KR101694073B1 - 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법 - Google Patents

차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법은 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10); 현재 NOx 재생중인지 여부를 판단하는 단계(S20); 현재 NOx 재생중이 아닌 경우에는, 상기 가중치 요소의 테이블에서 잦은 NOx 재생영역을 설정하는 단계(S30); 상기 잦은 NOx 재생영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는지 판단하는 단계(S40); 상기 잦은 NOx 재생영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는 경우에는, 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인지 판단하는 단계(S50); 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인 경우에는, NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인지 판단하는 단계(S60); 및 NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인 경우에는 NOx를 재생하는 단계(S70);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 차량의 주행패턴을 분석하여 운전자별 운전패턴에 따른 엔진 운전 상태를 수치화한 데이터를 취득할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 NOx의 재생제어 안정성을 향상시키며, 차량의 연비 향상 및 배기가스 정화성능의 향상을 도모할 수 있다.

Description

차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법{A METHOD FOR PREVENTING FUEL DETERIORATION ACCORDING TO NOx REGENERATION USING A METHOD FOR ANALYZING DRIVING PATTERN OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NOx 재생모드가 안정적으로 진행하지 않는 영역에 자주 진입하는 운전자의 주행패턴으로 인해, 잦은 NOx 재생모드 진입에 따라 차량의 연비 및 배출가스의 정화성능의 악화 우려가 있는 경우에는, 이를 방지하기 위해 NOx 재생 진입시기 및 진입주기를 제어하는 방법에 관한 것이다.
LNT(LEAN NOx TRAP; 질소산화물 흡장촉매) 시스템은 NOx(질소산화물) 저감을 위한 것으로 LNT 내부에 NOx가 포집(흡장, STORAGE)된다. 그러나 LNT의 NOx 흡장용량에 한계가 있으므로, LNT의 재생모드(DeNOx Mode)가 반드시 필요하다. 즉, LNT 정상작동시에는 분사연료량이 희박(LEAN)한 조건에서 NOx가 LNT에 흡장되어 포집되며, LNT의 재생모드(DeNOx Mode)에서는 고온이고 분사연료량이 농후(RICH)한 조건에서 NOx가 LNT로부터 이탈하게 되는 것이다.
종래에는 운전자의 개인적인 운전습관에 따라 LNT의 재생모드(DeNOx Mode)에 자주 진입하는 경우에는, LNT의 탈황모드 전 히팅모드(즉, 탈황모드의 고온조건을 달성하기 위해 연료 후분사를 통해 LNT의 온도를 상승시키는 단계)에 빈번하게 진입하여 후분사량이 과다하게 증가하고, 이에 따라 연비가 저하되었다. 또한, LNT의 재생모드(DeNOx Mode)에서는 배기가스 중 NOx를 포집할 수 없으므로, 배출가스의 정화성능이 악화될 우려가 있었다.
이에 대응하여 종래기술에서는 이를 회피하기 위해 차속, 엔진회전수, 엔진부하, 배기온 등으로 엔진 제어 변수를 제한하여 문제영역을 일반화하였다. 즉, 운전자별 주행패턴을 고려하지 않고 엔진을 제어함으로써, 수동적으로 문제 발생을 회피하였다. 따라서, 다양한 차량 주행 패턴에 대응하기 어려운 문제점이 있었다.
일본 공개특허공보 제2010-210240호 (2010.09.24)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운전자별 주행패턴에 의해 발생하는 잦은 NOx 재생모드 진입 문제에 대응하기 위해, 차량의 주행패턴 분석방법을 이용하여 엔진 운전 상태를 수치화하고, 이에 따라 NOx 재생 진입시기 및 진입주기를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10); 현재 LNT가 NOx 재생 중인지 여부를 판단하는 단계(S20); 현재 LNT가 NOx 재생 중이 아닌 경우에는, 상기 가중치 요소의 테이블에서 NOx 재생 문제영역을 설정하는 단계(S30); 상기 NOx 재생 문제영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는지 판단하는 단계(S40); 상기 NOx 재생 문제영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는 경우에는, LNT에 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인지 판단하는 단계(S50); LNT에 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인 경우에는, NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인지 판단하는 단계(S60); 및 NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인 경우에는 NOx를 재생하는 단계(S70);를 포함한다.
상기 NOx 재생 문제영역은 엔진부하가 0% 이상 7.5% 이하이고, 엔진회전수가 780 RPM이상 3000RPM 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 NOx 재생 문제영역은 엔진부하가 45% 이상 100% 이하이고, 엔진회전수가 780 RPM이상 3000RPM 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10)는 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100); 설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00001
)을 측정하는 단계(S200); 엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00002
)에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300); 상기 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00003
)으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400); 상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 상기 엔진 운전영역 상의 좌표별로 적산하는 단계(S500); 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00004
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00005
,
Figure 112015106976302-pat00006
,
Figure 112015106976302-pat00007
,
Figure 112015106976302-pat00008
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 한다.
현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00009
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 한다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 한다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 한다.
상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수식에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015106976302-pat00010
(여기서,
Figure 112015106976302-pat00011
는
Figure 112015106976302-pat00012
의 좌측 상단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00013
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00014
는
Figure 112015106976302-pat00015
의 우측 상단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00016
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00017
는
Figure 112015106976302-pat00018
의 좌측 하단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00019
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00020
는
Figure 112015106976302-pat00021
의 우측 하단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00022
에서의 가중치(weighting)임.)
상기 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수식에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015106976302-pat00023
(여기서,
Figure 112015106976302-pat00024
는 좌표
Figure 112015106976302-pat00025
에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00026
은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
Figure 112015106976302-pat00027
은 좌표
Figure 112015106976302-pat00028
에서의 가중치 요소(Weighting Factor)임.)
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량의 주행패턴을 분석하여 운전자별 운전패턴에 따른 엔진 운전 상태를 수치화한 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 이를 이용하여 NOx의 재생제어 안정성을 향상시키며, 차량의 연비 향상 및 배기가스 정화성능의 향상을 도모할 수 있다.
도 1 및 도 2는 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 개념도.
도 3은 차량의 주행패턴 분석방법의 순서도.
도 4는 차량의 주행패턴 분석장치의 블록도.
도 5는 차량의 주행패턴 분석방법에서 산출된 가중치 요소를 테이블로 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법의 순서도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 개념도이다. 이하 가중치 요소(Weighting Factor)의 개념에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서는 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수로 구성되어, 운전자의 개별적인 운전습관을 반영한 특정 차량의 주행패턴에 대해 도 1과 같이 가상의 블록을 추출하여 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출한다.
도 1에서
Figure 112015106976302-pat00029
는 차량의 실제 운전영역으로써, 주행패턴을 나타낸다. 또한,
Figure 112015106976302-pat00030
,
Figure 112015106976302-pat00031
,
Figure 112015106976302-pat00032
,
Figure 112015106976302-pat00033
로 나타낸 4개의 좌표는
Figure 112015106976302-pat00034
가 통과하는 엔진의 운전영역이다.
Figure 112015106976302-pat00035
는 상기 엔진의 운전영역의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00036
,
Figure 112015106976302-pat00037
,
Figure 112015106976302-pat00038
,
Figure 112015106976302-pat00039
)에 대해 각각 가중치(Weighting)를 부여하게 되며, 이때 가중치는
Figure 112015106976302-pat00040
에 가까울수록 크고, 멀수록 작아진다. 구체적으로 가중치(Weighting)를 산출하는 방법은 후술한다. (S400 단계 참조)
상기와 같이 산출된 각각의 꼭지점에서의 가중치(Weighting)는 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어날 때까지 반복해서 상기 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점 좌표별로 적산된다. 또한, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어난 이후에는 적산된 전체의 가중치(Weighting)에 대한 각각의 좌표에서의 가중치(Weighting)의 비율이 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)로 산출되는 것이다. 구체적으로 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 방법은 후술한다. (S500 및 S700 단계 참조)
또한, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00041
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하여, 새로이 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00042
)에 대한 각각의 꼭지점 좌표에서의 가중치(Weighting)를 산출하고, 이를 반복적산한다.
예를 들어, 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00043
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출한 후, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 다음번 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00044
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출하는 것이다. 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00045
)과 상기 다음번 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00046
)은 변동될 수 있다. 이에 따라, 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00047
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00048
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00049
,
Figure 112015106976302-pat00050
,
Figure 112015106976302-pat00051
,
Figure 112015106976302-pat00052
)로 구성된 가상의 블록) 역시 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00053
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00054
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00055
,
Figure 112015106976302-pat00056
,
Figure 112015106976302-pat00057
,
Figure 112015106976302-pat00058
)로 구성된 가상의 블록)으로 이동할 수 있다. 또한, 상기와 같이 이동한 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점에서의 가중치(Weighting)가 산출되면, 상기 가중치(Weighting)는 반복해서 상기 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점 좌표별로 적산되는 것이다.
상기와 같이 산출된 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 이용하여, 운전자의 운전습관(주행패턴)으로 인해 차량의 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 문제들을 능동적으로 해결할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 개별 주행패턴을 분석하여, 배출가스 규제치 범위 내에서 최적 연비를 보이도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 아이들 영역이나 오버런이 많은 차량은 재생 목표 온도를 낮추어 Uncontrolled Burning 조건에서의 DPF(Diesel Particulate Filter)의 파손을 방지하도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 엔진에서 배출하는 스모크는 엔진회전수 및 엔진 부하에 따라 다르게 나타난다. 따라서 스모크가 높은 영역에서 SOOT의 재생을 위해 흡기량을 증가시켜 잦은 DPF 재생을 방지하도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 전 부하조건(풀 엑셀 조건)을 주로 운전하는 차량은 터보차저의 보호를 위해, 부스트압력과 연료량을 일정량 낮추도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, EGR 배기가스의 유량이 높은 영역을 주로 운전하는 차량은 EGR 밸브의 보호를 위해 흡기량을 일정량 높이도록 엔진을 제어할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 주행패턴 분석방법의 순서도이다. 도 3을 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 주행패턴 분석방법은 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100); 설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00059
)을 측정하는 단계(S200); 엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00060
)에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300); 상기 측정된 주행패턴으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400); 상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 적산하는 단계(S500); 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);를 포함한다.
상기 차량의 주행패턴 분석방법은 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00061
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00062
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출한 후, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 다음번 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00063
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출하는 것이다. 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00064
)과 상기 다음번 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00065
)은 변동될 수 있다. 이에 따라, 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00066
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00067
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00068
,
Figure 112015106976302-pat00069
,
Figure 112015106976302-pat00070
,
Figure 112015106976302-pat00071
)로 구성된 가상의 블록) 역시 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00072
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00073
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00074
,
Figure 112015106976302-pat00075
,
Figure 112015106976302-pat00076
,
Figure 112015106976302-pat00077
)로 구성된 가상의 블록)으로 이동할 수 있다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 예를 들어, 측정 개시 후 30시간으로 설정할 수도 있다. 또한, 상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 예를 들어, 30일 동안의 오전 9시에서 10시 사이이거나, 8주 동안의 월요일 등으로 설정할 수 있다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도 이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 즉, 냉각수 온도 조건에 따른 주행패턴을 분석할 수도 있는 것이다.
상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00078
)이 존재하는 픽셀의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00079
,
Figure 112015106976302-pat00080
,
Figure 112015106976302-pat00081
,
Figure 112015106976302-pat00082
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 한다. 즉, 엔진 제어 맵은 리니어한 테이블이 아니고, 각각의 픽셀(PIXEL)이 집합되어 형성된 가상의 블록(BLOCK)이다. 따라서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure 112015106976302-pat00083
)이 픽셀 내부에 존재할 수 있고, 이 경우 픽셀의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00084
,
Figure 112015106976302-pat00085
,
Figure 112015106976302-pat00086
,
Figure 112015106976302-pat00087
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)은 엔진의 운전영역을 의미하게 된다. 따라서, 픽셀 한 칸의 변경이 엔진 제어에 미치는 영향을 백분율(%)로 나타낼 수 있으므로, 엔진 제어 변수의 변경에 따른 연비 또는 배출가스 변화량의 예측이 용이하다.
상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수학식 1에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015106976302-pat00088
여기서,
Figure 112015106976302-pat00089
는
Figure 112015106976302-pat00090
의 좌측 상단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00091
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00092
는
Figure 112015106976302-pat00093
의 우측 상단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00094
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00095
는
Figure 112015106976302-pat00096
의 좌측 하단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00097
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00098
는
Figure 112015106976302-pat00099
의 우측 하단 꼭지점
Figure 112015106976302-pat00100
에서의 가중치(weighting)이다.
즉, 차량의 실제 운전영역인 측정된 주행패턴
Figure 112015106976302-pat00101
가 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00102
,
Figure 112015106976302-pat00103
,
Figure 112015106976302-pat00104
,
Figure 112015106976302-pat00105
)로 구성된 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점에 가까울수록 가중치(Weighting)를 크게 설정하고, 멀수록 작게 설정한 것이다.
상기 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수학식 2에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015106976302-pat00106
여기서,
Figure 112015106976302-pat00107
는 좌표
Figure 112015106976302-pat00108
에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
Figure 112015106976302-pat00109
은 상기 엔진의 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
Figure 112015106976302-pat00110
은 좌표
Figure 112015106976302-pat00111
에서의 가중치 요소(Weighting Factor)이다.
Figure 112015106976302-pat00112
은 적산하는 단계(S500)에서 산출된다.
예를 들어 설명하면, 도 2에 도시된 것과 같이, 주행패턴
Figure 112015106976302-pat00113
는 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다(도 2에서는
Figure 112015106976302-pat00114
에서
Figure 112015106976302-pat00115
까지 현재 측정조건이 설정된 측정조건을 만족하여 주행패턴이 측정된 것으로 가정함). 이에 따라, 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015106976302-pat00116
,
Figure 112015106976302-pat00117
,
Figure 112015106976302-pat00118
,
Figure 112015106976302-pat00119
)로 구성된 엔진의 운전영역 역시 변화한다. 즉, 상기 엔진의 운전영역에서
Figure 112015106976302-pat00120
,
Figure 112015106976302-pat00121
,
Figure 112015106976302-pat00122
,
Figure 112015106976302-pat00123
는 모두 좌표
Figure 112015106976302-pat00124
에 해당하게 되는 것이다.
그리고 좌표
Figure 112015106976302-pat00125
에서의 가중치(weighting)의 총 합인
Figure 112015106976302-pat00126
은 하기의 수학식 3과 같이 표현된다. 즉,
Figure 112015106976302-pat00127
는 상기 계산된 가중치를 적산하는 단계(S500)에서의 결과값이 되는 것이다. (S500 단계 참조)
Figure 112015106976302-pat00128
이와 같은 원리로, 도 2에 도시된 각각의 좌표에서의 가중치(weighting)의 총 합은 하기의 수학식 4와 같이 표현된다. (S500 단계 참조)
Figure 112015106976302-pat00129
이를 이용하여, 좌표
Figure 112015106976302-pat00130
에서의 가중치 요소(Weighting Factor)인
Figure 112015106976302-pat00131
은 하기의 수학식 5와 같이 표현된다. (S700 단계 참조)
Figure 112015106976302-pat00132
즉, 주행패턴의 측정종료 이후, 상기 엔진의 운전영역의 모든 좌표에서의 가중치(weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율이 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에서의 가중치 요소(Weighting Factor)로 산출하는 것이다. 이후, 상기한 바와 같이, 산출된 각각의 좌표에서의 가중치 요소(Weighting Factor)를 이용하여, 운전자의 운전습관으로 인해 차량의 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 문제들을 능동적으로 해결할 수 있는 것이다.
도 4는 차량의 주행패턴 분석장치의 블록도이다. 도 4를 참조할 때, 차량의 주행패턴 분석장치는 저장매체(100), 측정부(200) 및 연산부(300)를 포함한다.
상기 저장매체(100)는 상기 차량의 주행패턴 분석방법, 상기 엔진 제어 맵, 상기 산출된 가중치(Weighting) 및 상기 산출된 가중치 요소(Weighting Factor) 등이 저장될 수 있다.
상기 측정부(200)는 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크)를 측정한다. 또는 차속과 기어단수를 측정할 수도 있다. 또한, 측정부(200)는 냉각수의 온도를 측정할 수도 있다.
상기 연산부(300)는 상기 측정부(200)에서 측정된 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수를 기초로, 상기 차량의 주행패턴 분석방법에 따라 가중치(Weighting) 및 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출한다.
도 5는 차량의 주행패턴 분석방법에서 산출된 가중치 요소를 테이블로 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법의 순서도이다. 도 5 및 도 6을 참조할 때, 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10); 현재 LNT가 NOx 재생 중인지 여부를 판단하는 단계(S20); 현재 LNT가 NOx 재생중이 아닌 경우에는, 상기 가중치 요소의 테이블에서 NOx 재생 문제영역을 설정하는 단계(S30); 상기 NOx 재생 문제영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는지 판단하는 단계(S40); 상기 NOx 재생 문제영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는 경우에는, LNT에 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인지 판단하는 단계(S50); LNT에 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인 경우에는, NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인지 판단하는 단계(S60); 및 NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인 경우에는 NOx를 재생하는 단계(S70);를 포함한다.
차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10)에서는 상기 S100 내지 상기 S700 단계를 수행하여, 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출한다. 이때, 산출된 가중치 요소는 도 5의 테이블과 같이 표현될 수 있다. 또한, 현재 NOx 재생중인 경우에는 본 발명에 따른 제어가 곤란하므로, 현재 NOx 재생중인지 여부를 판단하는 단계(S20)를 수행한다.
상기 가중치 요소의 테이블에서 잦은 NOx 재생영역을 설정하는 단계(S30)는 NOx 재생주기를 제어하는 인자로 활용하기 위해, 엔진회전수와 엔진부하로 구성된 가중치 요소 테이블에서 NOx 재생이 빈번하게 발생할 수 있는 영역을 설정하는 단계이다. 엔진부하가 저부하이거나 고부하인 영역에서의 주행이 잦은 차량의 경우에는 NOx의 재생모드에 자주 진입하게 되고, 이에 따라 차량의 연비 및 배출가스의 정화성능이 악화될 우려가 크다. 따라서, 이러한 영역을 잦은 NOx 재생영역으로 설정한 것이다. 예를 들어, 도 5를 참조할 때, 상기 잦은 NOx 재생영역은 엔진부하가 0% 이상 7.5% 이하이고, 엔진회전수가 780 RPM 이상 3000 RPM 이하일 수도 있다. 또한, 상기 잦은 NOx 재생영역은 엔진부하가 45% 이상 100% 이하이고, 엔진회전수가 780 RPM 이상 3000 RPM 이하일 수도 있다.
상기 제 1 기준값 이상인지 판단하는 단계(S40)에서 잦은 NOx 재생영역 내부의 가중치 요소의 합(K)과 제 1 기준값을 비교한다. 상기 잦은 NOx 재생영역 내부의 가중치 요소의 합(K)은 차량의 전체 주행 중 잦은 NOx 재생영역에서의 주행 비율(%)을 의미한다. 예를 들어, 도 5에서는 0.7 + 2.1 + 2.3 + 0.8 + 0.3 + 0.3 + 0.1 + 7.2 + 7.3 + 2.0 + 0.6 + 0.2 + 0.1 + 0.0 + 8.6 +10.3 + 6.2 + 1.8 + 0.1 + 0.0 + 0.0 + 1.0 + 5.2 + 7.6 + 2.6 + 0.2 인 67.6이 잦은 NOx 재생영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 되고, 이는 차량의 전체 주행 중 잦은 NOx 재생영역에서의 주행 비율이 67.6% 인 것을 의미한다.
또한, 제 1 기준값을 크게 설정하면 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 엔진오일의 과다희석 방지방법의 민감도가 떨어지고, 반대로 제 1 기준값을 작게 설정하면 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 엔진오일의 과다희석 방지방법의 민감도가 증가한다. 예를 들어, 제 1 기준값이 70인 경우에는 도 5에서 산출된 오일희석 과다영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 제 1 기준값을 초과하지 않으므로, 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 엔진오일의 과다희석 방지방법이 종료된다. 그러나 제1 기준값이 60인 경우에는 도 5에서 산출된 오일희석 과다영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 제 1 기준값을 초과하므로, 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 엔진오일의 과다희석 방지방법의 다른 단계들이 수행된다.
포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인지 판단하는 단계(S50)에서 제 2 기준값은 통상의 NOx 재생모드에서의 기준값보다 크게 설정된다. 이는 NOx 재생모드에 진입하는 것을 곤란하게 하여, NOx 재생주기를 증가시키기 위함이다.
NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인지 판단하는 단계(S60)에서 상기 기준주기는 통상의 NOx 재생모드의 기준주기보다 길게 설정된다. 이는 NOx 재생주기를 길게 설정하여, 잦은 NOx 재생모드의 진입을 방지하고, 이에 따라 NOx의 재생제어 안정성을 향상시키며, 차량의 연비 향상 및 배기가스 정화성능의 향상을 도모하기 위함이다.
NOx를 재생하는 단계(S70)는 고온이고 분사연료량이 농후(RICH)한 조건에서 NOx가 LNT로부터 이탈시키는, 통상적인 NOx 재생을 수행하는 단계이므로, 상세한 설명은 생략한다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 저장매체
200 측정부
300 연산부

Claims (11)

  1. 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10);
    현재 LNT가 NOx 재생 중인지 여부를 판단하는 단계(S20);
    현재 LNT가 NOx 재생 중이 아닌 경우에는, 상기 가중치 요소의 테이블에서 NOx 재생 문제영역을 설정하는 단계(S30);
    상기 NOx 재생 문제영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는지 판단하는 단계(S40);
    상기 NOx 재생 문제영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값을 초과하는 경우에는, LNT에 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인지 판단하는 단계(S50);
    LNT에 포집된 NOx량이 기설정된 제 2 기준값 이상인 경우에는, NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인지 판단하는 단계(S60); 및
    NOx 재생주기가 기설정된 기준주기 이상인 경우에는 NOx를 재생하는 단계(S70);
    를 포함하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 NOx 재생 문제영역은 엔진부하가 0% 이상 7.5% 이하이고, 엔진회전수가 780 RPM 이상 3000 RPM 이하인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 NOx 재생 문제영역은 엔진부하가 45% 이상 100% 이하이고, 엔진회전수가 780 RPM 이상 3000 RPM 이하인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10)는 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100);
    설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
    Figure 112015106976302-pat00133
    )을 측정하는 단계(S200);
    엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
    Figure 112015106976302-pat00134
    )에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300);
    상기 측정된 주행패턴(
    Figure 112015106976302-pat00135
    )으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400);
    상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 상기 엔진 운전영역 상의 좌표별로 적산하는 단계(S500);
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
    Figure 112015106976302-pat00136
    )이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
    Figure 112015106976302-pat00137
    ,
    Figure 112015106976302-pat00138
    ,
    Figure 112015106976302-pat00139
    ,
    Figure 112015106976302-pat00140
    )로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
    Figure 112015106976302-pat00141
    )을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수식에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
    Figure 112015106976302-pat00142

    (여기서,
    Figure 112015106976302-pat00143
    는
    Figure 112015106976302-pat00144
    의 좌측 상단 꼭지점
    Figure 112015106976302-pat00145
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015106976302-pat00146
    는
    Figure 112015106976302-pat00147
    의 우측 상단 꼭지점
    Figure 112015106976302-pat00148
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015106976302-pat00149
    는
    Figure 112015106976302-pat00150
    의 좌측 하단 꼭지점
    Figure 112015106976302-pat00151
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015106976302-pat00152
    는
    Figure 112015106976302-pat00153
    의 우측 하단 꼭지점
    Figure 112015106976302-pat00154
    에서의 가중치(weighting)임.)
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수식에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 잦은 NOx 재생에 따른 연비악화 방지방법.
    Figure 112015106976302-pat00155

    (여기서,
    Figure 112015106976302-pat00156
    는 좌표
    Figure 112015106976302-pat00157
    에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015106976302-pat00158
    은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
    Figure 112015106976302-pat00159
    은 좌표
    Figure 112015106976302-pat00160
    에서의 가중치 요소(Weighting Factor)임.)
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