KR101534714B1 - Method of controlling ammonia amount absorbed in selective catalytic reduction catalyst and exhaust system using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법은 선택적 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR) 촉매의 현재 온도를 측정하는 단계; 상기 SCR 촉매의 현재 온도를 기초로 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오는 단계; 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 기초로 암모니아(NH3) 목표 흡장량을 계산하는 단계; 그리고 상기 NH3 목표 흡장량 및 현재 NH3 흡장량을 기초로 배기 가스에 분사되는 요소 또는 암모니아의 양을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for controlling the amount of ammonia stored in the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention includes: measuring the present temperature of a selective catalytic reduction (SCR) catalyst; Reading a maximum predicted temperature of the SCR catalyst after a set time based on the current temperature of the SCR catalyst; Calculating an ammonia (NH3) target adsorption amount based on a maximum predicted temperature of the SCR catalyst; And controlling the amount of urea or ammonia injected into the exhaust gas based on the NH3 target adsorption amount and the current NH3 adsorption amount.
Description
본 발명은 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법 및 이를 사용하는 배기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선택적 환원 촉매로부터 암모니아가 슬립되지 않도록 하는 반면 선택적 환원 촉매에 많은 암모니아를 흡장시킴으로써 선택적 환원 촉매의 성능을 향상시키는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법 및 이를 사용하는 배기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the amount of ammonia occluded in a selective reduction catalyst, and to an exhaust system using the same, and more particularly, to a method for controlling the amount of ammonia stored in a selective reduction catalyst, To a method for controlling the amount of ammonia occluded in a selective reduction catalyst and an exhaust system using the same.
일반적으로 엔진에서 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기 가스는 배기 파이프에 설치된 촉매 컨버터(Catalytic Converter)로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 파이프를 통해 대기 중으로 배출된다. 상기한 촉매 컨버터는 배기 가스에 포함되어 있는 오염물질을 정화한다. 그리고 배기 파이프 상에는 배기 가스에 포함된 입자상 물질(Particulate Matters: PM)을 포집하기 위한 매연 필터가 장착된다. Generally, the exhaust gas discharged from the engine through the exhaust manifold is guided to a catalytic converter installed in the exhaust pipe, purified, passed through a muffler to attenuate noise, and then discharged to the atmosphere through a tail pipe. The above-described catalytic converter purifies pollutants contained in the exhaust gas. A soot filter for collecting particulate matters (PM) contained in the exhaust gas is mounted on the exhaust pipe.
상기와 같은 역할을 하는 촉매 컨버터에 적용되는 촉매형식 중의 하나로 선택적 환원(SCR, Selective Catalytic Reduction) 촉매가 있다.One of the catalyst types applicable to the above-described catalytic converter is a selective catalytic reduction (SCR) catalyst.
상기 SCR 촉매는 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 일산화탄소와 탄화수소(Hydrocarbon; HC) 등과 같은 환원제가 산소와 질소산화물 중에서 질소산화물과 더 잘 반응하도록 한다는 의미에서 선택적 환원이라고 명명되고 있다.The SCR catalyst is referred to as selective reduction in the sense that a reducing agent such as Urea, ammonia, carbon monoxide and hydrocarbon (HC) reacts better with nitrogen oxide among oxygen and nitrogen oxides.
상기 SCR 촉매를 구비하는 차량의 배기 시스템은 요소 탱크와 분사 모듈(dosing module)을 포함한다. 상기 분사 모듈은 배기 파이프를 지나가는 배기 가스에 요소와 같은 환원제를 분사함으로써 SCR 촉매가 질소산화물을 효과적으로 정화하도록 한다.The exhaust system of a vehicle having the SCR catalyst includes an urea tank and a dosing module. The injection module injects a reducing agent, such as urea, into the exhaust gas passing through the exhaust pipe, so that the SCR catalyst effectively cleans the nitrogen oxides.
분사 모듈에서 분사된 환원제는 SCR 촉매에 흡장되고, 질소산화물이 포함된 배기 가스가 지나가면 탈착되어 질소산화물과 반응하게 된다. The reducing agent injected from the injection module is occluded in the SCR catalyst, and when the exhaust gas containing nitrogen oxide passes, it is desorbed and reacts with the nitrogen oxide.
그런데, SCR 촉매에 흡장되는 환원제의 양은 SCR 촉매의 온도와 밀접한 관련을 가지고 있다. 따라서, 현재 SCR 촉매의 온도에서 흡장할 수 있는 환원제의 양 이상의 환원제가 SCR 촉매에 흡장되어 있으면, 상기 환원제의 일부는 SCR 촉매로부터 슬립되게 된다. However, the amount of the reducing agent occluded in the SCR catalyst is closely related to the temperature of the SCR catalyst. Therefore, if the amount of the reducing agent capable of occluding at the temperature of the current SCR catalyst is greater than or equal to the amount of the reducing agent, the reducing agent is slipped from the SCR catalyst.
일반적으로 SCR 촉매의 환원제로는 암모니아가 주로 사용되는데, 암모니아가 SCR 촉매로부터 슬립되면 악취가 발생할 수 있고, 이는 고객의 불만을 유발할 수 있다. 따라서, SCR 촉매로부터 환원제가 슬립되지 않도록 하는 것은 상품성에 중요한 영향을 끼친다.Generally, ammonia is mainly used as a reducing agent of the SCR catalyst. When ammonia slips from the SCR catalyst, malodors may occur, which may cause complaints of customers. Therefore, preventing the reducing agent from slipping from the SCR catalyst has an important influence on the merchantability.
종래의 SCR 촉매에 흡장된 암모니아량을 제어하는 방법은 현재 SCR 촉매의 온도에서 흡장할 수 있는 최대 암모니아량을 상당히 큰 안전계수로 나눈 양만큼을 SCR 촉매가 흡장하도록 제어하였다. 즉, SCR 촉매로부터 암모니아 슬립을 방지하기 위하여 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 암모니아량보다 상당히 작은 암모니아량만을 흡장하도록 하였다. 따라서, SCR 촉매의 정화 성능을 제대로 발휘하지 못하였다. In the conventional method of controlling the amount of ammonia stored in the SCR catalyst, the amount of the maximum amount of ammonia that can be occluded at the present SCR catalyst temperature is divided by the safety factor which is considerably large, so that the SCR catalyst stores the amount. That is, in order to prevent ammonia slip from the SCR catalyst, the amount of ammonia which is considerably smaller than the maximum amount of ammonia that the SCR catalyst can occlude is stored. Therefore, the purifying performance of the SCR catalyst was not properly exhibited.
또한, SCR 촉매의 정화 성능을 제대로 발휘하지 못하므로 SCR 촉매의 용량이 커지는 문제점이 있었다.Further, since the purifying performance of the SCR catalyst can not be exhibited properly, there is a problem that the capacity of the SCR catalyst becomes large.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 선택적 환원 촉매로부터 암모니아가 슬립되지 않도록 하는 반면 선택적 환원 촉매에 많은 암모니아를 흡장시킴으로써 선택적 환원 촉매의 성능을 향상시키고 선택적 환원 촉매의 용량을 줄일 수 있는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법 및 이를 사용하는 배기 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a selective reduction catalyst capable of preventing the ammonia from slipping from the selective reduction catalyst while occluding a large amount of ammonia in the selective reduction catalyst, A method of controlling the amount of ammonia occluded in a selective reduction catalyst capable of reducing the capacity, and an exhaust system using the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법은 선택적 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR) 촉매의 현재 온도를 측정하는 단계; 상기 SCR 촉매의 현재 온도를 기초로 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오는 단계; 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 기초로 암모니아(NH3) 목표 흡장량을 계산하는 단계; 그리고 상기 NH3 목표 흡장량 및 현재 NH3 흡장량을 기초로 배기 가스에 분사되는 요소 또는 암모니아의 양을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling the amount of ammonia stored in a selective reduction catalyst, comprising: measuring a current temperature of a selective catalytic reduction catalyst; Reading a maximum predicted temperature of the SCR catalyst after a set time based on the current temperature of the SCR catalyst; Calculating an ammonia (NH3) target adsorption amount based on a maximum predicted temperature of the SCR catalyst; And controlling the amount of urea or ammonia injected into the exhaust gas based on the NH3 target adsorption amount and the current NH3 adsorption amount.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양일 수 있다. The NH3 target storage amount may be an amount of the maximum NH3 that the SCR catalyst can store at the maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양에 설정된 안전 계수가 곱해진 값일 수 있다. The NH3 target storage amount may be a value multiplied by a safety factor set for the maximum amount of NH3 that the SCR catalyst can store at the maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오는 단계는 SCR 촉매의 현재 온도가 요소 변환 온도 이상인 경우 수행될 수 있다. The step of reading the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time may be performed when the current temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than the element conversion temperature.
상기 SCR 촉매의 현재 온도에 대한 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도는 설정된 맵에 저장되어 있을 수 있다. The maximum predicted temperature of the SCR catalyst may be stored in a set map after a set time for the current temperature of the SCR catalyst.
상기 설정된 맵은 차량의 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. The set map may be stored in a nonvolatile memory of the vehicle.
상기 방법은 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도를 측정하는 단계; 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도가 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도보다 높은지를 판단하는 단계; 그리고 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도가 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도보다 높으면, 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도를 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도로 상기 설정된 맵에 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다. The method comprising: measuring a maximum actual temperature of the SCR catalyst during the set time; Determining whether a maximum actual temperature of the SCR catalyst is higher than a maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time during the set time; If the maximum actual temperature of the SCR catalyst is higher than the maximum predicted temperature of the SCR catalyst during the set time, the maximum actual temperature of the SCR catalyst is set to the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time, In a storage medium.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 시스템은 공기와 연료의 혼합기를 연소시켜 구동력을 생성하며, 연소 과정에서 생성된 배기 가스를 배기 파이프를 통하여 배출하는 엔진; 상기 엔진 후단의 배기 파이프에 장착되어 있으며, 상기 배기 가스에 요소 또는 암모니아를 분사하되, 상기 요소는 암모니아로 분해되도록 되어 있는 환원제 공급 장치; 상기 환원제 공급 장치 후단의 배기 파이프에 장착되어 있으며, 상기 암모니아를 흡장하도록 되어 있고, 상기 흡장, 분사 또는 분해된 암모니아를 이용하여 배기 가스에 포함된 질소산화물을 환원시키는 선택적 환원 촉매; 상기 SCR 촉매의 온도를 측정하는 온도 센서; 그리고 SCR 촉매의 현재 온도를 기초로 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오고, 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 기초로 암모니아(NH3) 목표 흡장량을 계산하며, 상기 NH3 목표 흡장량 및 현재 NH3 흡장량을 기초로 상기 환원제 공급 장치에서 분사되는 요소 또는 암모니아의 양을 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an exhaust system comprising: an engine for generating a driving force by burning a mixture of air and fuel, and exhausting exhaust gas generated in a combustion process through an exhaust pipe; A reducing agent supply unit mounted on an exhaust pipe at a rear end of the engine and configured to inject urea or ammonia into the exhaust gas, the urea being decomposed into ammonia; A selective reduction catalyst mounted on an exhaust pipe at a downstream end of the reducing agent supply device for storing the ammonia and reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using the stored, injected or decomposed ammonia; A temperature sensor for measuring the temperature of the SCR catalyst; Then, the maximum predicted temperature of the SCR catalyst is read after a set time based on the current temperature of the SCR catalyst, and the amount of ammonia (NH3) target storage is calculated based on the maximum predicted temperature of the SCR catalyst. And a controller for controlling the amount of the element or ammonia injected from the reducing agent supply device based on the NH3 adsorption amount.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양일 수 있다. The NH3 target storage amount may be an amount of the maximum NH3 that the SCR catalyst can store at the maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양에 설정된 안전 계수가 곱해진 값일 수 있다. The NH3 target storage amount may be a value multiplied by a safety factor set for the maximum amount of NH3 that the SCR catalyst can store at the maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 제어기는 SCR 촉매의 현재 온도가 요소 변환 온도 이상인 경우에만 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어올 수 있다. The controller can read the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time only when the current temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than the urea conversion temperature.
상기 SCR 촉매의 현재 온도에 대한 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도는 설정된 맵에 저장되어 있을 수 있다. The maximum predicted temperature of the SCR catalyst may be stored in a set map after a set time for the current temperature of the SCR catalyst.
상기 설정된 맵은 차량의 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. The set map may be stored in a nonvolatile memory of the vehicle.
상기 제어기는 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도가 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도보다 높으면, 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도를 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도로 상기 설정된 맵에 저장할 수 있다.Wherein the controller sets the maximum actual temperature of the SCR catalyst to the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time if the maximum actual temperature of the SCR catalyst is higher than the maximum predicted temperature of the SCR catalyst during the set time, It can be saved in the set map.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 환원 촉매로부터 암모니아가 슬립되지 않도록 하는 반면 선택적 환원 촉매에 많은 암모니아를 흡장시킴으로써 선택적 환원 촉매의 성능을 향상시키고 선택적 환원 촉매의 용량을 줄일 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the ammonia does not slip from the selective reduction catalyst while the ammonia is stored in the selective reduction catalyst, thereby improving the performance of the selective reduction catalyst and reducing the capacity of the selective reduction catalyst.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법을 수행하는 배기 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 시간에 대한 선택적 환원 촉매의 온도의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 5는 설정된 맵의 일 예를 도시하고 있다.
도 6은 종래의 암모니아 목표 흡장량과 현재의 암모니아 목표 흡장량을 비교한 그래프이다. 1 is a configuration diagram of an exhaust system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an exhaust system for performing a method of controlling the amount of ammonia stored in the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of a method of controlling the amount of ammonia occluded in the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing an example of the temperature of the selective reduction catalyst over time.
FIG. 5 shows an example of a set map.
6 is a graph comparing a conventional ammonia target adsorption amount with a current ammonia target adsorption amount.
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 배기 시스템의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an exhaust system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)에서 발생된 배기 가스는 선택적 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR) 촉매(30)를 지나가며 배기 가스 내에 질소산화물이 제거된다. 필요에 따라서는, 배기 가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 매연 필터 및/또는 배기 가스에 포함된 일산화탄소 또는 탄화수소를 산화하는 환원촉매가 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 배기 시스템은 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 배기 시스템의 간략한 구성을 예시한 것으로, 본 발명의 범위는 도 1의 배기 시스템에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. As shown in FIG. 1, the exhaust gas generated in the
엔진(10)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(10)은 흡기 매니폴드(16)에 연결되어 연소실(12) 내부로 공기를 유입받으며, 배기 매니폴드(18)에 연결되어 연소 과정에서 발생된 배기 가스는 배기 매니폴드(18)에 모인 후 차량의 외부로 배출되게 된다. 상기 연소실(12)에는 인젝터(14)가 장착되어 연료를 연소실(12) 내부로 분사한다. The
배기 파이프(20)는 상기 배기 매니폴드(18)에 연결되어 배기 가스를 차량의 외부로 배출시킨다. The
SCR 촉매(30)는 상기 배기 파이프(20)에 장착되어 있으며, 환원제를 사용하여 배기 가스에 포함된 질소산화물을 질소기체로 환원시킨다. The
이러한 목적을 위하여, 상기 배기 시스템은 요소 탱크, 요소 펌프 그리고 분사 모듈(dosing module)(34)을 더 포함한다. 간략한 설명을 위하여 본 명세서에서는 요소 탱크와 요소 펌프를 나타내지 아니하였다. 또한, 본 명세서에서는 분사 모듈(34)에서 요소를 분사하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 분사 모듈(34)은 암모니아를 직접 분사할 수도 있다. 더 나아가, 암모니아 외의 다른 환원제가 암모니아와 함께 또는 그 자체로 분사될 수 있다. For this purpose, the exhaust system further comprises an urea tank, an urea pump and a dosing module (34). For the sake of brevity, the element tanks and urea pumps are not shown in this specification. Also, in this specification, the injection of the element in the
분사 모듈(34)은 상기 요소 펌프에서 펌핑한 요소를 배기 파이프(20)에 분사한다. 상기 분사 모듈(34)은 상기 엔진(10)과 SCR 촉매(30) 사이의 배기 파이프(20)에 장착되어 SCR 촉매(30)에 유입되기 전의 배기 가스에 요소를 분사한다. 배기 가스에 분사된 요소는 암모니아로 분해되고 분해된 암모니아는 상기 질소산화물을 위한 환원제로 사용된다.The
한편, 본 명세서에 기재된 요소 탱크, 요소 펌프 그리고 분사모듈은 환원제 공급 장치의 하나의 예를 기재한 것으로 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않음을 이해하여야 할 것이다. 즉, 다른 형태의 환원제 공급 장치도 본 발명의 실시예에 사용될 수 있다. Meanwhile, it should be understood that the element tank, the urea pump, and the injection module described in this specification describe one example of the reducing agent supply device, and the scope of the present invention is not limited thereto. That is, other types of reducing agent supply devices may be used in the embodiments of the present invention.
상기 배기 시스템은 제1NOx 센서(32), 온도 센서(36) 및 제2NOx 센서(38)를 포함하는 다수의 센서들을 더 포함한다. The exhaust system further includes a plurality of sensors including a
제1NOx 센서(32)는 SCR 촉매(30)의 전단 배기 파이프(20)에 장착되어 있으며, SCR 촉매 전단에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 측정한다. The
온도 센서(36)는 SCR 촉매(30)의 전단 배기 파이프(20) 또는 SCR 촉매(30) 내에 장착되어 있으며, SCR 촉매(30)의 전단에서 배기 가스의 온도 또는 SCR 촉매(30) 내부의 배기 가스의 온도를 측정한다. 설명의 편의를 위하여, 본 명세서 및 청구항에서는 사용된 SCR 촉매(30)의 온도는 SCR 촉매(30)의 전단에서 배기 가스의 온도 또는 SCR 촉매(30) 내부의 배기 가스의 온도를 나타내는 것으로 한다. The
제2NOx 센서(38)는 SCR 촉매(30)의 후단 배기 파이프(20)에 장착되어 있으며, SCR 촉매(30) 후단에서 배기 가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정한다. 몇몇 실시예에서는, 제2NOx 센서(38)를 사용하는 대신 배기 가스의 유량, 엔진의 가동 히스토리, SCR 촉매(30)의 온도, 환원제 분사량 및/또는 SCR 촉매(30)에 흡장된 환원제의 양을 기초로 SCR 촉매(30) 후단에서 배기 가스에 포함된 질소산화물을 예측할 수도 있다. The
상기 배기 시스템은 제어기(40)를 더 포함한다. 상기 제어기(40)는 상기 제1, 2NOx 센서(32, 38) 및 온도 센서(36)에서 측정된 값을 기초로 인젝터(14) 및 분사모듈(34)의 작동을 제어한다. The exhaust system further includes a controller (40). The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법을 수행하는 배기 시스템의 블록도이다. 2 is a block diagram of an exhaust system for performing a method of controlling the amount of ammonia stored in the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention.
온도 센서(36)는 SCR 촉매(30)의 온도를 측정하고 이에 대한 신호를 상기 제어기(40)에 전달한다. The
제1NOx 센서(32)는 SCR 촉매(30) 전단에서 배기 가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하고, 이에 대한 신호를 상기 제어기(40)에 전달한다. The
제2NOx 센서(38)는 SCR 촉매(30) 후단에서 배기 가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하고, 이에 대한 신호를 상기 제어기(40)에 전달한다. The
제어기(40)는 상기 온도 센서(36)에서 측정된 SCR 촉매(30)의 온도를 기초로 SCR 촉매(30)에 흡장될 암모니아(NH3) 목표 흡장량을 계산하고, 이 NH3 목표 흡장량 및 상기 제1NOx 센서(32)에서 측정된 SCR 촉매(30) 전단에서 배기 가스에 포함된 NOx의 양을 기초로 분사 모듈(34)이 분사할 요소의 양을 제어한다. The
또한, 제어기(40)는 상기 제2NOx 센서(38)에서 측정된 SCR 촉매(30) 후단에서 배기 가스에 포함된 NOx의 양을 기초로 SCR 촉매(30)의 성능을 평가할 수 있다. The
더 나아가, 제어기(40)는 차량의 운전 상태를 기초로 인젝터(14)에서 분사될 연료량 및 분사 시기 등을 제어할 수 있다. Furthermore, the
상기 제어기(40)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.The
한편, 상기 제어기(40)는 메모리(42)를 구비할 수 있다. 본 명세서에서는 메모리(42)가 상기 제어기(40)에 구비된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 메모리(42)는 비휘발성 메모리일 수 있다. Meanwhile, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법의 흐름도이고, 도 4는 시간에 대한 선택적 환원 촉매의 온도의 일 예를 도시한 그래프이며, 도 5는 설정된 맵의 일 예를 도시하고 있다. FIG. 3 is a flow chart of a method of controlling the amount of ammonia occluded in the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a graph showing an example of the temperature of the selective reduction catalyst with respect to time, FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법은 시동키가 온 상태일 때 시작된다(S100).As shown in FIG. 3, the method for controlling the amount of ammonia stored in the selective reduction catalyst according to the embodiment of the present invention starts when the ignition key is on (S100).
S100 단계에서 시동키가 온 상태이면, 온도 센서(36)는 SCR 촉매(30)의 현재온도를 측정하고(S110), 이에 대한 신호를 제어기(40)에 전달한다. If the ignition key is on in step S100, the
제어기(40)가 SCR 촉매(30)의 현재 온도에 대한 신호를 전달 받으면, 제어기(40)는 SCR 촉매(30)의 현재 온도가 요소 변환 온도 이상인지를 판단한다(S120). 여기에서 요소 변환 온도는 분사 모듈(34)에서 분사된 요소가 암모니아로 분해되고 분해된 암모니아가 SCR 촉매(30)에 흡장될 수 있는 온도를 의미한다. 요소 변환 온도보다 낮은 온도에서 요소를 분사하면, 요소가 암모니아로 분해되지 못하거나 분해되더라도 SCR 촉매(30)에 흡장되지 못하고 SCR 촉매(30)로부터 슬립될 수 있다. 따라서, 요소 분해 온도 이상의 온도에서만 본 발명의 실시예에 따른 방법이 정상적으로 작동하도록 되어 있다. When the
S120 단계에서 SCR 촉매(30)의 현재 온도가 요소 변환 온도보다 낮으면, 상기 방법은 S100 단계로 돌아간다. S120 단계에서 SCR 촉매(30)의 현재 온도가 요소 변환 온도 이상이면, 제어기(40)는 상기 SCR 촉매(30)의 현재 온도를 기초로 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도를 읽어온다(S130). 도 5에 도시된 바와 같이, SCR 촉매(30)의 현재 온도에 대한 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도는 설정된 맵에 저장되어 있으며, 상기 설정된 맵은 메모리(42)에 저장되어 있을 수 있다. 상기 메모리(42)는 비휘발성 메모리이므로, 상기 설정된 맵은 메모리(42)로부터 지워지지 않는다. If the current temperature of the
비록 SCR 촉매(30)의 온도가 계속 변화하더라도, SCR 촉매(30)의 온도는 어떠한 범위 내에서만 변화하게 된다. 즉, SCR 촉매(30)의 온도는 설정 시간(t) 후에는 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도보다 같거나 낮게 된다. 또한, SCR 촉매(30)의 온도가 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도보다 높은 온도까지 변화하면, 상기 높은 온도는 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도로서 상기 설정된 맵에 저장되게 된다. Even if the temperature of the
S130 단계에서 SCR 촉매(30)의 현재 온도에 대한 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도가 읽혀지면, 제어기(40)는 상기 최고 예측 온도를 기초로 NH3의 목표 흡장량을 계산한다(S140). 앞에서 언급한 바와 같이, 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 온도는 최고로 변한다 하더라도 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도까지 변화하게 되므로, 상기 최고 예측 온도를 기준으로 NH3의 목표 흡장량을 계산하면 SCR 촉매(30)에서 NH3가 슬립되지 않게 된다. 몇몇 실시예에서, 상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매(30)가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매(30)가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양에 설정된 안전 계수가 곱해진 값일 수 있다. 이 경우, 안전 계수는 1에 가까운 값(예를 들어, 1.1 또는 1.2)일 수 있다. If the maximum predicted temperature of the
S140 단계에서 목표 NH3 흡장량이 계산되면, 제어기(40)는 상기 목표 NH3 흡장량 및 SCR 촉매(30)에 흡장된 현재 NH3의 양을 기초로 분사 모듈(34)을 제어하여 배기 가스에 분사되는 요소의 양을 조절한다. 추가적으로, SCR 촉매(30) 전단에서 배기 가스에 포함된 NOx 양이 고려될 수 있다. When the target NH3 storage amount is calculated in step S140, the
그 후, 온도 센서(36)는 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 최고 실제 온도를 측정하고(S160) 이에 대한 신호를 상기 제어기(40)에 전달한다. S160 단계는 상기 설정된 맵을 업데이트하기 위하여 수행되며, 이 과정은 도 4 및 도 5를 참조로 상세히 설명할 것이다.The
S160 단계에서 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 최고 실제 온도가 측정되면, 제어기(40)는 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 최고 실제 온도가 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도보다 높은지를 판단한다(S170). If the maximum actual temperature of the
S170 단계에서 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 최고 실제 온도가 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도보다 낮으면, 상기 방법은 S100 단계로 돌아간다. S170 단계에서 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 최고 실제 온도가 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도보다 높으면, 제어기(40)는 상기 설정된 맵을 업데이트한다(S180). 설정된 맵의 업데이트에 대하여 상세히 설명한다.If the maximum actual temperature of the
도 4에 도시된 바와 같이, SCR 촉매(30)의 온도는 시간에 따라 계속 변화하게 된다. 만일 SCR 촉매(30)의 현재 온도가 Tc라고 하면, 설정 시간(t) 후 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도는 먼저 T1으로 설정된다(도 5의 아래 그래프 참조). 그 후, SCR 촉매(30)의 현재 온도가 Tc일 때 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 온도는 T2까지 상승한다. 이 경우, SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도는 T2로 재설정된다(도 5의 위 그래프 참조). 만일 SCR 촉매(30)의 현재 온도가 Tc일 때, 설정 시간(t) 동안 SCR 촉매(30)의 온도가 T1까지 상승하지 못한다면 SCR 촉매(30)의 최고 예측 온도는 T1으로 유지된다. 이러한 방식으로 상기 설정된 맵은 계속 업데이트된다.As shown in FIG. 4, the temperature of the
도 6은 종래의 암모니아 목표 흡장량과 현재의 암모니아 목표 흡장량을 비교한 그래프이다. 도 6에서 실선은 본 발명의 실시예에 따른 NH3 목표 흡장량을 나타내며, 점선은 종래의 NH3 목표 흡장량을 나타낸다. 6 is a graph comparing a conventional ammonia target adsorption amount with a current ammonia target adsorption amount. 6, the solid line represents the NH3 target storage amount according to the embodiment of the present invention, and the dotted line represents the conventional NH3 target storage amount.
도 6에 도시된 바와 같이, SCR 촉매(30)의 현재 촉매 온도(Tc)에서 종래의 NH3 목표 흡장량은 m1이나 본 발명의 실시예에 따른 NH3 목표 흡장량은 m2이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 NH3 목표 흡장량을 나타내는 실선이 종래의 NH3 목표 흡장량을 나타내는 점선보다 위에 위치하는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는, 종래 방법과 비교할 때, SCR 촉매(30)의 동일한 온도에서 SCR 촉매(30)가 더 많은 NH3를 흡장하도록 되어 있음을 알 수 있다. 따라서, SCR 촉매(30)의 성능을 최대한 활용할 수 있으며, SCR 촉매(30)의 용량을 줄일 수 있다.
As shown in Fig. 6, the conventional NH3 target adsorption amount at the current catalyst temperature Tc of the
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.
Claims (14)
상기 SCR 촉매의 현재 온도를 기초로 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오는 단계;
상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 기초로 암모니아(NH3) 목표 흡장량을 계산하는 단계; 그리고
상기 NH3 목표 흡장량 및 현재 NH3 흡장량을 기초로 배기 가스에 분사되는 요소 또는 암모니아의 양을 제어하는 단계;
를 포함하고,
상기 SCR 촉매의 현재 온도에 대한 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도는 설정된 맵에 저장되어 있으며,
상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도를 측정하는 단계;
상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도가 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도보다 높은지를 판단하는 단계; 그리고
상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도가 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도보다 높으면, 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도를 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도로 상기 설정된 맵에 저장하는 단계;
를 더 포함하는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법.Measuring a current temperature of a selective catalytic reduction catalyst (SCR);
Reading a maximum predicted temperature of the SCR catalyst after a set time based on the current temperature of the SCR catalyst;
Calculating an ammonia (NH3) target adsorption amount based on a maximum predicted temperature of the SCR catalyst; And
Controlling an amount of urea or ammonia injected into the exhaust gas based on the NH3 target adsorption amount and the current NH3 adsorption amount;
Lt; / RTI >
The maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time for the current temperature of the SCR catalyst is stored in the set map,
Measuring a maximum actual temperature of the SCR catalyst during the set time;
Determining whether a maximum actual temperature of the SCR catalyst is higher than a maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time during the set time; And
If the maximum actual temperature of the SCR catalyst is higher than the highest predicted temperature of the SCR catalyst during the set time, the maximum actual temperature of the SCR catalyst is set to the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time, Storing;
Wherein the ammonia amount is stored in the selective reduction catalyst.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양인 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the amount of NH3 target adsorption is the maximum amount of NH3 adsorbed by the SCR catalyst at a maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양에 설정된 안전 계수가 곱해진 값인 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the NH3 target adsorption amount is a value obtained by multiplying a safety coefficient set for an amount of the maximum NH3 that can be occluded by the SCR catalyst at a maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오는 단계는 SCR 촉매의 현재 온도가 요소 변환 온도 이상인 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the step of reading the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time is performed when the present temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than the urea conversion temperature.
상기 설정된 맵은 차량의 비휘발성 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매에 흡장된 암모니아량 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the set map is stored in a non-volatile memory of the vehicle.
상기 엔진 후단의 배기 파이프에 장착되어 있으며, 상기 배기 가스에 요소 또는 암모니아를 분사하되, 상기 요소는 암모니아로 분해되도록 되어 있는 환원제 공급 장치;
상기 환원제 공급 장치 후단의 배기 파이프에 장착되어 있으며, 상기 암모니아를 흡장하도록 되어 있고, 상기 흡장, 분사 또는 분해된 암모니아를 이용하여 배기 가스에 포함된 질소산화물을 환원시키는 선택적 환원(SCR) 촉매;
상기 SCR 촉매의 온도를 측정하는 온도 센서; 그리고
SCR 촉매의 현재 온도를 기초로 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오고, 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 기초로 암모니아(NH3) 목표 흡장량을 계산하며, 상기 NH3 목표 흡장량 및 현재 NH3 흡장량을 기초로 상기 환원제 공급 장치에서 분사되는 요소 또는 암모니아의 양을 제어하는 제어기;
를 포함하며,
상기 SCR 촉매의 현재 온도에 대한 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도는 설정된 맵에 저장되어 있고,
상기 제어기는 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도가 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도보다 높으면, 상기 설정 시간 동안 SCR 촉매의 최고 실제 온도를 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도로 상기 설정된 맵에 저장하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.An engine for generating a driving force by burning a mixture of air and fuel and discharging the exhaust gas generated in the combustion process through an exhaust pipe;
A reducing agent supply unit mounted on an exhaust pipe at a rear end of the engine and configured to inject urea or ammonia into the exhaust gas, the urea being decomposed into ammonia;
A selective reduction (SCR) catalyst mounted on an exhaust pipe at a downstream end of the reducing agent supply device and configured to store the ammonia, and reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas using the stored, injected, or decomposed ammonia;
A temperature sensor for measuring the temperature of the SCR catalyst; And
The maximum predicted temperature of the SCR catalyst is read based on the current temperature of the SCR catalyst and the amount of ammonia (NH3) target storage is calculated based on the maximum predicted temperature of the SCR catalyst, and the NH3 target storage amount and the current NH3 A controller for controlling an amount of the element or ammonia injected from the reducing agent supply device based on the amount of adsorption;
/ RTI >
The maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time for the current temperature of the SCR catalyst is stored in the set map,
Wherein the controller sets the maximum actual temperature of the SCR catalyst to the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time if the maximum actual temperature of the SCR catalyst is higher than the maximum predicted temperature of the SCR catalyst during the set time, And the map is stored in the set map.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양인 것을 특징으로 하는 배기 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the NH3 target storage amount is the maximum amount of NH3 that the SCR catalyst can store at the maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 NH3 목표 흡장량은 상기 SCR 촉매의 최고 예측 온도에서 SCR 촉매가 흡장할 수 있는 최대 NH3의 양에 설정된 안전 계수가 곱해진 값인 것을 특징으로 하는 배기 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the NH3 target storage amount is a value multiplied by a safety factor set for an amount of the maximum NH3 that the SCR catalyst can store at a maximum predicted temperature of the SCR catalyst.
상기 제어기는 SCR 촉매의 현재 온도가 요소 변환 온도 이상인 경우에만 상기 설정 시간 후 SCR 촉매의 최고 예측 온도를 읽어오는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller reads the maximum predicted temperature of the SCR catalyst after the set time only if the present temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than the urea conversion temperature.
상기 설정된 맵은 차량의 비휘발성 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the set map is stored in a nonvolatile memory of the vehicle.
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