KR101406495B1 - 차량의 ｌｎｔ 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNT 촉매의 열화가 진행된 정도에 따라 달라지는 LNT에서의 NOx 정화율에 따라 리치모드 제어 전략을 달리함으로써, NOx 규제치를 만족하면서 연비 손실률을 최소화할 수 있도록 한다.

Description

차량의 ＬＮＴ 제어방법{LNT CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 ＬＮＴ 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 엔진의 질소산화물을 정화시키기 위한 LNT(Lean NOx Trap)의 열화에 따른 리치모드(Rich Mode)의 제어에 관한 기술이다.
차량의 엔진 배기계에 LNT 촉매를 적용했을 때, 흡착된 NOx를 재생하기 위해 리치모드를 실시한다. 상기 LNT 촉매는 시간이 진행될수록 DPF 재생과 같이 600℃ 이상 고온에 노출되거나, 연료 내 황 성분 연소로 인한 황피독 등으로 열화가 진행되면서 NOx 정화율이 점차 감소하게 된다.
상기한 바와 같이 LNT 촉매의 열화가 진행된 정도에 따라, NOx 정화율이 다르기 때문에, LNT에서의 NOx 정화율에 따라 리치모드 제어 전략을 달리함으로써, 한편으로는 NOx 규제치를 만족하면서 다른 한 편으로는 연비 손실률을 최소화할 필요가 있다.
상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020110063140 A
본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, LNT 촉매의 열화가 진행된 정도에 따라 달라지는 LNT에서의 NOx 정화율에 따라 리치모드 제어 전략을 달리함으로써, NOx 규제치를 만족하면서 연비 손실률을 최소화할 수 있도록 한 차량의 ＬＮＴ 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 ＬＮＴ 제어방법은
LNT의 열화 여부를 판단하는 열화판단단계와;
상기 열화판단단계 수행결과, LNT가 열화된 것으로 판단되면, 열화되지 않은 경우에 비하여, 더 많은 회수의 리치모드가 실행될 수 있도록 판단하도록 구성된 리치모드필요판단단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LNT 촉매의 열화가 진행된 정도에 따라 달라지는 LNT에서의 NOx 정화율에 따라 리치모드 제어 전략을 달리함으로써, NOx 규제치를 만족하면서도 연비 손실률을 최소화할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 ＬＮＴ 제어방법을 설명한 블록도,
도 2는 본 발명에 사용되는 모델링된 NOx팩터의 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 사용되는 차속＆기어팩터의 예를 도시한 도면,
도 4는 종래와 비교한 본 발명의 효과를 설명한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 ＬＮＴ 제어방법의 실시예는, LNT의 열화 여부를 판단하는 열화판단단계(S10)와; 상기 열화판단단계(S10) 수행결과, LNT가 열화된 것으로 판단되면, 열화되지 않은 경우에 비하여, 더 많은 회수의 리치모드가 실행될 수 있도록 판단하도록 구성된 리치모드필요판단단계(S20)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 열화판단단계(S10)에 의해 LNT의 열화가 판단된 경우에는, 상기 리치모드필요판단단계(S20)에 의해 더 자주 리치모드를 수행할 수 있도록 하여, NOx 규제를 만족할 수 있도록 하고, LNT가 열화되지 않았다고 판단되는 경우에는 상대적으로 리치모드의 수행 회수를 줄여서 연료의 소비를 저감함으로써, 연비 향상에 기여할 수 있도록 한 것이다.
상기 열화판단단계(S10)에서는 LNT의 전단 및 후단 람다센서의 신호를 이용하여 NOx 환원에 소모된 환원제 양과 슬립되는 환원제 양을 검출하여 슬립비
를 산출하고, 상기 산출된 슬립비가 소정의 임계값을 초과하는 경우에 LNT의 열화로 판단하는 바, 이는 상기 선행기술문헌의 내용에 따라 LNT의 열화를 판단하는 것이다.
상기 리치모드필요판단단계(S20)는 LNT에 흡착된 NOx의 양을 모델링한 값을 기준으로 하여 설정된 NOx팩터와, 차속과 기어단수를 기준으로 하여 설정된 차속＆기어팩터를 곱하여, 소정의 리치안전팩터와 비교하여 LNT의 리치모드 필요 여부를 판단하는 것이다.
즉, 엔진에서 배출되는 NOx를 모델링하여 LNT에 흡착된 NOx의 양을 계산하고, 이러한 NOx의 양에 따라 도 2에 예시한 바와 같이 상기 NOx팩터를 설정하고, 상기 차속＆기어팩터도 차속과 기어단수에 따라 도 3에 예시한 바와 같이 설정하여 미리 입력해 두는 것이다.
상기 NOx팩터는 LNT가 열화되지 않은 통상의 상태에 대하여 정해진 노멀 NOx팩터와, LNT가 열화된 상태에 대하여 별도로 정해진 에이지드 NOx팩터로 구성되며, 상기 차속＆기어팩터는 LNT가 열화되지 않은 통상의 상태에 대하여 정해진 노멀 차속＆기어팩터와, LNT가 열화된 상태에 대하여 별도로 정해진 에이지드 차속＆기어팩터로 구성된다.
여기서, 상기 NOx팩터는 흡착된 NOx의 양이 증가할수록 크기가 증가하는 경향을 가지고, 상기 노멀 NOx팩터에 비하여 상기 에이지드 NOx팩터는 상대적으로 더 큰 값을 가지는 경향으로 설정되며;
상기 차속＆기어팩터는 차속과 기어단수가 증가할수록 크기가 증가하는 경향을 가지고, 상기 노멀 차속＆기어팩터에 비하여 상기 에이지드 차속＆기어팩터가 상대적으로 더 큰 값을 가지는 경향으로 설정되는 것이다.
상기 리치모드필요단계에서는 상기 열화판단단계(S10)의 결과에 따라, 상기 노멀 NOx팩터 또는 에이지드 NOx팩터 중 하나와, 상기 노멀 차속＆기어팩터 또는 에이지드 차속＆기어팩터 중 하나를 선택하고 이들을 곱하여 상기 리치안전팩터와 비교하는데, 본 실시예에서는 상기 NOx팩터와 차속＆기어팩터의 곱에 추가로 LNT의 온도에 따라 정해지는 LNT온도팩터를 더 곱하여 상기 리치안전팩터와 비교하고, 그 비교결과, 상기 NOx팩터와 차속＆기어팩터 및 LNT온도팩터의 곱이 상기 리치안전팩터 이상이 되면, LNT의 리치모드가 필요한 상태로 판단하도록 구성하였다.
여기서, 상기 LNT온도팩터는 LNT의 온도에 따라 NOx 정화율이 크게 차이가 나기 때문에 이를 반영하도록 하기 위한 것으로서, 예컨대 200℃ 미만의 경우에는 NOx환원이 불가능하므로 리치모드의 진입을 금지시키도록 한다.
한편, 상기 차속＆기어팩터는 차량 주행 조건에 따라 리치모드에 진입할지의 여부를 결정하기 위한 것으로서, 예컨대 1단, 10 Km/H이하의 속도에서는 리치모드의 진입을 금지시키도록 설정된다.
한편, 상기 리치모드필요판단단계(S20) 수행결과, LNT의 리치모드 실행이 필요하다고 판단되는 경우에, 대기압, 냉각수온, 연료온도, 가속페달신호 및 엔진운전영역 중 적어도 하나 이상의 조건을 더 판단하여, LNT의 리치모드를 실행할지의 여부를 결정하는 최종결정단계(S30)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 상기한 바와 같은 NOx팩터와 차속＆기어팩터 및 LNT온도팩터에 따라서만 리치모드의 진입 여부를 결정할 수도 있겠지만, 상기 대기압, 냉각수온, 연료온도, 가속페달신호 및 엔진운전영역 등과 같은 사항을 더 고려하여, 그 결과에 따라 실질적으로 리치모드를 실행할지의 여부를 결정함으로써, 보다 적절한 리치모드의 실행이 가능하도록 할 수 있는 것이다.
이상과 같이, 종래에는 LNT의 열화 여부와 관계 없이 나머지 조건들에 따라 리치모드에 진입할지의 여부를 결정함으로써, LNT가 열화된 상태에서는 충분한 NOx 정화를 기대할 수 없어서 규제치를 만족하지 못하는 경우가 발생할 수 있고, 이에 대비하기 위해 LNT가 열화되지 않은 상태에서 불필요하게 리치모드 회수를 늘리게 되면 연료의 불필요한 소모로 연비에 악영향을 주게 되지만, 본 발명은 도 4에 예시된 바와 같이, LNT 열화시에는 리치모드를 더 자주 수행하여 NOx규제치를 만족할 수 있도록 하고, LNT가 열화되지 않은 경우에는 상대적으로 더 작은 회수의 리치모드 실행으로 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 하는 것이다.
참고로, 도 4의 좌측은 LNT가 열화되었음에도 열화되지 않은 경우와 동일하게 한 번의 리치모드 실행으로 NOx규제치를 초과하는 상태를 나타내는 반면, 우측은 LNT열화시 두 번의 리치모드 실행으로 NOx규제치를 만족할 수 있음을 나타내고 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S10; 열화판단단계
S20; 리치모드필요판단단계
S30; 최종결정단계

Claims (7)

  1. LNT의 열화 여부를 판단하는 열화판단단계(S10)와;
    상기 열화판단단계(S10) 수행결과, LNT가 열화된 것으로 판단되면, 열화되지 않은 경우에 비하여, 더 많은 회수의 리치모드가 실행될 수 있도록 판단하도록 구성된 리치모드필요판단단계(S20);를 포함하고,
    상기 리치모드필요판단단계(S20)는
    LNT에 흡착된 NOx의 양을 모델링한 값을 기준으로 하여 설정된 NOx팩터와, 차속과 기어단수를 기준으로 하여 설정된 차속＆기어팩터를 곱하여, 소정의 리치안전팩터와 비교하여 LNT의 리치모드 필요 여부를 판단하며,
    상기 NOx팩터는 LNT가 열화되지 않은 통상의 상태에 대하여 정해진 노멀 NOx팩터와, LNT가 열화된 상태에 대하여 별도로 정해진 에이지드 NOx팩터로 구성되며;
    상기 차속＆기어팩터는 LNT가 열화되지 않은 통상의 상태에 대하여 정해진 노멀 차속＆기어팩터와, LNT가 열화된 상태에 대하여 별도로 정해진 에이지드 차속＆기어팩터로 구성되고;
    상기 리치모드필요판단단계에서는 상기 열화판단단계(S10)의 결과에 따라, 상기 노멀 NOx팩터 또는 에이지드 NOx팩터 중 하나와, 상기 노멀 차속＆기어팩터 또는 에이지드 차속＆기어팩터 중 하나를 선택하고 이들을 곱하여 상기 리치안전팩터와 비교하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 ＬＮＴ 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리치모드필요단계에서는 상기 NOx팩터와 차속＆기어팩터의 곱에 추가로 LNT의 온도에 따라 정해지는 LNT온도팩터를 더 곱하여 상기 리치안전팩터와 비교하고, 그 비교결과, 상기 NOx팩터와 차속＆기어팩터 및 LNT온도팩터의 곱이 상기 리치안전팩터 이상이 되면, LNT의 리치모드가 필요한 상태로 판단하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 ＬＮＴ 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 NOx팩터는 흡착된 NOx의 양이 증가할수록 크기가 증가하는 경향을 가지고, 상기 노멀 NOx팩터에 비하여 상기 에이지드 NOx팩터는 상대적으로 더 큰 값을 가지는 경향으로 설정되며;
    상기 차속＆기어팩터는 차속과 기어단수가 증가할수록 크기가 증가하는 경향을 가지고, 상기 노멀 차속＆기어팩터에 비하여 상기 에이지드 차속＆기어팩터가 상대적으로 더 큰 값을 가지는 경향으로 설정되는 것
    을 특징으로 하는 차량의 ＬＮＴ 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 리치모드필요판단단계(S20) 수행결과, LNT의 리치모드 실행이 필요하다고 판단되는 경우에, 대기압, 냉각수온, 연료온도, 가속페달신호 및 엔진운전영역 중 적어도 하나 이상의 조건을 더 판단하여, LNT의 리치모드를 실행할지의 여부를 결정하는 최종결정단계(S30)를 더 포함하여 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 ＬＮＴ 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열화판단단계(S10)에서는 LNT의 전단 및 후단 람다센서의 신호를 이용하여 NOx 환원에 소모된 환원제 양과 슬립되는 환원제 양을 검출하여 슬립비
    를 산출하고, 상기 산출된 슬립비가 소정의 임계값을 초과하는 경우에 LNT의 열화로 판단하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 ＬＮＴ 제어방법.
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