KR20230079782A

KR20230079782A - Dpf 보호식 재생금지 방법

Info

Publication number: KR20230079782A
Application number: KR1020210166907A
Authority: KR
Inventors: 이승준; 김주현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-06-07

Abstract

본 발명의 DPF 보호식 재생금지 방법은 DPF 재생모드 중 DPF 재생금지모드의 전환 시 신기량, 배기유량, 부스트(Boost), 및 배기 공기량 중 어느 하나에 의한 제어로 수행되는 DPF 내부 쿨링 모드가 DPF 내부 온도를 DPF 재생 온도 구간인 550~650℃로 안정화된 다음, 차속제한이 적용된 차량 일반모드를 수행하면서 DPF 재생금지 해제 시 DPF 재생 모드가 다시 수행됨으로써 재생과 재생금지 전환 시 급격한 DPF 내부 온도 상승이 방지되고, 특히 DPF 재생 중 발생한 DPF 재생 금지 시 일정 조건에서 DPF 쿨링 모드를 수행함으로써 온도 상승으로 인한 엔진의 DTO(Drop To Overrun)/DTI(Drop To Idle)가 방지되는 특징을 갖는다.

Description

DPF 보호식 재생금지 방법{Regeneration Prohibition Method for Protecting DPF}

본 발명은 DPF 재생금지제어에 관한 것으로, 특히 차량에 적용된 DPF가 재생모드를 재생 금지 모드로 전환하더라도 DPF 내부 온도 상승이 방지되는 DPF 보호식 재생금지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 배기계에 적용된 DPF(Diesel Particulate Filter)는 엔진에서 배출된 배기가스 내에 그을음인 수트(Soot)를 포집하고 일정 이상 포집(또는 과포집)되면 엔진제어로 DPF 재생을 수행하여 수트를 산화시켜 준다. 그러므로 상기 DPF 재생은 DPF내 포집된 수트를 산화함을 의미한다.

특히 상기 DPF 재생은 통상 550도~650℃의 온도범위에서 이루어지고, DPF 재생열이 외부로 방열됨으로써 DPF가 차량 측면에 장착된 상용차량에서 DPF 재생 중 차량 주변 환경에 대한 화제 위험성에 주의를 요하고 있다.

이를 위하여 DPF가 차량 측면에 위치한 상용차량의 경우, 화재의 위험이 있는 폐지집하 장소에서 차량을 정차하여 작업할 때 운전자가 DPF 재생을 중지할 수 있도록 버튼 기능을 제공한다.

일례로 차량은 DPF 재생 중 DPF 재생 금지 기능을 작동하면 즉각적으로 일반 주행 모드로 변경 된다.

그러므로 상용차의 운전자는 상황을 판단하여 버튼으로 DPF 재생을 탈출 또는 금지시킴으로써 차량이 화재 위험지역에 있을 때 DPF 재생을 일시적으로 중단하여 화제위험성이 방지될 수 있다.

국내공개특허 KR 10-2018-0076875(2018.07.06)

하지만, DPF 재생 중 DPF 재생금지 버튼 조작은 즉각적으로 DPF 재생 모드를 탈출하는 반면 DPF를 파손시킬 수 있다.

일례로 재생중인 DPF의 재생을 갑자기 중단하는 경우(즉, DPF 재생 모드를 갑작스런 일반 주행모드로 변경하는 경우), 공급되는 산소의 양이 급증하여 산화가 더 급격히 진행되면서 순간적인 산소의 공급에 의한 DTO(Drop To Overrun)으로 DPF의 내부온도가 급격히 높아질 수 있다.

특히 차량은 DPF 재생 금지 기능의 상습적인 사용을 막기 위해 추가된 차속제한 기능이 복합적으로 작용하게 되면, 순간적인 산소 공급과 동시에 열정체로 인한 DPF 내부 온도상승이 가속됨으로써 과포집된 DPF에서는 DPF 크랙을 유발하여 파손으로 진행될 수 있다. 이 경우 상기 차속제한 기능은 DPF 재생 중지 기능을 사용자가 빈번하게 사용함에 따른 제때 제거되지 못해 DPF 내 과다한 수트 포집으로 인한 DPF 재생문제와 함께 심한 경우 DPF 막힘으로 인한 배압상승, 연비저하, 엔진 꺼짐 등의 문제들을 방지하기 위함이다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 차량에 적용된 DPF가 재생모드를 재생 금지 모드로 전환하더라도 급격한 DPF 내부 온도 상승이 방지되고, 특히 DPF 재생 중 발생한 DPF 재생 금지 시 일정 조건에서 DPF 쿨링 모드를 수행함으로써 온도 상승으로 인한 엔진의 DTO(Drop To Overrun)/DTI(Drop To Idle)가 방지되는 DPF 보호식 재생금지 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DPF 보호식 재생금지 방법은 DPF 재생모드 중 DPF 재생금지모드로 전환되는 단계, 신기량, 배기유량, 부스트, 및 배기 공기량 중 어느 하나에 의한 제어로 DPF 내부 온도를 안정화시키는 DPF 내부 쿨링 모드가 수행되는 단계, 차량 주행이 차량 일반모드로 전환되는 단계, 및 DPF 재생금지모드의 해제로 상기 DPF 재생모드가 다시 수행되는 단계를 포함하고, 상기 DPF 내부 쿨링 모드로 상기 DPF 내부로 유입되는 산소의 양이 감소되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 DPF 내부 온도의 안정화는 시간에 따른 온도 변화가 기 설정한 일정 온도 범위 내이거나 또는 온도 변화율이 일정 값 이내이다.

바람직한 실시예로서, 상기 DPF 재생금지모드의 전환은 버튼 조작으로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 신기량은 흡기 스로틀의 개도 변화로 제어되며, 상기 개도 변화는 상기 신기량을 줄여준다. 상기 배기유량은 EGR 밸브의 밸브 열림으로 제어되며, 상기 밸브 열림은 상기 배기유량을 EGR로 우회시켜준다. 상기 부스트는 WGT 또는 VGT의 개도 변화로 제어되며, 상기 개도 변화는 부스트 압을 줄여준다. 상기 배기 공기량은 배기브레이크의 닫힘으로 제어되며, 상기 닫힘은 상기 배기공기량을 줄여준다.

바람직한 실시예로서, 상기 DPF 내부 온도의 안정화 영역은 DPF 재생 온도 구간이 적용된다.

바람직한 실시예로서, 상기 차량 일반모드는 차속제한으로 상기 차량 주행을 제한해 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 DPF 재생모드는 기 설정된 DPF 재생 주기에 따라 실행된다.

이러한 본 발명의 DPF 보호식 재생금지 방법은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, DPF 재생모드가 DPF 재생금지모드로 전환하더라도 DPF 내부 온도의 급격한 상승이 방지된다. 둘째, DPF 재생금지모드에 DPF 쿨링 모드를 적용하여 일정 조건(예, 시간 및 T5온도 등)에서 작동시킴으로써 온도 상승으로 인한 엔진의 DTO(Drop To Overrun)/DTI(Drop To Idle)가 방지된다. 셋째, DPF 쿨링 모드로 DPF 재생금지모드 시 배압상승/연비저하/엔진 꺼짐 방지의 차속제한 기능이 복합적으로 작용할 때 발생되던 제반 문제가 모두 해소된다. 넷째, 운전자기 재생금지 버튼을 빈번하게 사용하더라도 DPF 크랙 및 파손이 방지된다. 다섯째, DPF 재생금지 버튼이 구비된 차량에서도 DPF 품질 문제가 감소된다.

도 1은 본 발명에 따른 DPF 보호식 재생금지 방법의 순서도이다.

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 보호식 재생금지 방법은 S10과 S60의 DPF 재생모드 사이에서 수행되는 S20과 S50의 DPF 재생금지모드를 수행하는 경우, S30의 DPF 내부 쿨링 모드 수행 후 S40의 차량 일반모드가 수행됨을 특징으로 한다.

이와 같은 상기 DPF 보호식 재생금지 방법은 차량 중 DPF가 차량 측면에 장착된 상용차량에 적용되며, 상기 상용차량은 제어기를 구비하여 DPF 보호식 재생금지 단계를 수행하고, 상기 제어기는 상용차량의 엔진과 흡기/배기 시스템에 적용된 흡기 스로틀(Intake Throttle), EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브, WGT(Waste Gate Turbocharger)/VGT(Variable Geometry Turbo Charger), 배기브레이크 및 DPF에 대한 동작을 제어한다. 이 경우 상기 제어기는 엔진 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.

일례로 S10의 DPF 재생모드 수행은 제어기의 재생 로직에 따른 절차 진입으로, DPF의 필터 재생을 의미한다.

일례로 S20의 DPF 재생금지모드 작동은 DPF 재생을 인터럽트(Interrupt)하도록 운전석에 구비된 버튼을 운전자가 누름으로써 제어기에서 인식됨을 의미한다.

구체적으로 S30의 DPF 내부 쿨링 모드는 S31의 온도제어인자 선택 단계, S32의 신기량 공급 제어 단계, S33의 배기유량 우회 제어 단계, S34의 부스트 제어 단계, S35의 배기 공기량 제어 단계, S36의 DPF 내부 쿨링 단계, S37의 DPF 내부 온도 판단 단계로 수행된다.

이를 위해 상기 온도제어인자 선택(S31)은 신기량, 배기유량, 부스트 및 배기 공기량을 적용한다.

일례로 상기 신기량 공급 제어(S32)는 흡기 스로틀을 적용하고, 상기 흡기 스로틀을 닫아 신기량을 줄여주는 흡기 스로틀 개도 변화로 수행된다. 상기 배기유량 우회 제어(S33)는 EGR 밸브를 적용하고, 상기 EGR 밸브를 열어 EGR로 들어가는 배기유량을 늘여 주는 EGR 밸브 개폐로 수행된다. 상기 부스트 제어(S34)는 WGT/VGT를 적용하고, 상기 WGT/VGT를 열어 부스트를 줄여주는 WGT/VGT 개도 변화로 수행된다. 상기 배기 공기량 제어(S35)는 배기브레이크를 적용하고, 상기 배기브레이크를 닫아 배기공기량을 줄여주는 배기브레이크 개폐로 수행된다.

일례로 상기 DPF 내부 쿨링(S36)은 흡기 스로틀 개도 변화(S32), EGR 밸브 개폐(S33), WGT/VGT 개도 변화(S34), 및 배기브레이크 개폐(S35) 중 어느 하나를 수행한 결과로서, DPF로 갑자기 유입되는 산소의 양을 감소시켜 준다.

이로부터 상기 DPF 내부 쿨링(S36)의 결과는 DPF 재생 모드 탈출 후 즉각적으로 변경된 일반 주행 모드에서 갑작스런 DPF 내부 온도상승에 의한 DPF 파손을 방지하는데 기여한다.

일례로 상기 DPF 내부 온도 안정 상태 확인(S37)은 550~650℃의 온도범위로 이루어진다. 이 경우 상기 550~650℃의 DPF 온도범위는 DPF 재생의 온도범위이다.

그러므로 상기 DPF 내부 쿨링(S36)은 흡기 스로틀 개도 변화(S32), EGR 밸브 개폐(S33), WGT/VGT 개도 변화(S34), 및 배기브레이크 개폐(S35) 중 어느 하나로 DPF 내부 온도 안정 상태 확인(S37)이 이루어질 때까지 지속된다. 이 경우 상기 DPF 내부 온도의 안정화는 시간에 따른 1)온도 변화가 기 설정한 일정 온도 범위 내로 되거나 또는 2)온도 변화율이 일정 값 이내로 되는 경우를 의미한다.

특히 상기 DPF 내부 온도 안정 상태 확인(S37)의 결과는 운전석 클러스터에서 DPF 내부 온도 상태로 표시됨으로써 운전자의 확인으로 재생금지 버튼을 다시 조작하여 해제하거나 또는 제어기가 DPF 내부 온도를 인식하는 로직을 이용하여 자동적으로 재생금지 해제로 전환할 수 있다.

일례로 상기 차량 일반모드 수행(S40)은 일반주행 및 차속제한으로서, 상기 일반주행은 DPF 재생이 없는 차량 주행 상태이고, 상기 차속제한은 일반주행 시 차속 조건을 주어 제한한다. 이 경우 상기 차속제한은 DPF 재생 중지 기능을 사용자가 빈번하게 사용하는 경우 DPF내 수트가 제때 제거되지 못하여 과다한 수트 포집으로 인한 DPF 재생문제나 심한 경우 DPF막힘으로 배압상승, 연비저하, 엔진꺼짐 등의 문제들을 방지하기 위함이다.

일례로 상기 DPF 재생금지모드 해제(S50)는 550~650℃의 DPF 내부 온도에서 수행되며, 이는 운전자의 해제 버튼 조작 또는 제어기의 자동 로직으로 수행될 수 있다.

그 결과 제어기는 일시적으로 중지되었던 S10의 DPF 재생 모드를 다시 시작한다.

일례로 상기 DPF 재생모드 지속(S60)은 제어기의 재생 로직에 따른 절차 재진입이므로 DPF의 필터 재생을 의미한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 DPF 보호식 재생금지 방법은 DPF 재생모드 중 DPF 재생금지모드의 전환 시 신기량, 배기유량, 부스트(Boost), 및 배기 공기량 중 어느 하나에 의한 제어로 수행되는 DPF 내부 쿨링 모드가 DPF 내부 온도를 DPF 재생 온도 구간인 550~650℃로 안정화된 다음, 차속제한이 적용된 차량 일반모드를 수행하면서 DPF 재생금지 해제 시 DPF 재생 모드가 다시 수행됨으로써 재생과 재생금지 전환 시 급격한 DPF 내부 온도 상승이 방지되고, 특히 DPF 재생 중 발생한 DPF 재생 금지 시 일정 조건에서 DPF 쿨링 모드를 수행함으로써 온도 상승으로 인한 엔진의 DTO/DTI가 방지된다.

S10,S60 : DPF 재생모드
S20,S50 : DPF 재생금지모드
S30 : DPF 내부 쿨링 모드
S40 : 차량 일반모드

Claims

DPF(Diesel Particulate Filter) 재생모드 중 DPF 재생금지모드로 전환되는 단계,
신기량, 배기유량, 부스트(Boost), 및 배기 공기량 중 어느 하나에 의한 제어로 DPF 내부 온도를 안정화시키는 DPF 내부 쿨링 모드가 수행되는 단계,
차량 주행이 차량 일반모드로 전환되는 단계, 및
DPF 재생금지모드의 해제로 상기 DPF 재생모드가 다시 수행되는 단계를 포함하고,
상기 DPF 내부 쿨링 모드로 상기 DPF 내부로 유입되는 산소의 양이 감소되는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DPF 내부 온도의 안정화는 시간에 따른 온도 변화가 기 설정한 일정 온도 범위 내인 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DPF 내부 온도의 안정화는 온도 변화율이 일정 값 이내로 되는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DPF 재생금지모드의 전환은 버튼 조작으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 신기량은 흡기 스로틀(Intake Throttle)의 개도 변화로 제어되며,
상기 개도 변화는 상기 신기량을 줄여주는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 배기유량은 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브의 밸브 열림으로 제어되며,
상기 밸브 열림은 상기 배기유량을 EGR로 우회시켜주는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 부스트(Boost)는 WGT(Waste Gate Turbocharger) 또는 VGT(Variable Geometry Turbo Charger)의 개도 변화로 제어되며,
상기 개도 변화는 부스트 압력을 줄여주는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 배기 공기량은 배기브레이크의 닫힘으로 제어되며,
상기 닫힘은 상기 배기공기량을 줄여주는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DPF 내부 온도의 안정화 영역은 DPF 재생 온도 구간인 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차량 일반모드는 차속제한으로 상기 차량 주행을 제한해 주는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DPF 재생모드는 기 설정된 DPF 재생 주기에 따라 실행되는 것을 특징으로 하는 DPF 보호식 재생금지 방법.