KR20200068585A - 자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법 - Google Patents

자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동차 내에서 액체용의, 특히 요소 수용액용의 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 액체 내의 음속이 결정되며, 이 음속이 예상된 값으로부터 벗어날 때 잘못된 보충이 검출된다.

Description

자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법{METHOD FOR DETECTING INCORRECT REFUELING OF A STORAGE CONTAINER IN A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
자동차 공학 분야에서는 요소 수용액의 계량 주입에 의해 질소 산화물을 환원시키기 위한, 이하에서 SCR 촉매 컨버터로서 지칭되는 선택적 환원촉매 컨버터가 공지되어 있다.
상기 요소 수용액은 저장 용기 내에 보관되고, 계량공급 시스템에 의해 내연기관의 배기 매니폴드 내로 계량 주입된다. 용액에 함유된 요소는 촉매 컨버터 내에서 질소 산화물과 반응하여 NH3로 변환된 후에 질소 산화물을 질소로 환원한다. 이와 같은 선택적 촉매 환원을 위해, 규정된 배기가스 한계값을 준수하기 위해서는 촉매 컨버터에 NH3가 충분히 공급되어야 한다.
그렇기 때문에, 현재의 배기가스 관류 법규는 환원제의 질적 및 양적 모니터링을 요구한다.
통상적으로, 요소 수용액 및 디젤 연료용 주입 노즐은 서로 가까이 배치된다. 운전자의 오조작 시, 급유 과정에서 운전자가 요소 수용액용 저장 용기 내로 연료액을 주입하는 상황이 발생할 수 있다.
또한, 운전자가 저품질의 요소 수용액을 보충할 수 있는 위험도 존재한다. 특히, 지정된 수준보다 더 낮은 농도의 요소 수용액을 보충하는 것이 문제가 된다.
또한, 요소 수용액의 품질을 초음파 센서에 의해 모니터링하는 방법 및 장치도 공지되어 있다. 이 초음파 센서는, 규정된 측정 거리에 걸쳐 초음파의 통과 시간을 측정한다. 측정된 통과 시간과 기지의 측정 거리를 토대로 센서에서 음속이 계산된다. 매질의 현재 온도와 연계하여 요소 농도가 추론될 수 있다.
그에 비해, 독립 청구항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 방법은, 예를 들어 잘못 보충된 액체, 예컨대 디젤 연료가 확실하고 간단하게 검출될 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 요소 수용액보다 명백히 더 낮거나 더 높은 음속을 갖는 모든 액체가 확실하게 검출될 수 있다.
이는, 자동차 내에서 액체용의, 특히 요소 수용액용의 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법에서, 액체 내의 음속이 결정되고, 이 음속이 예상된 값으로부터 벗어날 때 잘못된 보충이 검출됨으로써, 달성된다.
음속이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 놓이는 경우, 잘못된 보충의 매우 확실한 검출이 도출된다. 이 경우, 저품질의 요소 수용액이 보충된 것으로 추정할 수 있다.
제2 임계값 미만의 음속이 검출되면, 디젤 연료의 잘못된 보충이 검출된다.
음속이 어느 값 범위 내에 놓여 있는지를 체크함으로써, 잘못된 보충의 유형을 검출할 수 있다. 다시 말해, 디젤 연료가 보충되었는지 아니면 지나치게 낮은 농도의 요소 수용액이 보충되었는지가 구별될 수 있다.
온도가 임계값보다 높은 경우에, 잘못된 보충의 존재 여부의 체크가 수행되는 것이 특히 바람직하다. 상기 임계값은, 디젤 연료의 음속이 물의 음속보다 더 낮도록 선택되었다. 바람직하게는 이를 위해 요소 수용액의 온도가 이용된다. 대안적으로, 요소 수용액의 온도를 특징짓는 온도도 측정되고 이용될 수 있다.
또 다른 일 양태에서, 본 발명은, 제어 장치상에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램, 특히 컴파일링 명령 및/또는 링크 명령을 포함하는 소스 코드를 생성하기 위한 처리 명령들이 통합된 새로운 프로그램 코드와도 관련되며, 이 경우 프로그램 코드는, 이 프로그램 코드가 처리 명령에 따라 실행 가능한 컴퓨터 프로그램으로 변환되는 경우에, 다시 말해 컴파일링 및/또는 링크되는 경우에, 기술된 방법들 중 하나의 방법의 모든 단계를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 생성한다. 상기 프로그램 코드는 특히, 예를 들어 인터넷 서버로부터 다운로드 가능한 소스 코드를 통해 제공될 수 있다.
도 1은 SCR 촉매 컨버터 시스템을 위한 계량공급 장치의 개략도이다.
도 2는 시간에 걸쳐 기입된 상이한 신호들을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 접근 방식을 명료화하기 위한 흐름도이다.
도 1에는, 요소 수용액을 계량 주입하기 위한 SCR 촉매 컨버터 시스템의 필수 요소들이 도시되어 있다. 요소 수용액은 저장 용기(100) 내에 존재하고, 그곳으로부터 계량공급 장치(110)를 거쳐 내연기관의 배기 매니폴드(120) 내에 도달한다. 배기 매니폴드 내에서 요소 수용액은 바람직하게 곧바로 SCR 촉매 컨버터 내에 도달하거나, SCR 촉매 컨버터 내로 가이드하는 배기가스 라인 내에 도달한다. SCR 촉매 컨버터 시스템은 선택적 촉매 환원(SCR)에 의해서 내연기관의 배기가스 내 질소 산화물을 환원하는 데 이용된다. 환원을 위해, 계량공급 장치(110)용 환원제가 SCR 촉매 컨버터 상류에서 배기가스 매니폴드(120) 내로 분사된다.
요소 수용액은 저장 용기(100) 내에 저장된다. 저장 용기 내에는 초음파 센서(130)가 배치되어 있다. 상기 초음파 센서(130)에 의해서 요소 수용액의 음속이 측정될 수 있다. 초음파 센서(130)의 출력 신호는 제어 장치(140)에 도달한다. 상기 제어 장치는 특히 계량공급 장치(110)를 제어한다. 그 밖에도, 제어 장치는 배기 매니폴드 및 내연기관의 또 다른 요소들도 제어할 수 있다. 또한, 제어 신호의 생성을 위해 사용되는 또 다른 센서들이 평가될 수 있다.
특히, 온도 값을 검출하는 온도 센서가 제공된다. 이 경우, 바람직하게 배기 매니폴드 내의 온도가 이용된다. 이를 위해, 특히 센서(150)가 제공된다. 이 센서도 마찬가지로 제어 장치(140)로 신호를 전달한다.
또한, 요소 수용액의 온도에 상응하는 온도 값(T)이 검출되는 방법이 제안된다.
도 2에는, 상기 액체의 온도(T)에 대한 상이한 액체들의 음속(SG)의 의존성이 도시되어 있다. 요소 수용액에 대한 값은 점선으로 표시되어 있고, 거의 순수한 물에 대한 값은 파선으로 표시되어 있으며, 디젤 연료에 대한 값은 실선으로 표시되어 있다. 요소 수용액이 가장 높은 음속을 갖는다. 요소 수용액의 음속은 온도(T)가 상승함에 따라 증가한다. 물의 음속은 훨씬 더 낮지만, 마찬가지로 온도가 상승함에 따라 증가한다. 그와 달리, 디젤 연료는 뚜렷하게 더 낮은 음속을 갖는다. 디젤 연료의 음속은 온도가 상승함에 따라 감소한다. 매우 낮은 온도 값에서는 디젤 연료의 음속이 순수한 물의 음속과 같거나 심지어 더 높다. 온도(TS)부터는, 디젤 연료의 음속이 물의 음속보다 낮아진다.
원치 않았거나 실수로 발생한 잘못된 보충에 의해, 한 편으로는 더 낮은 농도의 요소 수용액 또는 심지어 순수 물이나 디젤 연료가 재보충될 수 있다. 이와 같은 상황은 이하에 기술된 방법에 의해 확실하게 검출된다. 본 발명에 따르면, 이를 위해 음속(SG)이 측정된다.
음속이 점선과 파선 사이의 범위 내에 있는 경우, 불충분한 농도의 요소 수용액이 재보충되었다는 에러가 검출된다. 이 경우, 바람직하게 계량공급 시스템이 계속 작동되는데, 그 이유는 더 적게 계량공급된 요소 수용액으로도 질소 산화물의 소정의 환원이 이루어지기 때문이다.
그와 달리, 물의 음속보다 명백히 더 낮은 음속이 측정되면, 구성요소 보호의 이유에서 시스템의 스위치 오프를 유도하는 에러 비트가 세팅된다. 따라서, 배기 매니폴드 내로 디젤 연료가 계량공급됨으로 인해 다른 부품들이 손상되는 상황이 방지될 수 있다.
그럼으로써, 예를 들어 연료의 재보충이 검출될 수 있고, 시스템이 안전한 상태에 놓일 수 있다. 추가 질의에 의해 기능을 확장함으로써, 요소 수용액보다 더 높은 음속을 갖는 다른 액체들도 검출될 수 있다.
본 발명에 따른 접근 방식의 일 실시예가 도 3에 흐름도에 기반하여 예시적으로 도시되어 있다. 제1 단계(300)에서는, 저장 용기(100) 내 액체의 음속(SG) 및 온도(T)가 측정된다. 후속 질의(310)는, 온도(T)가 설정값(TS)보다 큰지의 여부를 체크한다. 상기 질의(310)로써, 디젤 연료의 음속이 물의 음속보다 더 낮은, 상기 설정값(TS)보다 큰 온도 범위 내에서만 측정이 수행되는 점이 보장된다.
질의(310)에서 온도(T)가 설정값(TS) 이하인 것으로 검출되면, 단계(315)에서 프로그램이 종료된다. 질의(310)에서 온도(T)가 설정값(TS)보다 높은 것으로 검출되면, 질의(320)에서는 음속(SG)이 제1 임계값(S1)보다 낮은지가 체크된다. 낮지 않다면, 마찬가지로 단계(315)에서 프로그램이 종료된다. 음속이 제1 임계값(S1)보다 낮다면, 질의(330)에서 음속(SG)이 임계값(S2)보다 작은지의 여부도 체크된다. 이때, 제2 임계값(S2)은 제1 임계값(S1)보다 훨씬 더 작다. 임계값(S1 및 S2)에 의해, 허용되지 않는 요소 농도를 갖는 요소 수용액이 검출되는 범위가 규정된다. 허용되지 않는 요소 농도를 갖는 요소 수용액은, 질의(320)에서 음속이 제1 임계값(S1)보다 낮은 것으로 검출되고, 제2 질의(330)에서 음속이 임계값(S2)보다 높은 것으로 검출되는 경우에 검출된다. 그와 같은 경우에는, 단계(340)에서 불충분한 특성을 갖는 요소 수용액이 검출된다. 이 경우, 이러한 상황이 운전자에게 표시되고, 에러 메모리 내 상응하는 엔트리가 수행되며, 필요 시 비상 주행 모드가 개시된다.
질의(330)에서 음속이 제2 임계값(S2)보다도 낮은 것으로 검출되면, 단계(350)에서 디젤 연료의 보충이 검출된다. 이 경우, 배기가스 후처리 시스템의 즉각적인 스위치 오프가 수행된다. 필요한 경우, 이러한 상황도 마찬가지로 운전자에게 표시될 수 있고, 에러 메모리 내 상응하는 엔트리가 수행될 수 있다.
이는, 음속의 값 범위가 제1 임계값(S1)과 제2 임계값(S2) 사이에 놓일 경우, 불충분한 농도의 요소 수용액이 검출됨을 의미한다. 임계값(S2) 미만의 값 범위에서는 연료의 보충이 검출된다.
바람직한 일 실시예에서는, 요소 수용액의 빙점 미만의 온도에서 측정이 실시된다. 이 경우에는 초음파 센서가 신호를 전달해서는 안 되는데, 그 이유는 상기 초음파 센서가 제 기능을 할 수 없기 때문이다. 그럼에도 초음파 센서가 신호를 제공한다면, 잘못된 보충이 추정된다.

Claims (8)

  1. 자동차 내에서 액체용의, 특히 요소 수용액용의 저장 용기의 잘못된 보충을 검출하기 위한 방법으로서,
    액체 내의 음속이 결정되고, 상기 음속이 예상된 값으로부터 벗어날 때 잘못된 보충이 검출되는, 자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충의 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음속이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 놓이는 경우, 저품질의 요소 수용액의 보충이 검출되는 것을 특징으로 하는, 자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충의 검출 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음속이 제2 임계값 미만인 경우, 디젤 연료의 보충이 검출되는 것을 특징으로 하는, 자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충의 검출 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 온도가 임계값보다 높은 경우, 잘못된 보충의 존재 여부에 대한 체크가 수행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 내 저장 용기의 잘못된 보충의 검출 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법들 중 하나의 방법의 모든 단계를 실행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램.
  6. 제5항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 저장 매체.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법들 중 하나의 방법의 모든 단계를 실행하도록 설계된 제어 장치.
  8. 제어 장치상에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램을 생성하기 위한 처리 명령들이 통합된 프로그램 코드로서,
    상기 프로그램 코드가 처리 명령들에 따라 실행 가능한 컴퓨터 프로그램으로 변환되면, 제5항에 따른 컴퓨터 프로그램을 생성하는 프로그램 코드.
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