KR101198787B1 - 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 방법은, 본 발명에 따른 배기가스 후처리 방법은, 환원제를 분사하는 동안, 촉매 전후단의 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 이하이면 상기 촉매의 온도를 설정된 수치로 높여 탈황 재생하는 단계, 탈황 재생 후의 주행거리, 연료소모량, 또는 주행시간이 설정된 제1기준치를 초과했는지 판단하는 단계, 연료의 보충된 양을 이용하여, 연료가 보충된 것을 판단하는 단계, 상기 제1기준치가 설정된 기준치를 초과하지 않고, 연료가 보충된 것으로 판단되며, 환원제를 분사하는 동안 상기 온도차(ΔT)가 상기 기준온도차(X) 이하이면, 상기 촉매를 비정상 탈황재생하는 단계, 상기 비정상 탈황재생의 횟수를 카운팅하는 단계, 및 상기 촉매를 비정상 탈황한 횟수가 설정된 값 이상이면, 고유황 연료가 주입되었다고 경고신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
따라서, 질소산화물을 정화하기 위해서 질소정화모드를 수행하는 동안, 촉매의 전후단 온도차에 따라서, 탈황제어를 실시하고, 비정상적이 탈황제어가 반복적으로 수행되는 경우, 고유황연료가 주입된 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 차량 운전자는 고유황연료의 주입을 용이하게 판단하여, 추후 고유황 연료를 주입하지 못하도록 차량 운전자를 가이드 할 수 있다.

Description

배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법{EXHAUST GAS POST PROCESSING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 질소산화물정화촉매를 구비한 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
디젤 연료를 사용하는 시스템에서, 배기가스 후처리의 주요 목적은 입자상 물질을 줄이고, 질소산화물을 제거하는 것이다.
입자상 물질을 줄이기 위해서, 디젤매연필터(DPF)가 사용되고 있고, 질소산화물을 제거하기 위해서, 질소산화물정화촉매(LNT)가 사용되고 있다.
상기 디젤매연필터와 상기 질소산화물정화촉매는 배기가스에 포함된 황성분에 의해서 오염되어, 그 성능이 저하되는 문제점이 있으므로, 2차 분사계를 이용해서, 주기적으로 그 온도를 높여서, 탈황재생을 실시해야 한다.
한편, 고유황 연료가 주입되는 경우, 상기 디젤매연필터나 상기 질소산화물정화촉매가 자주 재생되어, 그 내구성이 급격하게 줄어들거나 잦은 탈황재생으로 연료의 소비가 늘어나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 배기라인에 설치된 디젤매연필터나 질소산화물정화촉매와 같이 탈황재생되는 촉매의 내구성을 높이고, 연료의 소비를 줄일 수 있도록 고유황 연료의 주입을 알려주는 배기가스 후처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배기가스 후처리 방법은, 환원제를 분사하는 동안, 촉매 전후단의 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 이하이면 상기 촉매의 온도를 설정된 수치로 높여 탈황 재생하는 단계, 탈황 재생 후의 주행거리, 연료소모량, 또는 주행시간이 설정된 제1기준치를 초과했는지 판단하는 단계, 연료의 보충된 양을 이용하여, 연료가 보충된 것을 판단하는 단계, 상기 제1기준치가 설정된 기준치를 초과하지 않고, 연료가 보충된 것으로 판단되며, 환원제를 분사하는 동안 상기 온도차(ΔT)가 상기 기준온도차(X) 이하이면, 상기 촉매를 비정상 탈황재생하는 단계, 상기 비정상 탈황재생의 횟수를 카운팅하는 단계, 및 상기 촉매를 비정상 탈황한 횟수가 설정된 값 이상이면, 고유황 연료가 주입되었다고 경고신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
삭제
앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 후처리 방법에서, 질소산화물을 정화하기 위해서 질소정화모드를 수행하는 동안, 촉매의 전후단 온도차에 따라서, 탈황제어를 실시하고, 비정상적이 탈황제어가 반복적으로 수행되는 경우, 고유황연료가 주입된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 차량 운전자는 고유황연료의 주입을 용이하게 판단하여, 추후 고유황 연료를 주입하지 못하도록 차량 운전자를 가이드 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 환원제 분사량과 촉매 전후단 온도차이를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배가스 후처리 시스템은 엔진(100), 인젝터(150), 디젤연료촉매(120), 디젤매연필터(130), 질소산화물정화촉매(140), 제1산소센서(OS1), 제2산소센서(OS2), 제4온도센서(TS4), 제5온도센서(TS5), 제6온도센서(TS6), 제7온도센서(TS7), 및 제어부(110)를 포함한다.
배기라인에 상기 디젤연료촉매(120, DFC: diesel fuel cracking), 상기 디젤매연필터(130, DPF: diesel particulate filter), 상기 질소산화물정화촉매(140)가 순차적으로 배치되고, 상기 디젤연료촉매(120)의 상류측에 상기 인젝터(150)가 설치되고, 상기 인젝터(150)의 상류측에 상기 제1산소센서(OS1)가 배치된다. 아울러, 상기 질소산화물정화촉매(140)의 하류측에 상기 제2산소센서(OS2)가 배치된다.
상기 인젝터(150)와 상기 디젤연료촉매(120) 사이에 상기 제4온도센서(TS4)가 배치되고, 상기 디젤연료촉매(120)와 상기 디젤매연필터(130) 사이에 상기 제5온도센서(TS5)가 배치된다.
상기 디젤매연필터(130)와 상기 질소산화물정화촉매(140) 사이에 상기 제6온도센서(TS6)가 배치되고, 상기 질소산화물정화촉매(140)와 상기 제2산소센서(OS2) 사이에 상기 제7온도센서(TS7)가 배치된다.
상기 제어부(110)는, 검출부 기능을 하는 상기 제1산소센서(OS1), 상기 인젝터(150), 상기 제4온도센서(TS4), 상기 제5온도센서(TS5), 상기 제6온도센서(TS6), 제7온도센서(TS7), 및 상기 제2산소센서(OS2)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 검출부에서 감지된 신호를 수신한다.
상기 제어부(110)는 상기 디젤연료촉매(120), 상기 디젤매연필터(130), 또는 상기 질소산화물정화촉매(140)를 재생하기 위한 시기를 판단하고, 상기 인젝터(150)를 제어하여 환원제를 분사한다.
상기 제1산소센서(OS1)와 상기 제2산소센서(OS2)가 배기가스에 포함된 산소의 농도를 감지하고, 그 감지된 신호를 기초로, 상기 제어부(110)는 배기가스의 상태를 판단한다.
상기 제4온도센서(TS4)는 상기 디젤연료촉매(120)의 전단부 배기가스의 온도를 감지하고, 상기 제5온도센서(TS5)는 상기 디젤연료촉매(120)의 후단부 및 상기 디젤매연필터(130)의 전단부 배기가스의 온도를 감지한다.
상기 제6온도센서(TS6)는 상기 디젤매연필터(130)의 후단부 및 상기 질소산화물정화촉매(140)의 전단부 배기가스의 온도를 감지하고, 상기 제7온도센서(TS7)는 상기 질소산화물정화촉매(140)의 후단부 배기가스의 온도를 감지한다.
상기 인젝터(150)에서 환원제가 분사되는 동안, 상기 제어부(110)는, 상기 온도센서들(TS4, TS5, TS6, TS7)을 통해서, 상기 디젤연료촉매(120)의 전후단 온도차이, 상기 디젤매연필터(130)의 전후단 온도차이, 및 상기 질소산화물정화촉매(140)의 전후단 온도차이를 각각 연산한다.
상기 제어부(110)는 상기 제1산소센서(OS1)와 상기 제2산소센서(OS2)에 감지된 산소수치에 따라서, 분사된 환원제의 농도를 감지하고, 그 분사량을 제어한다.
상기 제어부(110)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 자동차의 감속 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 환원제 분사량과 촉매 전후단 온도차이를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 가로축은 상기 인젝터(150)에서 분사되는 환원제의 양을 나타내고, 세로축은 촉매 전후단의 온도차이를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서, 촉매는 상기 디젤연료촉매(120), 상기 디젤매연필터(130), 또는 상기 질소산화물정화촉매(140)에 적용될 수 있다.
상기 인젝터(150)에서 분사된 환원제의 양에 따라서, 촉매 전후단의 온도차이는 일정한 패턴을 형성하는데, 이러한 자료를 미리 설정된 메모리에 저장된 값이다. 한편, 상기 촉매가 열화되어 정상적인 성능을 발휘하지 않으면, 그 전후단 온도차이는 줄어든다.
상기 촉매의 전후단 온도차이가 줄어드는 원인은, 크게 정상적인 경우와, 비정상적인 경우로 나뉜다. 정상적인 경우는, 주행거리, 연료소모량, 또는 주행시간이 설정된 수치를 넘어서 황과 같은 물질이 누적된 경우를 포함하고, 비정상적인 경우는 상기 온도센서(TS4, TS5, TS6, TS7), 또는 상기 인젝터(150)가 고장난 경우를 포함한다.
특히, 디젤 연료에 높은 농도의 황성분이 포함되어 있는 경우, 상기 촉매가 황에 의해서 급격하게 오염되어, 환원제가 분사되는 동안, 상기 촉매가 정상적으로 작동되지 않고 전후단 온도차이가 급격하게 줄어든다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3을 참조하면, S300에서, 상기 질소산화물정화촉매(140)에서 질소산화물을 제거하기 위해서 질소산화물정화모드가 수행된다. 상기 질소산화물정화모드에서 상기 인젝터(150)에서 환원제로써 연료가 분사되고, 분사된 환원제와 상기 디젤연료촉매(120)가 반응하여, 환원제를 활성화시킨다.
아울러, 활성화된 환원제가 상기 질소산화물정화촉매(140)와 반응하여, 상기 질소산화물정화촉매(140)에 포집된 질소산화물을 제거한다.
S312에서, 연료량을 감지하고, S310에서, 촉매의 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 보다 큰지 판단되고, 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 보다 크면 정상적으로 질소산화물정화모드를 수행하고, 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 이하이면, S320을 수행한다.
상기 S320에서, 탈황모드를 수행하는데, 상기 인젝터(150)에서 환원제를 더 분사해서, 상기 촉매의 온도를 더욱 상승시킨다.
S330에서, 탈황직후 상기 촉매의 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X)보다 큰지 판단하고, 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X)보다 더 크면, S300을 수행하고, 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 이하이면, S340을 수행한다.
상기 S340에서, 연료가 보충되었는지 판단한다. 상기 제어부(110)는 연료게이지로부터 연료의 양을 감지하고, 감지된 연료의 양으로부터 연료가 보충되었는지를 판단한다.
연료가 보충되지 않았으면, S350을 수행해서, 상기 촉매 또는 상기 인젝터(150)의 이상유무를 판단하고, S360에서 고장진단을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 촉매 또는 상기 인젝터(150)의 이상유무를 판단하는 방법은 생략한다.
연료가 보충되었으면, S270에서 상기 촉매 또는 상기 인젝터(150)의 상태를 확인하고, S380을 수행한다.
상기 S380에서, 탈황후 운행거리가 탈황기준 운행거리 이상인지 판단한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 S380에서, 탈황후 주행시간이 탈황기준 주행시간 이상인지 판단한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 S380에서, 주행거리 대신에 탈황후 연료소모량이 탈황기준 연료소모량 이상인지 판단할 수 있다. 즉, 상기 S380에서는, S320에서 수행된 탈황 후 누적된 운행거리, 운행시간, 또는 연료소모량이 설정된 수치 이상인지를 판단한다.
상기 S380에서, 탈황 후 운행거리, 운행시간, 또는 연료소모량이 설정된 수치 이상이면, S320을 수행하고, 탈황 후 운행거리, 운행시간, 또는 연료소모량이 설정된 수치 미만이면, S390을 수행한다.
탈황 후 운행거리, 운행시간, 또는 연료소모량이 설정된 수치 미만이지만, 상기 S330에서 판단된 것과 같이, 상기 촉매의 전후단 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 이하이므로, 상기 S390에서, 비정상탈황을 수행하기 위해서 상기 S320을 수행하되, 이와 같이, 비정상탈황이 수행된 횟수를 카운팅한다.
상기 S390에서, 비정상 탈황이 수행된 횟수를 카운팅하고, 그 횟수가 2회이면, S400에서, 고유황연료가 주입된 것으로 판단하고, 운전자에게 알람을 디스플레이한다.
전술한 바와 같이, 상기 질소산화물정화촉매를 이용하여 질소산화물을 정화하기 위해서 질소정화모드를 수행하는 동안, 상기 촉매의 전후단 온도차에 따라서, 탈황제어를 실시하고, 비정상적이 탈황제어가 반복적으로 수행되는 경우, 고유황연료가 주입된 것으로 판단할 수 있다.
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.
100: 엔진
110: 제어부
120: 디젤연료촉매(DFC: diesel fuel cracking)
130: 디젤매연필터(DPF: diesel par)
140: 질소산화물정화촉매
150: 인젝터
OS1, OS2: 제1,2산소센서
TS4, TS5, TS6, TS7: 제4,5,6,7온도센서

Claims (4)

  1. 환원제를 분사하는 동안, 촉매 전후단의 온도차(ΔT)가 기준온도차(X) 이하이면 상기 촉매의 온도를 설정된 수치로 높여 탈황 재생하는 단계;
    탈황 재생 후의 주행거리, 연료소모량, 또는 주행시간이 설정된 제1기준치를 초과했는지 판단하는 단계;
    연료의 보충된 양을 이용하여, 연료가 보충된 것을 판단하는 단계;
    상기 제1기준치가 설정된 기준치를 초과하지 않고, 연료가 보충된 것으로 판단되며, 환원제를 분사하는 동안 상기 온도차(ΔT)가 상기 기준온도차(X) 이하이면, 상기 촉매를 비정상 탈황재생하는 단계;
    상기 비정상 탈황재생의 횟수를 카운팅하는 단계; 및
    상기 촉매를 비정상 탈황한 횟수가 설정된 값 이상이면, 고유황 연료가 주입되었다고 경고신호를 발생시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.
  2. 삭제
  3. 배기가스에 포함된 입자상 물질을 제거하는 촉매;
    차량의 주행상태를 검출하는 검출부; 및
    상기 검출부에서 감지된 차량의 운전조건에 따라서 상기 촉매를 재생하기 위한 제1항에 따른 방법을 수행하는 제어부; 를 포함하는 배기가스 후처리 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 촉매는,
    배기가스에 포함된 유해물질을 제거하는 산화촉매,
    배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 디젤매연필터, 또는
    배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 질소산화물정화촉매인 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
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