KR101326998B1

KR101326998B1 - 매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법

Info

Publication number: KR101326998B1
Application number: KR1020070122085A
Authority: KR
Inventors: 전병모
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20090055256A

Abstract

본 발명은 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 캐니스터에 포집된 연료 증발가스와 배기가스를 이용하여 재생시킴으로써 매연 여과 효율을 향상시킬 수 있는 매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법에 관한 것이다.

캐니스터, 연료 증발가스, 매연 여과부, 배기가스, 미연소, 퇴적물, 재생

Description

매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법{A filter of sooty smoke and filtering method of sooty smoke using the same}

본 발명은 매연 여과 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 캐니스터에 포집된 연료 증발가스와 배기가스를 이용하여 재생시킴으로써 매연 여과 효율을 향상시킬 수 있는 매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법에 관한 것이다.

매연 여과부는 미연소에 의한 배기가스에 포함된 퇴적물을 포집하고, 포집한 퇴적물을 태움(이하, 재생)으로써, 배기가스에 미연소에 의한 퇴적물이 포함되지 않도록 하는 장치이다.

종래에는 매연 여과 장치에 일정량 이상의 미연소에 의한 퇴적물이 포집되면 전기히터나 버너 등을 이용하여 강제적으로 퇴적물을 재생시켰다. 따라서, 종래의 매연 여과 장치는 퇴적물을 재생시키기 위한 전기히터나 버너 등을 구비하여야 함에 따라 장치 구조가 복잡하고, 고장이 잦은 단점이 있었다.

그리고, 종래의 다른 매연 여과 장치는 650℃인 미연소에 의한 퇴적물의 재생 온도를 촉매나 연료 첨가제 등을 이용하여 300℃ 수준으로 낮추고, 배기가스를 이용하여 퇴적물을 재생시켰다. 하지만, 촉매나 연료 첨가제 등을 이용한 매연 여과 장치도 시내버스와 같이 주행속도가 낮아 배기가스의 온도가 250℃를 넘지 않는 경우와, 배기가스의 온도가 150 ~ 220℃로 낮은 중소형 차량에는 적용될 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 캐니스터에 포집된 연료 증발가스와 배기가스를 이용하여 재생시킴으로써 매연 여과 효율을 향상시킬 수 있는 매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 장치는 연료탱크에서 발생한 연료 증발가스가 포집되는 캐니스터와; 미연소에 의하여 배기가스에 포함된 퇴적물을 포집하고, 포집한 퇴적물을 연소시켜 제거함으로써 재생되는 매연 여과부와; 상기 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차를 감지하는 차압센서와; 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양 및 상기 차압센서가 감지한 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차가 전송되며, 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양과, 상기 차압센서가 감지한 상기 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차, 및 배기가스의 온도에 따라 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 전자 제어 유닛을 구비한다.

상기 매연 여과 장치는 상기 캐니스터로부터 엔진 실린더로 상기 연료 증발가스가 이동하는 제1 연료라인과; 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스가 이동하는 제2 연료라인과; 상기 전자 제어 유닛의 제어하에 상기 제1 연료라인을 개폐시키는 제1 솔레노이드 밸브와; 상기 전자 제어 유닛의 제어하에 상기 제2 연료라인을 개폐시키는 제2 솔레노이드 밸브를 더 구비한다.

상기 전자 제어 유닛은, 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 상기 차압센서가 감지한 상기 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차가 일정압을 초과하며, 상기 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 상기 제2 솔레노이드 밸브를 오픈하여 상기 제2 연료라인을 통하여 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시킨다.

본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 방법은 캐니스터에 포집된 연료 증발가스의 양 및 차압센서가 감지한 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차가 전송되는 단계와; 전송된 상기 매연 여과부의 전단 및 후단의 압력차에 따른 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물의 양을 계산하는 단계와; 계산한 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 일정량을 초과하는가를 판단하는 단계와; 계산한 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 일정량을 초과하면, 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하는가를 판단함과 아울러, 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하는가를 판단하는 단계와; 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 상기 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 개방하여 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 단계를 포함한다.

상기 매연 여과 방법은 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 단계는, 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 상기 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 재생시킬 수 있는 운전조건인가를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 재생시킬 수 있는 운전조건이면, 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 개방하여 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시킨다.

상기 매연 여과 방법은 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 이동하는 상기 연료 증발가스의 양 및 상기 배기가스의 온도에 따라 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 재생되었는가를 판단하는 단계와; 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 재생되었으면, 상기 제2 솔레노이드 밸브를 닫아 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스의 이동을 차단하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법은 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 일정량을 초과할 때, 캐니스터에 포집된 연료 증발가스가 일정량을 초과하고, 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 캐니스터에 포집된 연료 증발가스와 배기가스를 이용하여 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 재생시킨다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 장치 및 이를 이용한 매연 여과 방법은 퇴적물을 재생시키기 위한 전기히터나 버너 등을 구비하지 않아도 됨 과 아울러, 배기가스의 온도가 낮더라도 배기가스가 연료 증발가스를 폭발시킬 수 있는 온도이면 되므로 시내버스와 같이 주행속도가 낮아 배기가스의 온도가 250℃를 넘지 않는 경우와, 배기가스의 온도가 150 ~ 220℃로 낮은 중소형 차량에는 적용될 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 장치는 연료가 저장된 연료탱크(10)와, 연료탱크(10)에서 발생한 연료 증발가스가 포집되는 캐니스터(Canister)(12)와, 미연소에 의하여 배기가스에 포함된 퇴적물을 포집하고, 포집한 퇴적물을 연소시켜 제거함으로써 재생되는 매연 여과부(14)와, 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차를 감지하는 차압센서(16)와, 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양 및 차압센서(16)가 감지한 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차가 전송되며, 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양과, 차압센서(16)가 감지한 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차, 및 배기가스의 온도에 따라 캐니스터(12)로부터 매연 여과부(14)로 연료 증발가스를 이동시키는 전자 제어 유닛(이하, “ECU”)(18)을 구비한다. 또한, 본 발명의 매연 여과 장치는 캐니스터(12)로부터 도시하지 않은 엔진 실린더로 연료 증발가스가 이동하는 제1 연료라인(20)과, 캐니스터(12)로부터 매연 여과부(14)로 연료 증발가스가 이동하는 제2 연료라인(22)과, 제1 연료라인(20)을 개폐시키는 제1 솔레노이드 밸브(미도시)와, 제2 연료라인(22)을 개폐시키는 제2 솔레노이드 밸브(24)를 구비한다.

연료탱크(10)에는 연료 증발가스가 발생하고, 발생한 연료 증발가스의 용량이 일정 용량을 초과하면, 발생한 연료 증발가스는 도시하지 않은 증발가스관을 거쳐 캐니스터(12)에 포집된다.

캐니스터(12)는 연료탱크(10)에서 발생한 연료 증발가스를 포집하며, 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양은 ECU(18)로 전송된다.

매연 여과부(14)는 미연소에 의한 배기가스에 포함된 퇴적물을 포집하고, 포집된 퇴적물을 연소시켜 제거한다. 상기와 같이, 퇴적물을 제거함으로써, 매연 여과부(14)가 퇴적물이 포집되어 퇴적되기 전의 상태로 재생된다.

차압센서(16)는 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력을 감지하고, 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차를 ECU(18)로 전송한다.

ECU(18)는 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양 및 차압센서(16)가 감지한 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차가 전송되며, 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양과 차압센서(16)가 감지한 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차, 및 배기가스의 온도를 이용하여, 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고 차압센서(16)가 감지한 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차가 일정압을 초과하며 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 제2 솔레노이드 밸브(24)를 오픈하여 제2 연료라인(22)을 통하여 캐니스터(12)로부터 매연 여과부(14)로 연료 증발가스를 이동시킨다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 방법을 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 방법은 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양 및 차압센서(16)가 감지한 매연 여과부(14)의 전단과 후단의 압력 차가 전송되면(S12), 전송된 매연 여과부(14)의 전단 및 후단의 압력차에 따른 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물의 양을 계산한다(S14). ECU(18)에는 매연 여과부(14)의 전단 및 후단의 압력차에 따른 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물의 양에 대한 맵이 저장되어 있다. 상기 S14 단계에서 계산한 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 일정량(매연 여과부(14)가 포집할 수 있는 퇴적물의 최대 양의 70%)을 초과하면(S16), 상기 S14 단계에서 전송된 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양이 일정량(엔진의 실린더로 연료 증발가스의 공급을 개시할 수 있는 양)을 초과하는가를 판단함과 아울러, 배기가스의 온도가 일정 온도(연료 증발가스를 폭발시킬 수 있는 최소 온도)를 초과하는가를 판단한다(S18). 이때, 배기가스의 온도는 흡입공기량, 인젝터가 분사하는 연료량 및 엔진 RPM 등을 통하여 ECU(18)가 계산한다. 상기 S18 단계의 판단 결과, 캐니스터(12)에 포집된 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 재생시킬 수 있는 운전조건인가를 차속, 흡입공기량, 및 엔진 RPM 등으로 판단한다(S20). 이때, 상기 운전조건은 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 재생시키더라도 운전성에 악영향을 주지 않는 운전조건이다. 상기 S20 단계의 판단 결과, 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 연소시켜 제거함으로써 상기 매연 여과부를 재생시킬 수 있는 운전조건이면, 제1 솔레노이드 밸브(미도시) 및 제2 솔레노이드 밸브(24)를 개방하여(S22) 제1 연료라인(20)을 통하여 캐니스터(12)로부터 엔진의 실린더로 연료 증발가스를 이동시키고, 제2 연료라인(22)을 통하여 캐니스터(12)로부터 매연 여과부(14)로 연료 증발가스를 이동시킨다. 이어서, 본 발명의 매연 여과 방법은 제2 연료라인(22)을 통하여 캐니스터(12)로부터 매연 여과부(14)로 이동하는 연료 증발가스의 양 및 배기가스의 온도에 따라 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 연소에 의해 제거되어 상기 매연 여과부(14)가 재생되었는가를 판단한다(S24). 이때, 제2 연료라인(22)을 통하여 매연 여과부(14)로 이동하는 연료 증발가스의 양은 제1 연료라인(20)을 통하여 엔진의 실린더로 이동하는 연료 증발가스의 양과 같다. 이때, 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 제거되었는가는 차압센서(16)로부터의 신호를 이용한다. 그리고, 제1 연료라인(20)을 통하여 엔진의 실린더로 이동하는 연료 증발가스의 양은 엔진의 실린더로 공급되는 총 연료의 양에서 인젝터를 통하여 공급되는 연료의 양을 차감하면 얻을 수 있다. 본 발명의 매연 여과 방법은 상기 S24 단계의 판단 결과, 매연 여과부(14)에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 제거되어 상기 매연 여과부(14)가 재생되었으면, 제2 솔레노이드 밸브(26)를 닫아 캐니스터(12)로부터 매연 여과부(14)로 공급되는 연료 증발가스를 차단한다(S26).

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과부를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 매연 여과 방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연료탱크 12 : 캐니스터

14 : 매연 여과부 16 : 차압센서

18 : ECU 20 : 제1 연료라인

22 : 제2 연료라인 24 : 제2 솔레노이드 밸브

Claims

연료탱크에서 발생한 연료 증발가스가 포집되는 캐니스터와;

미연소에 의하여 배기가스에 포함된 퇴적물을 포집하고, 포집한 퇴적물을 연소시켜 제거함으로써 재생되는 매연 여과부와;

상기 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차를 감지하는 차압센서와;

상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양 및 상기 차압센서가 감지한 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차가 전송되며, 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양과, 상기 차압센서가 감지한 상기 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차, 및 배기가스의 온도에 따라 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 전자 제어 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 매연 여과 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 캐니스터로부터 엔진 실린더로 상기 연료 증발가스가 이동하는 제1 연료라인과;

상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스가 이동하는 제2 연료라인과;

상기 전자 제어 유닛의 제어하에 상기 제1 연료라인을 개폐시키는 제1 솔레 노이드 밸브와;

상기 전자 제어 유닛의 제어하에 상기 제2 연료라인을 개폐시키는 제2 솔레노이드 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 매연 여과 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 전자 제어 유닛은,

상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 상기 차압센서가 감지한 상기 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차가 일정압을 초과하며, 상기 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 상기 제2 솔레노이드 밸브를 오픈하여 상기 제2 연료라인을 통하여 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 것을 특징으로 하는 매연 여과 장치.
캐니스터에 포집된 연료 증발가스의 양 및 차압센서가 감지한 매연 여과부의 전단과 후단의 압력 차가 전송되는 단계와;

전송된 상기 매연 여과부의 전단 및 후단의 압력차에 따른 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물의 양을 계산하는 단계와;

계산한 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 일정량을 초과하는가를 판단하는 단계와;

계산한 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 일정량을 초과하면, 상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하는가를 판단함과 아울러, 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하는가를 판단하는 단계와;

상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 상기 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 상기 캐니스터로부터 엔진 실린더로 연료증발가스가 이동하는 제1 연료라인에 설치되는 제1 솔레이노이드 밸브와 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 연료증발가스가 이동하는 제2 연료라인에 설치되는 제2 솔레노이드 밸브를 개방하여 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매연 여과 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 단계는,

상기 캐니스터에 포집된 상기 연료 증발가스의 양이 일정량을 초과하고, 상기 배기가스의 온도가 일정 온도를 초과하면, 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 제거하여 상기 매연 여과부를 재생시킬 수 있는 운전조건인가를 판단하는 단계를 더 포함하고,

상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 제거하여 상기 매연 여과부를 재생시킬 수 있는 운전조건이면, 상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 개방하여 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스를 이동시키는 것을 특징으로 하는 매연 여과 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 이동하는 상기 연료 증발가스의 양 및 상기 배기가스의 온도에 따라 상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물을 제거하여 상기 매연 여과부가 재생되었는가를 판단하는 단계와;

상기 매연 여과부에 포집된 미연소에 의한 퇴적물이 제거되어 상기 매연 여과부가 재생되었으면, 상기 제2 솔레노이드 밸브를 닫아 상기 캐니스터로부터 상기 매연 여과부로 상기 연료 증발가스의 이동을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매연 여과 방법.