KR20160062356A - 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DPF 재생에 따른 고온에 의하여 주변 부품의 열해 손상 및 화재 등이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 상용차량의 머플러 룸에 1개 이상의 DPF 쿨링팬을 장착하여, 외부공기를 머플러 룸내로 끌어들여 머플러 룸의 온도를 저감시키되, DPF 작동상태 및 대기온도 조건에 따라 쿨링팬을 작동 제어함으로써, 쿨링팬의 내구 수명을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 쿨링팬 고장 발생시 엔진 출력을 저하시키는 등 머플러 룸의 온도를 낮출 수 있는 제어를 함으로써, 열해부품의 보존 및 화재 방지를 도모할 수 있도록 한 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법{Device and method for cooling DPF room of vehicle}
본 발명은 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DPF 재생에 따른 고온에 의하여 주변 부품의 열해 손상 및 화재 등이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
디젤엔진의 배기관에는 배기가스 중 PM(입자상물질)을 물리적으로 포집하고 연소시켜 제거하기 위한 배기가스 후처리장치의 일종인 DOC(Disel Oxidation Catalyst) 또는 DPF(Diesel Particulate Filter)와, NOx를 효과적으로 제거하기 위한 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매가 연속적으로 장착되어 있다.
상기 DPF 시스템은 배기가스중에 Soot(탄매)를 포집하는 시스템으로서, 흔히 디젤차량의 머플러에 나오는 검정 연기를 포집하는 시스템을 말하며, 포집된 탄매를 결국 없애야 하므로 주행중에 고온으로 승온을 하여 태우는 작업을 하는데, 이를 재생(Regeneration)이라 한다.
이때, 상기 재생은 주행 중에 재생을 자동 재생이라고 하고, 정지상태 아이들(IDLE)에서 직접 수행하는 수동 재생으로 구분되며, 재생시 온도는 600℃ 까지 상승하기 때문에 머플러 룸내 온도가 과다하게 상승하게 된다.
이때, 상기 DPF 시스템의 재생 과정 중, 머플러 룸(DPF 및 SCR 등이 탑재된 룸) 내의 온도가 상승하면, 그 전도열에 의하여 주변 열해품(버스의 경우, 타이어 등) 온도가 상승하게 되고, 열해로 인하여 열해품이 녹거나 터질 수 있으며, 이는 곧 화재사고로 이어질 수 있는 문제점을 야기한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 상용차량의 머플러 룸에 1개 이상의 DPF 쿨링팬을 장착하여, 외부공기를 머플러 룸내로 끌어들여 머플러 룸의 온도를 저감시키되, DPF 작동상태 및 대기온도 조건에 따라 쿨링팬을 작동 제어함으로써, 쿨링팬의 내구 수명을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 쿨링팬 고장 발생시 엔진 출력을 저하시키는 등 머플러 룸의 온도를 낮출 수 있는 제어를 함으로써, 열해부품의 보존 및 화재 방지를 도모할 수 있도록 한 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: DPF이 탑재된 머플러 룸내에 장착되어, 냉각용 외기를 머플러 룸내로 흡입하는 1개 이상의 쿨링팬과; 쿨링팬을 DPF 온도 및 외기 온도를 고려하여 작동시키는 쿨링팬 제어용 제어기와; DPF 온도 및 외기 온도를 측정하여 쿨링팬 제어용 제어기로 입력하는 온도센서; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: ⅰ) 머플러 룸내의 DPF 자동재생 및 수동재생이 이루어지는 여부를 확인하는 단계와; ⅱ) DPF 재생 중일 때, 대기온도가 설정온도 이상이면, 머플러 룸에 장착된 쿨링팬을 풀(Full) 작동시키는 단계와; ⅲ) DPF 재생 중일 때, 대기온도가 설정온도 이하이면, 머플러 룸내의 온도를 확인하는 단계와; ⅳ) 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이상이면, 머플러 룸에 장착된 쿨링팬을 일정시간 동안 작동시키는 단계와; ⅴ) 머플러 룸내의 온도 및 대기온도를 측정하는 온도센서의 출력전압 신호값을 모니터링하여, 모니터링된 전압값이 기준범위를 벗어나면 고장 모드로 진입하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 ⅱ) 단계 및 ⅳ) 단계 진행 중, 엔진이 오프된 경우 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이상이면, 쿨링팬을 일정시간 동안 재작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 ⅱ) 단계 및 ⅳ) 단계 진행 중, 엔진이 오프된 경우 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이하이면, 쿨링팬을 정지시키는 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 쿨링팬의 고장시 엔진 ECU에 의한 엔진 출력 저감 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 ⅴ) 단계에서, 온도센서의 출력전압 신호값이 기준범위 이하이면, 온도센서 그라운드 단락으로 판정하여, 쿨링팬을 풀 작동시키는 동시에 클러스터에 경고등을 점멸하는 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ⅴ) 단계에서, 온도센서의 출력전압 신호값이 기준범위 이상이면, 온도센서 단선으로 판정하여, 쿨링팬을 풀 작동시키는 동시에 클러스터에 경고등을 점멸하는 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 온도센서를 단선으로 판정할 때, 온도센서에 대한 고장진단의 정확성을 기하고자 냉각수 온도가 기준온도 이상인지 여부를 판정하는 단계를 함께 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상용차량의 DPF가 탑재된 머플러 룸에 쿨링팬을 장착한 상태에서, DPF 작동상태 및 대기온도 조건을 기반으로 쿨링팬을 선택적으로 작동시킴으로써, 머플러 룸내의 냉각으로 주변 열해부품을 보호할 수 있음을 물론, 쿨링팬의 내구 수명을 높일 수 있다.
둘째, 쿨링팬 고장 발생시, 고장 상황을 엔진 ECU에 전달하여 엔진 출력을 저하시키도록 함으로써, 추가 열해(엔진 RPM증가, DPF작동 발생열)에 의한 화재 발생을 방지할 수 있다.
셋째, 온도센서의 단선 및 그라운드 단락 등의 상황이 발생하면, 이를 검출하여 쿨링팬을 풀 작동시킴으로써, 열해에 의한 화재 발생을 방지할 수 있다.
넷째, 온도센서의 단선 판단 시, 단순히 온도센서의 하드웨어 포트의 풀업(Pull Up) 전압값을 검출하는 것 외에 엔진 냉각수 온도조건을 함께 판단함으로써, 온도센서 단선에 따른 고장진단의 정확성을 높일 수 있다.
다섯째, 엔진 시동이 오프된 상태에서도 머플러 룸내의 온도에 따라 쿨링팬을 추가 작동시킴으로써, 후열에 의한 추가 열해 피해를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템을 나타낸 회로도,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 과정을 도시한 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 상용차량의 DPF 시스템은 배기가스중에 Soot(탄매)를 포집한 후, 이를 고온으로 태워서 제거하는 재생(Regeneration) 과정을 위한 것으로서, 재생시 온도는 600℃ 까지 상승하기 때문에 머플러 룸내 온도가 과다하게 상승하게 된다.
상기 DPF 시스템의 재생 과정 중, 머플러 룸(DPF 및 SCR 등이 탑재된 룸) 내의 온도가 상승하면, 그 전도열에 의하여 주변 열해품(버스의 경우, 타이어 등) 온도가 상승하게 되고, 열해로 인하여 열해품이 녹거나 터질 수 있으며, 이는 곧 화재사고로 이어질 수 있다.
이에, 본 발명은 DPF 시스템의 재생 과정 중, 머플러 룸의 내부를 냉각시켜서 주변 열해품을 보호하는 동시에 화재 예방을 도모하고자 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템을 나타낸 구성도 및 회로도이다.
도 1 및 도 2에서 보듯이, 본 발명의 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템은 DPF가 탑재된 머플러 룸(10)내에 장착되어, 냉각용 외기를 머플러 룸내로 흡입하는 1개 이상의 쿨링팬(12)과; 쿨링팬(12)을 DPF 온도 및 외기 온도를 고려하여 작동시키는 쿨링팬 제어용 제어기(14)와; DPF 온도 및 외기 온도를 측정하여 쿨링팬 제어용 제어기(14)로 입력하는 온도센서(16)를 포함하여 구성된다.
상기 쿨링팬(12)은 DPF가 탑재된 머플러 룸(10)내에 장착되어 쿨링팬 제어용 제어기(14)의 제어 신호에 따라 작동함으로써, 냉각용 외기를 머플러 룸내로 흡입하여 머플러 룸내의 온도를 낮추어주는 역할을 한다.
상기 쿨링팬 제어용 제어기(14)는 온도센서(16)의 측정값 즉, DPF 작동온도 및 대기온도 등을 측정한 값을 이용하여, 쿨링팬(12)을 상시 작동시키지 않고, 쿨링팬의 내구성 보장을 위하여 필요할 경우에만 작동시키는 제어를 하게 된다.
이때, 본 발명에서의 온도센서(16)는 DPF 작동온도 및 대기온도, 그리고 냉각수 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 과정을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 머플러 룸내의 DPF 자동재생 및 수동재생이 이루어지는 여부를 확인한다.
상기 재생은 주행 중에 재생을 자동 재생이라고 하고, 정지상태 아이들(IDLE)에서 직접 수행하는 수동 재생으로 구분되며, 재생시 온도는 600℃ 까지 상승하기 때문에 머플러 룸내 온도가 과다하게 상승된다.
이에, 상기 DPF 재생 중일 때, 온도센서에서 측정한 대기온도가 설정온도 이상이면, 쿨링팬 제어용 제어기에서 릴레이를 온시키는 제어를 하여, 머플러 룸에 장착된 쿨링팬이 풀(Full) 작동되도록 함으로써, 머플러 룸에 대한 냉각이 이루어지고, 이때의 냉각에 의하여 주변 열해품의 손상 및 화재 발생 등이 용이하게 방지될 수 있다.
이때, 상기 DPF 재생 중일 때, 온도센서에서 측정한 대기온도가 설정온도 이하이면, 머플러 룸내의 온도를 확인하는 단계가 진행된다.
상기 머플러 룸내의 온도를 확인한 결과, 온도센서에서 측정한 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이상이면, 쿨링팬 제어용 제어기에서 머플러 룸에 장착된 쿨링팬을 일정시간(약 5분) 동안 작동시키는 제어를 함으로써, 설정온도 이하의 대기가 머플러내로 흡입되어 머플러 룸내의 온도를 설정온도 이하로 떨어뜨리게 되고, 마찬가지로 이때의 냉각에 의하여 주변 열해품의 손상 및 화재 발생 등이 용이하게 방지될 수 있다.
또한, 위와 같이 DPF 재생 중, 쿨링팬이 풀 작동하거나 일정시간 동안 작동할 때, 엔진이 오프되는 경우, 쿨링팬 제어용 제어기에서 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이상으로 판정되면, 쿨링팬을 일정시간(약 25분) 동안 재작동시킴으로써, 머플러 룸내의 잔열 내지 후열에 의한 추가 열해 피해를 방지할 수 있다.
반면, 위와 같이 DPF 재생 중, 쿨링팬이 풀 작동하거나 일정시간 동안 작동할 때, 엔진이 오프되는 경우, 쿨링팬 제어용 제어기에서 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이하로 판정되면, 엔진 정지와 함께 쿨링팬을 정지시키는 제어가 이루어진다.
한편, 상기 쿨링팬의 고장 발생시 쿨링팬 제어용 제어기에서 엔진 ECU에 신호를 보내서, 엔진 ECU의 제어에 의한 엔진 출력이 저감되도록 한 제어가 이루어지도록 함으로써, 엔진 RPM 증가 및 DPF 작동열에 의한 열해 방지를 도모할 수 있다.
여기서, 본 발명의 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 과정은 머플러 룸내의 온도 및 대기온도를 측정하는 온도센서의 출력전압 신호값을 모니터링하여, 모니터링된 전압값이 기준범위를 벗어나면 다음과 같은 고장 모드로 진입하는 단계를 더 포함한다.
도 4를 참조하면, 상기 온도센서의 출력전압 신호값이 기준범위 이하이면, 온도센서 그라운드 단락으로 판정하여, 쿨링팬을 풀 작동시키는 동시에 클러스터에 경고등을 점멸하는 제어가 이루어지도록 한다.
즉, 상기 쿨링팬 제어용 제어기에서 온도센서 그라운드 단락으로 판정하면, 혹시 모를 열해 사고를 방지하고자 머플러 룸내의 실제 온도에 상관없이 쿨링팬을 풀 작동시키고, 운전자는 클러스터 경고등을 통하여 온도센서 고장임을 용이하게 인지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 온도센서의 출력전압 신호값이 기준범위 이상이면, 온도센서 단선으로 판정하고, 이 경우에도 쿨링팬을 풀 작동시키는 동시에 클러스터에 경고등을 점멸하는 제어가 이루어지도록 한다.
즉, 상기 쿨링팬 제어용 제어기에서 온도센서 단선으로 판정하면, 혹시 모를 열해 사고를 방지하고자, 마찬가지로 머플러 룸내의 실제 온도에 상관없이 쿨링팬을 풀 작동시키고, 운전자는 클러스터 경고등을 통하여 온도센서 고장임을 용이하게 인지할 수 있다.
한편, 상기 온도센서를 단선으로 판정할 때, 온도센서에 대한 고장진단의 정확성을 기하고자 엔진 냉각수 온도가 기준온도 이상인지 여부를 판정하는 단계를 함께 진행함으로써, 온도센서의 단선에 따른 고장진단의 정확성을 높일 수 있다.
10 : 머플러 룸
12 : 쿨링팬
14 : 쿨링팬 제어용 제어기
16 : 온도센서

Claims (8)

  1. DPF이 탑재된 머플러 룸내에 장착되어, 냉각용 외기를 머플러 룸내로 흡입하는 1개 이상의 쿨링팬과;
    쿨링팬을 DPF 온도 및 외기 온도를 고려하여 작동시키는 쿨링팬 제어용 제어기와;
    DPF 온도 및 외기 온도를 측정하여 쿨링팬 제어용 제어기로 입력하는 온도센서;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템
  2. ⅰ) 머플러 룸내의 DPF 자동재생 및 수동재생이 이루어지는 여부를 확인하는 단계와;
    ⅱ) DPF 재생 중일 때, 대기온도가 설정온도 이상이면, 머플러 룸에 장착된 쿨링팬을 풀(Full) 작동시키는 단계와;
    ⅲ) DPF 재생 중일 때, 대기온도가 설정온도 이하이면, 머플러 룸내의 온도를 확인하는 단계와;
    ⅳ) 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이상이면, 머플러 룸에 장착된 쿨링팬을 일정시간 동안 작동시키는 단계와;
    ⅴ) 머플러 룸내의 온도 및 대기온도를 측정하는 온도센서의 출력전압 신호값을 모니터링하여, 모니터링된 전압값이 기준범위를 벗어나면 고장 모드로 진입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 ⅱ) 단계 및 ⅳ) 단계 진행 중, 엔진이 오프된 경우 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이상이면, 쿨링팬을 일정시간 동안 재작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 ⅱ) 단계 및 ⅳ) 단계 진행 중, 엔진이 오프된 경우 머플러 룸내의 온도가 설정온도 이하이면, 쿨링팬을 정지시키는 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 쿨링팬의 고장시 엔진 ECU에 의한 엔진 출력 저감 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 ⅴ) 단계에서, 온도센서의 출력전압 신호값이 기준범위 이하이면, 온도센서 그라운드 단락으로 판정하여, 쿨링팬을 풀 작동시키는 동시에 클러스터에 경고등을 점멸하는 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 ⅴ) 단계에서, 온도센서의 출력전압 신호값이 기준범위 이상이면, 온도센서 단선으로 판정하여, 쿨링팬을 풀 작동시키는 동시에 클러스터에 경고등을 점멸하는 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 온도센서를 단선으로 판정할 때, 온도센서에 대한 고장진단의 정확성을 기하고자 냉각수 온도가 기준온도 이상인지 여부를 판정하는 단계를 함께 진행하는 것을 특징으로 하는 상용 차량의 머플러 룸 냉각 시스템 제어 방법.
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