는, 상기 히터구동단계에서 운전조건에 따라 개도량이 정해진 맵에 따라 상기 밸브히터가 개도되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고,
    상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것으로 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고,
    상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 낮으면, 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 히터구동 온도비교단계에서, 히터를 구동시키기 위한 온도조건을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 히터구동 온도비교단계에서는,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하여, 상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 높거나,
    상기 승온모드 판단단계에서 승온모드인 것을 판단되면, 배기가스의 온도를 입력받고, 상기 배기가스의 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 배기가스 온도를 비교하여, 상기 배기가스 온도가 상기 히터구동 배기가스 온도보다 높으면,
    열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, 상기 DOC를 강제로 승온시킬 것인지를 판단하는 강제승온 판단단계를 포함하고,
    상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시킬 것인지 판단되는 경우 상기 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시키지 않을 것으로 판단되면,
    열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 강제승온 판단단계에서는, SCR 촉매의 정화효율의 상승이 필요한 경우 강제로 승온시킬 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 승온모드 판단단계에서 승온모드로 판단되지 않으면, 상기 배기브레이크 작동 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 배기브레이크 작동 판단단계에서, 상기 배기브레이크가 작동해야 하는 것으로 판단되면, 상기 밸브히터가 상기 배기관을 완전히 폐쇄하는 배기브레이크 작동단계를 더 포함하고,
    상기 배기브레이크 작동단계 이후에 상기 배기브레이크 작동 판단단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  28. 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서,
    엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동이 아닌 것으로 판단되면, DOC를 강제로 승온시킬 것인지를 판단하는 강제승온 판단단계와,
    상기 강제승온 판단단계에서 강제로 승온시킬 것인지 판단되는 경우, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키는 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 강제승온 판단단계에서는, SCR 촉매의 정화효율의 상승이 필요한 경우 강제로 승온시킬 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 강제승온 판단단계에서, 강제승온 모드가 아닌 것으로 판단되면, 상기 밸브히터의 열선으로 인가되는 전원을 차단함과 더불어 상기 밸브히터를 회전시켜 최대로 개방되게 하는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 히터구동단계에서는 상기 밸브히터가 가열됨과 더불어 상기 밸브히터가 정해진 각도만큼 개도되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  32. 엔진으로부터 배출된 배기가스가 후처리장치로 유동하는 배기관의 내부에서 상기 배기관을 회전에 의해 개폐할 수 있게 설치되고, 표면에 열선이 설치된 밸브히터가 설치된 배기가스 가열장치를 이용하여 상기 배기관을 유동하는 배기가스를 가열하는 배기가스 가열방법에 있어서,
    엔진이 시동된 후 냉간상태인지를 판단하는 냉간시동 판단단계와,
    상기 냉간시동 판단단계에서 냉간시동인 것으로 판단되면, 외기 온도를 입력받고, 상기 외기 온도와 히터를 구동시키는 것으로 설정된 히터구동 외기온도를 비교하는 히터구동온도판단단계와,
    상기 외기 온도가 상기 히터구동 외기온도보다 낮으면, 배기관의 내부에 설치된 밸브히터를 가열시키고 상기 밸브가 정해진 각도만큼 개방되는 히터구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 히터구동단계에서는 시동시 설정된 개도량만큼 상기 밸브히터가 개도되는 것을 특징으로 하는 배기가스 가열방법.
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