KR100960234B1

KR100960234B1 - 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템

Info

Publication number: KR100960234B1
Application number: KR1020080040029A
Authority: KR
Inventors: 유진환
Original assignee: 쌍용자동차 주식회사
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2010-06-01
Also published as: KR20090114207A

Abstract

디젤차량에서 각종 차량 데이터를 이용하여 매연여과장치(DPF: Diesel Particulate Filter) 볼륨(volume)을 최적화하기 위한 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템이 개시된다.

개시된 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템은, 엔진 오일의 희석량이 일정 한계를 넘지 않도록 하기 위한 오일 희석 허용량을 추정하는 오일 희석 허용량 추정부와; 연비를 최소화하기 위한 최적의 매연여과장치 볼륨을 추정하는 최적 연비 추정부와; 최대 파워에 영향을 최소화하는 최대 허용 배압을 추정하는 배압 추정부와; 허용 가능한 최대 파워 감소량과 허용 가능한 최대 배압을 추정하는 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부와; 엔진배기량을 기준으로 요구되는 최소 매연여과장치 볼륨을 추정하는 최소 DPF 볼륨 추정부와; 상기 오일 희석 허용량 추정부와 최적 연비 추정부와 배압추정부와 최대 파워감소량/최대 배압 추정부와 최소 DPF 볼륨 추정부에서 각각 산출한 값들을 멀티플렉싱하는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서에서 출력되는 DPF 볼륨을 결정하기 위한 다수의 값들을 고려하여 최적의 DPF 볼륨을 결정하는 DPF 볼륨 결정부를 포함한다.

디젤엔진, DPF, 오일 희석량, DPF 볼륨 결정, DPF 볼륨 최적화

Description

디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템{Optimization system of diesel particulate filter volum for a diesel automobile}

본 발명은 디젤차량에서 각종 차량 데이터를 이용하여 매연여과장치(DPF: Diesel Particulate Filter) 볼륨(volume)을 최적화하기 위한 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤 자동차에 적용되는 엔진은 뛰어난 연비, 출력 등에도 불구하고, 디젤 엔진의 특성상 공기 과잉률이 큰 상태에서 연소가 이루어지기 때문에 배출가스 중에는 가솔린 엔진과는 달리 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)의 배출량이 적은 반면 질소산화물(이하, "NOx"라 한다.)과 입자상 물질(PM)이 상당히 많이 배출되는 단점이 있다.

입자상 물질(PM)의 배출에 대하여 연소 제어를 통해 많은 저감이 이루어지고 있으나, 입자성 물질(PM)과 Nox는 서로 상반되는 관계가 있어 Nox를 줄이면 입자상 물질(PM)이 증가하고, 입자상 물질(PM)을 줄이면 반대로 Nox가 증가하게 되어 양자를 동시에 줄이는 데 있어 다소간의 곤란한 상황이 발생한다.

특히, 최근 들어 입자상 물질(PM)은 대기를 오염시키는 가장 중요한 주원인으로 각종 매체에서 보도되고, 인체에 큰 해를 미친다.

이러한 입자상 물질(PM)을 줄이는 수단으로 디젤 자동차의 배기 계에 디젤 입자상 물질필터인 매연여과장치(DPF)를 장착하고 있다. DPF는 디젤 엔진으로부터 배출되는 입자상 물질(PM)을 필터 내에 물리적으로 포집함으로써, 대기중으로 배출되는 입자상 물질(PM)이 최소화되도록 하고, 주행거리, 차압 센서에서 검출되는 포집 농도 등의 분석으로 재생 조건을 만족하는 경우 연료 후 분사(Post Injection) 제어를 통해 배기가스의 온도를 일정온도 이상으로 승온하여 필터에 포집된 입자상 물질(PM)을 연소시켜 제거하는 재생을 수행한다.

세계적으로 자동차, 특히 디젤자동차의 배출가스에 대한 규제가 강화되고 있다. 결국엔 디젤엔진에서 배출되는 PM이 95% 이상 제거되는 DPF 시스템을 장착하여야만 배출가스규제를 만족할 수 있도록 PM규제가 강화되었다. 이렇게 강화된 PM 규제의 시발은 EU 5 법규로, 이 규제를 만족하기 위한 현재 가능한 방법은 DPF장착이 유일하다.

현재 DPF 시스템의 가격은 다른 시스템들에 비하면 매우 높은 편이다. 그래서 모든 자동차 제작사에서는 성능과 내구 측면에서 문제없는 범위 내에서 DPF 볼륨(volume)을 최소화하려고 노력하고 있다. 그러나 이러한 DPF 볼륨 최적화는 많은 다른 인자들과 연결되어 있으며, 또한 각 엔진 및 그 엔진이 장착되는 차량과도 연관되어 있어 쉬운 작업이 아니며 객관화하기도 어려운 맹점을 안고 있다.

종래의 디젤차량은 DPF 볼륨 결정과 관련된 많은 인자를 객관적이며 정확히 고려하지 못한 단점이 있었으며, 또한 그 볼륨을 결정하는 엔지니어에 따라 그 결과가 달라질 수 있는 한계를 내포하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 디젤차량에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, DPF 볼륨 최적화와 관련된 인자들을 객관화 및 로직(logic) 화하여 각 엔진 및 차량에 최적화된 DPF 볼륨을 더욱 정확하게 시뮬레이션(simulation)할 수 있는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 "디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템"은,

엔진 오일의 희석량이 일정 한계를 넘지 않도록 하기 위한 오일 희석 허용량을 추정하는 오일 희석 허용량 추정부와;

연비를 최소화하기 위한 최적의 매연여과장치 볼륨을 추정하는 최적 연비 추정부와;

최대 파워에 영향을 최소화하는 최대 허용 배압을 추정하는 배압 추정부와;

허용 가능한 최대 파워 감소량과 허용 가능한 최대 배압을 추정하는 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부와;

엔진배기량을 기준으로 요구되는 최소 매연여과장치 볼륨을 추정하는 최소 DPF 볼륨 추정부와;

상기 오일 희석 허용량 추정부와 최적 연비 추정부와 배압추정부와 최대 파워감소량/최대 배압 추정부와 최소 DPF 볼륨 추정부에서 각각 산출한 값들을 멀티플렉싱하는 멀티플렉서와;

상기 멀티플렉서에서 출력되는 DPF 볼륨을 결정하기 위한 다수의 값들을 고려하여 최적의 DPF 볼륨을 결정하는 DPF 볼륨 결정부를 포함한다.

또한, 상기 오일 희석 허용량 추정부는,

차량이 일반적인 주행을 할 때 요구되는 토크(torque)와 엔진 회전수(rpm) 및 재생 평균시간(aver.Regen Time)을 입력받아 연료 후 분사량을 계산한 후 이 총 후분사량중 오일이 희석(oil dilution)되는 량을 추정하는 오일 희석량 추정부와;

상기 추정된 오일 희석량과 요구되는 엔진오일 교환주기를 바탕으로 엔진오일의 최대 오일 희석량을 계산하는 최대 오일 희석량 계산부와;

엔진 생PM량(raw PM)과 최대 수트량(max. soot loading량) 및 최대 허용 오일 희석량을 입력받아 상기 계산된 최대 오일 희석량이 허용 오일 희석량을 넘지않는 최소 DPF 볼륨(DPF volume_oil)을 산출하는 오일 희석 허용량 산출부를 포함한다.

또한, 최적 연비 추정부는,

엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), 연료 후 분사량을 입력받아 DPF 볼륨이 변화함에 따른 연비변화 트랜드(trend)를 산출하는 연비 변화 산출부와;

상기 엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), DPF 컨투어( contour), 평균 배기 흐름(aver. exhaust flow)을 입력받아 배압을 추정하는 배압 추정부와;

상기 추정한 배압과 배압 증가에 의해 악화 되는 연비를 입력받아 DPF 볼륨 변화에 따른 연비악화 트렌드를 추정하는 연비 악화 추정부와;

상기 연비 변화 산출부와 상기 연비 악화 추정부에서 각각 산출한 연비 트랜드가 만나는 점을 연비 측면에서의 최적 볼륨(DPF volume_fe)으로 결정하는 최적 연비 결정부를 포함한다.

또한, 상기 배압 추정부는,

목표 최대 파워(Target max. power)에 의해 요구되는 배출 가스 흐름(exhaust gas flow)을 추정하는 배출 가스 흐름 추정부와;

상기 추정한 배출 가스 흐름(ex. gas flow[g/s], DPF 컨투어(contour), 배출 가스 온도(exhuast gas temperature)를 입력으로 최대허용 배압을 넘지않는 DPF 볼륨(DPF volume_power)을 결정하는 배압 결정부를 포함한다.

또한, 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부는,

보증(warranty)해야하는 차량주행거리, DPF 형태(type) 및 아쉬(ash)축적에 영향을 주는 엔진오일 소모량, 엔진오일 중 아쉬(ash)함량을 입력 값으로 아쉬(ash)축적에 따른 배압 증가를 추정하는 배압 증가 추정부와;

상기 추정된 배압 증가량, 허용가능한 최대 파워(max. power)감소량, 허용가능한 최대 배압을 입력 값으로 하여 DPF 볼륨을 최소화할 수 있는 최대 파워 감소량 및 최대 배압을 결정(DPF volume_ash)하는 최대 파워 감소량 및 최대 배압 결정부를 포함한다.

또한, 최소 DPF 볼륨 추정부는,

요구되는 DPF 볼륨대비 엔진배기량의 비, 현재 적용하려는 엔진 배기량을 입력받아 요구되는 최소한의 DPF 볼륨(DPF volume_min)을 계산하는 최소 DPF 볼륨 결정기를 포함한다.

본 발명에 따르면, DPF 볼륨 최적화와 관련된 인자들을 객관화 및 로직(logic)화할 수 있으므로, 각 엔진 및 차량에 최적화된 DPF 볼륨을 더욱 정확하게 최적화할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템의 구성을 보인 블록도로서, 오일 희석 허용량 추정부(110), 최적 연비 추정부(120), 배압 추정부(130), 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부(140), 최소 DPF 볼륨 추정 부(150), 멀티플렉서(160) 및 DPF 볼륨 결정부(170)로 구성된다.

오일 희석 허용량 추정부(110)는 엔진 오일의 희석량이 일정 한계를 넘지 않도록 하기 위한 오일 희석 허용량을 추정하는 기능을 수행하는 것으로서, 차량이 일반적인 주행을 할 때 요구되는 토크(torque)와 엔진 회전수(rpm) 및 재생 평균시간(aver.Regen Time)을 입력받아 연료 후 분사량을 계산한 후 이 총 후분사량중 오일이 희석(oil dilution)되는 량을 추정하는 오일 희석량 추정부(111)와; 상기 추정된 오일 희석량과 요구되는 엔진오일 교환주기를 바탕으로 엔진오일의 최대 오일 희석량을 계산하는 최대 오일 희석량 계산부(112)와; 엔진 생PM량(raw PM)과 최대 수트량(max. soot loading) 및 최대 허용 오일 희석량을 입력받아 상기 계산된 최대 오일 희석량이 허용 오일 희석량을 넘지않는 최소 DPF 볼륨(DPF volume_oil)을 산출하는 오일 희석 허용량 산출부(113)를 포함한다.

최적 연비 추정부(120)는 연비를 최소화하기 위한 최적의 매연여과장치 볼륨을 추정하는 기능을 수행하는 것으로서, 엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), 연료 후 분사량을 입력받아 DPF 볼륨이 변화함에 따른 연비변화 트랜드(trend)를 산출하는 연비 변화 산출부(121)와; 상기 엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), DPF 컨투어(contour), 평균 배기 흐름(aver. exhaust flow)을 입력받아 배압을 추정하는 배압 추정부(122)와; 상기 추정한 배압과 배압 증가에 의해 악화 되는 연비를 입력받아 DPF 볼륨 변화에 따른 연비악화 트렌드를 추정하는 연비 악화 추정부(123)와; 상기 연비 변화 산출부와 상기 연비 악화 추정부에서 각각 산출한 연비 트렌드(trend)가 만나는 점을 연비 측면에서의 최적 볼륨(DPF volume_fe)로 결정하는 최적 연비 결정부(124)를 포함한다.

배압 추정부(130)는 최대 파워에 영향을 최소화하는 최대 허용 배압을 추정하는 기능을 수행하는 것으로서, 목표 최대 파워(Target max. power)에 의해 요구되는 배출 가스 흐름(exhaust gas flow)을 추정하는 배출 가스 흐름 추정부(131)와; 상기 추정한 배출 가스 흐름(ex. gas flow[g/s], DPF 컨투어(contour), 배출 가스 온도(exhuast gas temperature)를 입력으로 최대허용 배압을 넘지않는 DPF 볼륨(DPF volume_power)을 결정하는 배압 결정부(132)를 포함한다.

최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부(140)는 허용 가능한 최대 파워 감소량과 허용 가능한 최대 배압을 추정하는 기능을 수행하는 것으로서, 또한, 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부는, 보증해야하는 차량주행거리, DPF 형태(type) 및 아쉬(ash)축적에 영향을 주는 엔진오일 소모량, 엔진오일 중 아쉬(ash)함량을 입력 값으로 아쉬(ash)축적에 따른 배압 증가를 추정하는 배압 증가 추정부(141)와; 상기 추정된 배압 증가량, 허용가능한 최대 파워(max. power)감소량, 허용가능한 최대 배압을 입력 값으로 하여 DPF 볼륨을 최소화할 수 있는 최대 파워 감소량 및 최대 배압을 결정(DPF volume_ash)하는 최대 파워 감소량 및 최대 배압 결정부(142)를 포함한다.

최소 DPF 볼륨 추정부(150)는 엔진배기량을 기준으로 요구되는 최소 매연여과장치 볼륨을 추정하는 기능을 수행하는 것으로서, 요구되는 DPF 볼륨대비 엔진배기량의 비, 현재 적용하려는 엔진 배기량을 입력받아 요구되는 최소한의 DPF 볼륨(DPF volume_min)을 계산하는 최소 DPF 볼륨 결정기(151)를 포함한다.

멀티플렉서(160)는 상기 오일 희석 허용량 추정부와 최적 연비 추정부와 배압추정부와 최대 파워감소량/최대 배압 추정부와 최소 DPF 볼륨 추정부에서 각각 산출한 값들을 멀티플렉싱하는 기능을 수행하며, DPF 볼륨 결정부(170)는 상기 멀티플렉서(160)에서 출력되는 DPF 볼륨을 결정하기 위한 다수의 값들을 고려하여 최적의 DPF 볼륨을 결정하는 기능을 수행하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템은, 각 그룹별로 최적화된 볼륨을 시뮬레이션하는 하는 부분(110 ~ 150)과 전 그룹에서 최적화된 볼륨 중 최종 DPF 볼륨을 결정하는 부분(160, 170)으로 나눌 수 있다.

먼저, DPF를 재생하기 위해 디젤엔진에서는 연료 후분사를 적용하고 있다.

연료 후분사의 부작용으로는 분사된 연료가 배출가스 배기과정에 100% 빠져나가지 못하고 일부가 실린더 벽면의 엔진오일에 녹아들어 결국 연료가 엔진오일을 희석시켜 엔진오일의 가장 중요한 기능 중의 하나인 점도가 떨어져 결국 엔진 내구에 악영향을 줄 수 있다. 이를 오일 희석(oil dilution)이라고 하며 DPF가 장착된 시스템에서는 이 오일 희석량이 일정 한계를 넘지 않도록 DPF 볼륨이 결정되어야 한다.

이를 계산하기 위해 오일 희석 허용량 추정부(110)의 오일 희석량 추정부(111)는 차량이 일반적인 주행을 할 때 요구되는 토크(torque)와 엔진 회전수(rpm) 및 재생 평균시간(aver.Regen Time)을 입력으로 하여 연료 후분사량을 계산한 후 이 총 후분사량중 오일이 희석(oil dilution)되는 량을 추정하게 된다.

그리고 최대 오일 희석량 계산부(112)는 상기 추정된 오일 희석량과 요구되는 엔진오일 교환주기를 바탕으로 엔진오일의 최대 오일 희석량을 계산하게 되며, 오일 희석 허용량 산출부(113)는 엔진 생PM량(raw PM)과 최대 수트량(max. soot loading량) 및 최대 허용 오일 희석량을 입력으로 상기 계산된 최대 오일 희석량이 허용 오일 희석량을 넘지않는 최소 DPF 볼륨(DPF volume_oil)을 산출하게 된다.

아울러 연비와 관련해선 DPF 볼륨이 증가할수록 주행중 배압도 같이 증가하여 연비의 악화를 초래한다. 이와 반대로 DPF 볼륨이 감소할수록 재생주기가 짧아져 잦은 재생으로 인해 연비가 악화 된다. 이렇듯 상반되는 두 가지의 인자를 최적화하여 연비를 최소화하는 최적의 DPF 볼륨을 계산할 수 있다.

즉, 최적 연비 추정부(120)의 연비 변화 산출부(121)는 엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), 연료 후분사량을 입력받아 DPF 볼륨이 변화함에 따른 연비변화 트랜드(trend)를 산출하여 최적 연비 결정부(124)에 제공한다. 여기서 DPF 볼륨이 증가함에 따라 재생주기가 증가하면서 연비악화가 기하급수적으로 감소한다.

배압 추정부(122)는 상기 엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), DPF 컨투어(contour), 평균 배기 흐름(aver. exhaust flow)을 입력받아 배압을 추정하게 되고, 연비 악화 추정부(123)는 상기 추정한 배압과 배압 증가에 의해 악화 되는 연비를 입력받아 DPF 볼륨 변화에 따른 연비악화 트렌드를 추정하여 상기 최적 연비 결정부(124)에 제공한다. 여기서 DPF 볼륨이 증가함에 따라 일반주행시 증가된 배압으로 연비가 악화된다.

최적 연비 결정부(124)는 상기 연비 변화 산출부(121)와 상기 연비 악화 추정부(123)에서 각각 산출한 연비 트렌드(trend)가 만나는 점을 연비 측면에서의 최적 볼륨(DPF volume_fe)으로 결정하게 된다.

한편, 디젤 엔진에서는 여러 경계(boundary) 조건에 의해 최대 파워(max. power)가 결정되며, 이 경계 조건에 영향을 주는 인자 중 중요한 하나는 배기 시스템에 걸리는 배압이다. 배기 시스템에서 가장 배압이 많이 걸리는 부품이 바로 DPF이며 이 DPF의 배압에 의해 최대 파워가 제한되며 아래와 같이 시뮬레이션 될 수 있을 것이다.

즉, 배압 추정부(130)의 배출 가스 흐름 추정부(131)는 목표 최대 파워(Target max. power)에 의해 요구되는 배출 가스 흐름(exhaust gas flow)을 추정하게 되고, 배압 결정부(132)는 상기 추정한 배출 가스 흐름(ex. gas flow[g/s], DPF 컨투어(contour), 배출 가스 온도(exhuast gas temperature)를 입력으로 최대허용 배압을 넘지않는 DPF 볼륨(DPF volume_power)을 결정하게 된다.

또한, DPF 시스템이 장착된 디젤 차량에서 이전 시스템과 다르게 새로이 고려해야하는 부분이 바로 아쉬(ash) 축적이다. 이 아쉬 축적은 배기 시스템에 걸리는 배압이 차량의 마일리지(mileage) 증가에 따라 같이 증가하는 것으로 의미하며, 이 아쉬(ash)축적에 의한 배압 증가는 엔진의 최대 파워를 감소시키는 결과를 낳는다. 이에 어느 정도의 차량주행거리까지 최대 파워의 감소량을 최소화할 수 있는 DPF의 볼륨이 필요하게 된다. 이렇게 요구되는 최대 파워 저감을 만족할 수 있는 DPF 볼륨을 추정해야 한다. 또한, 아쉬 축적에 따라 증가되는 피크(peak) 배압이 엔진 각 부품들의 최대 허용 배압을 넘지않도록 DPF 볼륨이 결정되어야 한다.

이를 위해 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부(140)의 배압 증가 추정부(141)는 보증해야하는 차량주행거리, DPF 타입(type) 및 아쉬(ash)축적에 영향을 주는 엔진오일 소모량, 엔진오일 중 아쉬(ash)함량을 입력 값으로 아쉬(ash)축적에 따른 배압 증가를 추정하게 된다. 그리고 최대 파워 감소량 및 최대 배압 결정부(142)는 상기 추정된 배압 증가량, 허용가능한 최대 파워(max. power)감소량, 허용가능한 최대 배압을 입력 값으로 하여 DPF 볼륨을 최소화할 수 있는 최대 파워 감소량 및 최대 배압을 결정(DPF volume_ash) 하게 된다.

또한, DPF 볼륨을 벤치 마킹(bench marking)을 통해 최소한의 볼륨을 제한하기 위해 엔진배기량을 기준으로 DPF 볼륨을 나눈 값을 고려할 수 있다. 이는 타 DPF 시스템들의 트랜드를 고려한 것으로 DPF 볼륨을 결정할 때 고려하지 못한 인자들을 일반적이고 개략적으로 흡수할 수 있다.

이를 위해 최소 DPF 볼륨 추정부(150)의 최소 DPF 볼륨 결정기(151)는 요구되는 DPF 볼륨대비 엔진배기량의 비, 현재 적용하려는 엔진 배기량을 입력받아 요구되는 최소한의 DPF 볼륨(DPF volume_min)을 계산하게 된다.

이러한 과정을 통해 DPF 볼륨을 결정하기 위한 각각의 인자에 대한 최적화된 볼륨들을 추정하게 되면 멀티플렉서(160)는 이를 멀티플렉싱하여 DPF 볼륨 결정부(170)에 전달하게 되고, DPF 볼륨 결정부(170)에서는 최적화된 볼륨 중 최종 DPF 볼륨을 결정하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템의 구성을 보인 블록도.

도 2는 도 1의 오일 희석 허용량 추정부의 실시 예를 보인 블록도.

도 3은 도 1의 최적 연비 추정부의 실시 예를 보인 블록도.

도 4는 도 1의 배압 추정부의 실시 예를 보인 블록도.

도 5는 도 1의 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부의 실시 예를 보인 블록도.

도 6은 도 1의 최소 DPF 볼륨 추정부의 실시 예를 보인 블록도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 오일 희석 허용량 추정부 120 : 최적 연비 추정부

130 : 배압 추정부

140 : 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부

150 : 최소 DPF 볼륨 추정부 160 : 멀티플렉서

170 : DPF 볼륨 결정부

Claims

디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템에 있어서,

엔진 오일의 희석량이 일정 한계를 넘지 않도록 하기 위한 오일 희석 허용량을 추정하는 오일 희석 허용량 추정부와;

연비를 최소화하기 위한 최적의 매연여과장치 볼륨을 추정하는 최적 연비 추정부와;

최대 파워에 영향을 최소화하는 최대 허용 배압을 추정하는 배압 추정부와;

허용 가능한 최대 파워 감소량과 허용 가능한 최대 배압을 추정하는 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부와;

엔진배기량을 기준으로 요구되는 최소 매연여과장치 볼륨을 추정하는 최소 DPF 볼륨 추정부와;

상기 오일 희석 허용량 추정부와 최적 연비 추정부와 배압추정부와 최대 파워감소량/최대 배압 추정부와 최소 DPF 볼륨 추정부에서 각각 산출한 값들을 멀티플렉싱하는 멀티플렉서와;

상기 멀티플렉서에서 출력되는 DPF 볼륨을 결정하기 위한 다수의 값들을 고려하여 최적의 DPF 볼륨을 결정하는 DPF 볼륨 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템.
제1항에 있어서, 상기 오일 희석 허용량 추정부는,

차량이 일반적인 주행을 할 때 요구되는 토크(torque)와 엔진 회전수(rpm) 및 재생 평균시간(aver. Regen Time)을 입력받아 연료 후분사량을 계산한 후 이 총 후분사량중 오일이 희석(oil dilution)되는 량을 추정하는 오일 희석량 추정부와;

상기 추정된 오일 희석량과 요구되는 엔진오일 교환주기를 바탕으로 엔진오일의 최대 오일 희석량을 계산하는 최대 오일 희석량 계산부와;

엔진 생PM량(raw PM)과 최대 수트량(max. soot loading량) 및 최대 허용 오일 희석량을 입력받아 상기 계산된 최대 오일 희석량이 허용 오일 희석량을 넘지않는 최소 DPF 볼륨(DPF volume_oil)을 산출하는 오일 희석 허용량 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템.
제1항에 있어서, 상기 최적 연비 추정부는,

엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), 연료 후분사량을 입력받아 DPF 볼륨이 변화함에 따른 연비변화 트랜드(trend)를 산출하는 연비 변화 산출부와;

상기 엔진 생PM량(raw PM), 최대 수트량(max. soot loading량), DPF 컨투어( contour), 평균 배기 흐름(aver. exhaust flow)를 입력받아 배압을 추정하는 배압 추정부와;

상기 추정한 배압과 배압 증가에 의해 악화 되는 연비를 입력받아 DPF 볼륨 변화에 따른 연비악화 트렌드를 추정하는 연비 악화 추정부와;

상기 연비 변화 산출부와 상기 연비 악화 추정부에서 각각 산출한 연비 트랜드가 만나는 점을 연비 측면에서의 최적 볼륨(DPF volume_fe)으로 결정하는 최적 연비 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템.
제1항에 있어서, 상기 배압 추정부는,

목표 최대 파워(Target max. power)에 의해 요구되는 배출 가스 흐름(exhaust gas flow)을 추정하는 배출 가스 흐름 추정부와;

상기 추정한 배출 가스 흐름(ex. gas flow[g/s], DPF 컨투어(contour), 배출 가스 온도(exhuast gas temperature)를 입력으로 최대허용 배압을 넘지않는 DPF 볼륨(DPF volume_power)을 결정하는 배압 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템.
제1항에 있어서, 상기 최대 파워 감소량 및 최대 배압 추정부는,

보증해야하는 차량주행거리, DPF 타입(type) 및 아쉬(ash)축적에 영향을 주는 엔진오일 소모량, 엔진오일 중 아쉬(ash)함량을 입력 값으로 아쉬(ash)축적에 따른 배압 증가를 추정하는 배압 증가 추정부와;

상기 추정된 배압 증가량, 허용가능한 최대 파워(max. power)감소량, 허용가능한 최대 배압을 입력 값으로 하여 DPF 볼륨을 최소화할 수 있는 최대 파워 감소량 및 최대 배압을 결정(DPF volume_ash)하는 최대 파워 감소량 및 최대 배압 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템.
제1항에 있어서, 상기 최소 DPF 볼륨 추정부는,

요구되는 DPF 볼륨대비 엔진배기량의 비, 현재 적용하려는 엔진 배기량을 입력받아 요구되는 최소한의 DPF 볼륨(DPF volume_min)을 계산하는 최소 DPF 볼륨 결정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템.