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KR102452693B1 - 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러 - Google Patents

디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러 Download PDF

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KR102452693B1
KR102452693B1 KR1020170166837A KR20170166837A KR102452693B1 KR 102452693 B1 KR102452693 B1 KR 102452693B1 KR 1020170166837 A KR1020170166837 A KR 1020170166837A KR 20170166837 A KR20170166837 A KR 20170166837A KR 102452693 B1 KR102452693 B1 KR 102452693B1
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KR
South Korea
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post
vehicle speed
engine
processing device
processing
Prior art date
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KR1020170166837A
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Inventor
오정상
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법은, 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 확인된 예상 주행경로에 따라 차량 속도 프로파일을 도출하는 단계; 상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 엔진 운전 영역 프로파일을 분석 및 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 최적 구간을 선정하여 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수를 결정하는 단계;를 포함한다.

Description

디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러{METHOD FOR CONTROLLING AFTERTREATMENT DEVICE OF DIGEL ENGINE AND CONTROLLER USING THE SAME}
본 발명은 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 도출된 차량 속도 프로파일을 이용해 엔진 운전 영역 프로파일을 도출한 다음, 후처리 정화 최적 구간을 주행할 때 목표차량속도와 기어단수를 운전자에게 알려줌으로써, 후처리 장치의 정화 작업이 효율적으로 진행되도록 하기 위한, 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러에 관한 것이다.
디젤 엔진(digel engine)은 출력 및 연비가 뛰어나 그 사용이 증가하고 있으나, 각국에서는 매연 발생문제가 있어 디젤 엔진의 배기 가스에 대해 규제하고 있다.
이에 따라, 디젤 엔진은 각종 배기가스 규제를 만족하기 위해 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 총탄화수소(THC), 입자상물질(PM) 등의 유해물질을 제거하기 위한 후처리 정화 장치를 장착해야 한다.
이러한 후처리 정화 장치는 배기가스 유해물질 저감 장치로서, 정화 작업을 효율적으로 진행하는 것이 디젤 엔진의 상품성을 결정하는 중요한 요소로 작용하고 있다.
후처리 정화 장치는 미세먼지(PM)를 포집하는 필터와 필터에 축적된 미세먼지를 주기적으로 태워 없애는 장치로 구성되는 디젤 미립자 필터(Diesel Particulate Filter, DPF), 백금 촉매를 유해 배기가스의 환원제로 이용하여 무해한 상태로 환원시키는 것인 희박 질소 촉매(Lean NOx Traps, LNT), 배기가스에 요소수(암모니아)를 분사하여 촉매 반응을 유도하는 것인 선택적 촉매 산화법(Selective Catalytic Reduction, SCR) 등이 활용되고 있다.
종래에는 엔진 차압 및 그을음(soot)/질소산화물(NOx) 모델값을 이용하여 재생 진입을 제어하였다. 그런데, 이러한 방식의 경우에는 후처리 정화 작업이 효율적이지 못한 엔진 운전 영역에서 진행하므로, 비정상적으로 후처리 정화 작업이 종료할 뿐만 아니라, 잦은 후처리 정화 작업이 재진입하는 문제가 발생할 수 있다.
이로 인해, 종래에는 엔진오일 이용을 증가시키고, 실제 디젤 엔진의 연비를 악화시키는 품질 저하를 초래하게 된다.
따라서, 종래의 후처리 정화 장치는 효율적으로 후처리 정화 작업을 제어하여 디젤 엔진의 실제 연비를 향상시킬 수 있는 방안이 제안될 필요성이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1756007호 (2017.07.03 등록)
본 발명의 목적은 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 도출된 차량 속도 프로파일을 이용해 엔진 운전 영역 프로파일을 도출한 다음, 후처리 정화 최적 구간을 주행할 때 목표차량속도와 기어단수를 운전자에게 알려줌으로써, 후처리 장치의 정화 작업이 효율적으로 진행되도록 하기 위한, 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법과 이를 이용한 후처리 장치 컨트롤러를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법은, 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 확인된 예상 주행경로에 따라 차량 속도 프로파일을 도출하는 단계; 상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 엔진 운전 영역 프로파일을 분석 및 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 최적 구간을 선정하여 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 판단 단계는, 상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 기어단수 결정 과정, 엔진 회전수 결정 과정, 엔진 토크 결정 과정을 순차적으로 진행하여 예상 주행경로의 전체 구간에 대한 엔진 운전 영역 프로파일을 생성하는 것일 수 있다.
일실시예에 의하면, 상기 결정 단계 이후에, 해당 차량이 상기 후처리 정화 최적 구간을 주행할 때, 해당 차랑의 목표차량속도 및 기어단수를 해당 차량의 클러스터에 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 의하면, 상기 결정 단계 이후에, 해당 차량이 크루즈 컨트롤(cruise control) 기능에 의해 주행할 때, 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수에 따라 해당 차량을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 의하면, 상기 판단 단계 이후에, 상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 가능 구간이 존재하지 않는 경우에, 상기 후처리 정화 가능 구간과 유사한 후처리 정화 근접 구간에 대한 새로운 엔진 운전 영역을 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 재판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 재판단 단계는, 상기 후처리 정화 근접 구간에 기어단수를 변경하여 변경된 엔진 회전수와 엔진 토크를 계산하여 새로운 엔진 운전 영역을 도출하는 것일 수 있다.
상기 차량 속도 프로파일은, 상기 예상 주행경로의 도로 상황을 고려한 평균 속도, 도로 구배, 신호 정보를 기반으로 하여 초단위로 차량 속도가 도출된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 후처리 장치 컨트롤러로서, 적어도 하나 이상의 프로세스; 및 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며, 상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 후처리 장치 컨트롤러로 하여금, 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 확인된 예상 주행경로에 따라 차량 속도 프로파일을 도출하고, 상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 엔진 운전 영역 프로파일을 분석 및 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 판단하며, 상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 최적 구간을 선정하여 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수를 결정하는 것일 수 있다.
본 발명은 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 도출된 차량 속도 프로파일을 이용해 엔진 운전 영역 프로파일을 도출한 다음, 후처리 정화 최적 구간을 주행할 때 목표차량속도와 기어단수를 운전자에게 알려줌으로써, 후처리 장치의 정화 작업이 효율적으로 진행되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 후처리 장치 정화 작업이 효율적인 엔진 운전 영역에서 후처리 장치 정화 작업을 진행하여 비정상적인 종료와 잦은 후처리 장치 정화 작업의 재진입 발생을 억제할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 디젤엔진의 후처리 장치의 품질을 향상시키고, 엔진 부품의 내구성을 증대할 수 있다.
또한, 본 발명은 후처리 장치 정화 작업이 효율적인 엔진 운전 영역에서 제어하므로, 불필요한 후처리 장치 정화 작업을 반복할 필요가 없기 때문에 실제 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법에 대한 도면,
도 2는 차량 속도 프로파일의 예시를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 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 일 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.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법에 대한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법은, 후처리 장치 컨트롤러에 의해 디젤엔진의 후처리 장치가 제어된다.
여기서, 후처리 장치 컨트롤러는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)와 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리(memory)를 포함한다. 후처리 장치 컨트롤러는 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 메모리에 저장된 명령들을 실행함에 따라 도 1에 도시된 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법을 실행한다.
이하, 후처리 장치 컨트롤러가 디젤엔진의 후처리 장치를 제어하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
이러한 후처리 장치 컨트롤러는 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 확인된 실시간 예상 주행경로를 이용하여 디젤엔진의 후처리 장치에서 진행되는 후처리 정화 작업을 효율적으로 제어할 수 있다.
먼저, 후처리 장치 컨트롤러는 내비게이션의 실시간 경로 검색 결과로서 예상 주행경로를 확인한다(S101). 이때, 내비게이션은 인포테인먼트 장치로서, 운전자에 의해 목적지가 설정됨에 따라 차량의 현재 위치로부터 목적지까지의 예상 주행경로를 생성한다. 이처럼, 후처리 장치 컨트롤러는 실시간 경로 검색 결과에 따라 예상 주행경로를 확인하고, 기존의 주행경로를 이용하여 후처리 장치의 재생 제어를 수행하지 않는다.
이후, 후처리 장치 컨트롤러는 예상 주행경로에 따라 차량 속도 프로파일을 도출한다(S102). 여기서, 차량 속도 프로파일은 도 2를 참조하면, 내비게이션에 의해 검색된 예상 주행경로의 도로 상황을 고려한 평균 속도, 도로 구배, 신호 정보 등을 기반으로 하여 초단위로 차량 속도(km/h)가 도출된 정보이다. 도 2는 차량 속도 프로파일의 예시를 나타낸 도면이다.
그런 다음, 후처리 장치 컨트롤러는 차량 속도 프로파일로부터 확인된 해당 차량 속도에 적합한 엔진 운전 영역을 분석하여 도출한다(S103).
이때, 후처리 장치 컨트롤러는 해당 차량 속도에 적합한 기어단수 결정 과정, 엔진 회전수 결정 과정, 엔진 토크 결정 과정을 순차적으로 진행하여 예상 주행경로의 전체 구간에 대한 엔진 운전 영역을 분석하여 도출한다. 즉, 후처리 장치 컨트롤러는 예상 주행경로의 전체 구간에 대한 엔진 운전 영역 프로파일을 생성한다. 여기서, 엔진 운전 영역은 엔진 회전수(rpm)와 엔진 토크(kgfm)에 대한 값으로 표시된다.
이 경우에, 후처리 장치 컨트롤러는 엔진 운전 영역을 분석할 때, 기어비, 타이어 동반경, 변속 효율 정보 등을 이용할 수 있다.
이처럼, 후처리 장치 컨트롤러는 주행경로 또는 드라이버 패턴에 따른 인덱스 결정으로 재생 진입을 제어하는 것이 아니라, 엔진 운전 영역을 분석하여 후처리 정화 작업을 제어한다.
이후, 후처리 장치 컨트롤러는 엔진 운전 영역 프로파일을 이용하여 '후처리 정화 가능 구간'이 존재하는지를 판단한다(S104).
이때, 후처리 장치 컨트롤러는 엔진 운전 영역 프로파일에 포함된 엔진 운전 영역별로 엔진 회전수와 엔진 토크를 기반으로 하여 후처리 정화 가능 영역이 존재하는지를 판단함에 따라, 예상 주행경로의 전체 구간에서 후처리 정화 가능 구간을 확인한다. 다시 말해, 후처리 장치 컨트롤러는 후처리 정화 가능 영역이 일정시간 이상 존재하는지를 확인한다.
이때, 후처리 장치 컨트롤러는 후처리 정화 가능 구간이 존재하는 경우(즉, 후처리 정화 작업 가능 영역이 일정시간 이상 존재하는 경우)에(S104), 후처리 정화 가능 구간에서 '후처리 정화 최적 구간'을 선정하여 해당 차량의 목표차량속도와 기어단수를 결정한다(S105).
그리고, 후처리 장치 컨트롤러는 후처리 정화 최적 구간을 차량이 주행할 때, 해당 목표차량속도와 기어단수를 차량의 클러스터(cluster)에 표시한다(S106). 이는 운전자에게 후처리 정화 최적 구간에 대한 해당 목표차량속도와 기어단수를 안내하여 효율적인 후처리 정화 작업을 유도하기 위함이다.
그런데, 후처리 장치 컨트롤러는 해당 차량이 크루즈 컨트롤(cruise control) 기능에 의해 주행할 때, 해당 목표차량속도와 기어단수에 따라 해당 차량을 직접 제어할 수 있다.
한편, 후처리 장치 컨트롤러는 후처리 정화 가능 구간이 존재하지 않는 경우(즉, 후처리 정화 가능 영역이 일정시간 이상 존재하지 않는 경우)에(S104), 후처리 정화 가능 구간과 유사한 '후처리 정화 근접 구간'에 대한 새로운 엔진 운전 영역을 생성하여 S104 단계 이후를 진행한다(S107).
구체적으로, 후처리 장치 컨트롤러는 새로운 엔진 운전 영역 프로파일을 다음과 같이 생성한다(S107).
먼저, 후처리 장치 컨트롤러는 S103 단계에서 도출된 엔진 운전 영역 프로파일로부터 후처리 정화 근접 구간을 선정한다. 다음으로, 후처리 장치 컨트롤러는 선정된 후처리 정화 근접 구간에서 기어단수를 변경하여 새로운 엔진 운전 영역 프로파일을 도출한다. 즉, 후처리 장치 컨트롤러는 변경된 엔진 회전수와 엔진 토크를 계산하여 새로운 엔진 운전 영역 프로파일을 도출한다.
일부 실시 예에 의한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.

Claims (8)

  1. 내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 확인된 예상 주행경로에 따라 차량 속도 프로파일을 도출하는 단계;
    상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 엔진 운전 영역 프로파일을 분석 및 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 최적 구간을 선정하여 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수를 결정하는 단계; 를 포함하며,
    상기 판단 단계는,
    상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 기어단수 결정 과정, 엔진 회전수 결정 과정, 엔진 토크 결정 과정을 순차적으로 진행하여 상기 예상 주행경로의 전체 구간에 대한 엔진 운전 영역 프로파일을 생성하는 것인 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 단계 이후에, 해당 차량이 상기 후처리 정화 최적 구간을 주행할 때, 해당 차랑의 목표차량속도 및 기어단수를 해당 차량의 클러스터에 표시하는 단계;
    를 더 포함하는 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 단계 이후에, 해당 차량이 크루즈 컨트롤(cruise control) 기능에 의해 주행할 때, 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수에 따라 해당 차량을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단 단계 이후에, 상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 가능 구간이 존재하지 않는 경우에, 후처리 정화 근접 구간에 대한 새로운 엔진 운전 영역을 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 재판단하는 단계;
    를 더 포함하는 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 재판단 단계는,
    상기 후처리 정화 근접 구간에 기어단수를 변경하여 변경된 엔진 회전수와 엔진 토크를 계산하여 새로운 엔진 운전 영역을 도출하는 것인 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 속도 프로파일은,
    상기 예상 주행경로의 도로 상황을 고려한 평균 속도, 도로 구배, 신호 정보를 기반으로 하여 초단위로 차량 속도가 도출된 것인 디젤엔진의 후처리 장치 제어 방법.
  8. 후처리 장치 컨트롤러로서,
    적어도 하나 이상의 프로세스; 및
    컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며,
    상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 후처리 장치 컨트롤러로 하여금,
    내비게이션의 실시간 경로 검색을 통해 확인된 예상 주행경로에 따라 차량 속도 프로파일을 도출하고,
    상기 차량 속도 프로파일로부터 확인된 차량 속도에 적합한 기어단수 결정 과정, 엔진 회전수 결정 과정, 엔진 토크 결정 과정을 순차적으로 진행하여 상기 예상 주행경로의 전체 구간에 대한 엔진 운전 영역 프로파일을 분석 및 도출하여 후처리 정화 가능 구간이 존재하는지를 판단하며,
    상기 판단 결과에 따라 후처리 정화 최적 구간을 선정하여 해당 차량의 목표차량속도 및 기어단수를 결정하는 것인 후처리 장치 컨트롤러.
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