KR20190047316A - Apparatus of regenerating gpf and method using the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a device and a method for regenerating a particulate filter. Specifically, the device for regenerating a particulate filter can effectively regenerate a gasoline particulate filter installed in a gasoline vehicle. According to the embodiment of the present invention, the device for regenerating a particulate filter includes: a suction line in which air flows, wherein the air is supplied to a combustion chamber of an engine; an exhaust line in which exhaust gas discharged from the combustion chamber flows; a turbo charger including a turbine installed in the exhaust line and rotating by the exhaust line discharged by the combustion chamber, a compressor installed in the suction line and rotating by being engaged with the turbine, wherein the compressor also compresses external air, a recirculation line joining in the exhaust line of the lower part of the turbine by diverging from the exhaust line of the upper part of the turbine, and a waste gate valve installed in the recirculation line; the particulate filter purifying a particulate material included in the exhaust gas by being installed in the exhaust line; an air supply line joining in the exhaust line in the upper part of the particulate filter by diverging from the exhaust line between the compressor and intake manifold; and a recirculation valve installed in the air supply line.

Description

미세 먼지 필터의 재생 장치 및 방법{APPARATUS OF REGENERATING GPF AND METHOD USING THE SAME}[0001] APPARATUS OF REGENERATING [0002] BACKGROUND OF THE INVENTION [0003]

본 발명은 미세 먼지 필터의 재생 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량이 장시간 동안 저속 저부하 조건에서 운행되는 경우, 미세 먼지 필터를 효과적으로 재생시킬 수 있는 미세 먼지 필터의 재생 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regeneration apparatus and method for a fine dust filter, and more particularly to a regeneration apparatus and a regeneration method of a fine dust filter capable of effectively regenerating a fine dust filter when a vehicle is operated under a low- .

디젤 차량의 주된 대기오염 물질은 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(particulate matter)(이하 "PM"이라 한다)이다. 따라서, 이들은 디젤 차량의 배기가스 규제의 주요한 대상물질이 되고 있다.The main air pollutants in diesel vehicles are nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM). Therefore, they are the main target substances of exhaust gas regulation of diesel vehicles.

이러한 디젤 차량의 배기가스 규제에 대응하기 위한 기술들은, 크게 엔진의 개량과 후처리 기술(post processing technology)로 구분될 수 있다. 특히, 배기가스에 포함된 입자상 물질을 필터로 걸러주는 입자상 물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter; DPF)가 적용된다.Techniques for coping with exhaust gas regulation of such a diesel vehicle can be roughly classified into engine improvement and post processing technology. Particularly, a particulate matter filter (DPF) for filtering the particulate matter contained in the exhaust gas by a filter is applied.

최근에는 가솔린 차량에서 배출되는 미세 먼지를 거르기 위한 가솔린 미세 먼지 필터(Gasoline Particulate Filter; GPF)도 적용되고 있고, 점차적으로 GPF의 사용이 확대되는 추세이다.In recent years, a gasoline particulate filter (GPF) for filtering fine dusts emitted from gasoline vehicles has also been applied, and the use of GPF is gradually increasing.

가솔린 미세 먼지 필터는 배기 가스에 포함된 매연을 확실히 포집하여 PM 배출량을 줄일 수 있다는 장점을 가진다. 그러나 포집된 입자상 물질(PM)을 연소시켜 제거하는 재생 기술에 대한 연구는 미미하다.The gasoline fine dust filter has the advantage of collecting the soot contained in the exhaust gas to reduce PM emissions. However, there is little research on the regeneration technique of burning and removing captured particulate matter (PM).

일반적으로 GPF를 재생하기 위해서는 GPF의 온도가 설정된 온도(예를 들어, 섭씨 500도) 이상일 때, 연료 차단 조건(fuel cut condition)에서 산소가 포함된 배기 가스에 의해 GPF에 퇴적된 카본을 태워 GPF가 재생된다.Generally, in order to regenerate GPF, it is necessary to burn carbon deposited in GPF by exhaust gas containing oxygen in a fuel cut condition when the temperature of GPF is higher than a set temperature (for example, 500 degrees Celsius) Is reproduced.

그러나 운전자의 주행 패턴이 저속 저부하 운전 영역에서 이루어지는 경우, GPF의 온도가 설정된 온도에 도달하지 못하여 GPF를 재생하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.However, when the driving pattern of the driver is performed in the low-speed low-load operation region, the GPF temperature may not reach the set temperature and GPF may not be regenerated.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 가솔린 차량에 탑재된 가솔린 미세 먼지 필터를 효과적으로 재생할 수 있는 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a regeneration apparatus and method for a gasoline fine dust filter capable of effectively regenerating a gasoline fine dust filter mounted on a gasoline vehicle.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 미세 먼지 필터의 재생 장치는 엔진의 연소실로 공급되는 신기가 흐르는 흡기 라인; 상기 연소실에 배출되는 배기 가스가 흐르는 배기 라인; 상기 배기 라인에 구비되고 상기 연소실에서 배출되는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈, 및 상기 흡기 라인에 구비되고 상기 터빈과 연동하여 회전하고 외기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저; 상기 배기 라인에 설치되어 배기 가스에 포함된 입자상 물질을 정화하는 미세 먼지 필터; 상기 컴프레서와 흡기 매니폴드 사이의 흡기 라인에서 분기하여 상기 가솔린 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인으로 합류하는 신기 공급 라인; 및 상기 신기 공급 라인에 설치되는 재순환 밸브;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for regenerating a fine dust filter, comprising: an intake line through which a fresh air flows to a combustion chamber of an engine; An exhaust line through which exhaust gas discharged to the combustion chamber flows; A turbocharger installed in the exhaust line and rotated by an exhaust gas discharged from the combustion chamber, and a compressor provided in the intake line and rotating in conjunction with the turbine and compressing the outside air; A fine dust filter installed in the exhaust line for purifying particulate matter contained in the exhaust gas; A fresh air supply line branching at an intake line between the compressor and the intake manifold and joining to an exhaust line upstream of the gasoline fine dust filter; And a recirculation valve installed in the fresh water supply line.

상기 미세 먼지 필터의 카본 퇴적 조건을 만족하면, 상기 터보차저에 의해 압축된 신기가 상기 신기 공급 라인을 통해 상기 가솔린 미세 먼지 필터로 공급되도록 상기 재순환 밸브가 개방되도록 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.And a controller for controlling the recirculation valve to be opened so that the fresh air compressed by the turbocharger is supplied to the gasoline fine dust filter through the fresh water supply line when the carbon deposition condition of the fine dust filter is satisfied have.

상기 카본 퇴적 조건은 차량의 주행 거리가 설정된 주행 거리를 초과하고, 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 부하가 설정 부하보다 작으며, 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 속도가 설정 속도보다 작으면 만족될 수 있다.The carbon deposition condition is such that when the running distance of the vehicle exceeds the set running distance and the average engine load is less than the set load while traveling the set running distance and the average engine speed is less than the set speed during running the set running distance Can be satisfied.

상기 터빈 상류의 배기 라인에서 분기하여 상기 터빈 하류의 배기 라인으로 합류하는 재순환 라인; 및 상기 재순환 라인에 설치되는 웨이스트 게이트 밸브;를 더 포함할 수 있다.A recirculation line branching at an exhaust line upstream of the turbine and joining to an exhaust line downstream of the turbine; And a waste gate valve installed in the recycle line.

상기 제어기는 상기 웨이스트 게이트 밸브의 개도량을 조절하여 상기 흡기 라인을 흐르는 흡기 가스 압력이 상기 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인의 압력보다 높도록 제어할 수 있다.The controller may control the opening amount of the wastegate valve so that the intake gas pressure flowing through the intake line is higher than the pressure of the exhaust line upstream of the fine dust filter.

상기 재순환 밸브는 상기 컴프레서 하류의 상기 흡기 라인에 설치되는 인터쿨러와 일체로 구비될 수 있다.The recirculation valve may be integrated with an intercooler installed in the intake line downstream of the compressor.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 미세 먼지 필터의 재생 방법은 제어기에 의해, 차량의 주행 거리, 엔진 부하, 및 엔진 속도로부터 미세 먼지 필터의 카본 퇴적 조건이 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 터보차저의 컴프레서와 흡기 매니폴드 사이의 흡기 라인에서 분기하여 상기 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인으로 합류하는 신기 공급 라인에 설치되는 재순환 밸브의 개폐를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of regenerating a fine dust filter, comprising: determining, by a controller, whether carbon deposition conditions of a fine dust filter are satisfied from a travel distance, an engine load, and an engine speed of a vehicle; And controlling the opening and closing of the recirculation valve installed in the fresh air supply line branching at the intake line between the compressor and the intake manifold of the turbocharger and joining to the exhaust line upstream of the fine dust filter by the controller .

상기 카본 퇴적 조건을 만족하면, 상기 터보차저에 의해 압축된 신기가 상기 신기 공급 라인을 통해 상기 미세 먼지 필터로 공급되도록 상기 제어기에 의해 상기 재순환 밸브가 개방되도록 제어할 수 있다.When the carbon deposition condition is satisfied, the controller can control the recirculation valve to be opened by the controller so that the compressed air is supplied to the fine dust filter through the fresh water supply line.

상기 카본 퇴적 조건은 차량의 주행 거리가 설정된 주행 거리를 초과하고, 상기 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 부하가 설정 부하보다 작으며, 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 속도가 설정 속도보다 작으면 만족될 수 있다.Wherein the carbon deposition condition is such that the average running speed of the vehicle exceeds the set running distance and the average engine load is smaller than the set load during running the set running distance and the average engine speed is lower than the set speed Can be satisfied.

상기 재순환 밸브의 개폐를 제어하는 단계 이전에, 상기 터보차저의 터빈을 통과하는 배기 가스량을 조절하여 상기 흡기 라인을 흐르는 흡기 가스 압력이 상기 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인의 압력보다 높도록 제어할 수 있다.The amount of exhaust gas passing through the turbine of the turbocharger may be controlled so as to control the intake gas pressure flowing through the intake line to be higher than the pressure of the exhaust line upstream of the fine dust filter before controlling the opening and closing of the recirculation valve have.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 장치 및 방법에 의하면, 가솔린 미세 먼지 필터에 퇴적된 카본을 강제적으로 태워서 제거할 수 있다.According to the apparatus and method for regenerating the gasoline fine dust filter according to the embodiment of the present invention as described above, the carbon deposited in the gasoline fine dust filter can be forcibly burned and removed.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 먼지 필터의 재생 장치를 포함하는 엔진 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세 먼지 필터의 재생 방법을 도시한 순서도이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a conceptual diagram showing a configuration of an engine system including a regeneration device for a fine dust filter according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing a method of regenerating a fine dust filter according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 미세 먼지 필터의 재생 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 명세서에는 가솔린 미세 먼지 필터를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정하는 것은 아니고, 디젤 먼지 필터에도 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, a fine dust filter reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the gasoline fine dust filter is described in the specification of the present invention, it goes without saying that the scope of the present invention is not limited thereto, and it is also applicable to a diesel dust filter.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 먼지 필터의 재생 장치를 포함하는 엔진 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a configuration of an engine system including a regeneration device for a fine dust filter according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 미세 먼지 필터의 재생 장치가 적용되는 엔진 시스템은 엔진(20)과 터보차저(70)를 포함한다.As shown in FIG. 1, an engine system to which a regeneration apparatus for a fine dust filter according to an embodiment of the present invention is applied includes an engine 20 and a turbocharger 70.

상기 엔진(20)은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 다수의 연소실(21)을 포함한다. 상기 엔진(20)에는 상기 연소실(21)로 공급되는 흡기 가스(또는 신기)가 흐르는 흡기 라인(10)과, 상기 연소실(21)에서 배출되는 배기 가스가 흐르는 배기 라인(30)이 구비된다.The engine 20 includes a plurality of combustion chambers 21 that generate a driving force by combustion of fuel. The engine 20 is provided with an intake line 10 through which an intake gas (or a fresh air) is supplied to the combustion chamber 21 and an exhaust line 30 through which the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 flows.

상기 흡기 라인(10)에는 외부에서 유입되는 신기를 필터링하는 에어 클리너(11)가 구비된다.The intake line (10) is provided with an air cleaner (11) for filtering out incoming air from outside.

상기 연소실(21)의 전단에는 다수의 연소실(21)로 공급되는 흡기를 배분하는 흡기 매니폴드(23)가 구비되고, 상기 흡기 매니폴드(23)의 상류에는 상기 흡기 매니폴드(23)로 유입되는 흡기량을 조절하는 스로틀 밸브(25)가 구비된다.The front end of the combustion chamber 21 is provided with an intake manifold 23 for distributing intake air to a plurality of combustion chambers 21 and an intake manifold 23 is provided upstream of the intake manifold 23, A throttle valve 25 for adjusting the intake air amount is provided.

상기 배기 라인(30)에는 상기 연소실(21)에서 배출되는 배기 가스에 포함된 입자상 물질을 포집하여 정화시키는 미세 먼지 필터(예를 들어, GPF: gasoline particulate filter)(60)가 구비된다.The exhaust line 30 is provided with a particulate filter (eg, GPF) 60 for trapping particulate matter contained in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 and purifying the particulate matter.

상기 터보차저(70)는 상기 흡기 라인(10)을 통해 유입되는 흡기 가스(외기+재순환 가스)를 압축하여 상기 연소실(21)로 공급한다. 상기 터보차저(70)는 상기 배기 라인(30)에 구비되고 상기 연소실(21)에서 배출되는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈(71), 및 상기 터빈(71)과 연동하여 회전하고 흡기 가스를 압축하는 컴프레서(72)를 포함한다. The turbocharger 70 compresses the intake gas (outside air + recycle gas) flowing through the intake line 10 and supplies the compressed air to the combustion chamber 21. The turbocharger 70 includes a turbine 71 provided in the exhaust line 30 and rotated by an exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 and a turbine 71 rotating in conjunction with the turbine 71 to compress the intake gas And a compressor (72).

그리고 터보차저(70)에 의한 흡기 가스 압력(boosting pressure) 조절하기 위해, 재순환 라인(32)과 웨이스트 게이트 밸브(34)가 설치된다. 상기 재순환 라인(32)은 상기 터빈(71) 상류의 배기 라인(30)에서 분기하여 상기 터빈(71) 하류의 배기 라인(30)으로 합류한다. 상기 웨이스트 게이트 밸브(34)는 상기 재순환 라인(32)에 설치된다. 상기 웨이스트 게이트 밸브(34)의 개도량에 따라 상기 터빈(71)의 회전 속도가 조절되고, 이로 인해 상기 컴프레서(72)에 의한 흡기 가스 압력(boosting pressure)이 조절된다. 상기 웨이스트 게이트 밸브(43)의 개도량은 제어기(90)의 제어 신호에 의해 조절된다.A recycle line 32 and a wastegate valve 34 are provided to regulate the boosting pressure by the turbocharger 70. The recirculation line 32 branches at the exhaust line 30 upstream of the turbine 71 and joins to the exhaust line 30 downstream of the turbine 71. The waste gate valve 34 is installed in the recycle line 32. The rotational speed of the turbine 71 is adjusted according to the amount of opening of the wastegate valve 34 so that the boosting pressure of the compressor 72 is controlled. The opening amount of the wastegate valve 43 is adjusted by a control signal of the controller 90. [

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 시스템은 연소실(21)에서 배출되는 배기 가스의 일부를 상기 연소실(21)로 재순환시키는 배기 가스 재순환 장치(exhaust gas recirculation apparatus: EGR 장치)(50)를 포함할 수 있다.The engine system according to the embodiment of the present invention includes an exhaust gas recirculation apparatus (EGR apparatus) 50 for recirculating a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 to the combustion chamber 21 can do.

상기 EGR 장치(50)는 EGR 라인(52), EGR 쿨러(56), 및 EGR 밸브(54)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는 저압 EGR 장치(LP-EGR: low pressure exhaust gas recirculation apparatus)를 예로 들어 설명하지만, 다른 유형의 EGR 장치(예를 들어, 고압 EGR 장치)가 적용될 수도 있다.The EGR device 50 includes an EGR line 52, an EGR cooler 56, and an EGR valve 54. In the embodiment of the present invention, a low pressure exhaust gas recirculation apparatus (LP-EGR) is taken as an example, but another type of EGR apparatus (for example, a high pressure EGR apparatus) may be applied.

상기 EGR 라인(52)은 상기 터빈(71) 후단의 배기 라인(30)에서 분기되어 상기 컴프레서(72) 전단의 흡기 라인(10)으로 합류한다. 상기 EGR 쿨러(56)는 상기 EGR 라인(52)에 배치되고, 상기 EGR 라인(52)을 흐르는 배기 가스를 냉각시킨다. 상기 EGR 밸브(54)는 상기 EGR 라인(52)과 상기 흡기 라인(10)이 합류하는 지점에 배치되고, 상기 EGR 라인(52)을 통해 흡기 라인(10)으로 유입되는 배기 가스량을 조절한다. 여기서, 상기 EGR 라인(52)을 통해 상기 흡기 라인(10)으로 공급되는 배기 가스를 재순환 가스(recirculation gas)라고 한다.The EGR line 52 branches at the exhaust line 30 at the rear end of the turbine 71 and joins to the intake line 10 at the front end of the compressor 72. The EGR cooler 56 is disposed in the EGR line 52 and cools the exhaust gas flowing through the EGR line 52. The EGR valve 54 is disposed at a position where the EGR line 52 and the intake line 10 join together and regulates the amount of exhaust gas flowing into the intake line 10 through the EGR line 52. Here, the exhaust gas supplied to the intake line 10 through the EGR line 52 is referred to as a recirculation gas.

상기 흡기 라인(10)에는 인터쿨러(16)가 설치된다. 상기 인터쿨러(16)는 상기 흡기 라인(10)을 통해 유입되는 흡기 가스를 냉각수와의 열 교환을 통해 냉각시킨다. 즉, 상기 터보차저(70)에 의해 압축된 흡기 가스는 온도가 높아져 팽창하기 때문에, 상기 연소실(21)로 공급되는 흡기 가스의 산소 밀도가 낮아지고, 이로 인해, 상기 엔진(20)에서 요구하는 토크를 출력하기 어렵다. 따라서, 상기 인터쿨러(16)를 통해 흡기 가스를 냉각시켜 흡기 가스의 밀도를 증가시켜 엔진(20)의 연소 효율을 향상시킨다.The intake line (10) is provided with an intercooler (16). The intercooler (16) cools the intake gas flowing through the intake line (10) through heat exchange with the cooling water. That is, since the intake gas compressed by the turbocharger 70 is expanded and expanded in temperature, the oxygen density of the intake gas supplied to the combustion chamber 21 is lowered, It is difficult to output the torque. Therefore, the intake gas is cooled through the intercooler 16 to increase the density of the intake gas, thereby improving the combustion efficiency of the engine 20. [

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 장치가 적용되는 엔진 시스템은 가솔린 미세 먼지 필터(60)로 산소를 포함한 신기를 공급하도록 신기 공급 라인(12)이 구비된다.Meanwhile, an engine system to which a regeneration device for a gasoline fine dust filter according to an embodiment of the present invention is applied is provided with a fresh water supply line 12 for supplying oxygen-containing fresh air to a gasoline fine dust filter 60.

상기 신기 공급 라인(12)는 상기 터보차저(70)의 컴프레서(72)와 상기 흡기 매니폴드(23) 사이의 흡기 라인(10)에서 분기하여 상기 가솔린 미세 먼지 필터(60) 상류의 배기 라인(30)으로 합류한다. The fresh air supply line 12 is branched from the intake line 10 between the compressor 72 of the turbocharger 70 and the intake manifold 23 and is connected to the exhaust line 30).

상기 신기 공급 라인(12)에는 재순환 밸브(40)가 설치되고, 상기 재순환 밸브(40)의 개폐에 따라 흡기 라인(10)에서 배기 라인(30)으로 신기가 선택적으로 공급된다. 상기 재순환 밸브(40)는 상기 인터쿨러(16)의 입구 또는 출구에 일체로 설치될 수 있는데, 바람직하게는 상기 인터쿨러(16)의 상단에 배치될 수 있다. 상기 재순환 밸브(40)의 동작은 제어기(90)의 제어 신호에 의해 동작된다.A recirculation valve 40 is installed in the fresh water supply line 12 and the fresh air is selectively supplied from the intake line 10 to the exhaust line 30 according to the opening and closing of the recirculation valve 40. The recirculation valve 40 may be integrally installed at an inlet or an outlet of the intercooler 16, and may be disposed at an upper end of the intercooler 16. The operation of the recirculation valve 40 is operated by a control signal of the controller 90.

이를 위해, 상기 제어기(90)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.For this purpose, the controller 90 may be provided with one or more processors operating according to the set program, and the set program is adapted to perform each step of the method of regenerating the gasoline fine dust filter according to the embodiment of the present invention .

이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of regenerating a gasoline fine dust filter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 방법을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of regenerating a gasoline fine dust filter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 제어기(90)는 가솔린 미세 먼지 필터(60)의 카본 퇴적 조건이 만족하는지 여부를 판단한다(S10). Referring to FIG. 2, the controller 90 determines whether the carbon deposition condition of the gasoline fine dust filter 60 is satisfied (S10).

상기 카본 퇴적 조건은 차량의 주행 거리, 엔진 부하, 및 엔진 속도로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, 차량의 주행 거리가 설정된 주행 거리(예를 들어, 2,000 km)를 초과하고, 상기 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 부하가 설정 부하보다 작으며, 상기 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 속도가 설정 속도보다 작으면 만족될 수 있다.The carbon deposition condition may be determined from the running distance of the vehicle, the engine load, and the engine speed. For example, when the running distance of the vehicle exceeds the set running distance (for example, 2,000 km), the average engine load is smaller than the set load during running the set running distance, and while running the set running distance It can be satisfied if the average engine speed is less than the set speed.

즉, 상기 카본 퇴적 조건은 운전자의 주행 패턴이 급가속이나 급정지를 하지 않고 저속 저부하 영역에서 주로 주행하는 경우에 해당하는 것으로, 장시간 동안 운전자가 저속 저부하 영역에서 주행하게 되면, 가솔린 미세 먼지 필터(60)가 재생을 위한 온도에 도달하지 못하고 연료 차단 조건(fuel cut condition)을 만족하지 못하기 때문에, 가솔린 미세 먼지 필터(60)에 퇴적된 카본을 태워 제거할 수 없게 된다.That is, the carbon deposition condition corresponds to the case where the driving pattern of the driver does not rapidly accelerate or stop and travel mainly in the low speed low load region. When the driver travels in the low speed low load region for a long time, the gasoline fine dust filter The carbon 60 deposited on the gasoline fine dust filter 60 can not be burned and removed because the filter 60 does not reach the temperature for regeneration and does not satisfy the fuel cut condition.

따라서, 상기 제어기(90)는 상기 카본 퇴적 조건을 만족하면, 상기 웨이스트 게이브 밸브(43)의 개도량이 감소되도록 제어하여 상기 터빈(71)의 회전 속도를 증가시키고, 상기 컴프레서(72)에 의해 압축되는 흡기 가스 압력(boosting pressure)가 가솔린 미세 먼지 필터(60) 상류의 배기 라인(30)의 압력보다 높도록 제어한다(S20). Accordingly, when the carbon deposition condition is satisfied, the controller 90 controls the amount of opening of the waste gate valve 43 to be reduced so as to increase the rotational speed of the turbine 71, and the compressor (72) The boosting pressure is controlled to be higher than the pressure of the exhaust line 30 upstream of the gasoline fine dust filter 60 (S20).

그리고 상기 제어기(90)는 상기 재순환 밸브(40)가 개방되도록 제어하여(S30), 산소가 포함된 압축된 흡기 가스가 가솔린 미세 먼지 필터(60) 상류의 배기 라인(30)으로 공급되도록 한다.The controller 90 controls the recirculation valve 40 to be opened (S30) so that the compressed intake gas containing oxygen is supplied to the exhaust line 30 upstream of the gasoline fine dust filter 60.

이와 같이, 가솔린 미세 먼지 필터(60)로 흡기 가스가 공급되면, 가솔린 미세 먼지 필터(60)와 흡기 가스에 포함된 산소가 결합하여 가솔린 미세 먼지 필터(60)에 퇴적된 카본을 태워 제거하는 재생 과정이 이루어진다.As described above, when the intake gas is supplied to the gasoline fine dust filter 60, the gasoline fine dust filter 60 and the oxygen contained in the intake gas combine with each other to burn off the carbon deposited in the gasoline fine dust filter 60 The process is done.

또는, 상기 S10 단계에서, 운전자가 팁아웃(tip-out) 하는 경우, 상기 제어기(90)는 엔진(20)의 출력을 줄이기 위해 상기 연소실(21)로 신기가 공급되는 것을 차단하도록 제어기(90)는 상기 스로틀 밸브(25)를 차단한다. 이때, 상기 컴프레서(72) 후단과 상기 스로틀 밸브(25) 사이의 흡기 라인(10)에는 상기 터보차저(70)에 의해 과급압이 형성된다. 운전자가 팁아웃하는지 여부는 차량에 구비된 가속 페달 위치 센서(APS: acceleration pedal position sensor)의 개도량으로부터 판단할 수 있다.Alternatively, if the driver tip-out in step S10, the controller 90 controls the controller 90 to block the supply of fresh air to the combustion chamber 21 in order to reduce the output of the engine 20 ) Blocks the throttle valve (25). At this time, the boost pressure is formed by the turbocharger 70 on the intake line 10 between the rear end of the compressor 72 and the throttle valve 25. Whether or not the driver is tip-out can be judged from the amount of opening of the acceleration pedal position sensor (APS) provided in the vehicle.

따라서, 제어기(90)는 상기 재순환 밸브(40)를 개방 제어하여 상기 컴프레서(72) 하류와 상기 스로틀 밸브(25) 사이의 흡기 라인(10)에 형성된 과급압을 상기 신기 공급 라인(12)을 통해 상기 컴프레서(72) 전단의 흡기 라인(10)으로 배출시킨다.The controller 90 opens the recirculation valve 40 to increase the boost pressure formed on the intake line 10 between the downstream of the compressor 72 and the throttle valve 25 to the fresh air supply line 12 To the intake line (10) at the front end of the compressor (72).

만약, 상기 컴프레서(72) 하류와 상기 스로틀 밸브(25) 사이의 흡기 라인(10)에 과급압이 잔존하면, 스로틀 밸브(25)가 다시 열릴 때 서징(surging) 충격이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어기(90)는 상기 재순환 밸브(40)를 개방시켜 상기 신기 공급 라인(12)을 통해 흡기 라인(10)의 과급압을 배출시킨다.If surplus pressure remains in the intake line 10 between the downstream of the compressor 72 and the throttle valve 25, a surging shock may occur when the throttle valve 25 is opened again. Therefore, the controller 90 opens the recirculation valve 40 to discharge the boost pressure of the intake line 10 through the fresh water supply line 12.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 가솔린 미세 먼지 필터의 재생 장치 및 방법에 의하면, 운전자가 장시간 동안 저속 저부하 조건에 주행하더라도 강제적으로 가솔린 미세 먼지 필터로 산소를 포함한 신기를 공급하여 가솔린 미세 먼지 필터에 퇴적된 카본을 태워 재생할 수 있다.As described above, according to the apparatus and method for regenerating the gasoline fine dust filter according to the embodiment of the present invention, even when the driver travels under a low-speed low load condition for a long period of time, a gasifier containing oxygen is forcibly supplied to the gasoline fine dust filter Carbon deposited in the gasoline fine dust filter can be burned and regenerated.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

10: 흡기 라인 11: 에어 클리너
12: 신기 공급 라인 16: 인터쿨러
20: 엔진 21: 연소실
23: 흡기 매니폴드 25: 스로틀 밸브
30: 배기 라인 40: 재순환 밸브
50: EGR 장치 52: EGR 라인
54: EGR 밸브 56: EGR 쿨러
60: 가솔린 미세 먼지 필터 70: 터보차저
71: 터빈 72: 컴프레서
90: 제어기10: Intake line 11: Air cleaner
12: Wearing supply line 16: Intercooler
20: engine 21: combustion chamber
23: intake manifold 25: throttle valve
30: exhaust line 40: recirculation valve
50: EGR device 52: EGR line
54: EGR valve 56: EGR cooler
60: Gasoline fine dust filter 70: Turbocharger
71: turbine 72: compressor
90:

Claims (10)

엔진의 연소실로 공급되는 신기가 흐르는 흡기 라인;
상기 연소실에 배출되는 배기 가스가 흐르는 배기 라인;
상기 배기 라인에 구비되고 상기 연소실에서 배출되는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈, 및 상기 흡기 라인에 구비되고 상기 터빈과 연동하여 회전하고 외기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저;
상기 배기 라인에 설치되어 배기 가스에 포함된 입자상 물질을 정화하는 미세 먼지 필터;
상기 컴프레서와 흡기 매니폴드 사이의 흡기 라인에서 분기하여 상기 가솔린 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인으로 합류하는 신기 공급 라인; 및
상기 신기 공급 라인에 설치되는 재순환 밸브;
를 포함하는 미세 먼지 필터의 재생 장치.An intake line through which fresh air flows to the combustion chamber of the engine;
An exhaust line through which exhaust gas discharged to the combustion chamber flows;
A turbocharger installed in the exhaust line and rotated by an exhaust gas discharged from the combustion chamber, and a compressor provided in the intake line and rotating in conjunction with the turbine and compressing the outside air;
A fine dust filter installed in the exhaust line for purifying particulate matter contained in the exhaust gas;
A fresh air supply line branching at an intake line between the compressor and the intake manifold and joining to an exhaust line upstream of the gasoline fine dust filter; And
A recirculation valve installed in the fresh water supply line;
And a controller for controlling the operation of the fine dust filter. 제1항에 있어서,
상기 미세 먼지 필터의 카본 퇴적 조건을 만족하면, 상기 터보차저에 의해 압축된 신기가 상기 신기 공급 라인을 통해 상기 가솔린 미세 먼지 필터로 공급되도록 상기 재순환 밸브가 개방되도록 제어하는 제어기;
를 더 포함하는 미세 먼지 필터의 재생 장치.The method according to claim 1,
A controller for controlling the recirculation valve to be opened so that a fresh air compressed by the turbocharger is supplied to the gasoline fine dust filter through the fresh water supply line when the carbon deposition condition of the fine dust filter is satisfied;
Further comprising: a micro-dust filter having a plurality of micro-dust filters; 제2항에 있어서,
상기 카본 퇴적 조건은
차량의 주행 거리가 설정된 주행 거리를 초과하고, 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 부하가 설정 부하보다 작으며, 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 속도가 설정 속도보다 작으면 만족되는 미세 먼지 필터의 재생 장치.3. The method of claim 2,
The carbon deposition condition is
When the running distance of the vehicle exceeds the set running distance and the average engine load is smaller than the set load while traveling the set running distance and the average engine speed is less than the set speed while traveling the set running distance, . 제1항에 있어서,
상기 터빈 상류의 배기 라인에서 분기하여 상기 터빈 하류의 배기 라인으로 합류하는 재순환 라인; 및
상기 재순환 라인에 설치되는 웨이스트 게이트 밸브;
를 더 포함하는 미세 먼지 필터의 재생 장치.The method according to claim 1,
A recirculation line branching at an exhaust line upstream of the turbine and joining to an exhaust line downstream of the turbine; And
A waste gate valve installed in the recirculation line;
Further comprising: a micro-dust filter having a plurality of micro-dust filters; 제4항에 있어서,
상기 제어기는
상기 웨이스트 게이트 밸브의 개도량을 조절하여 상기 흡기 라인을 흐르는 흡기 가스 압력이 상기 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인의 압력보다 높도록 제어하는 미세 먼지 필터의 재생 장치.5. The method of claim 4,
The controller
And controls the amount of opening of the wastegate valve so that the intake gas pressure flowing through the intake line is higher than the pressure of the exhaust line upstream of the fine dust filter. 제1항에 있어서,
상기 재순환 밸브는 상기 컴프레서 하류의 상기 흡기 라인에 설치되는 인터쿨러와 일체로 구비되는 미세 먼지 필터의 재생 장치.The method according to claim 1,
Wherein the recirculation valve is integrated with an intercooler installed in the intake line downstream of the compressor. 제어기에 의해, 차량의 주행 거리, 엔진 부하, 및 엔진 속도로부터 미세 먼지 필터의 카본 퇴적 조건이 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 터보차저의 컴프레서와 흡기 매니폴드 사이의 흡기 라인에서 분기하여 상기 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인으로 합류하는 신기 공급 라인에 설치되는 재순환 밸브의 개폐를 제어하는 단계;
를 포함하는 미세 먼지 필터의 재생 방법.Determining by the controller whether the carbon deposition condition of the fine dust filter is satisfied from the running distance of the vehicle, the engine load, and the engine speed; And
Controlling opening and closing of a recirculation valve installed in a fresh air supply line branching at an intake line between a compressor of the turbocharger and an intake manifold and joining to an exhaust line upstream of the fine dust filter by the controller;
And a control unit for controlling the operation of the fine dust filter. 제7항에 있어서,
상기 카본 퇴적 조건을 만족하면,
상기 터보차저에 의해 압축된 신기가 상기 신기 공급 라인을 통해 상기 미세 먼지 필터로 공급되도록 상기 제어기에 의해 상기 재순환 밸브가 개방되도록 제어하는 미세 먼지 필터의 재생 방법.8. The method of claim 7,
When the carbon deposition condition is satisfied,
And controlling the recirculation valve to be opened by the controller such that the fresh air compressed by the turbocharger is supplied to the fine dust filter through the fresh water supply line. 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 카본 퇴적 조건은
차량의 주행 거리가 설정된 주행 거리를 초과하고, 상기 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 부하가 설정 부하보다 작으며, 설정된 주행 거리를 주행하는 동안 평균 엔진 속도가 설정 속도보다 작으면 만족되는 미세 먼지 필터의 재생 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
The carbon deposition condition is
When the average running speed of the vehicle exceeds the set running distance and the average engine load during running the set running distance is smaller than the set load and the average engine speed is less than the set speed during running the set running distance, A method of regenerating a filter. 제8항에 있어서,
상기 재순환 밸브의 개폐를 제어하는 단계 이전에,
상기 터보차저의 터빈을 통과하는 배기 가스량을 조절하여 상기 흡기 라인을 흐르는 흡기 가스 압력이 상기 미세 먼지 필터 상류의 배기 라인의 압력보다 높도록 제어하는 미세 먼지 필터의 재생 방법.9. The method of claim 8,
Before the step of controlling the opening and closing of the recirculation valve,
And controlling the amount of exhaust gas passing through the turbine of the turbocharger so that the intake gas pressure flowing through the intake line is higher than the pressure of the exhaust line upstream of the fine dust filter.
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