KR101699594B1 - Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae - Google Patents

Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae Download PDF

Info

Publication number
KR101699594B1
KR101699594B1 KR1020140195193A KR20140195193A KR101699594B1 KR 101699594 B1 KR101699594 B1 KR 101699594B1 KR 1020140195193 A KR1020140195193 A KR 1020140195193A KR 20140195193 A KR20140195193 A KR 20140195193A KR 101699594 B1 KR101699594 B1 KR 101699594B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reducing agent
reduction efficiency
nitrogen oxide
oxide reduction
range
Prior art date
Application number
KR1020140195193A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160081407A (en
Inventor
박영민
이정우
홍경태
이창희
Original Assignee
두산엔진주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산엔진주식회사 filed Critical 두산엔진주식회사
Priority to KR1020140195193A priority Critical patent/KR101699594B1/en
Priority to PCT/KR2015/014248 priority patent/WO2016108518A1/en
Publication of KR20160081407A publication Critical patent/KR20160081407A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101699594B1 publication Critical patent/KR101699594B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/36Arrangements for supply of additional fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08Safety, indicating or supervising devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

본 발명은 부하가 변동되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진의 배기가스가 배출되는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되며 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 농도 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제2 농도 센서와, 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부와, 상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버와, 상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부를 연결하는 환원제 공급 유로와, 상기 환원제 공급 유로 상에 설치된 온도 센서, 그리고 상기 제1 농도 센서와 상기 제2 농도 센서로부터 정보를 제공받아 반응기를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 산출하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 질소산화물 저감 효율이 저하된 것으로 판단되면, 상기 온도 센서로부터 정보를 제공받아 질소산화물 저감 효율의 저하가 상기 촉매의 피독에 의한 것인지 환원제 공급 이상에 의한 것인지 판단한다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas of an engine having a variable load, and a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention includes an exhaust catalytic converter A second concentration sensor provided on the exhaust passage in the rear of the reactor, and a second concentration sensor provided on the exhaust passage in front of the reactor, A reducing agent supply passage for connecting the decomposition chamber and the reducing agent injecting section, and a reducing agent supply passage for supplying the reducing agent to the reducing agent supply passage, A temperature sensor provided in the first concentration sensor, and a temperature sensor provided in the second concentration sensor, And a control unit for calculating a nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas passing through the reactor, wherein the control unit receives information from the temperature sensor and determines that the nitrogen oxide reduction efficiency is lowered, Or by the supply of reducing agent.

Description

선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 성능 진단 방법{SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM AND METHOD FOR CHECKING PERFORMANCE OF THE SMAE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a selective catalytic reduction system and a method for diagnosing performance thereof. BACKGROUND OF THE INVENTION < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 선택적 촉매 환원 반응을 이용하여 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템과 이의 성능을 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gases using a selective catalytic reduction reaction and a method for diagnosing its performance.

일반적으로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 디젤 엔진, 보일러, 소각기 등에서 발생된 배기가스를 정화하여 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다.In general, the selective catalytic reduction (SCR) system is a system for purifying exhaust gas generated from a diesel engine, a boiler, and an incinerator to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The selective catalytic reduction system reacts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together in the reactor equipped with the catalyst, thereby reducing the nitrogen and the water vapor.

선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 우레아(Urea)를 직접 분사하여 사용하거나 우레아를 가수분해시켜 생성된 암모니아(NH3)를 분사하여 사용하고 있다.The selective catalytic reduction system uses ammonia (NH 3 ) generated by directly spraying urea as a reducing agent to reduce nitrogen oxides or by hydrolyzing urea.

그리고 선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 우레아(urea)나 암모니아(NH3)를 사용하고 있다. 즉, 우레아가 가수분해되어 생성된 암모니아(NH3)가 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 사용된다.The selective catalytic reduction system uses urea or ammonia (NH 3 ) as a reducing agent to reduce nitrogen oxides. That is, ammonia (NH 3 ) produced by hydrolysis of urea is used as a reducing agent for reducing nitrogen oxides.

그런데 우레아가 섭씨 250도 미만의 온도를 갖는 배기가스에 직접 분사되면, 우레아가 분해되면서 생성되는 뷰렛(biuret), 시아누르산(cyanuric acid), 멜라민(melamine), 및 아멜린(ammeline) 등과 같은 부산물에 의해 노즐이 막히거나 배기가스의 흐름을 방해하는 문제점이 있다.However, when urea is directly injected into an exhaust gas having a temperature of less than 250 degrees Celsius, such as urea, biuret, cyanuric acid, melamine, and ammeline, There is a problem that the by-product obstructs the nozzle or interrupts the flow of the exhaust gas.

이에, 우레아의 가수분해 효율을 향상시키기 위해 분해 챔버에 별도의 전기 히터 또는 버너를 통해 가열된 유체를 공급하여 분해 챔버의 내부 온도를 가수분해 반응 온도까지 상승시키고, 우레아를 분해 챔버에서 안정적으로 분해하여 생성된 암모니아(NH3)과 이소시안산(HNCO)을 반응기에 공급하는 방법을 사용하고 있다In order to improve the hydrolysis efficiency of the urea, a fluid heated through a separate electric heater or a burner is supplied to the decomposition chamber to raise the internal temperature of the decomposition chamber to the hydrolysis reaction temperature, and the urea is decomposed stably And ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO) produced by the reaction are fed to the reactor

또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 경제성과 방사능 규제 등을 고려하여 섭씨 250도 내지 섭씨 400도의 활성 온도 범위를 갖는 고온 활성 촉매를 주로 이용하고 있다.In addition, the selective catalytic reduction system mainly utilizes a high-temperature active catalyst having an active temperature range of 250 ° C to 400 ° C in consideration of economical efficiency and radioactivity regulation.

그런데 고온 활성 촉매가 설치된 반응기에 섭씨 250도 이하의 온도를 갖는 배기가스가 유입되면, 디젤 엔진의 연료에 함유된 황 성분에 의해 촉매가 피독되면서 촉매의 활성이 지속적으로 저하된다.However, when an exhaust gas having a temperature of 250 DEG C or less flows into a reactor equipped with a high-temperature active catalyst, the catalyst is poisoned by the sulfur component contained in the fuel of the diesel engine, and the activity of the catalyst is continuously deteriorated.

이에, 선택적 촉매 환원 반응 전후의 질소산화물 농도를 측정하여 질소산화물 저감 효율을 산출하고, 질소산화물 저감 효율의 변화에 따라 촉매의 피독 여부를 판단하여 촉매 재생 시점을 결정하고 있다.Therefore, the NOx removal efficiency is calculated by measuring the NOx concentration before and after the selective catalytic reduction reaction, and the catalyst poisoning is determined according to the change of the NOx reduction efficiency to determine the catalyst regeneration point.

그런데, 선박용 저속 디젤 엔진의 경우, 디젤 엔진의 부하 변동에 따라 배기가스의 배출량이 달라지고, 배기가스의 배출량 변화에 대해 환원제 공급량이 즉각적으로 추종하여 대응하기 어렵다.However, in the case of a marine low-speed diesel engine, the emission amount of the exhaust gas changes depending on the load fluctuation of the diesel engine, and it is difficult to cope with the change of the emission amount of the exhaust gas immediately following the supply amount of the reducing agent.

따라서 선택적 촉매 환원 반응 전후의 질소산화물 농도를 측정하여 산출된 질소산화물 저감 효율의 변화가 단순히 촉매의 피독에 의한 것인지 아니면 엔진의 부하 변동에 따른 것인지, 또는 환원제 공급에 이상이 생긴 것인지 정확하게 판단하기 어렵다.Therefore, it is difficult to accurately determine whether the change in nitrogen oxide reduction efficiency calculated by measuring the nitrogen oxide concentration before and after the selective catalytic reduction reaction is due to poisoning of the catalyst, the load fluctuation of the engine, or an abnormality in the supply of the reducing agent .

이와 같이, 종래에는 촉매의 피독 여부를 정확하게 판단할 수 없으므로, 촉매의 재생 시점도 판단하기 어려운 문제점이 있다.Thus, conventionally, since it is not possible to accurately determine whether the catalyst is poisoned, it is difficult to determine the regeneration timing of the catalyst.

본 발명의 실시예는 촉매의 재생 시점을 판단하기 위해 질소산화물 저감 효율이 저하된 원인을 정확하게 파악할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 성능 진단 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction system and its performance diagnosis method capable of accurately grasping the cause of the reduction of the nitrogen oxide reduction efficiency to determine the regeneration timing of the catalyst.

본 발명의 실시예에 따르면, 부하가 변동되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진의 배기가스가 배출되는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되며 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 농도 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제2 농도 센서와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부와, 상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버와, 상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부를 연결하는 환원제 공급 유로와, 상기 환원제 공급 유로 상에 설치된 온도 센서, 그리고 상기 제1 농도 센서와 상기 제2 농도 센서로부터 정보를 제공받아 반응기를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 산출하는 제어부를 포함한다. 또한, 상기 제어부는 질소산화물 저감 효율이 저하된 것으로 판단되면, 상기 온도 센서로부터 정보를 제공받아 질소산화물 저감 효율의 저하가 상기 반응기 내부에 설치된 촉매의 피독에 의한 것인지 환원제 공급 이상에 의한 것인지 판단한다.According to the embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas of an engine whose load is varied includes an exhaust gas passage through which the exhaust gas of the engine is exhausted, A first concentration sensor provided on the exhaust passage in front of the reactor; a second concentration sensor provided on the exhaust passage in the rear of the reactor; A reducing agent spraying unit installed on the exhaust passage and spraying a reducing agent to the exhaust gas moving to the reactor; a decomposition chamber for generating a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit; and a reducing agent supply unit for connecting the decomposition chamber and the reducing agent spraying unit A temperature sensor provided on the reducing agent supply passage, and a temperature sensor provided on the reducing agent supply passage, 2 concentration sensor, and calculates a nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas passing through the reactor. In addition, if it is determined that the nitrogen oxide reduction efficiency is lowered, the controller receives information from the temperature sensor to determine whether the decrease in the nitrogen oxide reduction efficiency is due to poisoning of the catalyst installed in the reactor or an abnormality in the supply of the reducing agent .

상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내에 속하면 상기 질소산화물 저감 효율의 저하가 촉매의 피독에 의한 것으로 판단하고, 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 외이면 환원제 공급에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.Wherein the control unit determines that the reduction of the nitrogen oxide reduction efficiency is caused by the poisoning of the catalyst when the temperature measured by the temperature sensor falls within the range of about 250 degrees Celsius to about 500 degrees Celsius, To 500 deg. C, it can be judged that an abnormality has occurred in the supply of the reducing agent.

상기 제어부는 상기 엔진의 부하 변동시 일시적으로 NOx 저감 효율의 산출을 중단하고 상기 엔진의 부하 변동에 따라 변화된 배기가스의 배출량에 대응하여 환원제의 공급량 추종된 이후 다시 질소산화물 저감 효율을 산출할 수 있다.The control unit may stop the calculation of the NOx reduction efficiency temporarily when the load of the engine fluctuates and calculate the nitrogen oxide reduction efficiency again after the supply amount of the reducing agent is followed in correspondence with the exhaust amount of the exhaust gas changed in accordance with the load variation of the engine .

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 환원제와 촉매를 사용하여 부하가 변동되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법은 질소산화물 저감 효율 데이터를 획득하는 단계와, 상기 질소산화물 저감 효율 데이터를 기준 저감 효율 범위와 비교하여 상기 엔진의 부하 변동에 따른 과도 구간과 안정 구간을 구분하여 추출하는 단계와, 상기 안정 구간에서 추세 분석을 위해 질소산화물 저감 효율의 이동 평균값을 산출하는 단계와, 상기 안정 구간에서 질소산화물 저감 효율의 이동 분산값을 산출하는 단계와, 상기 이동 분산값이 허용 오차 범위를 벗어나면 데이터를 초기화하고 허용 오차 범위 내이면 상기 이동 평균값을 질소산화물 저감 효율 목표값과 비교하는 단계, 그리고 상기 이동 평균값이 질소산화물 저감 효율 목표값 이상이면 성능이 정상 상태로 판단하고, 상기 이동 평균값이 질소산화물 저감 효율 목표값 미만이면 성능이 이상 상태로 판단하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for diagnosing the performance of a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxide contained in exhaust gas of an engine whose load is varied by using a reducing agent and a catalyst, Comparing the nitrogen oxide reduction efficiency data with a reference reduction efficiency range, extracting a transient section and a stable section according to a load variation of the engine separately from each other, and extracting nitrogen oxide reduction efficiency data for trend analysis in the stable section; Calculating a moving average value of the nitrogen oxide reduction efficiency in the stable section; calculating a moving average value when the moving dispersion value is out of an allowable error range; Comparing the nitrogen oxide reduction efficiency with the target value of nitrogen oxide reduction efficiency, Determining that the performance is in a normal state when the nitrogen oxide reduction efficiency target value is not less than the target value and determining that the performance is abnormal if the moving average value is less than the nitrogen oxide reduction efficiency target value.

상기 질소산화물 저감 효율 데이터는 선택적 촉매 환원 반응 전후의 질소산화물 농도를 측정하여 획득할 수 있다.The nitrogen oxide reduction efficiency data can be obtained by measuring the nitrogen oxide concentration before and after the selective catalytic reduction reaction.

상기 기준 저감 효율 범위는 질소산화물 저감 설정값을 기준으로 기설정된 상하한 백분률로 설정되며, 상기 질소산화물 저감 효율 데이터가 상기 기준 저감 효율 범위를 벗어나는 구간은 과도 구간으로 간주하고, 상기 질소산화물 저감 효율 데이터가 상기 기준 저감 효율 범위 내인 구간을 상기 안정 구간으로 간주하여 추출할 수 있다.Wherein the reference reduction efficiency range is set to a predetermined upper and lower percentages based on a nitrogen oxide reduction set value, and a section in which the nitrogen oxide reduction efficiency data is out of the reference reduction efficiency range is regarded as an excessive section, The section in which the efficiency data is within the reference reduction efficiency range can be regarded as the stable section and can be extracted.

상기 이동 평균값은 기설정된 시간 동안 질소산화물 저감 효율의 이동 평균을 계산하여 산출될 수 있다.The moving average value may be calculated by calculating a moving average of nitrogen oxide reduction efficiency for a predetermined time.

상기 허용 오차 범위는 상기 이동 평균값을 기준으로 기설정된 상하한 백분율로 설정될 수 있다.The tolerance range may be set to a predetermined upper limit or lower limit based on the moving average value.

상기 환원제는 분해 챔버에서 생성되어 환원제 분사부를 통해 공급되며, 성능이 이상 상태로 판단되면, 상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부 사이의 온도를 측정하여 상기 온도가 정상 온도 범위에 속하면 상기 촉매의 성능 저하로 판단하고 상기 온도가 정상 온도 범위를 벗어나면 환원제 공급에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.The reducing agent is generated in the decomposition chamber and supplied through the reducing agent injection unit. If the performance is judged to be abnormal, the temperature between the decomposition chamber and the reducing agent injection unit is measured. If the temperature is within the normal temperature range, It can be determined that an abnormality has occurred in the supply of the reducing agent when the temperature is outside the normal temperature range.

상기 정상 온도 범위는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내에 속할 수 있다.The normal temperature range may range from 250 degrees Celsius to 500 degrees Celsius.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 성능 진단 방법은 촉매의 재생 시점을 판단하기 위해 질소산화물 저감 효율이 저하된 원인을 정확하게 파악할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system and its performance diagnosis method can accurately grasp the cause of the degradation of the nitrogen oxide reduction efficiency to determine the regeneration point of the catalyst.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법의 동작 순서를 나타낸 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법의 과정 일부를 나타낸 그래프들이다.
1 is a block diagram illustrating a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation procedure of a performance diagnosis method of a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are graphs showing a part of a process of a performance diagnosis method of the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 부하가 변동되는 엔진(미도시)의 배기가스에 함유된 질소산화물을 효과적으로 저감시키기 위해 사용된다.The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention is used to effectively reduce the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of an engine (not shown) whose load is varied.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 반응기(300), 배기 유로(600), 분해 챔버(550), 환원제 공급 유로(530), 환원제 분사부(510), 제1 농도 센서(410), 제2 농도 센서(420), 및 온도 센서(450)를 포함한다.1, a selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a reactor 300, an exhaust passage 600, a decomposition chamber 550, a reducing agent supply passage 530, A first density sensor 410, a second density sensor 420, and a temperature sensor 450. The first density sensor 410, the second density sensor 420,

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제어부(700)와, 정보 처리부(750)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention may further include a control unit 700 and an information processing unit 750.

배기 유로(600)는 엔진에서 배출된 질소산화물(이하 "NOx"라 한다)을 함유한 배기가스를 배출한다.The exhaust passage 600 discharges exhaust gas containing nitrogen oxides (hereinafter referred to as "NOx") exhausted from the engine.

반응기(300)는 배기 유로(600) 상에 설치된다. 반응기(300)는 배기가스에 함유된 NOx를 저감시키기 위한 촉매를 포함한다. 촉매는 배기가스에 함유된 NOx와 환원제의 반응을 촉진시켜 NOx를 질소와 수증기로 환원 처리한다. 이때, NOx와 반응하여 이를 환원시킬 최종적인 환원제로 암모니아(NH3)가 사용될 수 있다.The reactor 300 is installed on the exhaust passage 600. The reactor 300 includes a catalyst for reducing the NOx contained in the exhaust gas. The catalyst catalyzes the reaction of the reducing agent with the NOx contained in the exhaust gas to reduce NOx to nitrogen and water vapor. At this time, ammonia (NH 3 ) may be used as a final reducing agent to react with and reduce NO x.

촉매는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매가 피독되면서 효율이 저하된다. 구체적으로, 촉매를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도에서 분해되므로, 촉매를 승온시키면 피독된 촉매를 재생할 수 있다.The catalyst may be made of a variety of materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. In one example, the catalyst may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst reacts outside the activation temperature range, the catalyst is poisoned and the efficiency is lowered. Specifically, the poisoning substance that poisons the catalyst may include at least one of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and ammonium hydrogen sulfite (NH 4 HSO 4 ). Such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst. Since the catalyst poisonous substance decomposes at a relatively high temperature, the poisoned catalyst can be regenerated by raising the temperature of the catalyst.

또한, 반응기(300)의 하우징은, 일례로, 스테인레스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.Also, the housing of the reactor 300 can be made of, for example, stainless steel.

제1 농도 센서(410)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(600)에 설치되고, 제2 농도 센서(420)는 반응기(300) 후방의 배기 유로(600)에 설치된다. 그리고 제1 농도 센서(410)와 제2 농도 센서(420)는 배기가스에 함유된 NOx의 농도를 측정한다.The first concentration sensor 410 is installed in the exhaust passage 600 in front of the reactor 300 and the second concentration sensor 420 is installed in the exhaust passage 600 in the rear of the reactor 300. The first concentration sensor 410 and the second concentration sensor 420 measure the concentration of NOx contained in the exhaust gas.

본 명세서에서 전방은 배기가스의 흐름을 기준으로 상류 측을 의미하며 후방은 하류 측을 의미한다.In the present specification, the front means the upstream side based on the flow of the exhaust gas and the rear means the downstream side.

분해 챔버(550)는 각각 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2)를 외부로부터 공급받아 이를 분해하여 질소산화물(NOx)을 환원시킬 환원제로 사용되는 암모니아(NH3)를 생성한다.The decomposition chamber 550 generates ammonia (NH 3 ) which is used as a reducing agent for reducing nitrogen oxide (NOx) by decomposing the urea (CO (NH 2 ) 2 ), which is a reducing agent precursor, from the outside.

구체적으로, 분해 챔버(550) 내의 온도가 섭씨 300도 내지 섭씨 500도 범위 내로 유지되면, 우레아(urea, CO(NH2)2)가 용이하게 가수분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성된다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해된다. 즉, 우레아가 분해되면 최종적으로 암모니아가 생성될 수 있다.If specifically, the temperature in the decomposition chamber 550 maintained within Celsius 300 degrees to degrees Celsius to 500 degrees, urea (urea, CO (NH 2) 2) is as easily hydrolyzed ammonia (NH 3) and isocyanate ( Isocyanic acid, HNCO). And isocyanate (HNCO) is decomposed again into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). That is, when urea is decomposed, ammonia may finally be generated.

환원제 분사부(510)는 분해 챔버(550) 에서 생성된 환원제를 공급받아 배기 유로(600) 내부에서 환원제를 분사한다. 즉, 환원제 분사부(510)는 환원제를 반응기(300)에 유입될 배기가스에 분사한다. 분사된 환원제는 배기가스와 혼합되어 반응기(300)의 촉매를 거치면서 배기가스에 함유된 NOx를 환원시킨다.The reducing agent spraying unit 510 receives the reducing agent generated in the decomposition chamber 550 and injects the reducing agent in the exhaust gas passage 600. That is, the reducing agent spraying unit 510 injects the reducing agent into the exhaust gas to be introduced into the reactor 300. The injected reducing agent is mixed with the exhaust gas to reduce the NOx contained in the exhaust gas through the catalyst in the reactor 300.

환원제 공급 유로(530)는 분해 챔버(550)와 환원제 분사부(510)를 연결한다.The reducing agent supply passage 530 connects the decomposition chamber 550 and the reducing agent spraying unit 510.

온도 센서(450)는 환원제 공급 유로(530) 상에 설치된다. 즉, 온도 센서(450)는 분해 챔버(550) 후단에 설치된다.The temperature sensor 450 is installed on the reducing agent supply passage 530. That is, the temperature sensor 450 is installed at the rear end of the decomposition chamber 550.

제어부(700)는 제1 농도 센서(410)와 제2 농도 센서(420)로부터 정보를 제공받아 반응기(300)를 거친, 즉 선택적 촉매 환원 반응을 거친 배기가스의 NOx 저감 효율을 산출할 수 있다.The control unit 700 can calculate the NOx reduction efficiency of the exhaust gas through the reactor 300 through the selective catalyst reduction reaction by receiving information from the first concentration sensor 410 and the second concentration sensor 420 .

또한, 제어부(700)는 온도 센서(450)로부터 정보를 제공받아 NOx 저감 효율의 저하가 촉매의 피독에 의한 것인지 환원제 공급 이상에 의한 것인지 판단할 수 있다.Also, the control unit 700 can receive information from the temperature sensor 450 to determine whether the decrease in the NOx reduction efficiency is due to the poisoning of the catalyst or the supply of the reducing agent.

정보 처리부(750)는 제어부(700)로부터 정보 신호를 받아 이상 유무 및 이상 발생의 원인에 대한 정보를 처리하고 기록 및 경고 표시할 수 있다.The information processing unit 750 receives the information signal from the control unit 700, processes information about the cause of the occurrence of the abnormality and the abnormality, records it, and displays the warning.

또한, 정보 처리부(750)는 판단 기준이 되는 여러 기준값을 세팅할 수 있으며, 현재 상황을 실시간으로 모니터링할 수도 있다.In addition, the information processing unit 750 can set various reference values to be used as a determination criterion, and can monitor the current situation in real time.

구체적으로, 정보 처리부(750)는 연산 기록부(751)와 모니터(752)를 포함할 수 있다.Specifically, the information processing unit 750 may include an operation recording unit 751 and a monitor 752. [

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 촉매의 재생 시점을 판단하기 위해 질소산화물 저감 효율이 저하된 원인을 정확하게 파악할 수 있다.With such a structure, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can accurately grasp the cause of the degradation of the nitrogen oxide reduction efficiency to determine the regeneration timing of the catalyst.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능 진단 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for diagnosing performance of the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

즉, 부하가 변동되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능 진단 방법을 상세히 설명한다.That is, a method for diagnosing the performance of the selective catalytic reduction system 101 for reducing the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the engine whose load is varied will be described in detail.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법은 시작되면 먼저 모든 데이터를 초기화한다(S100).As shown in FIG. 2, when the performance of the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention starts, all data are initialized (S100).

다음, NOx 저감 효율 데이터를 획득한다(S200). NOx 저감 효율 데이터는 선택적 촉매 환원 반응 전후의 NOx 농도를 측정하여 획득할 수 있다.Next, the NOx reduction efficiency data is obtained (S200). NOx reduction efficiency data can be obtained by measuring the NOx concentration before and after the selective catalytic reduction reaction.

구체적으로, 제1 농도 센서(410)에서 측정된 NOx 농도와 제2 농도 센서(420)에서 측정된 NOx 농도를 대비하여 NOx 저감 효율을 산출할 수 있다.Specifically, the NOx reduction efficiency can be calculated by comparing the NOx concentration measured by the first concentration sensor 410 with the NOx concentration measured by the second concentration sensor 420. [

그리고 NOx 저감 효율 데이터를 기준 저감 효율 범위와 비교(S300)하여 엔진의 부하 변동에 따른 과도 구간과 안정 구간을 구분하여 추출한다,Then, the NOx reduction efficiency data is compared with the reference reduction efficiency range (S300), and the transient section and the stable section according to the engine load variation are distinguished from each other,

기준 저감 효율 범위는 NOx 저감 설정값을 기준으로 기설정된 상하한 백분률로 설정된다. 즉, 기준 저감 효율 범위는 편차를 고려하여 NOx 저감 설정값을 기준으로 가감되며, 후술할 NOx 저감 효율 목표값은 기준 저감 효율 범위 내에 속하게 된다.The reference reduction efficiency range is set to a predetermined upper and lower percentages based on the NOx reduction set value. That is, the reference reduction efficiency range is increased or decreased based on the NOx reduction set value in consideration of the deviation, and the target NOx reduction efficiency value to be described later falls within the reference reduction efficiency range.

기준 저감 효율 범위는 엔진의 종류와, 주변 환경, 그리고 선택적 촉매 환원 시스템에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 일례로, 기준 저감 효율 범위는 NOx 저감 설정값의 상하한 10% 범위로 설정될 수 있다.The reference reduction efficiency range can be appropriately determined depending on the type of the engine, the surrounding environment, and the selective catalytic reduction system. For example, the reference reduction efficiency range may be set in the upper and lower limits of 10% of the NOx reduction set value.

그리고, NOx 저감 효율 데이터가 기준 저감 효율 범위를 벗어나는 구간은 과도 구간으로 간주하고, 도 3에 도시한 바와 같이, NOx 저감 효율 데이터가 기준 저감 효율 범위 내인 구간을 안정 구간으로 간주하여 추출한다.The section in which the NOx reduction efficiency data deviates from the reference reduction efficiency range is regarded as an excessive section and the section in which the NOx reduction efficiency data is within the reference reduction efficiency range is regarded as the stable section as shown in FIG.

NOx 저감 효율 데이터가 과도 구간에 해당하는 것으로 판단되면, 데이터를 초기화하고 다시 NOx 저감 효율 데이터를 획득한다.If it is determined that the NOx reduction efficiency data corresponds to the transient section, the data is initialized and the NOx reduction efficiency data is obtained again.

과도 구간은 엔진의 부하 변동시 일시적으로 엔진의 배기가스 배출량이 변하게 되고, 변화된 배기가스 배출량에 요구되는 환원제의 공급량에 즉각적으로 추종하여 환원제가 공급되지 못하므로 발생된다. 이와 같이, 엔진의 부하 변동에 따라 일시적으로 환원제의 공급량이 환원제 요구량 보다 높거나 낮게 되며, 이 구간에서는 NOx 저감 효율 데이터가 촉매의 피독 여부를 판단하기 위한 정확한 근거가 되지 못한다.The transient section is generated because the exhaust gas emission amount of the engine temporarily changes when the load of the engine changes and the reducing agent is not supplied immediately following the amount of the reducing agent required for the changed exhaust gas emission amount. As described above, the amount of the reducing agent supplied temporarily becomes lower or higher than the amount of the reducing agent depending on the load variation of the engine, and NOx reduction efficiency data is not an accurate basis for determining whether the catalyst is poisoned.

따라서, 과도 구간으로 판단된 NOx 저감 효율 데이터는 초기화하고 다시 NOx 저감 효율 데이터를 획득한다.Therefore, the NOx reduction efficiency data determined as the transient section is initialized and the NOx reduction efficiency data is obtained again.

반면, NOx 저감 효율 데이터가 안정 구간에 해당하는 것으로 판단되면, 안정 구간에서의 추세 분석을 위해 NOx 저감 효율의 이동 평균값을 산출한다(S400).On the other hand, if it is determined that the NOx reduction efficiency data corresponds to the stable period, the moving average value of the NOx reduction efficiency is calculated for the trend analysis in the stable period (S400).

이동 평균은 시계열을 몇 항씩 취하여 그것의 평균값을 구하고 이것을 연결해서 추세선을 작성하는 방법이다. 이동 평균값은 기설정된 시간 동안 NOx 저감 효율의 이동 평균을 계산하여 산출된다. 일례로, 기설정된 시간은 10분일 수 있다. 즉, 10분간의 NOx 저감 효율의 이동 평균값을 산출한다.The moving average is a method of taking a series of time series, calculating the average value of them, and connecting them to create a trend line. The moving average value is calculated by calculating a moving average of the NOx reduction efficiency for a predetermined time. For example, the predetermined time may be 10 minutes. That is, the moving average value of the NOx reduction efficiency for 10 minutes is calculated.

그리고 안정 구간에서의 NOx 저감 효율의 이동 분산값을 산출한다(S500).Then, the moving dispersion value of the NOx reduction efficiency in the stable section is calculated (S500).

다음, 산출된 이동 분산값이 허용 오차 범위를 벗어나는지 판단한다(S600).Next, it is determined whether the calculated moving dispersion value is out of the allowable error range (S600).

즉, 평균 NOx 저감 효율의 허용 오차 범위 내 수렴 여부를 판별하기 위해 NOx 저감 효율의 이동 분산과 허용 오차 범위를 비교한다.That is, to determine whether or not the average NOx reduction efficiency converges within the tolerance range, the movement dispersion of the NOx reduction efficiency is compared with the tolerance range.

허용 오차 범위는 이동 평균값을 기준으로 기설정된 상하한 백분율로 설정된다. 허용 오차 범위는 엔진의 종류와, 주변 환경, 그리고 선택적 촉매 환원 시스템에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 일례로, 허용 오차 범위는 이동 평균값의 상하한 5% 범위로 설정될 수 있다.The tolerance range is set to a predetermined upper / lower limit percentage based on the moving average value. The tolerance range can be appropriately changed depending on the type of the engine, the surrounding environment, and the selective catalytic reduction system. For example, the tolerance range may be set to a range of up to 5% of the moving average value.

이동 분산값이 허용 오차 범위를 벗어나면, 평균 NOx 저감 효율이 허용 오차 범위 내로 수렴하지 않은 것으로 판단하여 초기화 단계로 돌아간다.If the mobile dispersion value deviates from the tolerance range, it is determined that the average NOx reduction efficiency has not converged within the allowable error range, and the process returns to the initialization step.

이동 분산값이 허용 오차 범위 이내이면, 즉 평균 NOx 저감 효율이 허용 오차 범위 내로 수렴되면, 도 4에 도시한 바와 같이, NOx 저감 효율의 정상 여부를 확인하기 위해 이동 평균값과 NOx 저감 효율 목표값을 비교한다(S700).When the moving dispersion value is within the tolerance range, that is, when the average NOx reduction efficiency converges within the tolerance range, as shown in FIG. 4, the moving average value and the NOx reduction efficiency target value (S700).

이동 평균값이 NOx 저감 효율 목표값 이상이면, 성능이 정상 상태인 것으로 판단하고, 데이터를 최기화하고 새롭게 NOx 저감 효율 데이터를 획득한다.If the moving average value is equal to or more than the NOx reduction efficiency target value, it is determined that the performance is in a normal state, and the data is made fresh and new NOx reduction efficiency data is obtained.

즉, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작을 유지하면서, 지속적으로 NOx 저감 효율 데이터를 획득하여 성능 이상 유무를 반복적으로 확인한다.That is, while maintaining the operation of the selective catalytic reduction system 101, the NOx reduction efficiency data is constantly obtained, and the presence or absence of the performance abnormality is repeatedly confirmed.

이동 평균값이 NOx 저감 효율 목표값 미만이면, 성능이 이상 상태인 것으로 판단한다.If the moving average value is less than the NOx reduction efficiency target value, it is determined that the performance is abnormal.

그리고 성능이 이상 상태인 것으로 판단되면, 분해 챔버(550)와 환원제 분사부(510) 사이, 즉 환원제 공급 유로(530)의 온도를 측정한다(S800). 측정된 온도가 정상 온도 범위에 속하면 촉매가 피독되어 성능 저하로 판단하고, 이를 촉매의 재생 시점으로 알린다(S900).If it is determined that the performance is abnormal, the temperature of the reducing agent supply passage 530 between the decomposition chamber 550 and the reducing agent injection portion 510 is measured (S800). If the measured temperature is within the normal temperature range, the catalyst is poisoned to judge that the performance is deteriorated, and it is notified as the catalyst regeneration time (S900).

반면, 측정된 온도가 정상 온도 범위를 벗어나면 환원제 공급에 이상이 발생된 것으로 판단하고 환원제 공급 이상을 알린다(S950).On the other hand, if the measured temperature is out of the normal temperature range, it is determined that an abnormality has occurred in the reducing agent supply, and the reductant supply abnormality is notified (S950).

여기서, 정상 범위 온도는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내에 속할 수 있다.Here, the normal range temperature can range from 250 degrees Celsius to 500 degrees Celsius.

액체 상태의 우레아(urea)는 분해 챔버(550)에서 분해되어 가스화되는데, 이때 분해 챔버(550)가 섭씨 250도 미만이면 완전히 가스화되지 못하고 일부 고형물로 남아 환원제가 NOx와 정상적으로 반응하지 못하고 효율을 떨어뜨리게 된다.The urea in the liquid state is decomposed and gasified in the decomposition chamber 550. If the decomposition chamber 550 is less than 250 degrees Celsius, it is not completely gasified and remains as a solid material, so that the reducing agent does not normally react with NOx, .

또한, 분해 챔버(550)가 가수분해 반응 온도보다 지나치게 높게, 즉 섭씨 500도를 초과한 경우에도, 우레아의 분해가 효과적으로 진행되지 않을 수 있다.Further, even when the decomposition chamber 550 is excessively higher than the hydrolysis reaction temperature, that is, the decomposition chamber 550 exceeds 500 deg. C, decomposition of urea may not proceed effectively.

이에, 분해 챔버(550) 후단의 온도를 측정하여 NOx 저감 효율의 저하가 환원제 공급 이상 때문인지 판단할 수 있다.Thus, the temperature at the downstream end of the decomposition chamber 550 can be measured to determine whether the reduction in NOx reduction efficiency is due to the supply of reducing agent.

여기서, 분해 챔버(550) 후단이란 분해 챔버(550) 후방의 환원제 공급 유로(530)를 포함한다.The rear end of the decomposition chamber 550 includes a reducing agent supply passage 530 behind the decomposition chamber 550.

이와 같이, NOx 저감 효율의 저하가 촉매의 피독 때문이 아닌 것으로 판단되면, 불필요하게 촉매의 재생을 수행하지 않고, 작업자는 분해 챔버(550)에 열에너지를 공급하는 가열 장치의 이상 유무를 체크하는 등의 조치를 취할 수 있다.If it is determined that the decrease in the NOx reduction efficiency is not due to poisoning of the catalyst, the operator does not unnecessarily regenerate the catalyst, and the operator checks the abnormality of the heating apparatus for supplying the thermal energy to the decomposition chamber 550 It can take measures.

이와 같은 방법을 통하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능 진단 방법은 촉매의 재생 시점을 판단하기 위해 질소산화물 저감 효율이 저하된 원인을 정확하게 파악할 수 있다.Through such a method, the performance diagnostic method of the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can accurately determine the cause of the degradation of the nitrogen oxide reduction efficiency to determine the regeneration point of the catalyst.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

101: 선택적 촉매 환원 시스템
300: 반응기
410: 제1 농도 센서
420: 제2 농도 센서
450: 온도 센서
510: 환원제 분사부
530: 환원제 공급 유로
550: 분해 챔버
600: 배기 유로
700: 제어부
750: 정보 처리부
101: Selective Catalytic Reduction System
300: reactor
410: first density sensor
420: second density sensor
450: Temperature sensor
510: Reducing agent dispensing part
530: Reducing agent supply channel
550: decomposition chamber
600:
700:
750: Information processing unit

Claims (10)

부하가 변동되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
상기 엔진의 배기가스가 배출되는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되며 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 배기 유로 상에 설치된 농도 센서;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부;
상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버;
상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부를 연결하는 환원제 공급 유로;
상기 환원제 공급 유로 상에 설치된 온도 센서; 및
상기 농도 센서로부터 정보를 제공받아 반응기를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 산출하는 제어부
를 포함하며,
상기 제어부는 질소산화물 저감 효율이 저하된 것으로 판단되면, 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 환원제 공급 유로의 온도가 기설정된 정상 온도 범위에 속하면 질소산화물 저감 효율의 저하가 상기 반응기 내부에 설치된 촉매의 피독에 의한 것으로 판단하고, 상기 환원제 공급 유로의 온도가 상기 기설정된 정상 온도 범위를 벗어나면 질소산화물의 저감 효율의 저하가 환원제 공급 이상에 의한 것으로 판단하며,
상기 제어부는 상기 엔진의 부하 변동시 NOx 저감 효율의 산출을 중단하고 상기 엔진의 부하 변동에 따라 변화된 배기가스의 배출량에 대응하여 환원제의 공급량이 추종된 이후 다시 질소산화물 저감 효율을 산출하는 선택적 촉매 환원 시스템.
A selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in an exhaust gas of an engine whose load is varied,
An exhaust passage through which the exhaust gas of the engine is discharged;
A reactor provided on the exhaust passage and provided with a catalyst therein for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
A concentration sensor provided on the exhaust passage;
A reducing agent spraying unit installed on the exhaust flow path and spraying a reducing agent to the exhaust gas moving to the reactor;
A decomposition chamber for generating a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit;
A reducing agent supply passage connecting the decomposition chamber and the reducing agent injection unit;
A temperature sensor provided on the reducing agent supply passage; And
A control unit for receiving the information from the concentration sensor and calculating the nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas passing through the reactor,
/ RTI >
If the temperature of the reducing agent supply passage measured by the temperature sensor falls within a predetermined normal temperature range, a decrease in the nitrogen oxide reduction efficiency may be detected in the catalyst installed in the reactor When the temperature of the reducing agent supply passage is out of the predetermined normal temperature range, it is determined that the reduction of the nitrogen oxide reduction efficiency is caused by the supply of the reducing agent,
Wherein the control unit stops the calculation of the NOx reduction efficiency when the load of the engine fluctuates and the NOx reduction efficiency is calculated again after the supply amount of the reducing agent is followed in correspondence with the exhaust amount of the exhaust gas changed in accordance with the load variation of the engine system.
제1항에서,
상기 기설정된 정상 온도 범위는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method of claim 1,
Wherein the predetermined normal temperature range falls within a range of from about 250 degrees Celsius to about 500 degrees Celsius.
삭제delete 환원제와 촉매를 사용하여 부하가 변동되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법에 있어서,
질소산화물 저감 효율 데이터를 획득하는 단계;
상기 질소산화물 저감 효율 데이터를 기준 저감 효율 범위와 비교하여 상기 엔진의 부하 변동에 따른 과도 구간과 안정 구간을 구분하여 추출하는 단계;
상기 안정 구간에서 추세 분석을 위해 질소산화물 저감 효율의 이동 평균값을 산출하는 단계;
상기 안정 구간에서 질소산화물 저감 효율의 이동 분산값을 산출하는 단계;
상기 질소산화물 저감 효율의 이동 분산값이 허용 오차 범위를 벗어나서 상기 질소산화물 저감 효율의 이동 분산값이 수렴하지 않는 경우, 상기 데이터를 초기화하는 단계;
상기 질소산화물 저감 효율의 이동 분산값이 허용 오차 범위 내여서 상기 질소산화물 저감 효율의 이동 분산값이 수렴하는 경우, 상기 이동 평균값을 질소산화물 저감 효율 목표값과 비교하는 단계; 및
상기 이동 평균값이 질소산화물 저감 효율 목표값 이상이면 성능이 정상 상태로 판단하고, 상기 이동 평균값이 질소산화물 저감 효율 목표값 미만이면 성능이 이상 상태로 판단하는 단계
를 포함하며,
상기 환원제는 분해 챔버에서 생성되어 환원제 분사부를 통해 공급되고,
성능이 이상 상태로 판단되면, 상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부 사이의 온도를 측정하여 상기 온도가 정상 온도 범위에 속하면 상기 촉매의 성능 저하로 판단하고 상기 온도가 정상 온도 범위를 벗어나면 환원제 공급에 이상이 발생된 것으로 판단하는 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법.
A method for diagnosing the performance of a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas of an engine whose load is varied by using a reducing agent and a catalyst,
Obtaining nitrogen oxide reduction efficiency data;
Extracting the nitrogen oxide reduction efficiency data by comparing the nitrogen oxide reduction efficiency data with a reference reduction efficiency range and separating a transient section and a stable section according to a load variation of the engine;
Calculating a moving average value of the nitrogen oxide reduction efficiency for the trend analysis in the stable period;
Calculating a moving dispersion value of the nitrogen oxide reduction efficiency in the stable section;
If the moving dispersion value of the nitrogen oxide reduction efficiency is out of the tolerance range and the moving dispersion value of the nitrogen oxide reduction efficiency does not converge, initializing the data;
Comparing the moving average value with the nitrogen oxide reduction efficiency target value when the moving dispersion value of the nitrogen oxide reduction efficiency is within an allowable error range and the moving dispersion value of the nitrogen oxide reduction efficiency converges; And
Determining that the performance is in a steady state when the moving average value is equal to or higher than the target value of nitrogen oxide reduction efficiency and determining that the performance is abnormal if the moving average value is less than the target value of nitrogen oxide reduction;
/ RTI >
The reducing agent is generated in the decomposition chamber and supplied through the reducing agent injection unit,
If the temperature is within the normal temperature range, it is determined that the performance of the catalyst is deteriorated. If the temperature is outside the normal temperature range, the reducing agent supply unit And determining that an abnormality has occurred in the selective catalytic reduction system.
제4항에서,
상기 질소산화물 저감 효율 데이터는 선택적 촉매 환원 반응 전후의 질소산화물 농도를 측정하여 획득하는 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the nitrogen oxide reduction efficiency data is obtained by measuring the nitrogen oxide concentration before and after the selective catalytic reduction reaction.
제4항에서,
상기 기준 저감 효율 범위는 질소산화물 저감 설정값을 기준으로 기설정된 상하한 백분률로 설정되며,
상기 질소산화물 저감 효율 데이터가 상기 기준 저감 효율 범위를 벗어나는 구간은 과도 구간으로 간주하고, 상기 질소산화물 저감 효율 데이터가 상기 기준 저감 효율 범위 내인 구간을 상기 안정 구간으로 간주하여 추출하는 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법.
5. The method of claim 4,
The reference reduction efficiency range is set to a predetermined upper and lower percentages based on the nitrogen oxide reduction set value,
A selective catalytic reduction system in which the section in which the nitrogen oxide reduction efficiency data is out of the reference reduction efficiency range is regarded as an excessive section and the section in which the nitrogen oxide reduction efficiency data is within the reference reduction efficiency range is regarded as the stable section, Performance Diagnostic Method.
제4항에서,
상기 이동 평균값은 기설정된 시간 동안 질소산화물 저감 효율의 이동 평균을 계산하여 산출되는 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the moving average value is calculated by calculating a moving average of nitrogen oxide reduction efficiency for a predetermined time.
제4항에서,
상기 허용 오차 범위는 상기 이동 평균값을 기준으로 기설정된 상하한 백분율로 설정되는 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the tolerance range is set as a predetermined upper / lower limit percentage based on the moving average value.
삭제delete 제4항에서,
상기 정상 온도 범위는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내에 속하는 선택적 촉매 환원 시스템의 성능 진단 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the normal temperature range is within the range of 250 degrees Celsius to 500 degrees Celsius.
KR1020140195193A 2014-12-31 2014-12-31 Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae KR101699594B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140195193A KR101699594B1 (en) 2014-12-31 2014-12-31 Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae
PCT/KR2015/014248 WO2016108518A1 (en) 2014-12-31 2015-12-24 Selective catalyst reduction system and method for diagnosing performance thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140195193A KR101699594B1 (en) 2014-12-31 2014-12-31 Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160134539A Division KR20160123273A (en) 2016-10-17 2016-10-17 Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160081407A KR20160081407A (en) 2016-07-08
KR101699594B1 true KR101699594B1 (en) 2017-01-24

Family

ID=56284597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140195193A KR101699594B1 (en) 2014-12-31 2014-12-31 Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101699594B1 (en)
WO (1) WO2016108518A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108386256B (en) * 2018-04-26 2023-08-18 潍柴动力股份有限公司 Device and method for detecting failure of urea injection pipeline
KR20220116826A (en) 2021-02-15 2022-08-23 현대두산인프라코어(주) Exhaust gas treatment system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010261327A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Hino Motors Ltd Method for detecting abnormality in reducing agent

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06101455A (en) * 1992-09-18 1994-04-12 Honda Motor Co Ltd Catalyst deterioration detecting device for internal combustion engine
JP4069924B2 (en) * 1996-03-19 2008-04-02 株式会社デンソー Catalyst deterioration detection device for exhaust gas purification
JP4267534B2 (en) * 2004-07-23 2009-05-27 日野自動車株式会社 Abnormality detection method for exhaust purification system
KR101417296B1 (en) * 2012-06-25 2014-07-08 두산엔진주식회사 Power plant for ship with selective catalytic reuction system for internal combustion engine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010261327A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Hino Motors Ltd Method for detecting abnormality in reducing agent

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016108518A1 (en) 2016-07-07
KR20160081407A (en) 2016-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104732055B (en) The method for determining the correcting logic for SCR catalyst reaction model
CN112112716B (en) Method for diagnosing concentration abnormality of urea solution of SCR (Selective catalytic reduction) system
US9737853B2 (en) Method for determining a quality of a reducing agent solution containing ammonia used to reduce nitrite oxide
CN102454460B (en) For carrying out the method for ammonia jet quality measurement to the after-treatment system on motor vehicle
US20200040797A1 (en) Systems and methods for scr feedgas diagnostics
US8783019B2 (en) Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst
US20040098968A1 (en) Exhaust gas aftertreatment systems
US20130152545A1 (en) Diesel eission fluid quality detection system and method
JP5165500B2 (en) Selective catalytic reduction control system and method
US9606092B2 (en) NOx sensor diagnosis system and method
US11480478B2 (en) Temperature estimation for sensor
JP2014224504A (en) Diagnostic device, exhaust purification device and diagnostic method
KR101601520B1 (en) System for selective catalytic reuction and method for selective catalytic reduction
KR101699594B1 (en) Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae
US10145284B2 (en) Exhaust after-treatment system including sliding mode ammonia controller
KR102527191B1 (en) Selective catalytic reduction system
JP7143299B2 (en) Method and apparatus for selective catalytic reduction system
KR101601519B1 (en) System for selective catalytic reuction and method for selective catalytic reduction
KR101708129B1 (en) Power plant with selective catalytic reduction system and control method for the smae
CN104727913B (en) Determine the method and system of the adaptability of the correction to the control logic of catalyst converter
US11448111B2 (en) Method for adapting an amount of reductant for controlling the nitrogen oxide pollution of gases in a motor exhaust line
KR20160123273A (en) Selective catalytic reuction system and method for checking performance of the smae
KR102057778B1 (en) Selective catalytic reduction system
KR102506271B1 (en) SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM AND NOx REDUCTION METHOD
KR102466782B1 (en) Reductant supply system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant