KR101558760B1 - Apparatus and method for diagnosing deterioration rate of selective catalytic reduction in vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 배기가스에 포함된 질소산화물을 후처리하는 선택적 환원 촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 선택적 환원 촉매 및 상기 선택적 환원 촉매의 전단과 후단의 온도를 측정하여 상기 선택적 환원 촉매의 열화도를 진단하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a selective reduction catalyst for post-treating nitrogen oxides contained in exhaust gas of a vehicle, and more particularly, to a catalyst for reducing NOx contained in exhaust gas of a vehicle by measuring the temperatures of the front end and the rear end of the selective reduction catalyst and the selective reduction catalyst, And more particularly, to a deterioration diagnosis apparatus and method for a selective reduction catalyst for diagnosing degradation.
차량에 탑재된 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중에서, 질소산화물(NOx)를 저감하기 위해 선택적 환원 촉매(SCR : selective catalytic reduction)가 LNT(Lean NOx Trap)의 후방에 설치된다.A selective catalytic reduction (SCR) is installed behind the lean NOx trap (LNT) to reduce nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas discharged from the engine mounted on the vehicle.
이때, 상기 SCR는 DPF(Diesel Particulate Filter)와 일체로 형성된 SDPF(SCR on DPF)의 형태로 상기 LNT의 후방에 설치되거나, 상기 DPF와 별도로 마련되어, LNT-DPF-SCR의 순으로 설치됨으로써, 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키게 된다.At this time, the SCR is installed in the rear of the LNT in the form of SDPF (SCR on DPF) formed integrally with DPF (Diesel Particulate Filter) or separately provided from the DPF, and is installed in the order of LNT-DPF-SCR, The NOx contained in the gas is reduced.
이러한 SCR는 사용에 따라 열화되는데, 상기 SCR의 열화도를 측정하기 위해서, 상기 SCR의 입구측과 출구측에 각각 NOx 센서를 설치한 후, 상기 SCR의 입구와 출구에서의 NOx를 직접 측정하여 상기 SCR의 열화여부를 판단한다.In order to measure the degree of deterioration of the SCR, the NOx sensor is installed on the inlet side and the outlet side of the SCR, and the NOx is measured directly at the inlet and the outlet of the SCR, It is determined whether or not the SCR deteriorates.
이는 SDPF가 적용된 경우에도 마찬가지로, 상기 SDPF의 입구와 출구에 각각 NOx센서를 설치하여 직접 상기 SDPF의 입구와 출구에서의 NOx를 직접 측정하여, 상기 SDPF의 열화를 판단한다.Even when the SDPF is applied, the NOx sensor is directly installed at the inlet and the outlet of the SDPF to directly measure the NOx at the inlet and the outlet of the SDPF to determine the deterioration of the SDPF.
이와 같이, SCR 또는 SDPF의 열화도를 판단하기 위해 직접 NOx센서로 NOx의 양을 측정하는 방식은 정확성이 높기는 하지만, 가격이 비싼 NOx센서를 상기 SCR 또는 SDPF의 입구와 출구에 각각 설치해야 하므로, 배기가스 처리 시스템이 고가가 되고, 이는 차량의 생산원가를 상승시키는 요인이 된다.
The method of directly measuring the amount of NOx by the NOx sensor in order to determine the degree of deterioration of SCR or SDPF is highly accurate, but the expensive NOx sensor must be installed at the inlet and the outlet of the SCR or SDPF, respectively , The exhaust gas treatment system becomes expensive, which causes a rise in the production cost of the vehicle.
한편, 하기의 선행기술문헌은 '촉매 열화 진단 장치'에 관한 것으로서, 선택적 환원 촉매의 후단에 설치되는 후단 산화 촉매의 열화정도를 측정하기 위해서 질소산화물의 농도를 검출하는 배기센서를 설치하는 구성이 개성되어 있다.
The following prior art document relates to a 'catalyst deterioration diagnosis apparatus' and a configuration for installing an exhaust sensor for detecting the concentration of nitrogen oxides in order to measure the degree of deterioration of a rear end oxidation catalyst provided at the rear end of the selective reduction catalyst It is individual.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 제올라이트가 적용된 선택적 환원 촉매 또는 SDPF에서 수분이 공급되면 온도가 상승하는 제올라이트의 특성을 이용하여 입구와 출구의 온도를 각각 측정함으로써, 상기 선택적 환원 촉매 또는 SDPF의 열화도를 진단할 수 있는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a zeolite-selective selective reduction catalyst or zeolite whose temperature is raised when moisture is supplied from SDPF, And a method for diagnosing degradation of a selective reduction catalyst capable of diagnosing degradation of a reducing catalyst or SDPF.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치는, 엔진으로부터 배출된 배기가스를 후처리하기 위해 설치되는 선택적 환원 촉매 장치에 있어서, 상기 선택적 환원 촉매의 입구와 출구의 온도를 각각 측정하여, 차량 시동 후 상기 선택적 환원 촉매의 입구의 온도보다 출구의 온도가 높아지는 온도 역전시간으로부터 다시 상기 선택적 환원 촉매의 출구의 온도보다 입구의 온도가 높아지는 온도 재역전시간까지의 선택적 환원 촉매의 입구의 온도가 출구의 온도누적량으로 상기 선택적 환원 촉매의 열화도를 진단하기 위해서, 상기 선택적 환원 촉매의 입구와 출구에 각각 입구 온도센서와 출구 온도센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for diagnosing deterioration of a selective reduction catalyst, comprising: a selective reduction catalyst device installed to post-treat an exhaust gas discharged from an engine, The selective reduction from the temperature inversion time at which the temperature of the outlet is higher than the temperature at the inlet of the selective reduction catalyst after the start of the vehicle to the temperature inversion time at which the temperature of the inlet is higher than the temperature of the outlet of the selective reduction catalyst, An inlet temperature sensor and an outlet temperature sensor are installed at the inlet and the outlet of the selective reduction catalyst, respectively, in order to diagnose the deterioration degree of the selective reduction catalyst by the temperature accumulation amount of the outlet of the catalyst.
상기 선택적 환원 촉매의 출구의 온도 대신에 상기 선택적 환원 촉매의 촉매온도를 이용하기 위해서, 상기 선택적 환원 촉매의 내부에 내부 온도센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.An internal temperature sensor is installed inside the selective reduction catalyst in order to use the catalyst temperature of the selective reduction catalyst instead of the temperature of the outlet of the selective reduction catalyst.
상기 선택적 환원 촉매는 제올라이트 촉매인 것을 특징으로 한다.Wherein the selective reduction catalyst is a zeolite catalyst.
상가 선택적 환원 촉매는 DPF(Diesel Particulate filter)의 내부에 코팅되는 것을 특징으로 한다.The diesel selective reduction catalyst is characterized by being coated inside a diesel particulate filter (DPF).
상기 입구 온도센서와 상기 출구 온도센서로부터 상기 선택적 환원 촉매의 입구와 출구의 온도를 입력받아, 상기 선택적 환원 촉매의 온도누적량을 상기 선택적 환원 촉매가 열화되는 것으로 미리 설정된 열화판단 온도누적량과 비교하여 열화여부를 결정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And the temperature of the inlet and the outlet of the selective reduction catalyst is input from the inlet temperature sensor and the outlet temperature sensor to compare the temperature accumulation amount of the selective reduction catalyst with the predetermined deterioration determination temperature accumulation amount, And a control unit for determining whether or not the signal is transmitted.
차량의 실내에는 상기 제어부가 상기 선택적 환원 촉매가 열화된 것으로 판단하면 점등되는 경고등을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may further include a warning lamp that is lit when the control unit determines that the selective reduction catalyst is deteriorated.
차량이 시동되는 차량시동단계와, 선택적 환원 촉매로 유입되는 배기가스의 온도인 입구온도와 상기 선택적 환원 촉매로부터 배출되는 배기가스의 온도인 출구온도를 측정하는 온도측정단계와, 차량 시동 후 최초로 상기 출구온도가 상기 입구온도를 넘어서는 시간인 온도역전시간으로부터 다시 상기 입구온도가 상기 출구온도를 넘어서는 최초의 시간인 온도 재역전시간까지 상기 출구온도와 상기 입구온도의 차이를 누적하여 온도누적량을 계산하는 온도누적단계와, 상기 온도누적량이 상기 선택적 환원 촉매가 열화되는 것으로 미리 설정된 열화판단 온도누적량에 도달하지 않으면, 상기 선택적 환원 촉매가 열화된 것으로 판단하는 열화판단단계를 포함한다.A temperature measuring step of measuring an inlet temperature which is the temperature of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst and an outlet temperature which is a temperature of the exhaust gas discharged from the selective reduction catalyst, The temperature accumulation amount is calculated by accumulating the difference between the outlet temperature and the inlet temperature until the temperature inversion time, which is the first time when the inlet temperature exceeds the outlet temperature, from the temperature inversion time which is the time when the outlet temperature exceeds the inlet temperature And a deterioration determining step of determining that the selective reduction catalyst is deteriorated if the temperature accumulation amount does not reach a predetermined deterioration determination temperature accumulation amount that the selective reduction catalyst is deteriorated.
상기 온도측정단계가 수행되기 전에 냉각수의 온도가 미리 설정된 진단개시 냉각수온보다 낮은지를 판단하는 진단개시 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a diagnosis start judgment step of judging whether or not the temperature of the coolant is lower than a predetermined diagnosis start coolant temperature before the temperature measurement step is performed.
상기 진단개시 냉각수온은 37℃ 내지 43℃로 설정되는 것을 특징으로 한다.And the diagnosis starting coolant temperature is set to 37 캜 to 43 캜.
상기 온도 역전시간과 온도재역전시간은, 열화되지 않은 선택적 환원 촉매의 입구온도와 출구온도로부터 구해지는 것을 특징으로 한다.And the temperature inversion time and the temperature inversion time are determined from the inlet temperature and the outlet temperature of the selective reduction catalyst which has not deteriorated.
상기 열화판단 온도누적량은 470℃ 내지 530℃로 설정되는 것을 특징으로 한다.And the deterioration judgment temperature accumulation amount is set to 470 ° C to 530 ° C.
상기 열화판단단계에서 상기 온도누적량이 상기 열화판단 온도누적량보다 작으면, 상기 선택적 환원 촉매가 열화된 것으로 확정하는 열화확정단계와, 차량 실내에 상기 선택적 환원 촉매의 열화를 표시하는 경고등이 점등되게 하는 열화경고단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A deterioration determination step of determining that the selective reduction catalyst is deteriorated if the temperature accumulation amount is smaller than the deterioration determination temperature accumulation amount in the deterioration determination step; and a warning light for indicating deterioration of the selective reduction catalyst in the vehicle interior Further comprising a deterioration warning step.
상기 열화판단단계에서 상기 온도누적량이 상기 열화판단 온도누적량보다 작지 않으면, 상기 선택적 환원 촉매가 열화되지 않아 정상인 것으로 확정하는 정상확정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And determining that the selective reduction catalyst is not deteriorated and is normal if the temperature accumulation amount is not smaller than the deterioration determination temperature accumulation amount in the deterioration determination step.
상기 온도측정단계에서 상기 선택적 환원 촉매의 내부의 촉매온도를 측정하고, 상기 온도누적단계에서 상기 출구온도 대신 상기 촉매온도로 온도누적량을 계산하는 것을 특징으로 한다.The catalyst temperature inside the selective reduction catalyst is measured in the temperature measurement step and the temperature accumulation amount is calculated at the catalyst temperature instead of the outlet temperature in the temperature accumulation step.
상기 선택적 환원 촉매는 제올라이트 촉매인 것을 특징으로 한다.Wherein the selective reduction catalyst is a zeolite catalyst.
상가 선택적 환원 촉매는 DPF(Diesel Particulate filter)의 내부에 코팅되는 것을 특징으로 한다.
The diesel selective reduction catalyst is characterized by being coated inside a diesel particulate filter (DPF).
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치 및 그 방법에 따르면, NOx센서에 비하여 저가인 온도센서를 선택적 환원 촉매 또는 선택적 환원 촉매가 일체로 형성된 DPF의 내부, 입구와 출구에 각각 설치함으로써, 누적된 온도의 차이를 모니터링함으로써, 상기 선택적 환원 촉매의 열화를 진단할 수 있다.According to the apparatus for deterioration diagnosis of a selective reduction catalyst according to the present invention and the method therefor, the temperature sensor, which is inexpensive compared to the NOx sensor, can be installed inside the DPF having the selective reduction catalyst or the selective reduction catalyst, The deterioration of the selective reduction catalyst can be diagnosed by monitoring the accumulated temperature difference.
선택적 환원 촉매의 열화정도를 진단함에 있어서, 저렴한 온도센서를 이용함으로써, 배기가스 처리 시스템 및 이를 적용한 차량의 생산원가를 낮출 수 있다.
By using an inexpensive temperature sensor in diagnosing the degree of deterioration of the selective reduction catalyst, it is possible to reduce the production cost of the exhaust gas treatment system and the vehicle to which the exhaust gas treatment system is applied.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치를 도시한 블록도.
도 3은 선택적 환원 촉매의 입구에서의 온도와 열화정도에 따른 상기 선택적 환원 촉매의 출구에서의 온도를 도시한 그래프.
도 4는 온도 역전시간부터 온도 재역전시간까지의 출구온도와 입구온도의 차이를 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법을 도시한 순서도.1 is a block diagram illustrating an apparatus for diagnosing degradation of a selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram illustrating an apparatus for diagnosing degradation of a selective reduction catalyst according to another embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the temperature at the inlet of the selective reduction catalyst and the temperature at the outlet of the selective reduction catalyst according to the degree of deterioration.
4 is a graph showing the difference between the outlet temperature and the inlet temperature from the temperature reversal time to the temperature reversion time.
5 is a flowchart illustrating a method for diagnosing deterioration of a selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a method for diagnosing deterioration of a selective reduction catalyst according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치는, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구의 온도를 각각 측정하여, 차량 시동 후 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구의 온도(TSCR _ in)보다 출구의 온도(TSCR _ out)가 높아지는 온도 역전시간(ts)으로부터 다시 상기 선택적 환원 촉매(13)의 출구의 온도(TSCR _ out)보다 입구의 온도(TSCR _ in)가 높아지는 온도 재역전시간(tf)까지의 선택적 환원 촉매(13)의 입구의 온도가 출구의 온도누적량으로 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 진단하기 위해서, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구에 각각 입구 온도센서(21)와 출구 온도센서(22)가 설치된다.
Degradation diagnostic apparatus for the selective reduction catalyst according to the present invention, the selective reduction by each measuring the temperature of the inlet and outlet of the
도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)으로부터 배출된 배기가스는 LNT(11, Lean NOx Trap), DPF(12, Diesel Particulate Filter), 선택적 환원 촉매(13, SCR : selective catalytic reduction) 등을 거쳐 정화된 상태로 외부로 배출된다.1, the exhaust gas discharged from the
상기 선택적 환원 촉매(13)에 의해 배기가스에 포함된 NOx를 정화시키는데, 상기 선택적 환원 촉매(13)는 초기 상태에서 비하여 열화가 진행될수록 상기 NOx의 정화효율이 저하된다. 따라서, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 지속적으로 모니터링해야 하는데, 종래에는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구에 각각 NOx센서를 설치하여 상기 선택적 환원 촉매(13)의 정화효율을 측정함으로써, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 측정하였으나, 본 발명에서는 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구의 온도를 측정하여 간접적으로 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 측정한다. The
상기 선택적 환원 촉매(13) 중에서 제올라이트(zeolite)가 적용된 선택적 환원 촉매(13)는 수분이 공급되면 발열되는 특성을 갖는다. 즉, 상기 엔진(10)에서 연소에 따라 발생하는 수분이 상기 선택적 환원 촉매(13)에 흡착되면, 상기 수분과 상기 선택적 환원 촉매(13)를 구성하는 제올라이트에 의해 상기 선택적 환원 촉매(13)가 발열된다.The
이러한, 상기 선택적 환원 촉매(13)는 열화정도에 따라 발열정도가 달라지는데, 열화가 진행되지 않은 상태에서는 그 표면적이 넓어 발열량과 발열온도가 높고, 열화가 진행될수록 표면적이 줄어들어 발열량과 발열온도가 낮아진다.In the
본 발명은 이러한 특성을 이용하여 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 간접적으로 측정한다. 즉, 시동 초기에는 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스에 의한 열전달에 의해 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구의 온도가 출구의 온도보다 높게 나타난다. 그러나, 상기 엔진(10)이 운전됨에 따라 상기 선택적 환원 촉매(13)가 수분을 흡착하여 발열하면서, 어느 시점부터 상기 선택적 환원 촉매(13)는 입구온도(TSCR _ in)보다 출구온도(TSCR _ out)가 높아지게 된다.The present invention indirectly measures the degree of deterioration of the
또한, 상기 선택적 환원 촉매(13)로 배기가스가 지속적으로 유입되면서, 배기가스에 의해 승온된 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구가 다시 출구보다 온도가 높아지게 된다.Also, as the exhaust gas is continuously introduced into the
이와 같이, 선택적 환원 촉매(13)에서 입구온도(TSCR _ in)와 출구온도(TSCR _ out)의 역전현상 및 재역전현상을 이용하여 상기 선택적 환원 촉매(13)의 정상작동여부, 즉 열화도를 판단한다.In this way, the
이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치에서는, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구의 온도를 측정하기 위해서, 입구측에 입구 온도센서(21)를 설치하고, 출구측에 출구 온도센서(22)를 설치한다. 상기 입구 온도센서(21)와 상기 출구 온도센서(22)를 이용함으로써, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 간접적으로 판단할 수 있다.To this end, in an apparatus for diagnosing deterioration of selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention, an
한편, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 출구 온도는 상기 선택적 환원 촉매(13) 내부의 온도에 직접적인 영향을 받는 바, 실질적으로 동일한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 열화도를 판단하기 위해서 상기 선택적 환원 촉매(13)의 출구온도 대신에 상기 선택적 환원 촉매(13)의 내부온도를 이용할 수 있고, 이를 위해서 상기 선택적 환원 촉매(13)의 내부에 내부 온도센서(23)를 설치할 수 있다.On the other hand, the outlet temperature of the
제어부(30)는 상기 입구 온도센서(21)와 출구 온도센서(22)에서 측정된 온도를 입력받아, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 판단한다. 상기 제어부(30)는 시간에 따른 입구온도(TSCR _ in)와 출구온도(TSCR _ out)를 입력받고, 출구온도(TSCR _ out)가 입구온도(TSCR _ in)보다 높아지는 온도 역전시간(ts)부터 다시 온도가 재역전되는 시간(tf)까지 출구온도(TSCR _ out)와 입구온도(TSCR _ in)의 차이를 누적하여, 상기 선택적 환원 촉매의 열화도를 판단한다.The
상기 선택적 환원 촉매(13)에서의 온도 역전 및 온도 재역전은 열화의 진행이 덜 될수록 높아지고, 그 시간도 오래 지속되는 바, 도 3에서는 열화가 되지 않은 'Fresh'상태, 어느 정도 열화가 진행된 'Aged'상태, 열화가 심하게 진행된 'Damaged'상태의 순으로 역전현상이 크게 나타남을 알 수 있다.The temperature reversal and the temperature reversal in the
상기 제어부(30)는 차량의 실내에 마련되는 경고수단을 작동시켜, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도가 기준치 이상일 경우에는 운전자가 이를 인지하도록 한다.The
예컨대, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화가 설정된 기준을 넘는 경우에는, 계기판의 경고등(31)이 점등되도록 함으로써, 운전자가 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되었음을 인지하도록 한다.For example, when the deterioration of the
도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단장치가 도시되어 있다.FIG. 2 shows an apparatus for diagnosing deterioration of a selective reduction catalyst according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에서의 선택적 환원 촉매는 도 1에서와 같이, DPF(12)와 독립적으로 설치되는 것이 아니라, 상기 DPF내에 선택적 환원 촉매 성분이 코팅되어, DPF(12)와 선택적 환원 촉매(13)의 기능을 동시에 수행하는 SDPF(SCR on DPF)의 형태로 적용될 수 있다.1, the selective reduction catalyst is not provided independently of the
본 실시예에서도, 상기 SDPF의 입구와 출구의 온도를 측정하여 SDPF(15)의 내부에 코팅된 선택적 환원 촉매 성분을 열화를 측정하는 것인 바, 상기 SDPF(15)의 입구와 출구에 각각 입구 온도센서(21)와 출구 온도센서(22)가 설치된다.In the present embodiment, the temperature of the inlet and the outlet of the SDPF are measured to measure the deterioration of the selective reduction catalyst component coated inside the
또한, 상기 SDPF(15)의 내부에 내부 온도센서(23)를 설치하여, 상기 출구 온도센서(22)에서 측정한출구온도 대신에 상기 SDPF(15)의 내부온도를 측정하여, 이를 사용할 수도 있다.An
한편, 도 1과 도 2에서 미설명부호 24는 상기 LNT(11)로부터 배출되어 DPF(12) 또는 SDPF(15)로 유입되는 배기가스의 온도를 측정하기 위한 DPF 온도센서이다.
1 and 2, a
이하, 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법을 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method for diagnosing deterioration of the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법은, 선택적 환원 촉매(13)로 유입되는 배기가스의 온도인 입구온도(TSCR _ in)와 상기 선택적 환원 촉매(13)로부터 배출되는 배기가스의 온도인 출구온도(TSCR _ out)를 측정하는 온도측정단계(S130)와, 차량 시동 후 최초로 상기 출구온도(TSCR _ out)가 상기 입구온도(TSCR _ in)를 넘어서는 시간인 온도역전시간(ts)으로부터 다시 상기 입구온도(TSCR _ in)가 상기 출구온도(TSCR _ out)를 넘어서는 최초의 시간인 온도 재역전시간(tf)까지 상기 출구온도(TSCR _ out)와 상기 입구온도(TSCR _ in)의 차이를 누적하여 온도누적량을 계산하는 온도누적단계(S140)와, 상기 온도누적량이 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되는 것으로 미리 설정된 열화판단 온도누적량(b)에 도달하지 않으면, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화된 것으로 판단하는 열화판단단계(S150)를 포함한다.
Degradation diagnosis method of the selective reduction catalyst according to the invention, the temperature of the inlet temperature of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 13 (T SCR _ in) and the temperature of the exhaust gas discharged from the selective reduction catalyst (13) the outlet temperature (T SCR _ out) for measuring the temperature measuring step of (S130) and, first the outlet temperature after the vehicle start (T SCR _ out) is a time exceeding the inlet temperature (T SCR _ in) temperature inversion time (t s) back to the inlet temperature from (t SCR _ in) that the outlet temperature (t SCR _ out) to beyond and the outlet temperature (t SCR _ out) to the first time-temperature re-reversal time (t f) and temperature accumulation step (S140) by accumulating the difference between the inlet temperature (T SCR _ in) for calculating a temperature accumulation, the temperature accumulation deterioration judgment temperature accumulation previously set to be the
진단개시 판단단계(S120)는 차량이 시동된 후(S110) 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 판단하기 전에 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 측정하기 위한 조건을 만족하는지를 판단한다.The diagnosis start determination step (S120) determines whether the condition for measuring the degree of deterioration of the selective reduction catalyst (13) is satisfied after the vehicle is started (S110) before determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst (13).
즉, 상기 선택적 환원 촉매(13)는 주행중에는 다른 인자로 인하여 촉매의 열화여부를 판단하기 어려우므로, 차량이 시동된 직후에 수행되어야 하고, 이를 위해 차량의 냉각수온이 미리 설정된 진단개시 냉각수온(a)보다 낮은지를 판단한다.That is, since it is difficult to determine whether or not the catalyst deteriorates due to other factors during driving, the
상기 냉각수의 온도가 상기 진단개시 냉각수온(a)보다 높다면, 다른 요인에 의해 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화를 판단하기 어려우므로, 상기 냉각수온이 상기 진단개시 냉각수온(a)보다 낮은 경우에만, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화도를 판단토록 한다.If the temperature of the cooling water is higher than the diagnosis starting cooling water temperature (a), it is difficult to judge the deterioration of the
여기서, 상기 진단개시 냉각수온(a)은 37℃ 내지 43℃로 설정될 수 있으며, 바람직하게는 40℃로 설정될 수 있다.Here, the diagnosis start coolant temperature (a) may be set to 37 캜 to 43 캜, preferably 40 캜.
온도측정단계(S130)는 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구에 각각 설치된 입구 온도센서(21)와 출구 온도센서(22)를 이용하여, 상기 선택적 환원 촉매(13)로 유입되는 배기가스의 온도인 입구온도(TSCR _ in)와 상기 선택적 환원 촉매(13)로부터 배출되는 배기가스의 온도인 출구온도(TSCR _ out)를 각각 측정한다. 본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법은 제올라이트(zeolite)가 적용된 선택적 환원 촉매(13)에 수분이 흡착되면 상기 선택적 환원 촉매(13)가 발열되는 특성을 이용하는 것이므로, 상기 온도측정단계(S130)에서는 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화여부를 판단하기 위한 입력값으로서, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 입구온도(TSCR _ in)와 출구온도(TSCR _ out)를 측정한다.The temperature measurement step S130 is performed by using the
온도누적단계(S140)는 차량의 시동후 최초로 상기 출구온도(TSCR _ out)가 상기 입구온도(TSCR _ in)를 넘어서는 시간인 온도 역전시간(ts)으로부터, 상기 온도 역전시간(ts) 이후에 최초로 다시 상기 입구온도(TSCR _ in)가 상기 출구온도(TSCR _ out)를 넘어서는 시간인 온도 재역전시간(tf)까지의 상기 출구온도(TSCR _ out)와 상기 입구온도(TSCR _ in)의 차이를 누적한다.Temperature Cumulative step (S140) will be the first to the outlet temperature (T SCR _ out) is the inlet temperature (T SCR _ in) to beyond the time the temperature inversion time (t s) from said temperature inversion time (t after the start of the vehicle s) after the inlet temperature first back on (T SCR _ in) that the outlet temperature (T SCR _ out) to beyond time and temperature re-reversal time (t f) the outlet temperature (T SCR _ out) to the above It accumulates the difference between the inlet temperature (T _ in SCR).
예컨대, 상기 출구온도(TSCR _ out)와 상기 입구온도(TSCR _ in)의 차이는 'TSCR _ out - TSCR _ in'으로 표시할 수 있고, 이를 온도 역전시간(ts)부터 온도 재역전시간(tf)까지 누적하는 바, 온도누적량은 하기의 식으로 표현할 수 있다.For example, the difference between the outlet temperature (T SCR _ out) and the inlet temperature (T SCR _ in) is - can be represented by 'T SCR _ out T SCR _ in', since this temperature inversion time (t s) bars, stacked material to a temperature reversal time (t f), the temperature accumulation can be expressed by the following equation.
도 3을 보면, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화될수록, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 표면적이 줄어들어 발열량과 발열온도가 낮아져, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 가열이 늦어져 상기 온도 역전시간(ts)은 차량 시동으로부터 늘어나고, 온도 재역전시간(tf)은 차량 시동으로부터 가까워진다(도 3의 화살표 참조).Referring to FIG. 3, as the
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 온도 역전시간(ts)부터 온도 재역전시간(tf)까지의 상기 출구온도(TSCR _ out)와 상기 입구온도(TSCR _ in)의 차이의 합, 즉 온도누적량을 계산한다.Further, the difference between the As, said temperature inversion time (t s) from temperature re-reversal time (t f) the outlet temperature (T SCR _ out) and the inlet temperature (T SCR _ in) of up shown in Figure 4 , That is, the temperature accumulation amount.
한편, 상기 온도 역전시간(ts)과 온도재역전시간(tf)은, 열화되지 않은 선택적 환원 촉매(13)의 입구온도(TSCR _ in)와 출구온도(TSCR _ out)로부터 구해진다.On the other hand, determined from said temperature inversion time (t s) and temperature re-reversal time (t f) is the inlet temperature of the non-degraded selective reduction catalyst (13) (T SCR _ in ) and outlet temperature (T SCR _ out) It becomes.
열화판단단계(S150)는, 상기 온도누적량이 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되는 것으로 미리 설정된 열화판단 온도누적량(b)과 비교하여, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화여부를 판단한다.The deterioration determination step S150 compares the temperature accumulation amount with the deterioration determination temperature accumulation amount b previously set to deteriorate the
상기 온도누적단계(S140)에서 구해진 온도누적량이 상기 열화판단 온도누적량(b)에 도달하지 않았다면, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되어 상기 선택적 환원 촉매(13)가 충분히 발열되지 않을 경우이므로, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화된 것으로 판단한다.The
그리고, 상기 온도누적단계(S140)에서 구해진 온도누적량이 상기 열화판단 온도누적량(b)에 도달하였거나 넘어섰다면, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되지 않아 상기 선택적 환원 촉매(13)가 충분히 발열된 것이므로, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되지 않은 것으로 판단한다.If the temperature accumulation amount obtained in the temperature accumulation step S140 reaches or exceeds the deterioration determination temperature accumulation amount b, the
예컨대, 도 4에서 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화되지 않은 상태(Fresh)에서는 온도누적량이 약 1000℃이나, 열화가 어느 정도 진행된 상태(Aged)에서는 온도누적량이 약 670℃, 완전히 열화된 상태에서는 약 400℃로 나타나는 바, 열화가 진행될수록 온도누적량은 감소하게 된다. 상기 열화판단 온도누적량(b)은 470℃ 내지 530℃로 설정될 수 있으며, 바람직하게는 500℃로 설정될 수 있다. 따라서, 상기 온도누적량이 500℃보다 낮으면 열화된 것으로 판단한다. For example, in FIG. 4, in the state where the
상기 열화판단단계(S150)에서 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화여부를 판단하면, 상기 선택적 환원 촉매(13)가 정상인 것으로 확정하는 정상확정단계(S160) 또는 상기 선택적 환원 촉매(13)가 열화된 것으로 판단하는 열화확정단계(S170)가 수행된다.When determining whether the
한편, 상기 열화확정단계(S170)가 수행된 이후에는, 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화를 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 하는 열화경고단계(S180)가 수행된다. 상기 열화경고단계(S180)에서는 차량의 실내에 설치된 경고수단이 작동하도록 함으로써, 운전자가 상기 선택적 환원 촉매(13)의 열화상태를 인지하도록 한다. 예를 들어, 계기판에 설치된 경고등(31)이 점등되도록 함으로써, 운전자가 선택적 환원 촉매(13)의 열화를 인지하도록 한다.After the deterioration confirmation step S170 is performed, a deterioration warning step S180 is performed to allow the driver to easily recognize the deterioration of the
본 발명의 선택적 환원 촉매의 열화진단방법에서는 선택적 환원 촉매(13)의 입구와 출구의 온도를 이용하여 상기 선택적 환원 촉매의 열화도를 판단하도록 하였으나, 상기 선택적 환원 촉매(13)와 DPF(12)가 일체로 형성되는 SDPF(15)에서도 적용이 가능하고, 이때에는 상기 SDPF(15)의 입구와 출구의 온도를 이용한다.In the deterioration diagnosis method of the selective reduction catalyst of the present invention, the deterioration degree of the selective reduction catalyst is determined by using the temperatures of the inlet and outlet of the
한편, 도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법이 도시되어 있다.Meanwhile, FIG. 6 shows a method for diagnosing deterioration of the selective reduction catalyst according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에서는 기본적으로 앞서 살펴본 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 열화진단방법과 동일하지만, 상기 선택적 환원 촉매(13) 또는 SDPF(15)에서 출구온도(TSCR _ out) 대신에 그 내부의 촉매온도(TSCR)를 이용한다. 즉, 온도측정단계(S130')에서 상기 선택적 환원 촉매(13) 또는 SDPF(15)의 촉매온도를 측정하고, 상기 온도누적단계(S140')에서 상기 출구온도(TSCR _ out) 대신에 상기 촉매온도(TSCR)를 사용하여 온도누적량을 계산할 수 있다. 이와 같이, 촉매온도(TSCR)를 이용하면, 온도 역전시간(ts)부터 온도 재역전시간(tf)까지 상기 열화판단단계(S150')에서도 촉매온도(TSCR)와 입구온도(TSCR _ in)의 차이의 합을 구하여 상기 선택적 환원 촉매(13) 또는 상기 SDPF(15)의 내부에 코팅된 선택적 환원 촉매 성분의 열화여부를 판단한다.
Instead of this embodiment, the same as the method for assessing deterioration of the selective reduction catalyst according to an embodiment of the present invention discussed above, by default, however, the outlet temperature (T SCR _ out) in the
10 : 엔진 11 : LNT
12 : DPF 13 : SCR
15 : SDPF 21 : 입구 온도센서
22 : 출구 온도센서 23 : 내부 온도센서
24 : DPF 온도센서 30 : 제어부
31 : 경고등 TSCR _ in : 입구온도
TSCR _ out : 출구온도 TSCR : 촉매온도
ts : 온도 역전시간 tf : 온도 재역전시간
S110 : 차량시동단계 S120 : 진단개시 판단단계
S130 : 온도측정단계 S140 : 온도누적단계
S150 : 열화판단단계 S160 : 정상확정단계
S170 : 열화확정단계 S180 : 열화경고단계10: Engine 11: LNT
12: DPF 13: SCR
15: SDPF 21: inlet temperature sensor
22: outlet temperature sensor 23: internal temperature sensor
24: DPF temperature sensor 30:
31: Warning light T SCR _ in : Inlet temperature
T SCR _ out : outlet temperature T SCR : catalyst temperature
t s : temperature inversion time t f : temperature inversion time
S110: vehicle start-up step S120: diagnosis start judgment step
S130: Temperature measurement step S140: Temperature accumulation step
S150: deterioration determination step S160: normal determination step
S170: deterioration confirmation step S180: deterioration warning step
Claims (16)
상기 선택적 환원 촉매의 입구와 출구의 온도를 각각 측정하여, 차량 시동 후 상기 선택적 환원 촉매의 입구의 온도보다 출구의 온도가 높아지는 온도 역전시간으로부터 다시 상기 선택적 환원 촉매의 출구의 온도보다 입구의 온도가 높아지는 온도 재역전시간까지의 선택적 환원 촉매의 입구의 온도가 출구의 온도누적량으로 상기 선택적 환원 촉매의 열화도를 진단하기 위해서, 상기 선택적 환원 촉매의 입구와 출구에 각각 입구 온도센서와 출구 온도센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치.
A selective reduction catalyst device installed to post-treat an exhaust gas discharged from an engine,
The temperature of the inlet of the selective reduction catalyst is measured and the temperature of the inlet is again lower than the temperature of the outlet of the selective reduction catalyst from the temperature inversion time at which the temperature of the outlet becomes higher than the temperature of the inlet of the selective reduction catalyst after starting the vehicle An inlet temperature sensor and an outlet temperature sensor are provided at the inlet and the outlet of the selective reduction catalyst, respectively, in order to diagnose the deterioration degree of the selective reduction catalyst by the temperature accumulation amount of the outlet at the inlet of the selective reduction catalyst up to the temperature re- Wherein the deterioration diagnosis apparatus further comprises:
상기 선택적 환원 촉매의 출구의 온도 대신에 상기 선택적 환원 촉매의 촉매온도를 이용하기 위해서, 상기 선택적 환원 촉매의 내부에 내부 온도센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치.
The method according to claim 1,
Wherein an internal temperature sensor is installed inside the selective reduction catalyst to use the catalyst temperature of the selective reduction catalyst instead of the temperature of the outlet of the selective reduction catalyst.
상기 선택적 환원 촉매는 제올라이트(zeolite) 촉매인 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치.
The method according to claim 1,
Wherein the selective reduction catalyst is a zeolite catalyst.
상가 선택적 환원 촉매는 DPF(Diesel Particulate filter)의 내부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치.
The method according to claim 1,
Wherein the desorption selective reduction catalyst is coated inside a DPF (Diesel Particulate Filter).
상기 입구 온도센서와 상기 출구 온도센서로부터 상기 선택적 환원 촉매의 입구와 출구의 온도를 입력받아, 상기 선택적 환원 촉매의 온도누적량을 상기 선택적 환원 촉매가 열화되는 것으로 미리 설정된 열화판단 온도누적량과 비교하여 열화여부를 결정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치.
The method according to claim 1,
And the temperature of the inlet and the outlet of the selective reduction catalyst is input from the inlet temperature sensor and the outlet temperature sensor to compare the temperature accumulation amount of the selective reduction catalyst with the predetermined deterioration determination temperature accumulation amount, Wherein the deterioration diagnostic apparatus further comprises a control unit for determining whether or not the selective reduction catalyst is deteriorated.
차량의 실내에는 상기 제어부가 상기 선택적 환원 촉매가 열화된 것으로 판단하면 점등되는 경고등을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the control unit further includes a warning lamp that lights up when the control unit determines that the selective reduction catalyst is deteriorated.
선택적 환원 촉매로 유입되는 배기가스의 온도인 입구온도와 상기 선택적 환원 촉매로부터 배출되는 배기가스의 온도인 출구온도를 측정하는 온도측정단계와,
차량 시동 후 최초로 상기 출구온도가 상기 입구온도를 넘어서는 시간인 온도역전시간으로부터 다시 상기 입구온도가 상기 출구온도를 넘어서는 최초의 시간인 온도 재역전시간까지 상기 출구온도와 상기 입구온도의 차이를 누적하여 온도누적량을 계산하는 온도누적단계와,
상기 온도누적량이 상기 선택적 환원 촉매가 열화되는 것으로 미리 설정된 열화판단 온도누적량에 도달하지 않으면, 상기 선택적 환원 촉매가 열화된 것으로 판단하는 열화판단단계를 포함하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
A vehicle starting step in which the vehicle is started,
A temperature measuring step of measuring an inlet temperature which is a temperature of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst and an outlet temperature which is a temperature of the exhaust gas discharged from the selective reduction catalyst,
The difference between the outlet temperature and the inlet temperature is accumulated until the temperature reversal time, which is the first time after the inlet temperature exceeds the outlet temperature, from the temperature reversal time which is the time when the outlet temperature exceeds the inlet temperature for the first time after the start of the vehicle A temperature accumulating step of calculating a temperature accumulation amount,
And a deterioration determining step of determining that the selective reduction catalyst is deteriorated if the temperature accumulation amount does not reach the predetermined deterioration determination temperature accumulation amount due to deterioration of the selective reduction catalyst.
상기 온도측정단계가 수행되기 전에 냉각수의 온도가 미리 설정된 진단개시 냉각수온보다 낮은지를 판단하는 진단개시 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
Further comprising a diagnosis start determination step of determining whether the temperature of the cooling water is lower than a predetermined diagnosis start cooling water temperature before the temperature measurement step is performed.
상기 냉각수의 온도가 미리 설정된 진단개시 냉각수온 보다 낮으면, 상기 온도측정단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the temperature measuring step is performed when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined diagnosis starting cooling water temperature.
상기 온도 역전시간과 온도재역전시간은,
열화되지 않은 선택적 환원 촉매의 입구온도와 출구온도로부터 구해지는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
The temperature inversion time and the temperature inversion time may be,
Wherein the temperature of the selective reduction catalyst is determined from the inlet temperature and the outlet temperature of the non-degraded selective reduction catalyst.
상기 열화판단 온도누적량은 470℃ 내지 530℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the degradation determination temperature accumulation amount is set to 470 캜 to 530 캜.
상기 열화판단단계에서 상기 온도누적량이 상기 열화판단 온도누적량보다 작으면, 상기 선택적 환원 촉매가 열화된 것으로 확정하는 열화확정단계와,
차량 실내에 상기 선택적 환원 촉매의 열화를 표시하는 경고등이 점등되게 하는 열화경고단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
A deterioration determination step of determining that the selective reduction catalyst is deteriorated if the temperature accumulation amount is smaller than the deterioration determination temperature accumulation amount in the deterioration determination step;
Further comprising a deterioration warning step for causing a warning lamp for indicating deterioration of the selective reduction catalyst to light up in the vehicle interior.
상기 열화판단단계에서 상기 온도누적량이 상기 열화판단 온도누적량보다 작지 않으면, 상기 선택적 환원 촉매가 열화되지 않아 정상인 것으로 확정하는 정상확정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
And determining that the selective reduction catalyst is not deteriorated and is normal if the temperature accumulation amount is not smaller than the deterioration determination temperature accumulation amount in the deterioration determination step.
상기 온도측정단계에서 상기 선택적 환원 촉매의 내부의 촉매온도를 측정하고,
상기 온도누적단계에서 상기 출구온도 대신 상기 촉매온도로 온도누적량을 계산하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
Measuring the catalyst temperature inside the selective reduction catalyst in the temperature measurement step,
Wherein the temperature accumulation step calculates a temperature accumulation amount at the catalyst temperature instead of the outlet temperature.
상기 선택적 환원 촉매는 제올라이트(zeolite) 촉매인 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the selective reduction catalyst is a zeolite catalyst.
상가 선택적 환원 촉매는 DPF(Diesel Particulate filter)의 내부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 열화진단방법.8. The method of claim 7,
Wherein the oxidation selective reduction catalyst is coated inside DPF (Diesel Particulate Filter).
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KR101047608B1 (en) | 2009-09-25 | 2011-07-07 | 기아자동차주식회사 | Apparatus for reducing exhaust gas of diesel vehicles and diagnostic methods thereof |
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