KR101920501B1 - Dpf 재생 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 DPF 재생 제어 방법에 관한 것으로, DPF(diesel particulate filter)에 적층된 탄소미립자가 제거되도록 상기 DPF를 강제 재생시키기 위한 재생 신호를 입력받는 재생신호 수신 단계와, 상기 재생신호 수신 단계에서 재생 신호가 발생될 때 차량의 주차 브레이크가 작동 중 인지를 판단하고, 상기 차량이 주차된 것으로 판단되면 상기 재생신호 수신 단계로 되돌아가는 주차판단 단계와, 상기 주차판단 단계에서 상기 차량의 주차 브레이크가 작동되지 않은 것으로 판단되면 상기 차량의 엔진 회전수를 제1 회전수로 상승시키는 제1 상승 단계, 그리고 상기 제1 상승 단계 이후에 상기 DPF의 재생 여부를 판단하여 완료되었을 경우 종료하고, 완료되지 않았을 경우 상기 제1 상승 단계로 되돌아가는 재생완료 판단 단계를 포함한다.

Description

DPF 재생 제어 방법 {Regeneration control method of DPF}

본 발명은 DPF에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진 회전수를 제어하여 차량의 운전 중이나 작업 중에도 DPF 재생이 가능하도록 하는 DPF 재생 제어 방법에 관한 것이다.

건설기계 등과 같은 디젤 차량에 사용되는 디젤 엔진은 다양한 규제와 기준을 충족하도록 요구 받고 있다. 그러한 기준 중 하나는 배기가스에 포함되는 질소 산화물(NOx) 및 입자상 물질(PM; Particulate Matter)과 같은 오염 물을 감소시키는 것으로, 건설기계를 사용함에 있어 소음에 관한 규제와 더불어 주요한 환경 기준이 될 수 있다.

이러한 환경 기준에 부합하기 위해서, 디젤 미세먼지 필터(DPF; Diesel Particulate Filter) 장치와 같은 다양한 수단을 적용한 디젤 엔진을 사용하고 있다.

여기서, 디젤미세먼지필터(DPF)는 디젤 엔진에서 나온 배기가스가 배출되는 경로 상에, 예컨대 머플러 내에 매연을 포함하는 입자상 물질인 미세먼지(Soot)를 적층하여 여과할 수 있는 필터를 지칭하는 것으로, 적층된 양이 일정수준 이상이 되면 배압이 높아지고 여과 성능이 저하되는 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 DPF 필터 안에 적층된 미세먼지를 주기적으로 또는 적층된 양을 따라 임의로 제거하는 과정을 필요로 한다. 이와 같은 과정을 통상적으로 ‘DPF 재생(Regeneration)’또는 ‘연소 제거’라 한다.

이때, DPF 재생은 그 구현 방식에 따라 크게 자연 재생(passive regeneration) 과 강제 재생(active regeneration)으로 구분될 수 있다.

자연 재생은 고온의 배기 가스에 의한 자연적인 화학반응으로 미세먼지를 태우는 것이고, 강제 재생은 운전자가 실질적으로 작업을 실시하지 않으면서 강제로 건설기계의 엔진을 구동하여 고온의 배기가스를 배출하고, 이 배기가스의 온도에 기초하여 배기 경로 상에 투입된 소량의 연료가 역시 배기 경로 상에 미리 배치되어 있는 디젤산화촉매장치(DOC)와 발열 반응을 일으켜 미세먼지의 연소(재생)에 필요한 온도로 배기가스의 온도를 더 높임으로써 필터 내에 적층된 미세먼지를 연소시키는 방식을 말한다.

여기서, 강제 재생은 운전 중 재생과 서비스 재생으로 구분될 수 있다. 구체적으로 운전 중 재생은 차량이 운행 중에 ECU(engine control unit)가 엔진을 제어하여 미세먼지를 태우는 것이고, 서비스 재생은 자연 재생과 운전 중 재생이 원활하지 않을 때, 차량을 정차 또는 주차 시킨 상태에서 미세먼지를 태우는 것을 말한다.

이때, 서비스 재생 중에는 차량의 주행 또는 작업 등의 사용이 불가능하기 때문에 차량의 작업 능률이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 건설기계 중 지게차의 경우에는 낮은 엔진 회전수의 대기 상태로 세워두는 것이 빈번하게 발생된다. 만약, 지게차가 대기 상태일 때 DPF 재생이 되는 경우 재생 효율이 낮은 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 차량의 엔진 회전수를 제어하여 DPF의 운전 중 재생 성공 확률을 높여 서비스 재생의 불편함을 감소시킬 수 있고, 차량의 주차 여부를 확인하여 DPF 재생 중 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있는 DPF 재생 제어 방법을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 DPF 재생 제어 방법은, DPF(diesel particulate filter)에 적층된 탄소미립자가 제거되도록 상기 DPF를 강제 재생시키기 위한 재생 신호를 입력받는 재생신호 수신 단계와, 상기 재생신호 수신 단계에서 재생 신호가 발생될 때 차량의 주차 브레이크가 작동 중 인지를 판단하고, 상기 차량이 주차된 것으로 판단되면 상기 재생신호 수신 단계로 되돌아가는 주차판단 단계와, 상기 주차판단 단계에서 상기 차량의 주차 브레이크가 작동되지 않은 것으로 판단되면 상기 차량의 엔진 회전수를 제1 회전수로 상승시키는 제1 상승 단계, 그리고 상기 제1 상승 단계 이후에 상기 DPF의 재생 여부를 판단하여 완료되었을 경우 종료하고, 완료되지 않았을 경우 상기 제1 상승 단계로 되돌아가는 재생완료 판단 단계를 포함한다.

상기 제1 상승 단계에서 상기 차량의 엔진 회전수를 상기 제1 회전수로 상승시키는 범위는 상기 제1 회전수로 상승시키기 전 회전수의 10% 내지 15% 로 상승된다.

상기 주차판단 단계에서 상기 차량의 주차 브레이크가 작동되어 차량이 주차된 것으로 판단되면, 상기 차량의 주행레버가 중립에 위치되어 있는 지를 판단하고, 상기 주행레버가 중립에 위치되어 있지 않은 것으로 판단되면 상기 주차판단 단계로 되돌아가는 주행레버 위치판단 단계와, 상기 주행레버 위치판단 단계에서 상기 주행레버가 중립에 위치된 것으로 판단되면 상기 차량의 메인 컨트롤 밸브의 개폐여부를 판단하여, 상기 메인 컨트롤 밸브가 열려 있을 경우 상기 주차 판단 단계로 되돌아가는 메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계, 그리고 상기 메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계에서 상기 메인 컨트롤 밸브가 열려있을 경우 상기 재생신호 수신 단계로 되돌아가고, 닫혀있을 경우 상기 차량의 엔진 회전수를 제2 회전수로 상승시키며 상기 제2 회전수로 상승이 완료된 경우 상기 재생완료 판단 단계를 수행하는 제2 상승 단계를 더 포함한다.

상기 제2 상승 단계에서 상기 제2 회전수는 1900RPM 내지 2000RPM로 상승되는 것일 수 있다.

상기 재생완료 판단 단계에서 상기 DPF의 재생이 완료된 것으로 판단되면 상기 제1 회전수와 상기 제2 회전수를 상기 제1 상승 단계 또는 상기 제2 상승 단계를 수행하기 전의 회전수로 복원시키는 엔진 회전수 복원 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 DPF 재생 제어 방법은, 차량의 엔진 회전수를 제어함으로써 차량의 DPF 운전 중 재생 성공 가능성을 향상시키고, 이에 따라 DPF 서비스 재생 주기를 증가시킬 수 있다.

또한, 운전자가 DPF 서비스 재생을 위하여 반드시 차량을 주차시킬 필요가 없게 되어 차량의 작업 시간이 줄어들게 되므로 차량의 작업 능률이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 DPF 재생 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 해당 기술 분야의 종사자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 DPF 재생 제어 방법을 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 DPF 재생 제어 방법을 각 단계별로 설명한다.

재생신호 수신 단계(S10); DPF 재생을 시작하기 위한 DPF 재생 신호를 입력 받는 단계이다.

차량의 일측에는 DPF가 배치된다. DPF는 입력해 놓은 스케줄에 따라 재생되거나, DPF에 적층된 미세먼지가 많으면 재생된다. 또한, 운전자의 조작에 따라 DPF를 재생시킬 수 있다.

DPF는 차량의 엔진 작동이 중지되었을 때 재생되는 것이 일반적이지만, 차량의 엔진이 작동되는 중에도 DPF 재생이 이루어질 수 있다. 대체적으로 DPF의 재생이 완료되는데 까지 15분 정도의 시간이 필요하다.

즉, 차량이 구동되어 발생되어 차량에 탑재된 DPF에 탄소 미립자가 적층되고, 적층된 탄소 미립자를 제거하기 위한 DPF 재생 신호를 입력 받는다.

주차판단 단계(S20); 차량의 주차 여부를 판단하는 단계이다.

구체적으로, 재생신호 수신 단계(S10)에서 차량으로 DPF 재생 신호가 입력되면 차량의 주차 브레이크가 ON 상태 인지, OFF 상태 인지 판단하고, 차량의 주차 브레이크가 ON이면, 재생신호 수신 단계(S10)로 되돌아가게 된다.

제1 상승 단계(S30); 차량의 엔진 회전수를 제1 회전수로 상승시키는 단계이다.

주차판단 단계(S20)에서 차량의 주차 브레이크가 OFF 이면, 차량의 엔진 회전수를 강제로 상승시킨다. 만약, 작업에 사용되는 차량이 지게차일 경우에 일반적으로 지게차는 낮은 엔진 회전수인 850RPM의 영역에서 사용한다. 이때, 지게차의 엔진 회전수를 850RPM의 10% 내지 15% 인 950RPM 정도의 회전수로 상승시켜 지게차가 주행 중에 DPF가 재생되더라도 DPF 재생 효율이 증가되도록 한다.

재생완료 판단 단계(S40); DPF 재생이 완료 되었는지를 판단하는 단계이다.

차량의 엔진 회전수를 제1 회전수로 상승시키는 제1 상승 단계(S30) 이후에, DPF 재생이 완료되었는지를 판단하여 재생이 완료된 경우 종료하고, 완료되지 않았을 경우에는 제1 상승 단계(S40)로 되돌아가도록 한다.

이때, DPF 재생이 완료되었는지를 판단하는 것은 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 차량에서 배출되는 배기가스의 흡입구와 배출구의 압력 차이 등과 같은 통상의 기술자에게 공지된 DPF 재생이 완료 되었는지를 확인하는 다양한 방법들이 사용될 수 있다.

주행레버 위치판단 단계(S50); 차량의 주행레버가 중립인지 전진 및 후진 인지를 판단하는 단계이다.

일반적으로 차량은 주차 브레이크를 작동시키기 전에 주행레버가 중립 상태인지 판단하고, 주랭레버가 “중립”에 위치되어있을 경우 주차 브레이크를 작동시키는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 안전하게 DPF를 재생시키기 위하여 주차 브레이크를 작동시킨 후, 다시 한번 주행레버가 “중립”인지 확인하게 된다.

다시 말해, 차량의 주행레버가 중립에 위치되었는지를 판단하는 주행레버 위치판단 단계(S50)는 효과적인 DPF의 재생을 위하여 차량의 낮은 엔진 회전수를 높일 때 발생할 수 있는 안전 사고를 방지한다.

메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계(S60); 차량의 메인 컨트롤 밸브가 열려있는지, 닫혀있는지를 판단하는 단계이다. 즉, 상기 차량의 주차 브레이크가 “ON”상태이고, 주행레버의 위치가 “중립”에 위치된 것으로 판단되면 메인 컨트롤 밸브의 개폐 여부를 판단한다.

이때, 메인 컨트롤 밸브의 개폐 여부를 확인하는 것은 안전한 DPF 재생 환경을 위한 것이다. 구체적으로, DPF 재생 시작 전에 차량의 작업기 등의 작동이 불가능하도록 신호가 입력되지 못하도록 사전에 차단하여, DPF 재생 중에 발생할 수 있는 안전 사고를 미연에 방지한다.

제2 상승 단계(S70); 차량의 엔진 회전수를 제2 회전수로 상승시키는 단계이다.

메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계(S60)에서 메인 컨트롤 밸브가 열려 있는것으로 판단되면, 재생 신호수신 단계(S10)로 되돌아가고, 메인 컨트롤 밸브가 닫혀있는 것으로 판단되면 차량의 엔진 회전수를 제2 회전수로 상승시켜 DPF 재생 효율을 높여준다.

여기서, 차량의 엔진 회전수를 제2 회전수로 상승시킨 후에 재생 완료 판단 단계(S40)를 수행한다.

또한, 제2 회전수의 상승 범위는 차량을 구동시킬 수 있는 엔진 회전수의 2배 내지 3배 정도이다. 상기한 바와 같이 차량이 지게차일 경우, 850RPM 정도의 영역에서 구동되는데, 이를 1900RPM 내지 2000RPM 정도로 강제 상승시켜 재생 효율을 증가시키게 된다.

다시 말해, 상기한 바와 같이 차량의 주차 여부를 판단하는 주차판단 단계(S20), 차량의 주행레버가 중립에 위치되었는지를 판단하는 주행레버 위치판단 단계(S50), 그리고 차량의 작업기의 작동을 차단하기 위하여 메인 컨트롤 밸브가 개폐되었는지를 판단하는 메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계(S60)는 효과적인 DPF의 재생을 위하여 차량이 작동되는 영역의 엔진 회전수를 DPF의 재생을 위한 엔진 회전수로 강제 상승 시키고, 이때 발생할 수 있는 안전사고를 방지한다.

엔진 회전수 복원 단계(S80); 상승된 차량의 엔진 회전수를 강제 상승 단계를 거치기 전 차량을 구동하는 영역의 엔진 회전수로 복원시키는 단계이다.

재생완료 판단 단계(S40)에서 DPF 재생이 완료된 것으로 판단되면, 엔진 회전수를 제1 회전수로 상승시킨 제1 상승 단계(S30)와 엔진 회전수를 제2 회전수로 상승시킨 제2 상승단계(S70)를 수행하기 전의 엔진 회전수로 복원된다. 다시 말하면, 차량이 원래의 엔진 회전수로 복원되었다면 DPF의 재생이 완료된 것이다.

상기와 바와 같이 DPF 재생 제어 방법에 의해 차량의 엔진 회전수를 제어하여 차량이 DPF 운전 중 재생 성공 가능성을 향상시킴으로써 DPF의 서비스 재생 주기를 증가시킬 수 있으며, 운전자가 DPF 서비스 재생을 위해 차량을 주차시키는 것이 불필요하므로 차량의 작업 시간이 줄어들어 작업 능률이 향상된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

S10: 재생신호 수신 단계
S20: 주차판단 단계
S30: 제1 상승 단계
S40: 재생완료 판단 단계
S50: 주행레버 위치판단 단계
S60: 메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계
S70: 제2 상승 단계
S80: 엔진 회전수 복원 단계

Claims (5)

1. DPF(diesel particulate filter)에 적층된 탄소미립자가 제거되도록 상기 DPF를 강제 재생시키기 위한 재생 신호를 입력받는 재생신호 수신 단계(S10);
   상기 재생신호 수신 단계(S10)에서 재생 신호가 발생될 때 차량의 주차 브레이크가 작동 중 인지를 판단하고, 상기 차량이 주차된 것으로 판단되면 상기 재생신호 수신 단계(S10)로 되돌아가는 주차판단 단계(S20);
   상기 주차판단 단계(S20)에서 상기 차량의 주차 브레이크가 작동되지 않은 것으로 판단되면 상기 차량의 엔진 회전수를 제1 회전수로 상승시키는 제1 상승 단계(S30); 및
   상기 제1 상승 단계(S30) 이후에, 상기 DPF의 재생 여부를 판단하여 완료되었을 경우 종료하고, 완료되지 않았을 경우 상기 제1 상승 단계(S30)로 되돌아가는 재생완료 판단 단계(S40);
   를 포함하는 DPF 재생 제어 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 상승 단계(S30)에서 상기 차량의 엔진 회전수를 상기 제1 회전수로 상승시키는 범위는 상기 제1 회전수로 상승시키기 전 회전수의 10% 내지 15% 로 상승되는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 주차판단 단계(S20)에서 상기 차량의 주차 브레이크가 작동되어 차량이 주차된 것으로 판단되면,
   상기 차량의 주행레버가 중립에 위치되어 있는 지를 판단하고, 상기 주행레버가 중립에 위치되어있지 않은 것으로 판단되면 상기 주차판단 단계(S20)로 되돌아가는 주행레버 위치판단 단계(S50);
   상기 주행레버 위치판단 단계(S50)에서 상기 주행레버가 중립에 위치된 것으로 판단되면 상기 차량의 메인 컨트롤 밸브의 개폐여부를 판단하여, 상기 메인 컨트롤 밸브가 열려 있을 경우 상기 주차 판단 단계(S20)로 되돌아가는 메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계(S60); 및
   상기 메인 컨트롤 밸브 개폐판단 단계(S60)에서 상기 메인 컨트롤 밸브가 닫혀있을 경우 상기 차량의 엔진 회전수를 제2 회전수로 상승시키며, 상기 제2 회전수로 상승이 완료된 경우 상기 재생완료 판단 단계(S40)를 수행하는 제2 상승 단계(S70);
   를 더 포함하는 DPF 재생 제어 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 상승 단계(S70)에서 상기 제2 회전수는 1900RPM 내지 2000RPM 으로 상승되는 것을 특징으로 하는 DPF 재생 제어 방법.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 재생완료 판단 단계(S40)에서 상기 DPF의 재생이 완료된 것으로 판단되면 상기 제1 회전수와 상기 제2 회전수를 상기 제1 상승 단계(S30) 또는 상기 제2 상승 단계(S70)를 수행하기 전의 회전수로 복원시키는 엔진 회전수 복원 단계(S80);
   를 더 포함하는 DPF 재생 제어 방법.

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