KR20190044164A

KR20190044164A - Dpf 능동 재생 방법 및 후처리 시스템

Info

Publication number: KR20190044164A
Application number: KR1020170136211A
Authority: KR
Inventors: 이상진; 신현욱; 윤승석
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-04-30
Also published as: KR101976949B1

Abstract

본 발명의 후처리 시스템(10)의 DPF 능동 재생 방법은 ECU(Engine Control Unit)(17)에 의해 DPF(Diesel Particulate Filter)(11)의 포진된 Soot를 태우기 위한 재생 조건 검출시 필터재생 목표온도의 오버슈팅(over shooting)을 DPF 재생온도 프로파일로 확인 후 재생제어가 수행되고, 재생제어시 Soot의 양이 많은 재생초기 대비 양이 적은 재생말기에 후 분사량이 증가됨으로써 DPF 재생온도 프로파일에 따른 오버 슈팅범위의 선 검증에 이은 후 분사량 변화에 의한 급격한 DPF 내부 온도 상승 방지로 DPF 필터 크랙 및 재생효율저하 원인의 형성을 차단하면서 DPF 내구 강건성도 향상시켜주는 특징이 구현된다.

Description

DPF 능동 재생 방법 및 후처리 시스템{Diesel Particulate Filter Active Regenerative Method and Post Processing System}

본 발명은 DPF(Diesel Particulate Filter) 재생에 관한 것으로, 특히 급격한 온도 상승 없는 DPF 재생이 이루어지는 DPF 능동 재생을 구현하는 후처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 후처리 시스템과 같은 DPF 시스템은 일정한 주행거리 또는 시간 동안 DPF의 내부에 포집된 Soot(그을음)를 태워서 없애버림으로써 디젤엔진의 배기가스내 입자상 물질(Particulate Matters)의 포집 및 제거에 대한 성능을 유지하고, 이를 통해 유로5 대비 강화된 유로6의 배기규제를 충족한다.

특히 상기 DPF는 Soot 포집 및 제거 성능 유지를 위해 그 내부에 포집된 Soot를 태우고, Soot 태움에 따른 재생효율이 저하되지 않도록 DPF 재생 작업을 수행한다.

일례로 DPF 재생은 엔진이나 후처리시스템용 ECU(Electronic Control Unit)의 제어로 이루어지고, 상기 ECU는 필터재생 목표온도(예, 재생온도영역에 대해 설정된 T5)를 기준으로 하여 초과시 Soot를 태워주는 후(post) 분사량을 거버너(governor)를 통해 제어한다.

이와 같이 DPF는 일정온도 이상에서 필터에 포집된 Soot가 태워짐으로써 차량의 고속/고부하 조건에서 우수한 필터 재생 효과 및 재생효율을 유지할 수 있다.

국내공개특허 10-2007-0090633(2007년09월06일)

하지만 필터재생 목표온도 초과에 맞춘 단순한 후 분사량 제어로 구현되는 DPF 재생 방식은 DPF 품질 대책을 요구하는 한계성이 있는 방식이다.

일례로 DPF 품질 대책은 필터내부 고온조건에 의한 DPF 필터크랙 발생과 함께 DPF 재생 효율 저하에 의한 잦은 재생 빈도를 예로 들 수 있다. 이러한 이유는 DPF 재생을 위한 후 분사 시작 포인트를 필터재생 목표온도로 설정된 T5를 임계값(threshold)으로 단순 적용함에 따른 것으로서, 그 결과 DPF 필터크랙 발생은 DPF 재생중 T5 온도 초과나 배기유량이 적은 조건이나 필터내부에서 일정이상 존재하는 soot가 활발히 타는 시점에서 DPF 내부 온도의 급격한 상승으로 필터 내부의 단위 길이당 한계온도가 초과됨에 기인된다. 또한 잦은 재생 빈도는 필터 내부의 Soot 잔존량에 상관없이 이루어짐으로써 T5 온도 초과에 따른 후 분사량 제어가 이루어짐에 기인된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 DPF 재생온도 프로파일에 따른 후 분사량 적용에 의한 능동적 후 분사 제어로 DPF 필터를 보호하고, 특히 DPF 재생온도 프로파일에 따른 목표온도 오버 슈팅범위의 선 검증에 이은 재생진행에 따른 후 분사량 증가로부터 급격한 DPF 내부 온도 상승이 방지됨으로써 급격한 DPF 내부 온도 상승시 발생되던 DPF 필터 크랙 및 재생효율저하를 해소하면서도 DPF 내구 강건성을 향상시켜주는 DPF 능동 재생 방법 및 후처리 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DPF 능동 재생 방법은 ECU에 의한 DPF의 재생시 DPF 재생온도 프로파일에 따른 필터재생 목표온도의 오버슈팅 확인이 이루어지고, 상기 DPF로 분사되는 후 분사량을 재생 진행에 따라 다르게 하는 능동적 후분사 제어;가 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 DPF 재생온도 프로파일은 재생온도와 재생시간의 선도에 상기 필터재생 목표온도가 설정된다. 상기 후 분사량은 상기 재생 진행을 재생초기와 재생말기로 구분하여 달라진다. 상기 재생말기에는 상기 재생초기 대비 상기 후 분사량이 증가된다.

바람직한 실시예로서, 상기 능동적 후분사 제어는, (A) 엔진의 동작에 따른 상기 DPF의 DPF 내부온도가 검출되는 단계, (B) 상기 오버슈팅이 상기 DPF 내부온도로 정의된 T5 실제가 상기 필터재생 목표온도로 정의된 T5 목표의 오버슈팅비교로 확인되는 단계, (C) 상기 오버슈팅시 상기 후 분사량의 산출을 위해 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 Soot 팩터 K_soot _{_factor}가 산정되는 단계, (D) 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 상기 Soot 팩터 K_soot _{_factor}가 상기 재생 진행에 따라 달라지는 상기 후 분사량으로 산출되어 인젝터에 의해 상기 DPF로 분사되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 능동적 후분사 제어에서 상기 오버슈팅비교는 상기 T5 목표에 대한 상기 T5 실제의 초과로 이루어진다. 상기 후 분사량은 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 상기 Soot 팩터 K_soot _{_factor}를 곱하여 산출된다. 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}는 상기 오버슈팅의 정도를 나타내고, 상기 Soot 팩터 K_{soot_factor}는 상기 DPF에 포집된 Soot 량의 정도를 나타낸다.

바람직한 실시예로서, 상기 능동적 후분사 제어에서 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 상기 Soot 팩터 K_soot _{_factor}에 의한 상기 후 분사량의 산출값은 재생초기 후 분사량 A과 재생말기 후 분사량 B로 구분되고, 상기 재생 진행을 구분하는 재생초기와 재생말기에 대해 상기 재생초기 후 분사량 A가 상기 재생초기에 적용되는 반면 상기 재생말기 후 분사량 B가 상기 재생말기에 적용된다. 상기 재생초기 후 분사량 A에서 상기 재생말기 후 분사량 B로 이어짐은 상기 후 분사량의 산출값이 증가된다.

바람직한 실시예로서, 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 상기 Soot 팩터 K_soot _{_factor}의 적용은 상기 엔진의 DTI(Drop To Idle) 조건시 적용되고, 상기 DTI는 상기 DPF의 운전모드와 온도 기울기및 최고온도에 매칭되어 복수의 DIT레벨로 구분되며, 상기 DIT레벨의 각각은 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}의 값을 달리한다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후처리 시스템은 엔진에서 발생된 배기가스의 Soot가 포집되는 DPF의 재생 조건 검출시 필터재생 목표온도의 오버슈팅을 DPF 재생온도 프로파일로 확인하여 재생제어를 수행하고, 상기 재생제어시 상기 Soot의 양이 많은 재생초기 대비 양이 적은 재생말기에 후 분사량을 증가시켜 재생 진행을 수행하는 ECU;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 ECU는 상기 후 분사량의 산출에 재생온도 프로파일 맵과 soot 맵을 적용한다. 상기 재생온도 프로파일 맵은 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}로 상기 오버슈팅의 정도를 나타내고, 상기 soot 맵은 Soot 팩터 K_soot _{_factor}로 상기 DPF에 포집된 Soot 량의 정도를 나타낸다. 상기 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 상기 Soot 팩터 K_soot _{_factor}는 서로 곱해져 상기 후 분사량으로 산출된다.

바람직한 실시예로서, 상기 오버슈팅은 상기 DPF의 DPF 내부온도를 상기 필터재생 목표온도와 비교하여 확인되고, 상기 DPF 내부온도는 온도센서로 검출되어 상기 ECU로 제공된다.

이러한 본 발명의 후처리 시스템은 재생시간동안 후 분사량이 달라지는 DPF 능동 재생 방식을 구현함으로써 하기와 같은 작용 및 효과가 구현된다.

첫째, 후 분사 제어가 필터재생 목표온도로 설정된 T5 오버 슈팅범위의 우선 검증에 이어 수행됨으로써 T5 초과의 단순 조건 적용시 요구되던 DPF 품질 대책이 해소된다. 둘째, T5 오버 슈팅범위의 우선 검증이 재생온도 프로파일에 따름으로써 재생 초기와 말기의 soot 량 차이를 반영한 후 분사 제어가 이루어진다. 셋째, soot 량 차이에 맞춰 후 분사량을 달리함으로써 DPF 내부의 급격한 온도 상승 발생 조건이 효과적으로 차단된다. 넷째, DPF 재생 동안 DPF 내부의 급격한 온도 상승 방지로 DPF 필터크랙의 발생 원인을 해소함으로써 DPF 필터크랙 문제가 해소된다. 다섯째, DPF 필터크랙 차단으로 필터 내구 강건성이 향상됨으로써 DPF 재생 효율 저하 방지로 DPF 재생 빈도가 줄어든다.

도 1은 본 발명에 따른 DPF 능동 재생 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 DPF 능동 재생 방법이 구현되는 후처리 시스템의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 재생온도 프로파일을 적용한 T5 필터재생 목표온도의 오버슈팅의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 재생온도 프로파일을 적용하여 동일한 T5 목표온도 초과에서 Soot량에 따른 필터 내부 온도 평가가 이루어지는 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 후 분사량 증가방식의 후 분사 제어 선도의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, DPF 능동 재생 방법은 DPF 재생시 재생온도 프로파일에 따른 T5 오버슈팅 확인(S40)이 이루어진 다음 후 분사량을 필터의 재생 진행에 따라 변경(S80)함으로써 재생온도 프로파일 및 Soot량에 따른 능동적 후분사 제어가 구현됨을 특징으로 한다.

이로부터 상기 DPF 능동 재생 방법은 Soot 량이 많은 재생초기엔 활발한 재생과 함께 필터재생 목표온도 T5 초과 온도가 높아지는 현상으로부터 필터 보호가 이루어지도록 후분사량을 낮게 유지하여 필터내의 급격한 온도 상승을 차단하는 반면 Soot 량이 적은 재생말기엔 T5 초과 온도 상승대비 필터 재생 효율이 증가되도록 후 분사량을 높게 유지한다. 그 결과 상기 DPF 능동 재생 방법은 DPF내 Soot량에 따른 필터재생 목표온도 T5 초과 온도에 대해서 능동적으로 대처 가능함으로써 DPF 필터크랙과 잦은 재생 빈도에 의한 DPF 품질 문제가 감소된다.

도 2를 참조하면, 후처리 시스템(10)은 포집된 Soot를 태워 재생되는 DPF(Diesel Particulate Filter)(11), 후 분사량을 제어하기 위한 후 분사 제어장치로 구성된다.

일례로 상기 DPF(11)는 배기가스의 soot를 포집하는 필터를 구비하고, 엔진(1)에서 나온 배기가스가 흐르는 배기 라인(3)에 설치된다. 상기 후분사 제어장치는 HCI(Hydro Carbon Injection)(13), 인젝터(13-1), 온도 센서(15), ECU(Electronic Control Unit)(17), 재생온도 프로파일 맵(17-1) 및 soot 맵(17-2)을 포함한다.

구체적으로 상기 HCI(13)는 ECU(17)와 연계되어 DPF(11)에 대한 인젝터(13-1)의 후 분사량을 제어한다. 상기 인젝터(13-1)는 HCI(13)의 제어로 후 분사량을 DPF(11)로 분사한다. 상기 온도 센서(15)는 DPF(11)의 내부온도를 검출하여 ECU(17)로 전송한다. 그러므로 상기 HCI(13)와 상기 인젝터(13-1) 및 상기 온도 센서(15)는 후분사 제어장치의 통상적인 구성요소이다.

구체적으로 상기 ECU(17)는 포집된 Soot의 효과적인 태움을 위해 차량 마일리지/Soot 포집상태/운전시간/차량 운전 조건에 따른 배기가스 유량 등을 고려하고, 나아가 엔진(1)의 검출 정보중 엔진 회전수(예, 아이들 RPM(Idle Revolution Per Minute)와 함께 온도 센서(15)의 DPF 내부온도를 이용하여 필터재생 목표온도 T5에 대한 오버슈팅 판단이 이루어진다. 이를 위해 상기 ECU(17)는 기존과 달리 재생온도 프로파일 맵(17-1)과 Soot 맵(17-2)을 연계함으로써 동일한 T5 목표온도 초과에서 Soot량에 따른 필터내부온도 평가를 재생온도 프로파일에 따른 오버 슈트 평가로 구현하고, 상기 재생온도 프로파일 맵(17-1)의 T5 오버슈팅 팩터와 상기 Soot 맵(17-2)의 Soot 량 팩터를 이용하여 산출된 재생초기와 재생말기에 대한 후분사량 제어 값을 HCI(13)로 출력한다.

구체적으로 상기 재생온도 프로파일 맵(17-1)은 필터 재생을 위한 T5 목표온도의 재생온도 프로파일이 구죽되고, T5 목표온도에 대한 T5 검출온도(또는 T5 실제온도)(즉, 온도 센서(15)로 검출된 DPF 내부온도)의 오버슈팅 레벨을 제공한다. 상기 Soot 맵(17-2)은 필터내부온도에 따른 Soot량을 제공한다.

이하 상기 DPF 능동 재생 방법을 도 2 내지 도 5를 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 재생온도 프로파일 맵(17-1)과 Soot 맵(17-2)에 연계된 ECU(17)이고, 제어 대상은 인젝터(13-1)를 동작시키는 HCI(13)이다.

ECU(17)는 S10의 후처리 시스템(10)의 정보 검출단계, S20의 DPF 재생조건 판단단계를 수행한다.

도 2를 참조하면, ECU(17)는 S10의 후처리 시스템 정보 검출을 위해 차량의 마일리지, 운전시간, 운전조건 및 DPF(11)의 Soot 포집 상태, DPF 내부온도, 재생시간을 읽어 확인하고, 특히 상기 DPF 내부온도는 DPF(11)에 대한 온도 센서(15)의 검출값을 읽어 확인한다. 이어 ECU(17)는 S20의 DPF 재생조건 판단을 위해 DPF 내부온도를 T5 실제로 필터재생 목표온도를 T5 목표로 정의하여 T5 실제와 T5 목표를 “T5 실제 > T5 목표"로 비교한다. 여기서 ”>“는 두 값의 크기관계 부등호로서, “T5 실제 > T5 목표"는 T5 실제가 T5 목표 이상의 온도임을 의미한다.

이어 ECU(17)는 T5 실제가 T5 목표 이상인 조건에서 S30의 재생온도 프로파일에 따른 T5 오버슈팅 확인단계를 수행한다.

도 3을 참조하면, ECU(17)는 재생온도 프로파일의 온도-시간 선도에 설정된 T5 목표를 이용하고, 상기 T5 목표에 대한 T5 실제가 보이는 오버슈트(overshoot)의 현상으로 확인한다.

이후 ECU(17)는 S40의 DTI(Drop To Idle) 레벨을 확인한다. 여기서 상기 DTI는 엔진(1)의 회전수가 차량 정차와 같은 변화로 엔진 아이들로 떨어지면서 배기가스 유량이 급격히 줄고 동시에 쿨링 효과 저감으로 DPF(11)의 내부 온도 급상승을 가져오는 현상을 의미한다. 이에 반하는 개념으로 재생 중 내리막길에서 페달은 0%임에도 엔진 RPM(revolution per minute)유지 또는 증가로 산소공급이 많아짐으로써 DPF 내부 온도 급상승을 가져오는 DTO(Drop to Overrun)가 있다. 이를 위해 ECU(17)는 차량탑재센서(도시되지 않음)로 검출된 엔진(1)의 동작 정보중 엔진 RPM(Revolution Per Minute)으로 엔진 아이들을 확인한다.

도 4의 재생온도 프로파일에 따른 T5 오버슈팅평가표를 참조하면, 상기 T5 오버슈팅평가표는 동일한 T5 목표온도 초과에서 Soot량에 따른 필터 내부 온도 평가의 한 예로서 DIT레벨, 운전모드, 온도 기울기 및 최고온도의 항목을 나타낸다. 하기의 4단계 구분은 하나의 예로서, DPF 재생조건에 따라 그 이상이나 이하 단계로 구분될 수 있다.

상기 DIT레벨은 T5 온도 강제 오버슈팅에 대해 다수 단계로 구분된다. 일례로 DIT레벨은 T5 온도 강제 오버슈팅 정도를 4 단계로 구분한다. 상기 운전모드는 DPF 재생모드의 필터재생온도를 4 단계로 구분한다. 상기 온도 기울기는 DPF 내부온도 상승의 100℃/㎝ 기울기를 최고치로 하여 4 단계로 한계치를 구분한다. 상기 최고온도는 DPF 재생시 후분사에 의한 DPF 내부 상승온도를 4 단계로 상한치를 구분한다.

그러므로 상기 DIT레벨, 상기 운전모드, 상기 온도 기울기, 상기 최고온도의 각각은 일대일 매칭된다. 일례로 재생초기와 재생말기의 사이에서 운전모드는 제1단계의 590+50℃, 제2단계의 610+50℃, 제3단계의 630+50℃, 제4단계의 640+50℃, 온도 기울기는 제1단계의 96.9℃/㎝, 제2단계의 132.5℃/㎝, 제3단계의 69.4℃/㎝, 제4단계의 58.2℃/㎝, 최고온도는 제1단계의 864.5℃, 제2단계의 933.0℃, 제3단계의 790.5℃, 제4단계의 765.0℃로 구분되면, DIT레벨은 제1 DTI레벨의 T5_1, 제2 DTI레벨의 T5_2, 제3 DTI레벨의 T5_4, 제4 DTI레벨의 T5_5로 구분되고, T5_1/T5_2/T5_4/T5_5의 각각이 590+50℃/96.9℃/㎝/864.5℃ 또는 610+50℃/132.5℃/㎝/933.0℃ 또는 630+50℃/69.4℃/㎝/790.5℃ 또는 640+50℃/58.2℃/㎝/765.0℃중 하나와 각각 매칭된다.

그 결과 T5 실제가 갖는 T5 목표에 대한 오버슈팅정도는 재생온도 프로파일에 따른 T5 오버슈팅평가표로부터 T5_1,T5_2,T5_4,T5_5의 4단계로 구분되고, T5_1,T5_2,T5_4,T5_5의 각각은 후 분사량의 크기를 달리한다.

이어 ECU(17)는 후 분사량을 산출한다. 도 2를 참조하면, 상기 ECU(17)는 재생온도 프로파일 맵(17-1)을 적용한 T5 오버슈팅 팩터 K_{T5_factor}와 Soot 맵(17-2)을 적용한 Soot 팩터 K_soot _{_factor}가 적용되는 S50의 후 분사량 팩터 적용단계, S60의 후 분사량 산출단계를 수행한다.

S50의 후 분사량 팩터 적용단계에서, 상기 K_{T5_factor}는 T5_1를 최소 크기로 T5_5를 최대 크기로 설정한 상태에서 확인된 T5 오버슈팅 크기에 대해 T5_1,T5_2,T5_4,T5_5 중 어느 하나로 설정된다. 이 경우 후 분사량 크기는 T5를 최대 크기로 하여 T5_1를 최소 크기로 함으로써 분사량이 T5_5에서 T5_1로 갈수록 작아지도록 설정된다. 이와 같이 상기 K_{T5_factor}가 높은 T5 목표 초과 온도가 낮을수록 후 분사량이 작아지도록 설정됨은 Soot 량이 많을 경우 Soot의 활발한 태워짐으로 DPF 내부온도가 높게 상승되기 때문이다. 상기 K_{soot_factor}는 DPF 검출정보로부터 산출된 Soot 량에 대해 설정됨으로써 Soot 량이 많을수록 크게 설정된다. S60의 후 분사량 산출단계에서, 상기 후 분사량은 K_{T5_factor}와 K_soot _{_factor}를 서로 곱하여 산출되어 재생초기 후 분사량 A로 정의된다.

일례로 도 4를 참조하면, 상기 재생초기 후 분사량 A는 높은 T5 오버슈팅온도로 K_{T5_factor}가 T5_5로 설정된 경우 많은 Soot 량 조건을 감안함으로써 재생초기에 맞춰 590+50℃/96.9℃/㎝/864.5℃에 매칭된 후 분사량 크기를 갖는다. 그 결과 상기 재생초기 후 분사량 A는 재생말기 대비 작은 후 분사량 크기를 갖는다.

이후 ECU(17)는 S70의 후 분사제어 단계, S80의 후 분사량 변경 단계, S90의 후 분사 제어 지속 단계를 수행한다.

S70의 후 분사제어 단계에 대해 도 2를 참조하면, ECU(17)는 재생초기 후 분사량 A의 신호를 HCI(13)으로 출력하고, HCI(13)는 재생초기 후 분사량 A에 따른 후 분사량을 인젝터(13-1)로 DPF(11)에 분사한다. 그 결과 DPF(11)에서는 S70의 후 분사제어로 포집된 Soot가 태워져 DPF 내부온도가 올라간다. 이 경우 DPF 내부온도의 상승은 도 4의 재생온도 프로파일에 따른 T5 오버슈팅평가표의 예와 같다. 이어 ECU(17)는 재생온도 프로파일의 온도-시간 선도를 이용하여 온도 센서(15)의 DPF(11)의 DPF 내부온도 검출값과 Soot 양의 검출값 및 DPF 재생시간을 파악한 후 판단결과로부터 T5 오버슈팅평가표의 운전모드의 제1 내지 4 단계에 따른 후 분사량 변경을 수행한다.

S80의 후 분사량 변경 단계에서 ECU(17)는 DPF(11)의 재생시간과 내부온도 변화로부터 운전모드의 제1 내지 4 단계에 대한 확인으로 재생초기 후 분사량 A를 재생말기 후 분사량 B로 변경하여 후 분사량 변경을 수행한다. 이 경우 상기 재생말기 후 분사량 B의 후 분사량 크기를 재생초기 후 분사량 A의 후 분사량 크기보다 많게 설정한다. S90의 후 분사 제어 지속 단계에서 ECU(17)는 재생말기 후 분사량 B의 신호를 HCI(13)에 출력함으로서 인젝터(13-1)의 후분사량 분사가 DPF(11)에 지속된다.

일례로 도 4를 참조하면, 상기 재생말기 후 분사량 B는 높은 T5 오버슈팅온도로 K_{T5_factor}가 T5_5로 설정된 경우 적은 Soot 량 조건을 감안함으로써 재생말기에 맞춰 640+50℃/58.2℃/㎝/765.0℃에 매칭된 후 분사량 크기를 갖는다. 그 결과 상기 재생말기 후 분사량 B는 재생초기 대비 많은 후 분사량 크기를 갖는다.

도 5를 참조하면, 동일한 T5 재생온도 초과하에서 ①의 재생초기와 ②의 재생말기는 Soot 량이 차이가 나고, 상기 Soot 량 차이는 ①의 재생초기를 재생이 활발히 일어나는 조건으로 형성함으로써 필터의 내부온도 상승률이 더 커짐이 예시된다. 그러므로 상기 재생초기 후 분사량 A와 상기 재생말기 후 분사량 B의 후분사량 차이를 이용한 재생온도 프로파일 및 Soot량에 따른 능동적 후분사 제어는 기존의 DPF내 soot 량 정도에 관계없이 재생초기와 재생말기 동안 후 분사량을 동일하게 유지함에 따라 발생되던 급격한 DPF 내부온도의 급격한 상승으로 인한 DPF 필터크랙 발생과 잦은 재생 빈도로 인한 재생효율 저하등의 DPF 품질 문제를 해소한다.

이어 ECU(17)는 S100의 후 분사량 제어 중단단계를 통해 DPF 재생 절차를 모두 완료한다. 이 경우 상기 후 분사량 제어 중단은 설정된 재생시간으로 이루어진다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 후처리 시스템(10)의 DPF 능동 재생 방법은 ECU(17)에 의해 DPF(11)의 포진된 Soot를 태우기 위한 재생 조건 검출시 필터재생 목표온도의 오버슈팅을 DPF 재생온도 프로파일로 확인 후 재생제어가 수행되고, 재생제어시 Soot의 양이 많은 재생초기 대비 양이 적은 재생말기에 후 분사량이 증가됨으로써 DPF 재생온도 프로파일에 따른 오버 슈팅범위의 선 검증에 이은 후 분사량 변화에 의한 급격한 DPF 내부 온도 상승 방지로 DPF 필터 크랙 및 재생효율저하 원인의 형성을 차단하면서 DPF 내구 강건성도 향상시켜준다.

1 : 엔진 3 : 배기 라인
10 : 후처리시스템 11 : DPF(Diesel Particulate Filter)
13 : HCI(Hydro Carbon Injection)
13-1 : 인젝터 15 : 온도 센서
17 : ECU(Engine Control Unit)
17-1 : 재생온도 프로파일 맵
17-2 : Soot 맵

Claims

ECU(Engine Control Unit)에 의한 DPF(Diesel Particulate Filter)의 재생시 DPF 재생온도 프로파일에 따른 필터재생 목표온도의 오버슈팅(over shooting) 확인이 이루어지고, 상기 DPF로 분사되는 후 분사량을 재생 진행에 따라 다르게 하는 능동적 후분사 제어;
가 수행되는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DPF 재생온도 프로파일은 재생온도와 재생시간의 선도에 상기 필터재생 목표온도가 설정된 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 후 분사량은 상기 재생 진행을 재생초기와 재생말기로 구분하여 달라지는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 재생말기에는 상기 재생초기 대비 상기 후 분사량이 증가되는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 능동적 후분사 제어는, (A) 엔진의 동작에 따른 상기 DPF의 DPF 내부온도가 검출되는 단계, (B) 상기 오버슈팅이 상기 DPF 내부온도로 정의된 T5 실제가 상기 필터재생 목표온도로 정의된 T5 목표의 오버슈팅비교로 확인되는 단계, (C) 상기 오버슈팅시 상기 후 분사량의 산출을 위해 T5 오버슈팅 팩터와 Soot 팩터가 산정되는 단계, (D) 상기 T5 오버슈팅 팩터와 상기 Soot 팩터가 상기 재생 진행에 따라 달라지는 상기 후 분사량으로 산출되어 인젝터에 의해 상기 DPF로 분사되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 오버슈팅비교는 상기 T5 목표에 대한 상기 T5 실제의 초과로 이루어지는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 후 분사량은 상기 T5 오버슈팅 팩터와 상기 Soot 팩터를 곱하여 산출되는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 T5 오버슈팅 팩터는 상기 오버슈팅의 정도를 나타내고, 상기 Soot 팩터는 상기 DPF에 포집된 Soot 량의 정도를 나타내는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 T5 오버슈팅 팩터와 상기 Soot 팩터에 의한 상기 후 분사량의 산출값은 재생초기 후 분사량과 재생말기 후 분사량으로 구분되고, 상기 재생 진행을 구분하는 재생초기와 재생말기에 대해 상기 재생초기 후 분사량이 상기 재생초기에 적용되는 반면 상기 재생말기 후 분사량이 상기 재생말기에 적용되는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 재생초기 후 분사량에서 상기 재생말기 후 분사량으로 이어짐은 상기 후 분사량의 산출값이 증가되는 것을 특징으로 하는 DPF 능동 재생 방법.
엔진에서 발생된 배기가스의 Soot가 포집되는 DPF(Diesel Particulate Filter)의 재생 조건 검출시 필터재생 목표온도의 오버슈팅(over shooting)을 DPF 재생온도 프로파일로 확인하여 재생제어를 수행하고, 상기 재생제어시 상기 Soot의 양이 많은 재생초기 대비 양이 적은 재생말기에 후 분사량을 증가시켜 재생 진행을 수행하는 ECU(Engine Control Unit);
가 포함되는 것을 특징으로 하는 후처리 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 ECU는 상기 후 분사량의 산출에 재생온도 프로파일 맵과 soot 맵을 적용하는 것을 특징으로 하는 후처리 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 재생온도 프로파일 맵은 T5 오버슈팅 팩터로 상기 오버슈팅의 정도를 나타내고, 상기 soot 맵은 Soot 팩터로 상기 DPF에 포집된 Soot 량의 정도를 나타내는 것을 특징으로 하는 후처리 시스템.
청구항 13에 있어서, 상기 T5 오버슈팅 팩터와 상기 Soot 팩터는 서로 곱해져 상기 후 분사량으로 산출되는 것을 특징으로 하는 후처리 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 오버슈팅은 상기 DPF의 DPF 내부온도를 상기 필터재생 목표온도와 비교하여 확인되고, 상기 DPF 내부온도는 온도센서로 검출되어 상기 ECU로 제공되는 것을 특징으로 하는 후처리 시스템.