KR100746726B1 - 내연기관용 배기정화장치 - Google Patents

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Abstract

내연기관은 각각의 뱅크마다 분리된 배기통로를 구비한다. 각 배기통로에 배기정화촉매가 제공된다. 상기 배기통로를 거쳐 흐르는 배기가스의 질량유량(G1, G2)은 개별적으로 추정된다. 배기가스의 유량은, 추정된 질량유량(G1, G2) 간 편차가 감소하도록 각 배기가스 재순환밸브의 작동을 제어함으로써 각 뱅크마다 개별적으로 조정된다.

Description

내연기관용 배기정화장치 {Exhaust Purifying Apparatus For Internal Combustion Engine}
본 발명은 내연기관에 적용되는 배기정화장치에 관한 것이고, 특히 다른 배기정화촉매에 각각이 연결되는 복수 실린더 그룹을 구비하는 내연기관용 배기정화장치에 관한 것이다.
V형의 실린더 배열을 이용하는 내연기관에서는, 배기정화촉매가 한 실린더 그룹을 구비하는 뱅크(bank)마다 개별적으로 제공된다. 이러한 내연기관에서는, 만약 배기정화촉매의 층 온도(bed temperature)가 각각 다르면, 정화성능도 배기정화촉매마다 다르게 된다. 따라서, 배기정화제어를 적절히 수행하기 힘들게 된다. 다시 말하면, 배기정화제어가 어느 한 배기정화촉매에 맞추어 설정된다 하더라도, 상이한 층 온도를 가지는 또 따른 배기정화촉매에는 적합하지 않게 된다. 따라서, 배기가스가 충분히 정화되지 않을 수 있는 것이다.
종래부터, 뱅크마다 개별적인 배기정화촉매를 포함하는 V형 내연기관용 배기정화장치가 제안되어 왔다. 상기 배기정화장치는 각각의 배기정화촉매의 층 온도를 검지하고, 피드백 제어를 통해 뱅크마다 점화 타이밍을 조정한다(예를 들면, 일본국 특허공개공보 평11-117786호). 상기 배기정화장치는 보다 높은 촉매 층 온도 를 가지는 뱅크의 점화 타이밍을 지연시켜 배기가스의 온도를 감소시키거나, 보다 낮은 촉매 층 온도를 가지는 뱅크의 점화 타이밍을 앞당겨서 배기가스의 온도를 증가시킴으로써 촉매 층 온도의 변화를 감소시킨다.
촉매 층 온도의 변화는, 배기가스로부터 배기정화촉매에 의해 받은 열의 변화가 그 주된 원인이다. 배기정화촉매의 열 수용 및 열 복사의 상태가 일정하게 유지된다면, 배기가스로부터 각각의 배기정화촉매에 의해 받은 열량의 변화는 배기정화촉매의 촉매 층 온도를 동일하게 함으로써 자동적으로 보정된다. 그러나, 예를 들면, 차량의 내연기관에서 배기가스의 온도 및 유량은 작동조건이 변화할 때 크게 변한다. 따라서, 배기정화촉매에 의해 받은 열량도 크게 변화한다. 그 결과, 배기정화촉매의 층 온도가 일시적으로 서로 같아진다 하더라도, 각 배기정화촉매에 의해 받은 열량이 다른 촉매에 의해 받은 열량과 반드시 같은 건 아니다. 따라서, 배기정화촉매의 층 온도를 서로 동일하게 유지하는 것이 어렵다. 그렇기 때문에, 점화 타이밍이 단지 각 배기정화촉매의 층 온도에만 기초하여 조절된다면, 피드백 조정에서 지연 및 과잉반응, 또는 제어난조가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 배기정화촉매에서의 배기성능의 변화를 효과적으로 억제할 수 있는 내연기관용 배기정화장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단과 그에 따른 이점이 아래에서 설명될 것이다.
제 1 발명은 복수 실린더 그룹을 구비하는 내연기관에 적용되는 배기정화장치를 제공한다. 실린더의 각 그룹은 다른 배기정화촉매에 연결된다. 상기 장치는 추정수단과 설정수단을 포함한다. 상기 추정수단은 각 배기정화촉매 내 배기가스의 유량을 개별적으로 추정한다. 상기 설정수단은 대응 배기정화촉매에 연결되는 실린더 각 그룹의 제어방식을 배기정화촉매에서 추정된 배기가스의 유량에 따라 설정한다.
제 2 발명은 복수 실린더 그룹을 구비하는 내연기관에 적용되는 배기정화장치를 제공한다. 각 그룹은 다른 배기정화촉매에 연결된다. 상기 장치는 추정수단과, 촉매제어수단과, 설정수단을 포함한다. 상기 추정수단은 각 배기정화촉매 내 배기가스의 유량을 개별적으로 추정한다. 상기 촉매제어수단은, 배기정화촉매의 상류측에 위치하고, 각 배기정화촉매의 상태를 개별적으로 변화시킨다. 상기 설정수단은 각 배기정화촉매의 제어방식을, 배기정화촉매에서 추정된 배기가스의 유량에 따라 설정한다.
각 배기정화촉매를 거쳐 통과하는 배기가스의 유량의 변화는, 각 실린더의 체적충전율의 편차, 각 배기가스 재순환장치의 흐름특성의 편차, 각 과급기(supercharger)의 특성의 편차로 인해 발생할 수도 있다. 배기가스 유량의 변동은 배기가스로부터 배기정화촉매에 의해 받은 열량의 변화를 일으켜 촉매층 온도를 변화시킨다. 만약 배기가스의 유량이 변하면, 배기정화촉매의 질소산화물의 흡장속도 및 유황오염의 속도가 변화한다.
상기 제 1, 제 2 발명에 따르면, 각 배기정화촉매 내 배기가스의 유량이 개별적으로 추정된다. 실린더 각 그룹의 제어방식은 개별적으로 설정되거나, 배기정화촉매의 상태를 개별적으로 변화시키는 촉매제어수단의 제어방식이 추정결과에 따라 설정된다. 따라서, 각 배기정화촉매의 실제 정화 특성은 배기가스의 유량으로부터 정확히 파악될 수 있다. 이로써 상기 변화에 따라 적절한 측정이 이루어질 수 있다.
배기가스의 유량과 큰 상호관련성이 있는 배기온도 또는 배기 압력에 기초하여, 배기가스의 유량이 추정될 수 있다. 만일 내연기관이, 배기가스의 에너지로 실린더를 과급하는 배기가스의 구동 과급기를 실린더의 각 그룹마다 포함한다면, 배기가스의 유량이 실린더의 각 그룹의 과급기의 부스트(boost) 압력에 기초하여 추정될 수 있다.
제 1, 제 2 발명에 따른 내연기관용 배기정화장치에서, 내연기관은 제 1 배기정화촉매에 연결된 제 1 실린더 그룹과, 제 1 배기정화촉매와는 분리된 제 2 배기정화촉매에 연결된 제 2 실린더 그룹을 구비한다. 내연기관은 또한, 실린더 각 그룹의 배기가스가 대응 배기정화촉매를 통과한 후에 합쳐지는 배기통로를 구비한다. 추정수단은, 제 1 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 온도(T1), 제 2 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 온도(T2), 합쳐진 후의 배기가스의 온도(T), 및 합쳐진 후의 배기가스의 질량유량(G)에 기초하여, 다음의 수학식 (1), (2)를 이용하여 제 1 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 질량유량[mass flow rate(G1)], 제 2 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 질량유량(G2)을 계산함으로써 배기가스의 유량을 추정한다.
G1 = G × (T - T2)/(T1 - T2)
G2 = G × (T - T1)/(T2 - T1)
도 6에 도시된 바와 같이, 배기정화촉매를 통과하고 합쳐진 배기가스의 질량유량(G)은, 제 1 배기정화촉매를 통과한 배기가스의 질량유량(G1)과 제 2 배기정화촉매를 통과한 배기가스의 질량유량(G2)의 합으로서 얻어진다.
G = G1 + G2
반면에, 합쳐진 후의 배기가스의 열량(Q), 제 1 배기정화촉매를 통과한 배기가스의 열량(Q1), 및 제 2 배기정화촉매를 통과한 배기가스의 열량(Q2)은, T가 합쳐진 후의 배기가스의 온도, T1이 제 1 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 온도, T2가 제 2 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 온도, 그리고 C가 배기가스의 비열을 나타낸다고 가정할 때, 다음의 수학식 (4) 내지 (6)에 의해 얻어진다.
Q = C × T × G
Q1 = C × T1 × G1
Q2 = C × T2 × G2
열복사로 인한 배기가스의 온도 감소의 영향이 무시될 수 있다면, 합쳐진 후 의 배기가스의 열량(Q)은 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 열량(Q1, Q2)의 합계와 같아진다. 따라서, 다음의 수학식 (7)이 성립한다.
G × T = G1 × T1 + G2 × T2
상기 수학식 (3), (7)을 포함하는 연립방정식으로 풀면, 수학식 (1), (2)가 얻어진다. 따라서, 배기온도(T, T1, T2) 및 합쳐진 후의 배기가스의 질량유량(G)을 파악하면, 각 배기정화촉매 내 배기가스의 유량이 정확하게 추정된다.
배기온도(T, T1, T2)로는, 온도의 검출위치 간 차이에 의하여 야기되는 열복사로 인한 온도변화의 차이를 보상하기 위한 검출값을 보정함으로써 얻어진 값을 이용하는 것이 바람직하다. 배기가스의 온도는 외부로의 열복사로 인해 하류 끝을 향해 감소한다. 따라서, 엄밀하게는, 합쳐진 후의 배기가스의 열량(Q)이 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 열량(Q1, Q2)의 합보다 약간 작다. 이와 관련하여, 이 구조는 배기가스의 유량이 추정하는 온도의 검출위치에 따라 보상된 값을 이용하기 때문에, 배기가스의 유량은 보다 정확하게 추정된다.
또한, 합쳐진 후의 배기가스의 질량유량(G)은, 단위시간당 내연기관으로 분사된 연료의 총 질량과, 흡기의 질량유량을 합으로 계산되는 것이 바람직하다.
실린더로부터 방출된 배기가스의 총 질량은 실린더에 공급된 가스와 연료의 질량의 합과 같다. 따라서, 합쳐진 후의 질량유량(G)은 단위시간당 내연기관으로부터 분사된 연료의 총 질량과 흡기의 질량유량의 합, 즉 새로운 공기와 단위시간당 실린더에 공급된 재순환 배기가스의 총 질량과 같다. 그러므로, 이러한 구조 에 의해, 합쳐진 후의 배기가스의 질량유량(G)은, 그 값을 직접 검출하지 않고도 정확하게 계산된다.
설정수단은, 배기정화촉매 내 배기가스의 추정된 유량 사이의 편차가 감소하도록, 실린더 각 그룹마다 배기가스의 유량을 개별적으로 조정하는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따르면, 엔진이 작동하는 동안 배기정화촉매 내 배기가스의 유량 변화가 억제된다. 따라서, 배기가스로부터 받은 열량의 차이 및 질소산화물의 흡장속도와 유황의 오염속도 사이의 편차 등, 배기정화촉매 간 정화특성 변화가 적합한 방식으로 억제된다. 만일 내연기관이 각 실린더 그룹마다 배기가스 재순환장치를 포함한다면, 배기정화촉매 내 배기가스의 유량 사이의 편차는 실린더 각 그룹의 배기가스 재순환량을 개별적으로 조정함으로써 감소한다. 만일 내연기관이 각 그룹 실린더마다 가변이동 과급기를 포함한다면, 배기정화촉매 내 배기가스의 유량 사이의 편차는 각 그룹 실린더마다 과급량을 개별적으로 조정함으로써 감소한다. 더욱이 배기정화촉매 내 배기가스의 유량은 개별적으로 조정되어, 가변흡기기구 또는 가변성능 밸브기구에 의해 배기가스의 유량 사이의 편차를 감소시킨다.
설정수단은, 배기정화촉매 내 배기가스의 추정된 유량에 기초하여 각 실린더 그룹마다 각 배기정화촉매에 첨가되는 환원제의 양을 개별적으로 설정하는 것이 바람직하다.
배기정화촉매 또는 퇴적 입자상 물질에 흡장된 질소산화물 및 유황산화물을 정화하기 위하여 배기가스에 연료를 첨가함으로써 탄화수소, 일산화탄소와 같은 환 원제가 공급될 수 있다. 첨가되는 환원제의 최적량은 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 유량에 따라 변한다. 상술한 구조에 따르면, 각 배기정화촉매에 첨가될 환원제의 양은 배기정화촉매 내 배기가스의 추정된 유량에 기초하여 개별적으로 설정된다. 따라서, 배기가스의 유량이 배기정화촉매마다 변화하더라도, 환원제의 최적량이 각 배기정화촉매에 첨가된다.
내연기관은, 제 1, 제 2 그룹 실린더 중 하나에 각각 대응되는 흡기통로와, 상기 흡기통로에 공통으로 연결되는 흡기 매니폴드를 포함하는 것이 바람직하다. 각 배기통로로부터 그에 대응하는 흡기통로로 배기가스를 재순환하는 배기가스 재순환장치가 각 실린더 그룹에 제공된다. 각각의 배기가스 재순환장치는, 흡기 매니폴드를 그에 대응하는 배기통로에 개별적으로 연결하는 배기가스 재순환통로와, 각 배기가스 재순환통로에 제공되는 배기가스 재순환밸브를 구비한다. 촉매제어수단은 배기가스 재순환밸브로 구성된다.
제 3 발명은, 각 그룹이 서로 다른 배기정화촉매에 연결되어 있는 실린더 그룹들을 구비하는 내연기관에 적용되는 배기정화방법을 제공한다. 상기 방법은 각각의 배기정화촉매 내 배기가스의 유량을 개별적으로 추정하는 단계, 배기정화촉매 내 배기가스의 추정된 유량에 따라, 대응되는 배기정화촉매에 연결되는 실린더 각 그룹의 제어방식을 개별적으로 설정하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 대한 엔진시스템의 구조를 도시한 블럭도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 개방도 제어절차의 특정 공정을 도시한 플로우차트;
도 3은 본 발명의 수정된 실시예에 대한 엔진시스템의 구조를 도시한 블럭도;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 첨가량을 제어하는 순서를 도시한 플로우차트;
도 5는 배기가스의 유량의 편차 및 배기통로에서의 배기가스 온도편차 사이의 관계를 도시한 그래프; 및
도 6은 엔진 배기 시스템의 각 부분에서의 배기가스 특성을 도시한 도이다.
본 발명의 일 실시예를 아래에 설명한다.
바람직한 실시예에 따른 내연기관용 배기정화장치는 제 1, 제 2 뱅크를 가지는 V형 내연기관에 적용된다.
도 1은 내연기관(10)을 중심으로 한 엔진시스템의 구조를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내연기관(10)에는 인젝터(14)가 제공된다. 각 인젝터(14)는 하나의 실린더에 대응하고, 대응하는 하나의 연소실에 연료를 직접 분사한다. 내연기관(10)에서 제 1 흡기통로(20R)와 제 1 배기통로(40R)는 제 1 뱅크(12R)의 실린더 한 그룹에 대응하여 제공된다. 마찬가지로, 제 2 흡기통로(20L)와 제 2 배기통로(40L)는 제 2 뱅크(12L)의 실린더 한 그룹에 대응하여 제공된다.
다음은, 흡기통로(20R, 20L)에 대하여 설명한다.
공통의 공기청정기(22)가 흡기통로(20R, 20L)의 최상류 영역에 위치한다. 흡기통로(20R, 20L)는 공기청정기(22)의 하류에서 나누어진다. 흡기통로(20R, 20L)는, 상류 단부로부터 순서대로, 과급기(24R, 24L)(더 자세하게는 압축기), 인터쿨러(26R, 26L), 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)를 포함한다. 과급기(24R, 24L)는 배기통로(40R, 40L)에 위치하는 터빈이 배기가스의 흐름에 의해 회전하는 배기가스 구동 과급기이다. 따라서, 터빈은 배기가스의 에너지를 모아서 그 에너지를 압축기에 전달한다. 과급기(24R, 24L)는 수집된 배기에너지의 양을 제어하는 가변노즐기구(미도시)를 포함하는 가변변위 과급기이다.
흡기통로(20R, 20L)가 공통의 흡기 매니폴드(30)에 연결된다. 흡기통로(20R, 20L)를 통과하는 흡기는 흡기 매니폴드(30)에서 일단 수집되고나서 각 뱅크(12R, 12L)의 실린더로 빨려들어간다.
이하, 배기통로(40R, 40L)에 대하여 설명한다.
배기통로(40R, 40L)는 상류 단부로부터 순서대로, 배기 매니폴드(42R, 42L), 과급기(24R, 24L)(더 자세하게는 터빈), 배기정화촉매(44R, 44L)를 포함한다. 배기통로(44R, 44L)는 배기정화촉매(44R, 44L)의 하류에서 단일통로[병합통로(46)]로 합쳐진다.
배기정화촉매(44R, 44L)는 질소산화물(NOx)의 흡장형 환원(storage-reduction) 촉매 및 필터로 작용한다. 내연기관의 공통으로 작동되는 동안에 배기가스가 산화성 분위기(희박)로 간주될 때에는, 상기 NOx 흡장형 환원 촉매가 NOx를 저장한다. 한편, 배기가스가 환원성 분위기(화학량론적 또는 과농)로 간주될 때에는, NOx 흡장형 환원 촉매가 저장했던 NOx를 일산화질소(NO)로 해방하고, 탄화수소 (HC) 및 일산화탄소(CO)로 환원시킨다. NOx는 이러한 방식으로 정화된다. 반면에, 필터는 배기가스 내 입자상 물질(PM)을 포획한다. 따라서, NOx가 흡장되었을 때 고온 산화성 분위기에서 발생되는 활성산소가, 입자상 물질의 산화를 시작한다. 나아가 주위의 과산소(excessive oxygen)는 입자상 물질 전체를 산화시킨다. 배기가스가 환원성 분위기로 간주될 때에는, 배기정화촉매(44R, 44L)에 의하여 발생된 다량의 활성산소가 입자상 물질의 산화를 촉진시킨다. 따라서, NOx가 정화됨과 동시에 입자상 물질이 정화된다.
배기통로(40R, 40L)는 각각, 환원제 첨가밸브장치(50R, 50L)를 포함한다. 더욱 구체적으로는, 첨가밸브(52R, 52L)가, 과급기(24R, 24L) 및 배기통로(40R, 40L) 내 배기정화촉매(44R, 44L) 사이에 각각 위치된다. 첨가밸브(52R, 52L)에는 연료펌프(미도시)로부터 연료가 공급된다. 첨가밸브(52R, 52L)가 개방되면, 본 실시예에서는 연료인 환원제가 배기정화촉매(44R, 44L)의 상류구역에서 배기가스에 첨가된다. NOx의 정화공정 동안에 일시적으로 배기정화촉매(44R, 44L)의 분위기를 환원성 분위기로 바꾸는 경우, 입자상 물질의 정화공정을 수행하는 경우, 또는 배기정화촉매(44R, 44L)로부터 황산화물을 제거하는 공정을 수행하는 경우에, 환원제가 첨가되어 촉매 층 온도를 증가시킨다.
내연기관(10)은 뱅크(12R, 12L) 중 하나에 각각 대응되는 배기가스 재순환장치(60R, 60L)를 포함한다. 배기가스 재순환장치(60R, 60L)는 배기통로(40R, 40L)로부터 흡기통로(20R, 20L)에 각각 배기가스 일부를 되돌린다. 배기가스 재순환장치(60R, 60L)는 각각 배기가스 재순환통로(62R, 62L)와 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)로 구성된다. 배기가스 재순환장치(60R, 60L)는 흡기 매니폴드(30)를 배기 매니폴드(42R, 42L)에 각각 연결한다. 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)는 배기가스 재순환통로(62R, 62L) 내에 각각 위치된다. 흡기 매니폴드(30)로 재순환된 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스량은, 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도 제어를 통해 배기가스 재순환통로(62R, 62L)의 단면적을 변화시키거나, 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)의 개방도를 제어함으로써 조정된다. 배기가스 재순환비율(각 연소실 내로 흡입된 가스 중 재순환된 배기가스의 중량 %)이 엔진부하 및 엔진회전속도에 따라 설정된 목표 재순환비율과 같아지도록, 배기가스 재순환밸브(64R, 64L) 및 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)의 개방도를 제어함으로써, 재순환된 배기가스량이 조정된다.
본 엔진시스템에는 다수의 센서가 제공된다. 예를 들면, 흡기량을 검출하는 유량계(72R, 72L)가 과급기(24R, 24L)의 상류측 흡기통로(20R, 20L) 내에 각각 제공된다. 유량계(72R, 72L)는 예를 들어, 흡기의 질량유량을 검출하는 열선 유량계이다. 배기온도(T1)를 검출하는 배기온도센서(74R)와, 배기가스의 공연비를 검출하는 공연비 센서(76R)가, 제 1 배기통로(40R) 내 제 1 배기정화촉매(44R)의 하류측에 배치된다. 마찬가지로, 배기온도(T2)를 검출하는 배기온도센서(74L)와, 배기가스의 공연비를 검출하는 공연비 센서(76L)가, 제 2 배기통로(40L) 내 제 2 배기정화촉매(44L)의 하류측에 배치된다. 또한, 배기온도(T)를 검출하는 배기온도센서(78)가 병합통로(46) 내에 배치된다.
전자제어장치(70)는 주로, CPU, ROM 그리고 RAM을 구비하는 디지털 컴퓨터 와, 다른 장치를 구동하는 구동회로로 구성된다. 전자제어장치(70)는 센서들로부터 출력신호를 읽어 다양한 연산을 수행한다. 연산결과에 기초하여, 전자제어장치(70)는 엔진제어와 관련한 다양한 제어를 실행한다. 상기 제어 중에는, 예를 들어 인젝터(14)의 구동제어, 과급기(24R, 24L)(가변노즐기구)의 작동제어, 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)의 개방도 제어, 첨가밸브(52R, 52L)의 구동제어, 및 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도 제어가 포함된다.
실린더의 체적 충전효율의 편차, 배기가스 재순환장치(60R, 60L)의 흐름특성의 편차, 그리고 과급기(24R, 24L) 특성의 편차로 인해, 각 배기정화촉매(44R, 44L)를 통과하는 배기가스의 유량이 변화될 수 있다. 배기가스의 유량변화는, 배기정화촉매(44R, 44L)에 의해 배기가스로부터 받은 열량을 변화시켜, 촉매 층 온도를 변화시킨다. 만일 배기가스의 유량이 변한다면, 배기정화촉매(44R, 44L)의 NOx의 흡장속도 및 유황오염속도가 변한다.
따라서, 상기 바람직한 실시예에서는, 배기통로(40R, 40L)를 통하여 흐르는 배기가스의 질량유량(G1, G2)이 개별적으로 추정된다. 각 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도는, 추정된 질량유량(G1, G2) 간 편차가 감소하도록 수정되기 때문에, 배기가스의 실제 유량변화가 억제된다. 상기 바람직한 실시예에서, 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)는 촉매제어수단으로 작용하고, 배기정화촉매의 상류측에 위치하면서 배기정화촉매의 상태를 개별적으로 변화시킨다.
먼저, 질량유량(G1, G2)을 추정하는 방법을 설명한다.
병합통로(46)의 질량유량(G)은, 다음 수학식(11)에서 나타난 바와 같이, 제 1 배기통로(40R)를 통과하는 배기가스의 질량유량(G1)과, 제 2 배기통로(40L)를 통과하는 배기가스의 질량유량(G2)의 합으로써 계산된다.
G = G1 + G2
반면에, 병합통로(46) 내 배기가스의 열량(Q), 제 1 배기통로(40R)를 통과하는 배기가스의 열량(Q1), 및 제 2 배기통로(40L)를 통과하는 배기가스의 열량(Q2)은 다음의 수학식 (12) 내지 (14)로 나타낼 수 있고, 이때 C는 배기가스의 비열을 나타낸다.
Q = C × T × G
Q1 = C × T1 × G1
Q2 = C × T2 × G2
열복사로 인한 배기가스의 온도감소의 영향이 무시될 수 있다면, 병합통로(46) 내 배기가스의 열량(Q)은, 배기통로(40R, 40L)를 거쳐 통과하는 배기가스의 열량(Q1, Q2)의 합과 같다(Q = Q1 + Q2). 따라서, 다음의 수학식 (15)가 성립한다.
G × T = G1 × T1 + G2 × T2
상기 수학식 (11), (15)을 연립방정식으로 하여 풀면, 다음의 수학식 (16), (17)을 얻을 수 있다.
G1 = G × (T - T2)/(T1 - T2)
G2 = G × (T - T1)/(T2 - T1)
실제로는, 배기가스의 온도가 외부로의 열복사로 인해 하류 끝으로 갈수록 감소한다. 즉, 배기가스의 열량은 하류 단부쪽으로 갈수록 감소한다. 따라서, 엄밀하게는, 병합통로(46) 내 배기가스의 열량(Q)은 배기통로(40R, 40L)를 통과하는 배기가스의 열량(Q1, Q2)의 합보다 약간 작다.
상기 바람직한 실시예에서, 질량유량(G1, G2)을 추정하는 데 사용된 배기온도는 수정된 배기온도의 검출값이다. 즉, 배기온도(T)의 검출위치를 고려하여 온도의 검출위치 간 편차에 의한 열복사로 인하여 발생한 온도변화의 편차를 보상하기 위해 검출값이 보정된다.
더욱 상세하게는, 배기통로(40R, 40L)를 통과하는 배기가스의 질량유량(G1, G2)은 다음의 관련 수학식 (18), (19)에 기초하여 추정되고, 배기온도로서 "T1×α" 및 "T2×β"를 포함한다.
G1 = G × (T - T2 × β)/(T1 × α - T2 × β)
G2 = G × (T - T1 × α)/(T2 × β - T1 × α)
α, β값은 모두 소정의 계수이다. 계수 α는 배기온도(T)의 검출위치에 이르기까지 배기온도(T1)의 검출위치에서 발생하는 열복사로 인한 온도변화의 편차를 보상하는 값이다. 계수 β는 배기온도(T)의 검출위치에 이르기까지 배기온도(T2)의 검출위치에서 발생하는 열복사로 인한 온도변화의 편차를 보상하는 값이다. 계수 α, β는 이전 실험결과에 기초한 값보다 작은 양의 값으로 설정된다.
따라서, 병합통로(46) 내 배기가스의 질량유량(G)을 파악한 경우, 배기통로(40R, 40L)를 통과하는 배기가스의 질량유량(G1, G2)은, 검출된 배기온도(T, T1, T2)에 기초한 관련 수학식 (18), (19)를 이용하여 추정된다. 실린더로부터 방출된 배기가스의 총 질량은 실린더에 공급된 가스 및 연료의 질량의 합과 같다. 따라서, 병합통로(46) 내 배기가스의 질량유량(G)은, 단위시간당 인젝터(14)로부터 분사된 연료의 총 질량과 흡기의 질량유량의 합, 즉 새로운 공기와 단위시간당 실린더에 공급된 재순환 배기가스의 총 질량과 같다.
이와 관련하여, 상기 바람직한 실시예에서 질량유량(G)은 단위시간당 인젝터(14)로부터 분사된 연료의 총 질량과 흡기의 질량유량의 합으로 계산된다. 얻은 질량유량(G) 값은 그 후, 질량유량(G1, G2)을 계산하는 데 이용된다. 더욱 자세하게는, 유량계(72R, 72L)에 의해 검출된 공기(새로운 공기)량 및 소정의 목표 재순환량에 기초하여 추정된 값이 단위시간당 흡기의 질량유량으로 이용된다.
질량유량(G1, G2)에 기초해 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도를 제어하는 절차를 설명한다. 상기 바람직한 실시예에서, 개방도 제어절차는 각 배기정 화촉매가 연결되는 실린더 그룹 또는 배기정화촉매에서 추정된 배기가스의 유량에 따라 촉매제어수단의 제어방식을 개별적으로 설정하는 설정수단으로 작용한다.
도 2의 플로우차트는 개방도 제어절차를 도시한다. 상기 플로우차트에 도시되는 일련의 공정은 소정 간격을 두고 전자제어장치(70)에 의해 실행된다.
S100 단계에서, 전자제어장치(70)는 엔진부하 및 엔진회전속도에 기초한 목표 재순환량을 계산한다. 또한 전자제어장치(70)는 목표 재순환량과 같은 실제 배기가스 재순환량에 적합한 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도[목표 개방도(TacR, TacL)]를 계산한다. 목표 개방도(TacR, TacL)는 본 실시예에서 서로 동일하다(TacR = TacL).
다음 S102 단계에서, 전자제어장치(70)는 환원제가 첨가되었는지 여부를 판단한다. 만약 환원제가 첨가되지 않은 것으로 판단되면, 즉, S102 단계의 판단결과가 부정이면, 전자제어장치(70)는 추정된 질량유량(G1, G2) 간 편차에 기초하여 질량유량(G1, G2)을 추정하는 공정 및 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도를 보정하는 공정을 실행한다(S104 내지 S110 단계).
먼저, 전자제어장치(70)는 S104 단계에서 질량유량(G1, G2)을 추정한다. 본 실시예에서, S104 단계의 공정은 각 배기정화촉매 내 배기가스의 유량을 개별적으로 추정하는 추정수단으로 작용한다.
S106 단계에서, 전자제어장치(70)는, 질량유량(G1, G2) 간 편차에 기초하여 목표 개방도(TacR)의 보정량(ΔKr)과 목표 개방도(TacL)의 보정량(ΔKl)을 계산한다. S108 단계에서, 전자제어장치는 보정량(ΔKr)을 이전 공정에서 계산한 보정항 (Kr)에 더하고, 보정량(ΔKl)을 이전 공정에서 계산한 보정항(Kl)에 더하여 보정항(Kr, Kl)을 갱신한다. 또한, S110 단계에서, 보정항(Kr)이 목표 개방도(TacR)에 더해지고, 보정항(Kl)이 목표 개방도(TacL)에 더해져서 목표 개방도(TacR, TacL)가 모두 보정된다.
보정량(ΔKr, ΔKl)은 모두 맵 연산에 의해 얻어진다. 맵 연산에 이용되는 맵은 질량유량(G1, G2)간 편차와, 편차를 신속히 없애는 보정량(ΔKr)[또는 보정량(ΔKl)]간의 관계에 대한 실험을 거쳐 얻어진다. 상기 맵은 전자제어장치(70)에 저장된다.
예를 들어, 제 1 배기통로(40R)의 질량유량(G1)이 제 2 배기통로(40L)의 질량유량(G2)보다 큰 경우에(G1 > G2), 배기가스 재순환밸브(64R)의 개방도를 증가시키는 값이 보정량(ΔKr)으로 계산되고, 배기가스 재순환밸브(64L)의 개방도를 감소시키는 값이 보정량(ΔKl)으로 계산된다. 따라서, 제 1 뱅크(12R)에 대응하는 배기 매니폴드(42R)로부터 재순환된 배기가스량이 증가하면서, 제 2 뱅크(12L)에 대응하는 배기 매니폴드(42L)로부터 재순환된 배기가스량은 감소한다. 이는 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 유량 간 편차를 감소시킨다.
대조적으로, 제 1 배기통로(40R)의 질량유량(G1)이 제 2 배기통로(40L)의 질량유량(G2)보다 작은 경우에(G1 < G2), 배기가스 재순환밸브(64R)의 개방도를 감소시키는 값은 보정량(ΔKr)으로 계산되고, 배기가스 재순환밸브(64L)의 개방도를 증가시키는 값은 보정량(ΔKl)으로 계산된다.
반면에, 환원제가 첨가되는 것으로 판단되면, 즉, S102 단계의 판단결과가 긍정이면, 질량유량(G1, G2)은 첨가된 환원제의 영향으로 인해 정확하게 추정될 수 없다. 따라서, 전자제어장치(70)는 보정량(ΔKr, ΔKl)에 기초하여 질량유량(G1, G2)을 추정하는 공정 및 보정항(Kr, Kl)을 갱신하는 공정을 실행하지 않는다(S106, S108 단계). 이러한 경우에 S110 단계에서, 저장된 보정항(Kr)이 목표 개방도(TacR)에 더해지고, 저장된 보정항(Kl)이 목표 개방도(TacL)에 더해져서 목표 개방도(TacR, TacL)를 보정한다.
상술한 바와 같이 목표 개방도(TacR, TacL)의 보정이 실행된 이후에, 전자제어장치(70)는 S112 단계에서 목표 개방도(TacR, TacL)에 따라서 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 동작을 제어한다. 그 후 전자제어장치(70)는 현 공정을 일시 정지한다.
상술한 실시예는 다음과 같은 이점이 있다.
(1) 배기통로(40R, 40L)를 거쳐 흐르는 배기가스의 질량유량(G1, G2)이 개별적으로 추정된다. 각 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도가, 추정된 질량유량(G1, G2) 간 편차가 감소하도록 보정된다. 따라서, 각 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 유량이 개별적으로 조정되는데, 이는 엔진 작동 중 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스 유량의 변화를 억제하고, 또한 배기가스로부터 받은 열량의 편차, 및 질소산화물의 흡장속도와 유황오염의 속도 간 편차 등, 배기정화촉매 사이의 정화특성의 변화를 적절한 방식으로 억제한다.
(2) 배기통로(40R, 40L)의 질량유량(G1, G2)이, 배기가스 온도(T, T1, T2) 및 병합통로(46) 내 배기가스의 질량유량(G1, G2)에 기초하여 관련수학식 (18), (19)에 의해 신뢰성있게 추정된다.
(3) 질량유량(G1, G2)을 추정하기 위한 값은 보정된 배기온도의 검출값이다. 즉, 검출값은 배기온도(T)의 검출위치를 고려하여 온도의 검출위치 간 편차에 의해 야기되는 열복사로 인한 온도변화의 편차를 보상하기 위해 보정된다. 따라서, 질량유량(G1, G2)이 보다 정확하게 추정된다.
(4) 병합통로(46) 내 배기가스의 질량유량(G)이, 단위시간당 인젝터(14)로부터 분사된 연료의 총 질량과 흡기의 질량유량의 합으로 계산된다. 따라서, 질량유량(G)이 그 값을 직접 검출하지 않고도 정확하게 계산된다.
도시된 실시예는 다음과 같이 수정되어도 무방하다.
만약 질량유량이, 예를 들어 흡기온도를 이용한 보정을 통하여 정확히 검출된다면, 체적유량을 검출하는 유량계 또는 흡기압력 센서가 흡기량을 검출하는 데 이용되어도 무방하다.
상기 바람직한 실시예에서, 양측 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도가 배기유량의 변화를 억제하도록 보정된다. 그러나, 배기가스 재순환밸브(64R, 64L) 중 하나의 개방도만이 보정되어도 무방하다.
배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도를 보정하는 대신에, 다음의 (a) 내지 (c)가 채용될 수 있다. 또한, 배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도를 보정하는 구조는, (a) 내지 (c) 중 적어도 두 개가 통합될 수 있다. 이러한 구조에서, 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 유량은 개별적으로 조정된다.
(a) 과급기(24R, 24L)의 가변노즐기구의 작동량(노즐의 개방도)을 변화시키 는 구조
더욱 상세하게는, 더 큰 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응하는 과급기의 노즐의 개방도가 감소할 것이다. 이는 상기 언급한 뱅크에 대응되는 과급기가 위치하는 배기통로 부분의 단면을 감소시켜, 배기 매니폴드 내 압력을 증가시킨다. 따라서, 재순환된 배기가스량이 증가하고, 배기가스의 유량은 감소한다. 대조적으로, 더 작은 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응되는 과급기의 노즐의 개방도는 증가할 것이다. 이는, 상기 언급한 뱅크에 대응하는 배기 매니폴드 내 압력을 감소시키고 배기가스의 유량은 증가한다. 이러한 구조에 의하면, 가변노즐기구가 촉매제어수단으로 작용한다.
(b) 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)의 개방도를 변화시키는 구조
더욱 상세하게는, 더 큰 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응하는 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)의 개방도가 감소할 것이다. 이는, 상기 언급한 뱅크에 대응되는 흡기통로 내 압력을 감소시키고, 재순환된 배기가스량을 증가시킨다. 따라서, 배기가스의 유량이 감소한다. 대조적으로, 더 작은 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응되는 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)의 개방도가 증가할 것이다. 이는, 상기 언급한 뱅크에 대응하는 흡기통로 내 압력을 증가시키고, 재순환된 배기가스량을 감소시킨다. 따라서, 배기가스의 유량이 증가한다. 이러한 구조에 의하면, 흡기 스로틀밸브가 촉매제어수단으로 작용한다.
또한 이러한 구조에 따르면, 각 흡기통로 내 흡기의 압력이 개별적으로 변할 필요가 있기 때문에, 상기 구조는 다음과 같은 엔진시스템에만 적용가능하다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진은 독립적인 배기가스 재순환통로(82R, 82L)를 가지는 각각의 배기가스 재순환장치(80R, 80L)를 구비할 필요가 있다. 각 배기가스 재순환장치(80R, 80L)는 뱅크(12R, 12L)에 대응된다. 또한, 각각의 뱅크(12R, 12L)는 반드시 흡기통로(20R, 20L)와 흡기 스로틀밸브(28R, 28L)와 함께 제공되어야 한다. 배기가스 재순환통로(82R)는 흡기통로 중 하나(20R)에 연결되고, 배기가스 재순환통로(82L)는 흡기통로 중 다른 하나(20L)에 연결된다.
(c) 밸브 개방타이밍, 밸브 폐쇄타이밍, 흡기밸브와 배기밸브의 리프트량과 같은 밸브특성을 가변적으로 설정하는 가변밸브기구가 제공된 내연기관에서 밸브특성을 변화시키는 구조
더욱 상세하게, 배기통로로부터 연소실로 재순환된 배기가스량(배기가스 복귀량)은, 더 큰 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응하는 밸브의 밸브특성을 변화시킴으로써 증가하여 밸브 오버랩량이 증가한다. 재순환된 배기가스량은 더 작은 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응하는 밸브의 밸브특성을 변화시킴으로써 감소하여 밸브 오버랩량이 감소한다. 엔진의 변위는, 더 큰 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응하는 배기밸브의 개방시간을 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 선택적으로, 엔진의 변위는 더 작은 배기가스의 유량을 가지는 뱅크에 대응하는 배기밸브의 개방시간을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 가변밸브기구가 촉매제어수단으로 작용한다.
또한, 엔진의 여러 작동범위가 설정될 수도 있다. 그 다음에, 작동범위 중에서 배기가스의 유량 간 편차를 줄이기 위해 각 작동범위에 선택적으로 특정 장치 가 이용될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 엔진의 작동조건에 거의 영향을 받지 않는 장치와, 배기가스 유량의 조정량을 쉽게 확보하는 장치가, 각 범위에 대해 선택될 수 있다.
과급기는 가변노즐형 과급기(24R, 24L)에 한정되지 않는다. 작동량을 변화시킴으로써 배기가스의 압력을 변화시키거나 재순환된 배기가스량을 변화시키는 가변이동형 과급기인 한, 배기가스의 에너지로 실린더를 과급하거나 전동기로 구동되는 다른 형태의 과급기가 이용될 수 있다.
배기가스 재순환밸브(64R, 64L)의 개방도 제어절차 대신에, 도 4의 플로우차트에 도시된, 환원제 첨가장치(50R, 50L)의 첨가량 제어절차가 실행되어도 무방하다.
도 4에 도시된 바와 같이, S200 단계에서 전자제어장치(70)는 상술한 방식으로, 배기통로(40R, 40L)를 거쳐 흐르는 배기가스의 질량유량(G1, G2)을 계산한다. 그 다음에, S202 단계에서 전자제어장치(70)는 제 1 배기통로(40R)를 거쳐 흐르는 배기가스의 질량유량(G1) 및 공연비에 기초하여, 제 1 뱅크(12R)에 대응되는 환원제 첨가장치(50R)로부터 환원제 첨가량의 목표값(FaR)을 계산한다. 또한, 전자제어장치(70)는 제 2 배기통로(40L)를 거쳐 흐르는 배기가스의 질량유량(G2) 및 공연비에 기초하여, 제 2 뱅크(12L)에 대응되는 환원제 첨가장치(50L)로부터 환원제 첨가량의 목표값(FaL)을 계산한다. 그 다음에 S204 단계에서 전자제어장치(70)는 계산된 목표값(FaR, FaL)에 따라 첨가밸브(52R, 52L)를 제어한다. 이와 같은 구성에 의해, 각 배기통로(40R, 40L)에 대한 환원제 첨가량이, 대응되는 질량유량(G1, G2) 에 따라 개별적으로 설정된다. 따라서, 배기가스의 유량이 각 배기정화촉매(44R, 44L)마다 변한다 하더라도, 환원제의 적정량이 각각의 배기정화촉매(44R, 44L)에 더해진다. 이러한 구성으로, 첨가밸브(52R, 52L)가 촉매제어수단으로 작용한다.
상기 바람직한 실시예에서는, 환원제로서 연료를 첨가하는 환원제 첨가장치(50R, 50L)를 구비한다. 그러나, 환원제로서 요소(urea)와 같은 다른 물질을 첨가하는 환원제 첨가장치가 구비되어도 무방하다.
질량유량(G1, G2)의 추정값은 보정된 배기온도의 검출값이다. 다시 말하면, 검출값은 배기온도(T)의 검출위치를 고려하여 온도의 검출위치 간 편차에 의해 야기되는 열복사로 인한 발생한 온도변화의 편차를 보상하기 위하여 보정된다. 보정을 위한 기준위치는, 예를 들어 배기온도(T1)의 검출위치, 배기온도(T2)의 검출위치 또는 다른 위치 등으로 임의로 변동될 수 있다.
배기온도의 검출위치 사이에서 발생되는 배기가스의 열복사의 영향이 작아서 무시될 수 있다면, 질량유량(G1, G2)은 관련 수학식 (16), (17)을 이용하여 측정될 수 있다.
배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 유량 추정방법은 상술한 추정방법에 한정되지 않고, 임의로 변경될 수 있다. 배기온도에 기초하여 배기가스의 유량을 추정하는 것 외에, 배기가스의 압력 또는 배기가스의 유량과 강한 상호관련성이 있는 과급기의 부스트 압력에 기초하여 배기가스의 유량을 추정할 수 있다.
배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 유량은, 배기온도(T1, T2) 간 편차가 감소하도록 조정될 수 있다. 도 5에 도시된 일례와 같이, 배기온도(T1, T2) 간 편차 가 증가하면, 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 유량 간 편차도 증가한다. 이것이 발명자들에 의해 확인되었다. 따라서, 상술한 구조는 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스 유량의 변화를 억제한다. 또한 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스의 압력이 검출될 수 있다. 배기가스의 유량은, 배기가스의 검출압력 간 편차가 감소하도록 제어될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 배기가스의 유량이 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스 압력 간 편차가 감소하도록 조정된다. 배기가스의 압력은 배기가스의 유량이 증가함에 따라 증가한다. 이는 배기통로(40R, 40L) 내 배기가스 유량의 변화를 억제한다. 선택적으로, 과급기(24R, 24L)의 부스트 압력이 검출될 수 있다. 배기가스의 유량은 검출된 부스트 압력 간 편차가 감소하도록 제어될 수 있다.
본 발명은 V형 내연기관에만 적용되는 것이 아니고, 수평 대향 엔진 등 수개의 뱅크를 가지는 내연기관에 적용가능하다. 본 발명은 수개의 뱅크를 가지는 내연기관에만 적용가능한 것이 아니고, 각각의 그룹이 다른 배기정화촉매에 연결되는 복수의 실린더 그룹을 가지는 어떠한 내연기관에도 적용가능하다. 실린더 그룹이 하나의 실린더만을 포함할 수도 있다.

Claims (9)

  1. 각 그룹이 다른 배기정화촉매에 연결되는 복수의 실린더 그룹을 구비하는 내연기관용 배기정화장치에 있어서,
    각 배기정화촉매 내 배기가스의 유량을 개별적으로 추정하는 추정수단; 및
    대응되는 상기 배기정화촉매에 연결되는 실린더 각 그룹의 제어방식을, 상기 배기정화촉매의 배기가스의 추정유량에 따라 개별적으로 설정하는 설정수단을 포함하며,
    내연기관은, 제 1 배기정화촉매에 연결되는 제 1 실린더 그룹과, 상기 제 1 배기정화촉매와는 분리된 제 2 배기정화촉매에 연결되는 제 2 실린더 그룹을 구비하고, 상기 내연기관은, 실린더 그룹 중 하나에 대응하는 각 배기통로를 더욱 구비하고, 상기 배기통로는 상기 각 실린더 그룹의 배기가스가 상기 대응하는 배기정화촉매를 통과한 후에 합쳐지고,
    상기 추정수단은, 상기 제 1 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 온도(T1), 상기 제 2 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 온도(T2), 합쳐진 후의 배기가스의 온도(T), 및 합쳐진 후의 배기가스의 질량유량(G)에 기초하여, 상기 제 1 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 질량유량(G1)과 상기 제 2 배기정화촉매를 통과하는 배기가스의 질량유량(G2)을 다음의 수학식 (1), (2)를 이용하여 계산함으로써 배기가스의 유량을 추정하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기정화장치.
    G1 = G × (T - T2)/(T1 - T2) (1)
    G2 = G × (T - T1)/(T2 - T1) (2)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도(T, T1, T2)의 검출위치 간 편차를 보상하기 위해, 배기가스의 상기 온도(T, T1, T2)의 검출값에 보정이 행해지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기정화장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 합쳐진 후의 배기가스의 질량유량(G)은, 단위시간당 내연기관으로 분사된 연료의 총 질량과 흡기의 질량유량의 합으로 계산되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기정화장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 설정수단은 실린더 그룹마다 배기가스의 상기 유량을 개별적으로 조정하여 상기 배기정화촉매 내 배기가스의 추정유량 간 편차가 감소하도록 하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기정화장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 설정수단은, 상기 배기정화촉매 내 배기가스의 추정유량에 기초하여 실린더 그룹마다 각 배기정화촉매에 첨가되는 환원제의 양을 개별적으로 설정하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기정화장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내연기관은, 각각이 상기 제 1 실린더 그룹 및 제 2 실린더 그룹 중 하나에 대응되는 흡기통로와, 상기 흡기통로에 공통으로 연결되는 흡기 매니폴드를 포함하고,
    각 배기통로로부터, 대응되는 상기 흡기통로까지 배기가스를 재순환하는 배기가스 재순환장치가 각 실린더 그룹에 제공되고, 각 배기가스 재순환장치는 상기 흡기 매니폴드를 그에 대응되는 배기통로에 연결시키는 배기가스 재순환통로와, 상기 배기가스 재순환통로 내에 제공되는 배기가스 재순환밸브를 구비하고,
    상기 촉매제어수단은 상기 배기가스 재순환밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기정화장치.
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