KR20210091896A - 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210091896A
KR20210091896A KR1020200005150A KR20200005150A KR20210091896A KR 20210091896 A KR20210091896 A KR 20210091896A KR 1020200005150 A KR1020200005150 A KR 1020200005150A KR 20200005150 A KR20200005150 A KR 20200005150A KR 20210091896 A KR20210091896 A KR 20210091896A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst temperature
temperature
exhaust gas
engine
heat loss
Prior art date
Application number
KR1020200005150A
Other languages
English (en)
Inventor
방준혁
서정호
이승원
권준호
허정기
원두일
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200005150A priority Critical patent/KR20210091896A/ko
Publication of KR20210091896A publication Critical patent/KR20210091896A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/501—Vehicle speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

본 발명은 배기가스 후처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 하이브리드 차량에서 촉매 온도를 예측할 수 있는 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 시스템은 동력원인 엔진 및 구동모터; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 산화시키는 촉매 장치; 상태 데이터를 검출하는 상태 검출부; 및 이전 촉매온도 및 시동 오프 시간을 기반으로 최초 촉매온도를 생성하고, 상기 엔진 오프 시, 상기 상태 데이터를 기반으로 열 손실 팩터를 확인하며, 상기 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 차량 제어기를 포함한다.

Description

배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법{EXHAUST GAS POST PROCESSING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 배기가스 후처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 하이브리드 차량에서 촉매 온도를 예측할 수 있는 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle: HEV)이란 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미한다.
하이브리드 차량은 기존 내연 엔진에 전기 차량의 모터를 적용하거나, 내연 엔진과 연료 전지를 조합하여 사용하는 등 2가지 이상의 구동원을 조합 적용한 것으로, 기존의 차량에 비해 친환경적이고, 연비나 성능 면에서 많은 부분이 개선된 차량으로 인식되고 있다.
최근 들어, 차량의 배기가스 중 유해 물질에 대한 각국의 환경 규제가 점차 강화되고 있는 추세이다. 이에 따라, 차량에는 배기가스 규제에 따라 배기가스에 포함된 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유해 물질을 제거시키는 다양한 형태의 촉매 장치가 장착된다.
이러한 촉매 장치들의 예로는 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst: DOC), 질소산화물 흡장촉매(Lean NOx Trap: LNT), 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction: SCR) 및 삼원 촉매 컨버터(three way catalytic converter) 등이 사용되고 있다.
특히, 삼원 촉매 컨버터는 배기가스를 정화하기 위하여 적절한 온도를 유지시켜야 한다. 또한, 삼원 촉매 컨버터는 고온에 오랜 시간 노출될 경우에 파손이 발생되며, 일정 온도 이하로 떨어질 경우에 배기가스의 정화 효율이 떨어진다. 이에 따라, 삼원 촉매 컨버터를 제어하기 위해서는 적절한 촉매 온도를 유지시키기 위하여 촉매 온도를 모델링하여 모니터링할 필요가 있다.
가솔린 차량의 경우에는 엔진에서의 배기 유량을 기반으로 촉매 온도를 모델링하였다. 그러나, 하이브리드 차량에서는 주행 중 엔진 오프 시, 촉매 온도를 정확히 모델링할 수 없었다.
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.
본 발명의 실시 예는 하이브리드 차량에서 촉매 온도를 예측할 수 있는 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다.
그리고 본 발명의 실시 예는 주행 중 엔진 오프 시 촉매 온도를 예측할 수 있는 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 동력원인 엔진 및 구동모터; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 산화시키는 촉매 장치; 상태 데이터를 검출하는 상태 검출부; 및 이전 촉매온도 및 시동 오프 시간을 기반으로 최초 촉매온도를 생성하고, 상기 엔진 오프 시, 상기 상태 데이터를 기반으로 열 손실 팩터를 확인하며, 상기 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 차량 제어기를 포함하는 배기가스 후처리 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 이전 촉매온도, 외기온 및 시동 오프 시간을 기반으로 기초 촉매온도를 생성하고, 상기 기초 촉매온도가 외기온 이상이면 기초 촉매온도를 최초 촉매온도로 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 기초 촉매온도가 외기온 미만이면 상기 외기온을 최초 촉매온도로 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 상태 데이터의 엔진 회전수가 설정 회전수 이하이면 엔진 오프로 판단하고, 상기 상태 데이터의 차속이 설정 속도를 초과하면 상기 차속에 따른 제1 열 손실 팩터를 확인하며, 상기 최초 촉매온도, 상기 제1 열 손실 팩터 및 비열을 기반으로 최종 촉매온도를 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 상태 데이터의 차속이 설정 속도 이하이면 정차에 따른 제2 열 손실 팩터를 확인하고, 상기 최초 촉매온도, 상기 제2 열 손실 팩터 및 비열을 기반으로 최종 촉매온도를 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 최종 촉매온도가 제1 기준 온도를 초과하면 상기 엔진을 통해 촉매 파손 방지 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 최종 촉매온도가 제2 기준 온도 미만이면 상기 엔진을 통해 촉매 재가열 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 상태 검출부는 외기온을 검출하는 외기온 검출기; 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출기; 차량 속도를 검출하는 속도 검출기; 및 특정 시점부터 시간을 카운터하는 타이머를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 동력원인 엔진 및 구동모터, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 산화시키는 촉매 장치를 포함하는 배기가스 후처리 제어 시스템이 배기가스를 후처리를 제어하는 방법에 있어서, 이전 촉매온도 및 시동 오프 시간을 기반으로 최초 촉매온도를 생성하는 단계; 상기 엔진 오프 시, 차속에 따른 열 손실 팩터를 확인하는 단계; 및 상기 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 단계를 포함하는 배기가스 후처리 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 하이브리드 차량에서 엔진 오프 시 촉매 온도를 예측할 수 있으므로 촉매 장치의 정화 효율을 유지시켜 배기가스를 저감시킬 수 있다.
또한, 하이브리드 차량에서 모터로 주행 시 촉매 온도를 예측하여 촉매 장치의 고온 노출을 방지할 수 있으므로 촉매 장치의 파손을 방지할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법이 적용된 하이브리드 차량을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법에 따른 팩터맵을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법에 따른 제어맵을 나타낸 예시도이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법이 적용된 하이브리드 차량을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법이 적용된 하이브리드 차량은 엔진(110), 구동모터(120), 엔진 클러치(130), 변속기(140), 차동기어장치(150) 및 구동휠(160)을 포함한다.
하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(110) 또는 구동모터(120)에서 발생된 동력이 변속기(140)의 입력축에서 선택적으로 전달되고, 변속기(140)의 출련단으로부터 출력된 동력이 차동기어장치(150)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 구동휠(160)을 회전시킴으로써 엔진(110) 또는 구동모터(120)에서 발생된 동력에 의해 하이브리드 차량이 주행한다.
엔진(110)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 즉, 엔진(110)은 연료와 공기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다.
이러한 엔진(110)은 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI(liquefied petroleum injection) 엔진 등의 공지된 각종 엔진이 사용될 수 있다.
구동모터(120)는 배터리(125)로부터 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(120)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(125)에 공급한다.
배터리(125)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(120)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(125)는 EV 모드나, HEV 모드에서 구동모터(120)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 구동모터(120) 및 엔진(110)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
배터리(125)는 상용 전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수도 있다.
엔진 클러치(130)는 엔진(110)과 구동모터(120) 사이에 배치되고, 엔진(110)과 구동모터(120) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(130)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.
엔진 클러치(130)가 오픈(Open)되어 있으면, 하이브리드 차량은 구동모터(120)에 의해서만 구동되므로 구동모터(120)에 의해 구동되고, 엔진 클러치(130)가 락(Lock)되어 있으면 엔진(110)으로만 또는 엔진(110)과 구동모터(120)에 의해 구동될 수 있다.
변속기(150)는 운전모드에 따라 엔진 클러치(130)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 변속비로 분배하여 구동휠(160)에 전달시켜 하이브리드 차량이 주행될 수 있도록 한다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량에서 통상적인 동작은 종래의 하이브리드 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 시스템은 엔진(110), 배기 파이프(205), 촉매 장치(210), 상태 검출기(230) 및 차량 제어기(250)를 포함한다.
엔진(110)은 연료의 연소 후 발생된 배기가스를 배기 매니폴드(미도시)에 모인 후 배기 파이프(205)를 통해 외부로 배출한다.
이때, 배기가스에는 입자상 물질(Particulate Matter: PM)이 포함되어 있으며, 입자상 물질은 수트(soot), 유기성용해물질(Soluble Organic Fraction: SOF) 및 카본입자(carbon or soot) 등을 포함하고 있다.
배기 파이프(205)는 엔진(110)의 배기 매니폴드에 연결되어 배기가스를 차량의 외부로 배출시킨다. 배기 파이프(205) 상에는 촉매 장치(210)가 장착되어 배기가스 내에 포함된 입자상 물질을 제거한다.
촉매 장치(210)는 엔진(110)에서 배출되는 배기가스를 산화시킨다. 즉, 촉매 장치(210)는 엔진(110)에서 배출되는 질소산화물, 입자상 물질 등의 유해 물질을 촉매 작용으로서 저감시키는 것이다.
이러한 촉매 장치(210)는 배기가스 중의 탄화수소(HC)를 산화 반응으로서 물(H20)과 이산화탄소(CO2)로, 일산화탄소(CO)를 이산화탄소(C02)로, 일산화질소(NO)를 질소(N2) 및 이산화질소(NO2)로 변환시킬 수 있다.
예를 들어, 촉매 장치(210)는 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst: DOC), 질소산화물 흡장촉매(Lean NOx Trap: LNT), 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction: SCR) 및 삼원 촉매 컨버터(three way catalytic converter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상태 검출기(230)는 배기가스의 후처리를 제어하기 위한 상태 데이터를 검출한다. 이러한 상태 검출기(230)는 외기온 검출부(233), 회전수 검출부(235), 속도 검출부(237), 시동 검출부(239) 및 타이머(241)를 포함한다.
외기온 검출부(233)는 하이브리드 차량의 외부 온도를 검출하고, 검출한 외기온을 차량 제어기(250)에 제공한다.
회전수 검출부(235)는 엔진(110)의 회전수(Revolutions Per Minute: RPM)를 검출하고, 검출한 엔진(110)의 회전수를 차량 제어기(250)에 제공한다.
속도 검출부(237)는 하이브리드 차량의 속도를 검출하고, 검출한 차속을 차량 제어기(250)에 제공한다.
이러한 속도 검출부(237)는 하이브리드 차량의 구동휠(160)에 장착될 수 있다.
시동 검출부(239)는 운전자가 시동 키, 시동버튼, SMK(Smart Key)를 통해 시동을 요청하면 이를 검출하고, 검출한 시동 온 신호를 차량 제어기(250)에 제공한다. 시동 검출부(239)는 시동을 오프하면 시동 오프 신호를 차량 제어기(250)에 제공한다.
타이머(241)는 차량 제어기(250)의 제어에 따라 특정 시점부터 시간을 카운터하고, 카운터한 시간을 차량 제어기(250)에 제공한다.
차량 제어기(250)는 배기가스 후처리 시스템의 구성 요소인 엔진(110), 촉매 장치(210) 및 상태 검출기(230)를 제어한다.
구체적으로, 차량 제어기(250)는 이전 촉매온도를 확인한다. 이때, 이전 촉매온도는 이전 드라이빙 사이클(driving cycle)에서 마지막으로 저장된 촉매온도를 나타낼 수 있다.
차량 제어기(250)는 시동 오프 시간을 확인한다. 이때, 시동 오프 시간은 시동이 오프된 시점부터 시동이 온 된 시점까지의 시간을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 시동 검출부(239)로부터 시동 오프 신호를 제공받으면, 타이머(241)를 제어하여 시간을 카운터하고, 시동 검출부(239)로부터 시동 온 신호를 제공받으면, 시간을 카운터하는 타이머(241)를 중지한 후 타이머(241)로부터 시간을 제공받아 시동 오프 시간을 확인할 수 있다.
차량 제어기(250)는 엔진(110) 오프 시, 상태 데이터를 기반으로 열 손실 팩터를 확인한다. 이때, 열 손실 팩터는 촉매 장치(210)의 촉매온도를 생성하기 위해 미리 설정된 값일 수 있다.
차량 제어기(250)는 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성한다. 차량 제어기(250)는 최종 촉매온도를 기반으로 촉매 장치(210)를 제어한다.
이러한 목적을 위하여 차량 제어기(250)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 배기가스 후처리 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법에 따른 팩터맵을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법에 따른 제어맵을 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어기(250)는 이전 촉매온도, 외기온 및 시동 오프 시간을 기반으로 기초 촉매온도를 생성한다(S310).
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 이전 드라이빙 사이클에서 마지막으로 저장된 이전 촉매온도를 확인한다.
차량 제어기(250)는 시동이 오프되는 시점부터 시동이 온 되는 시점까지 카운터하여 생성된 시동 오프 시간을 확인한다.
차량 제어기(250)는 상태 검출기(230)의 외기온 검출부(233)로부터 외기온을 제공받는다.
차량 제어기(250)는 복수의 외기온 및 시동 오프 시간 각각에 매칭된 쿨링 팩터를 포함하는 팩터맵을 확인한다. 이러한 팩터맵은 미리 설정될 수 있다.
차량 제어기(250)는 팩터맵을 통해 외기온 및 시동 오프 시간에 매칭된 쿨링 팩터(cooling factor)를 추출한다.
예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 4에 도시된 바와 같이 팩터맵(410)을 확인하고, 팩터맵을 통해 외기온 및 시동 오프 시간에 매칭된 쿨링 팩터를 추출할 수 있다. 즉, 외기온이 0℃이고, 시동 오프 시간이 2000초이면 차량 제어기(250)는 팩터맵(410)을 통해 0.4인 쿨링 팩터를 추출할 수 있다.
차량 제어기(250)는 이전 촉매온도 및 쿨링 팩터를 기반으로 기초 촉매온도를 생성한다. 즉, 차량 제어기(250)는 이전 촉매온도와 쿨링 팩터를 곱하기 연산하여 기초 촉매온도를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이전 촉매온도가 800℃이고, 쿨링 팩터가 0.4이면 차량 제어기(250)는 320℃인 기초 촉매온도를 생성할 수 있다.
차량 제어기(250)는 기초 촉매온도가 외기온 이상인지를 판단한다(S315). 즉, 차량 제어기(250)는 촉매 장치(210)의 촉매온도의 오류를 방지하기 위하여 기초 촉매온도가 외기온 이상인지를 판단한다.
차량 제어기(250)는 기초 촉매온도가 외기온 이상이면 기초 촉매온도를 최초 촉매온도로 생성한다(S320).
차량 제어기(250)는 기초 촉매온도가 외기온 미만이면 외기온을 최초 촉매온도로 생성한다(S325).
차량 제어기(250)는 엔진(110)의 회전수가 설정 회전수 이하인지를 판단한다(S330). 이때, 설정 회전수는 엔진(110)이 오프인지를 판단하기 위해 설정된 회전수이며, 미리 설정될 수 있다. 설정 회전수는 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다.
차량 제어기(250)는 엔진(110)의 회전수가 설정 회전수를 초과하면 배기유량을 기반으로 최종 촉매온도를 생성한다(S335).
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 엔진(110)의 회전수가 설정 회전수를 초과하면 엔진(110)이 구동 중이므로, 일반적으로 촉매온도를 생성할 때 사용하는 배기유량을 기반으로 최종 촉매온도를 생성한다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 연료 분사량의 에너지, 엔진(110)의 파워, 배기유량, 배기가스의 비율을 기반으로 배기가스의 온도를 생성하고, 배기가스의 온도, 배기유량, 배기가스의 비율, 미리 저장된 촉매온도를 기반으로 촉매 열량을 생성하며, 촉매에서 전도와 대류로 나가는 열량과 촉매 열량을 기반으로 총 에너지량을 생성하고, 촉매의 비열, 총 에너지량, 미리 저장된 촉매온도를 기반으로 최종 촉매온도를 생성할 수 있다.
차량 제어기(250)는 엔진(110)의 회전수가 설정 회전수 이하이면 차속이 설정 속도를 초과하는지를 판단한다(S340). 즉, 차량 제어기(250)는 엔진(110)의 회전수가 설정 회전수 이하이면 엔진(110)이 오프 상태라고 판단하고, 차속이 설정 속도를 초과하는지를 판단한다. 이때, 설정 속도는 차량이 정지 상태인지를 판단하기 위해 설정된 값으로, 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 설정 속도는 0일 수 있다.
차량 제어기(250)는 차속이 설정 속도를 초과하면 차속에 따른 제1 열 손실 팩터를 확인한다(S345).
구체적으로, 차량 제어기(250)는 차속이 설정 속도를 초과하면 복수의 차속 및 외기온 각각에 매칭된 팩터를 포함하는 제어맵을 확인한다. 이러한, 제어맵은 미리 설정될 수 있다.
차량 제어기(250)는 제어맵을 통해 차속 및 외기온에 따른 제1 열 손실 팩터를 확인한다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 차속(520) 및 외기온(530)에 따른 제어맵(510)을 확인할 수 있으며, 제어맵(510)을 통해 차속 및 외기온에 매칭된 제1 열 손실 팩터를 확인할 수 있다.
차량 제어기(250)는 차속이 설정 속도 이하이면 정차에 따른 제2 열 손실 팩터를 확인한다(S350).
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 제어맵을 통해 정차 시 차속 및 외기온에 따른 제2 열 손실 팩터를 확인한다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 5에 도시된 제어맵(510)을 정차(525) 시 차속 및 외기온에 따른 제2 열 손실 팩터를 확인할 수 있다.
차량 제어기(250)는 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성한다(S355).
구체적으로, 차량 제어기(250)는 최초 촉매온도, 열 손실 팩터, 비열 및 외기온을 기반으로 최종 촉매온도를 생성한다.
즉, 차량 제어기(250)는 하기의 [수학식]을 통해 최종 촉매온도를 생성할 수 있다.
[수학식]
Figure pat00001
여기서, CTn은 최종 촉매온도를 나타내고, OT는 외기온을 나타내며, CTo는 이전 촉매온도를 나타내고, F는 열 손실 팩터를 나타내며, c는 비열일 수 있다.
차량 제어기(250)는 최종 촉매온도에 대한 모델링을 수행한다(S360).
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 최종 촉매온도가 제1 기준 온도를 초과하는지를 판단한다. 이때, 제1 기준 온도는 촉매 장치(210)의 파손이 발생할 수 있는 온도를 나타낼 수 있으며, 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 온도가 1000℃일 수 있다.
차량 제어기(250)는 최종 촉매온도가 제1 기준 온도를 초과하면 엔진(110)을 통해 촉매 파손 방지 제어를 수행한다. 즉, 차량 제어기(250)는 최종 촉매온도가 제1 기준 온도를 초과하면 촉매 장치(210)가 고온에 노출되어 파손될 수 있는 상황이므로, 엔진(110)의 연료량을 기준치보다 많이 분사하여 농후하게 제어하여 촉매 장치(210)의 온도를 낮출 수 있다.
차량 제어기(250)는 최종 촉매온도가 제2 기준 온도 미만인지를 판단한다. 이때, 제2 기준 온도는 촉매 장치(210)를 재가열시키기 위해 기준이 되는 온도를 나타낼 수 있으며, 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 온도는 350℃일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법은 하이브리드 차량에서 엔진(110)이 오프 시, 차속 및 외기온에 따른 열 손실 팩터를 확인하고, 열 손실 팩터, 외기온 및 이전 촉매온도를 기반으로 최종 촉매온도를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 후처리 제어 방법은 최종 촉매온도를 기반으로 촉매 장치(210)의 정화효율을 유지시킬 수 있으며, 최종 촉매온도를 기반으로 촉매 장치(210)를 고온 노출을 방지할 수 있어 촉매 장치(210)의 파손을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 엔진
120: 구동모터
125: 배터리
130: 엔진 클러치
140: 변속기
150: 차동기어장치
160: 구동휠
210: 촉매 장치
230: 상태 검출기
233: 외기온 검출부
235: 회전수 검출부
237: 속도 검출부
239: 시동 검출부
241: 타이머
250: 차량 제어기

Claims (16)

  1. 동력원인 엔진 및 구동모터;
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 산화시키는 촉매 장치;
    상태 데이터를 검출하는 상태 검출부; 및
    이전 촉매온도 및 시동 오프 시간을 기반으로 최초 촉매온도를 생성하고, 상기 엔진 오프 시, 상기 상태 데이터를 기반으로 열 손실 팩터를 확인하며, 상기 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 차량 제어기;
    를 포함하는 배기가스 후처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 이전 촉매온도, 외기온 및 시동 오프 시간을 기반으로 기초 촉매온도를 생성하고, 상기 기초 촉매온도가 외기온 이상이면 기초 촉매온도를 최초 촉매온도로 생성하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 기초 촉매온도가 외기온 미만이면 상기 외기온을 최초 촉매온도로 생성하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 상태 데이터의 엔진 회전수가 설정 회전수 이하이면 엔진 오프로 판단하고, 상기 상태 데이터의 차속이 설정 속도를 초과하면 상기 차속에 따른 제1 열 손실 팩터를 확인하며, 상기 최초 촉매온도, 상기 제1 열 손실 팩터 및 비열을 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 상태 데이터의 차속이 설정 속도 이하이면 정차에 따른 제2 열 손실 팩터를 확인하고, 상기 최초 촉매온도, 상기 제2 열 손실 팩터 및 비열을 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 최종 촉매온도가 제1 기준 온도를 초과하면 상기 엔진을 통해 촉매 파손 방지 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 최종 촉매온도가 제2 기준 온도 미만이면 상기 엔진을 통해 촉매 재가열 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상태 검출부는
    외기온을 검출하는 외기온 검출기;
    엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출기;
    차량 속도를 검출하는 속도 검출기; 및
    특정 시점부터 시간을 카운터하는 타이머;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  9. 동력원인 엔진 및 구동모터, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 산화시키는 촉매 장치를 포함하는 배기가스 후처리 제어 시스템이 배기가스를 후처리를 제어하는 방법에 있어서,
    이전 촉매온도 및 시동 오프 시간을 기반으로 최초 촉매온도를 생성하는 단계;
    상기 엔진 오프 시, 차속에 따른 열 손실 팩터를 확인하는 단계; 및
    상기 최초 촉매온도 및 열 손실 팩터를 기반으로 최종 촉매온도를 생성하는 단계;
    를 포함하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 최초 촉매온도를 생성하는 단계는
    미리 저장된 이전 촉매온도를 확인하는 단계;
    상기 이전 촉매온도, 외기온 및 시동 오프 시간을 기반으로 기초 촉매온도를 생성하는 단계;
    상기 기초 촉매온도가 외기온 이상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 기초 촉매온도가 외기온 이상이면 기초 촉매온도를 상기 최초 촉매온도로 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기초 촉매온도를 생성하는 단계는
    복수의 외기온 및 시동 오프 시간 각각에 매칭된 쿨링 팩터를 포함하는 팩터맵을 확인하는 단계;
    상기 팩터맵을 통해 상기 외기온 및 시동 오프 시간에 매칭된 쿨링 팩터를 추출하는 단계; 및
    상기 이전 촉매온도 및 쿨링 팩터를 이용하여 기초 촉매온도를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기초 촉매온도가 외기온 이상인지를 판단하는 단계 이후에
    상기 기초 촉매온도가 외기온 미만이면 외기온을 상기 최초 촉매온도로 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 차속에 따른 열 손실 팩터를 확인하는 단계는
    복수의 차속 및 외기온 각각에 매칭된 팩터를 포함하는 제어맵을 확인하는 단계; 및
    상기 제어맵을 통해 상기 차속 및 외기온에 매칭된 열 손실 팩터를 확인하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 엔진 오프 시, 차속에 따른 열 손실 팩터를 확인하는 단계는
    상기 엔진의 회전수가 설정 회전수 이하인지를 판단하는 단계;
    상기 엔진의 회전수가 설정 회전수 이하이면 차속이 설정 속도를 초과하는지를 판단하는 단계;
    상기 차속이 설정 속도를 초과하면 차속 및 외기온에 따른 제1 열 손실 팩터를 확인하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차속이 설정 속도를 초과하는지를 판단하는 단계 이후에
    상기 차속이 설정 속도 이하이면 정차에 따른 제2 열 손실 팩터를 확인하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 최종 촉매온도를 생성하는 단계는
    상기 최종 촉매온도를 하기의 [수학식]을 통해 생성하는 단계로,
    여기서, 상기 [수학식]은
    Figure pat00002

    이며, 상기 CTn은 최종 촉매온도를 나타내고, 상기 OT는 외기온을 나타내며, 상기 CTo는 이전 촉매온도를 나타내고, 상기 F는 열 손실 팩터를 나타내며, 상기 c는 비열을 나타내는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 제어 방법.
KR1020200005150A 2020-01-15 2020-01-15 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법 KR20210091896A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200005150A KR20210091896A (ko) 2020-01-15 2020-01-15 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200005150A KR20210091896A (ko) 2020-01-15 2020-01-15 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210091896A true KR20210091896A (ko) 2021-07-23

Family

ID=77155250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200005150A KR20210091896A (ko) 2020-01-15 2020-01-15 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210091896A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102371252B1 (ko) 냉시동 시 차량 제어 시스템 및 방법
US9162672B2 (en) Method for controlling an exhaust-gas aftertreatment device of a hybrid drive, and hybrid drive
WO2018194046A1 (ja) プラグインハイブリッド車両
US11440528B2 (en) Systems and methods for managing aftertreatment systems
CN103080488B (zh) 用于柴油机颗粒过滤器再生的方法和系统
US11377088B2 (en) Electric vehicles with engines and interaction with aftertreatment
KR101734238B1 (ko) 마일드 하이브리드 차량용 매연 필터 재생 장치 및 방법
CN110578578A (zh) 使催化转化器升温的方法
US10968805B2 (en) Motor vehicle and a method for operating a motor vehicle
CN114475568B (zh) 一种新能源混合动力车辆dpf再生装置的控制方法及系统
KR102383250B1 (ko) 차량 시스템 및 이를 이용하여 매연 필터를 가열하는 방법
US8857152B2 (en) System and method for unloading hydrocarbon emissions from an exhaust after-treatment device
KR20210091896A (ko) 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법
JP4631767B2 (ja) ハイブリッドシステムの排気浄化装置
WO2020080063A1 (ja) ハイブリッドシステム、ハイブリッドシステムの制御装置、および、ハイブリッドシステムの制御方法
KR20130034457A (ko) 하이브리드 차량의 산소 센서 진단 장치 및 방법
EP4098854A1 (en) Systems and methods for reducing emissions with smart alternator
WO2020085003A1 (ja) ハイブリッドシステム、ハイブリッドシステムの制御装置、および、ハイブリッドシステムの制御方法
KR20200076030A (ko) 유해물질 흡장촉매의 유해물질 탈착 방법
US11933213B2 (en) Systems and methods for maintaining aftertreatment capability during vehicle life
EP3995675A1 (en) A method for controlling the operation of an engine system in a vehicle
CN115324756B (zh) 一种行车主动再生方法、装置及电子设备
US20240034300A1 (en) Systems and methods for utilizing hybrid technologies to mitigate aftertreatment system degradation
CN115419488B (zh) 基于太阳能供电的颗粒捕集装置辅助再生系统的控制方法
US20230286489A1 (en) Hybrid system emissions management

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
WITB Written withdrawal of application