KR101198784B1 - Exhaust gas purification system and control method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화 방법은, 가동 중 엔진이 오프되는 것을 판단하는 단계, 엔진이 오프된 것으로 판단되면, 배기가스에 우레아를 분사하는 도징모듈의 팁을 오픈하는 단계, 및 공급모듈의 리버팅밸브를 작동시켜 우레아를 상기 도징모듈에서 우레아탱크로 회수하는 단계를 포함한다.
따라서, 도징모듈의 분사팁을 연 상태에서, 리버팅밸브를 작동시켜 리턴동작을 용이하게 하고, 상기 리버팅밸브가 작동되기 전에, 분사팁으로 우레아용액을 강제로 분사하여 분사팁을 개방하여 리턴동작이 원활하게 할 수 있다.Exhaust gas purification method according to an embodiment of the present invention, the step of determining that the engine is off during operation, if it is determined that the engine is off, opening the tip of the dosing module for injecting urea to the exhaust gas, and supply Operating the reversing valve of the module to recover urea from the dosing module to the urea tank.
Therefore, while the injection tip of the dosing module is open, the reversing valve is operated to facilitate the return operation. Before the reversing valve is operated, the urea solution is forcibly injected with the injection tip to open the injection tip and return. The operation can be made smooth.

Description

배기가스 정화 시스템 및 이의 제어방법{EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}Exhaust gas purification system and its control method {EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 배기가스 정화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하기 위해서 환원제로써 우레아용액을 분사하는 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas purification method, and more particularly, to an exhaust gas purification system and a control method thereof for injecting a urea solution as a reducing agent in order to purify nitrogen oxide contained in the exhaust gas.

일반적으로, 디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기가스 중에는, 환경에 악영향을 줄 수 있는 질소산화물(NOx)이 포함되어 있다.In general, the exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine contains nitrogen oxides (NOx) that may adversely affect the environment.

상기 질소산화물을 정화하기 위해서 우레아(UREA: 요소)용액을 환원제로서 배기가스 중에 분사하고, 상기 질소산화물을 선택적으로 정화하는 배기가스 정화 시스템이 알려져 있다.In order to purify the nitrogen oxides, an exhaust gas purifying system is known in which a urea (urea) solution is injected into the exhaust gas as a reducing agent, and selectively purifies the nitrogen oxides.

우레아용액을 환원제로 사용하는 경우, 우레아용액이 설정된 온도 범위에서는 결정화하여, 환원제 공급경로나 분사노즐 또는 공급라인을 막을 수 있다.In the case where the urea solution is used as a reducing agent, the urea solution may be crystallized in a set temperature range to block the reducing agent supply path, the spray nozzle, or the supply line.

배기라인에 우레아용액을 분사할 수 있는 도징모듈(dosing module), 우레아탱크에서 상기 도징모듈로 요소용액을 공급하는 공급모듈(supply module), 및 우레아용액을 상기 도징모듈로부터 상기 요소탱크로 리턴시키는 리버팅밸브(reverting valve)가 적용되고 있다.A dosing module capable of injecting urea solution into the exhaust line, a supply module for supplying urea solution from the urea tank to the dosing module, and returning the urea solution from the dosing module to the urea tank. Reverting valves are being applied.

그러나, 시동이 오프 되면서, 리버팅밸브가 작동되어 상기 도징모듈로부터 상기 우레아탱크로 리턴시키는 동작이 수행되더라도, 우레아용액이 상기 도징모듈의 분사팁이나 공급라인을 막는 문제점이 발생되고 있다.However, when the starting is turned off, even when the reversing valve is operated to return from the dosing module to the urea tank, a problem occurs that the urea solution blocks the injection tip or the supply line of the dosing module.

따라서, 본 발명은 엔진이 오프된 후에 도징모듈의 분사팁이나 공급라인의 우레아용액을 우레아탱크로 회수하여, 분사팁 및 공급라인의 막힘을 미연에 방지하는 배기가스 정화 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to provide an exhaust gas purification method for recovering the injection tip of the dosing module or the urea solution of the supply line to the urea tank after the engine is turned off, thereby preventing clogging of the injection tip and the supply line.

본 발명에 따른 배기가스 정화 방법은, 가동 중 엔진이 오프되는 것을 판단하는 단계, 엔진이 오프된 것으로 판단되면, 배기가스에 우레아를 분사하는 도징모듈의 팁을 오픈하는 단계, 및 공급모듈의 리버팅밸브를 작동시켜 우레아를 상기 도징모듈에서 우레아탱크로 회수하는 단계를 포함하고, 상기 도징모듈의 팁을 오픈하는 시간과 상기 리버팅밸브를 작동시키는 시간을 동일하게 한다.The exhaust gas purification method according to the present invention comprises the steps of: determining that the engine is turned off during operation; if it is determined that the engine is turned off, opening a tip of the dosing module for injecting urea into the exhaust gas; and reversing the supply module. Operating the valving valve to recover the urea from the dosing module to the urea tank, wherein the time of opening the tip of the dosing module and the time of operating the reversing valve are the same.

상기 도징모듈의 팁을 오픈하는 시간과 상기 리버팅밸브를 작동시키는 시간은 20초 이상이다..The time for opening the tip of the dosing module and the time for operating the reversing valve is 20 seconds or more.

상기 도징모듈의 팁을 오픈하기 전에 강제 분사를 최소 1회 실시하는 단계;를 더 포함한다.And performing a forced injection at least once before opening the tip of the dosing module.

본 발명에 따른 배기가스 정화 시스템은, 우레아가 담긴 우레아탱크, 상기 우레아탱크로부터 우레아를 공급받아 배기라인으로 우레아를 분사하는 도징모듈, 상기 도징모듈에서 분사된 우레아를 이용하여 질소산화물을 정화하는 선택적촉매환원장치, 및 엔진이 오프되면, 상기 도징모듈로부터 우레아를 상기 우레아탱크로 회수하는 리버팅밸브, 및 상기 엔진의 운전조건에 따라서 상기 리버팅밸브 및 상기 도징모듈을 제어하기 위해서 설정된 프로그램을 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 설정된 프로그램은 상기 배기가스 정화 방법을 수행한다.Exhaust gas purification system according to the present invention, a urea tank containing urea, a dosing module for supplying urea from the urea tank to inject the urea to the exhaust line, selective for purifying nitrogen oxides using the urea injected from the dosing module A catalyst reducing device, a reversing valve for recovering urea from the dosing module to the urea tank when the engine is turned off, and a program set to control the reversing valve and the dosing module according to operating conditions of the engine And a control unit configured to perform the exhaust gas purification method.

본 발명에 따른 배기가스 정화 방법은, 가동 중 엔진이 오프되는 것을 판단하는 단계, 엔진이 오프된 것으로 판단되면, 배기가스에 우레아를 분사하기 위한 도징모듈를 강제로 분사하는 단계, 강제분사 후, 상기 도징모듈의 팁을 오픈하는 단계, 및 공급모듈의 리버팅밸브를 작동시켜 우레아를 상기 도징모듈에서 우레아탱크로 회수하는 단계를 포함한다.The exhaust gas purification method according to the present invention comprises the steps of: determining that the engine is off during operation; if it is determined that the engine is turned off, forcibly injecting a dosing module for injecting urea into the exhaust gas; Opening the tip of the dosing module, and recovering the urea from the dosing module to the urea tank by operating the reversing valve of the supply module.

앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 정화 방법에서, 도징모듈의 분사팁을 연 상태에서, 리버팅밸브를 작동시켜 리턴동작을 용이하게 하고, 상기 리버팅밸브가 작동되기 전에, 분사팁으로 우레아용액을 강제로 분사하여 분사팁을 개방하여 리턴동작이 원활하게 할 수 있다.As described above, in the exhaust gas purification method according to the present invention, with the injection tip of the dosing module open, the retracting valve is operated to facilitate the return operation, and before the reversing valve is operated, the urea is injected into the injection tip. Forcibly spraying the solution to open the spray tip to facilitate the return operation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화 방법을 도시한 플로우차트이다.1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an exhaust gas purification method according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 배기가스 정화 시스템은 산화촉매(100), 제1온도센서(115), 도징모듈(120), 선택적환원촉매(105), 제2온도센서(125), 배기가스센서(130), 슬립촉매(110), 우레아탱크(150), 공급모듈(140), 필터(145), 도징콘트롤유닛(135), 품질센서(165), 제3온도센선(160), 및 레벨센서(155)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the exhaust gas purification system includes an oxidation catalyst 100, a first temperature sensor 115, a dosing module 120, a selective reduction catalyst 105, a second temperature sensor 125, and an exhaust gas sensor ( 130, slip catalyst 110, urea tank 150, supply module 140, filter 145, dosing control unit 135, quality sensor 165, third temperature line 160, and level sensor 155.

상기 우레아탱크(150)에 우레아용액이 담겨있고, 상기 레벨센서(155)는 우레아용액의 레벨을 감지하고, 상기 품질센서(165)는 우레아용액으로부터 신호를 감지하여 그 특성을 감지하며, 상기 제3온도센선(160)는 상기 우레아탱크(150)에 담긴 우레아수용액의 온도를 감지한다.The urea solution is contained in the urea tank 150, the level sensor 155 detects the level of the urea solution, and the quality sensor 165 detects a signal from the urea solution and detects its characteristics. The three temperature lines 160 sense the temperature of the urea solution contained in the urea tank 150.

상기 우레아탱크(150)와 상기 도징모듈(120) 사이에 우레아용액을 공급하는 공급라인과 회수라인이 각각 구비되고, 그 공급라인과 그 회수라인의 중간에 우레아용액을 상기 우레아탱크(150)에서 상기 도징모듈(120)로 공급하거나, 상기 도징모듈(120)에서 상기 우레아탱크(150)로 회수하는 상기 공급모듈(140)이 배치된다.A supply line and a recovery line for supplying urea solution are respectively provided between the urea tank 150 and the dosing module 120, and the urea solution is disposed in the middle of the supply line and the recovery line in the urea tank 150. The supply module 140 is disposed to supply the dosing module 120 or to recover the urea tank 150 from the dosing module 120.

상기 공급모듈(140)에는 상기 도징모듈(120)로 공급되는 우레아용액에서 이물질을 걸러내는 상기 필터(145)가 적용된다.The filter 145 is applied to the supply module 140 to filter foreign matter from the urea solution supplied to the dosing module 120.

상기 도징모듈(120)은 상기 도징콘트롤유닛(135)에 의해서 작동되어, 그 분사팁을 열어서, 배기라인 내부의 배기가스 중으로 우레아용액을 분사한다.The dosing module 120 is operated by the dosing control unit 135 to open the injection tip to inject the urea solution into the exhaust gas in the exhaust line.

상기 산화촉매(100)는 배기라인을 지나는 배기가스에 포함된 탄화수소나 일산화탄소를 산화/환원시켜 무해한 이산화탄소와 수분으로 전환하고, 상기 선택적환원촉매(105)는 상기 도징모듈(120)에서 분사된 우레아용액(암모니아)을 이용하여, 질소산화물을 제거한다.The oxidation catalyst 100 converts hydrocarbons or carbon monoxide contained in the exhaust gas passing through the exhaust line into harmless carbon dioxide and moisture, and the selective reduction catalyst 105 is urea injected from the dosing module 120. Nitrogen oxides are removed using a solution (ammonia).

아울러, 상기 슬립촉매(110)는 상기 선택적환원촉매(105)에서 슬립되어 빠져나가는 암모니아 또는 환원제를 제거한다.In addition, the slip catalyst 110 removes ammonia or reducing agent slipping out of the selective reduction catalyst 105.

상기 제1온도센서(115)와 상기 제2온도센서(125)는 상기 선택적환원촉매(105)의 전후단 배기가스의 온도를 감지하고, 상기 배기가스센서(130)는 배기라인을 흐르는 배기가스의 산소농도와 같은 특징을 감지한다.The first temperature sensor 115 and the second temperature sensor 125 detect the temperature of exhaust gas before and after the selective reduction catalyst 105, and the exhaust gas sensor 130 exhaust gas flowing through the exhaust line. Detect features such as oxygen concentration.

상기 도징콘트롤유닛(135)은, 엔진으로부터 엔진의 운전상태를 감지하고, 그 감지된 상태에 따라서, 상기 도징모듈(120)과 상기 공급모듈(140)을 제어하여, 우레아용액을 분사하거나, 상기 도징모듈(120)로부터 상기 우레아탱크(150)로 우레아용액을 회수한다.The dosing control unit 135 detects an operating state of the engine from the engine, and controls the dosing module 120 and the supply module 140 to inject the urea solution according to the detected state, The urea solution is recovered from the dosing module 120 to the urea tank 150.

상기 공급모듈(140) 내부에 리버팅밸브(미도시)가 구비되며, 상기 리버팅밸브가 작동되면, 상기 도징모듈(120)로부터 상기 우레아탱크(150)로 우레아용액이 회수되어, 상기 도징모듈(120)의 분사팁 또는 공급라인이 결정화된 우레아에 의해서 막히는 것을 방지한다.A reversing valve (not shown) is provided inside the supply module 140. When the reversing valve is operated, the urea solution is recovered from the dosing module 120 to the urea tank 150, and the dosing module Prevent the injection tip or feed line of 120 from being blocked by crystallized urea.

제어부로써, 상기 도징콘트롤유닛(135)은 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.As a control unit, the dosing control unit 135 may be implemented as one or more microprocessors operated by a set program, and the set program is a series of instructions for performing an exhaust gas purification method according to an embodiment of the present invention described below. It may be included.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화 방법을 도시한 플로우차트이다.2 is a flowchart illustrating an exhaust gas purification method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, S200에서, 엔진이 시동되고, S210에서, 엔진이 정상적으로 운전되고, S220에서, 엔진이 시동오프된다.Referring to FIG. 2, in S200, the engine is started, in S210, the engine is normally operated, and in S220, the engine is started off.

제어부로써, 상기 도징콘트롤유닛(135)은 엔진이 시동오프되는 것을 감지하고, S230에서, 상기 공급모듈(140)을 작동시켜, 상기 도징모듈(120)의 분사팁을 통해 우레아용액을 강제로 분산한다.As a control unit, the dosing control unit 135 detects that the engine is started off, and in S230, by operating the supply module 140, forcibly dispersing the urea solution through the injection tip of the dosing module 120 do.

그리고, S240에서, 상기 도징모듈(120)의 분사팁을 오픈하는 동시에, S245에서 상기 공급모듈(140)에 구비된 리버팅밸브를 제어하여 우레아용액의 흐름을 역방향으로 유지시킨다.And, in S240, while opening the injection tip of the dosing module 120, at S245 to control the reversing valve provided in the supply module 140 to maintain the flow of urea solution in the reverse direction.

S250에서, 상기 도징모듈(120)의 분사팁이 오픈되는 시간과 상기 리버팅밸브가 작동되는 시간을 약 20초 이상 유지하고, S260에서, 제어를 종료한다.In S250, the injection tip of the dosing module 120 is opened and the reversing valve is operated for about 20 seconds or more, and in S260, the control ends.

전술한 바와 같이, 우레아용액을 상기 도징모듈(120)에서 상기 우레아탱크(150)로 리턴시킬 때, 상기 도징모듈(120)의 분사팁을 오픈시킴으로써, 리턴동작을 용이하게 하고, 상기 도징모듈(120)의 분사팁이 막히는 것을 미연에 방지한다.As described above, when returning the urea solution from the dosing module 120 to the urea tank 150, by opening the injection tip of the dosing module 120, to facilitate the return operation, the dosing module ( The spray tip of 120 is prevented from being blocked.

아울러, 상기 리버팅밸브를 작동시키기 전에, 상기 도징모듈(120)의 분사팁으로 우레아용액을 강제로 분사함으로써, 추후 분사팁이 용이하게 개방되도록 한다.In addition, before operating the reversing valve, by forcibly spraying the urea solution with the injection tip of the dosing module 120, the injection tip is easily opened later.

특히, 상기 도징모듈(120)의 분사팁이 막힌 상태에서 리턴동작이 수행되면, 공급라인 또는 회수라인에 음압이 형성되어, 우레아용액이 상기 도징모듈(120)에서 상기 우레아탱크(150)로 원활하게 리턴되지 않을 수 있다.In particular, when the return operation is performed in a state where the injection tip of the dosing module 120 is blocked, a negative pressure is formed in the supply line or the recovery line, so that the urea solution flows smoothly from the dosing module 120 to the urea tank 150. May not be returned.

본 발명의 실시예에서는, 상기 도징모듈(120)의 분사팁을 연 상태에서, 상기 리버팅밸브를 작동시켜, 리턴동작을 용이하게 하고, 상기 리버팅밸브가 작동되기 전에, 분사팁으로 우레아용액을 강제로 분사하여, 막힌 분사팁을 개방하여 리턴동작이 원활하게 할 수 있다. In the embodiment of the present invention, while the injection tip of the dosing module 120 is opened, by operating the reversing valve, to facilitate the return operation, before the reversing valve is operated, the urea solution with the injection tip By forcibly spraying, the clogged spray tip can be opened to smoothly return operation.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

100: 산화촉매
105: 선택적환원촉매
110: 슬립촉매
115: 제1온도센서
120: 도징모듈
125: 제2온도센서
130: 배기가스센서
135: 도징콘트롤유닛
140: 공급모듈
145: 필터
150: 우레아탱크
155: 레벨센서
160: 제3온도센서
165: 품질센서100: oxidation catalyst
105: selective reduction catalyst
110: slip catalyst
115: first temperature sensor
120: dosing module
125: second temperature sensor
130: exhaust gas sensor
135: dosing control unit
140: supply module
145: filter
150: urea tank
155: level sensor
160: third temperature sensor
165: quality sensor

Claims (5)

가동 중 엔진이 오프되는 것을 판단하는 단계;
엔진이 오프된 것으로 판단되면, 우레아의 강제 분사를 최소 1회 실시하는 단계;
강제 분사를 최소 1회 실시한 후에, 도징모듈의 팁을 오픈하는 단계; 및
상기 도징모듈의 팁을 오픈 한 후에, 공급모듈의 리버팅밸브를 작동시켜 우레아를 상기 도징모듈에서 우레아탱크로 회수하는 단계; 를 포함하는 배기가스 정화 방법.Determining that the engine is turned off during operation;
If it is determined that the engine is off, performing forced injection of urea at least once;
After at least one forced injection, opening the tip of the dosing module; And
After opening the tip of the dosing module, operating the reversing valve of the supply module to recover urea from the dosing module to the urea tank; Exhaust gas purification method comprising a. 제1항에서,
상기 도징모듈의 팁을 오픈하는 시간과 상기 리버팅밸브를 작동시키는 시간은 20초 이상인 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 방법.In claim 1,
The time for opening the tip of the dosing module and the time for operating the reversing valve is characterized in that the exhaust gas purification method 20 seconds or more. 삭제delete 우레아가 담긴 우레아탱크;
상기 우레아탱크로부터 우레아를 공급받아 배기라인으로 우레아를 분사하는 도징모듈;
상기 도징모듈에서 분사된 우레아를 이용하여 질소산화물을 정화하는 선택적촉매환원장치; 및
엔진이 오프되면, 상기 도징모듈로부터 우레아를 상기 우레아탱크로 회수하는 리버팅밸브; 및
상기 엔진의 운전조건에 따라서 상기 리버팅밸브 및 상기 도징모듈을 제어하기 위해서 설정된 프로그램을 수행하는 제어부; 를 포함하고,
상기 설정된 프로그램은 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
Urea tanks with urea;
A dosing module receiving urea from the urea tank and injecting urea into an exhaust line;
A selective catalytic reduction device for purifying nitrogen oxide using urea injected from the dosing module; And
A reversing valve for recovering urea from the dosing module to the urea tank when the engine is off; And
A control unit configured to execute a program set to control the reversing valve and the dosing module according to an operating condition of the engine; Including,
3. The exhaust gas aftertreatment system, wherein the set program performs the method of any one of claims 1 to 2.
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