KR101836287B1 - 촉매 히팅 제어 장치 및 방법 - Google Patents

촉매 히팅 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101836287B1
KR101836287B1 KR1020160129836A KR20160129836A KR101836287B1 KR 101836287 B1 KR101836287 B1 KR 101836287B1 KR 1020160129836 A KR1020160129836 A KR 1020160129836A KR 20160129836 A KR20160129836 A KR 20160129836A KR 101836287 B1 KR101836287 B1 KR 101836287B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
heating
storage capacity
oxygen storage
way
Prior art date
Application number
KR1020160129836A
Other languages
English (en)
Inventor
정진우
김창환
김성재
이수민
Original Assignee
현대자동차 주식회사
주식회사 현대케피코
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 현대자동차 주식회사, 주식회사 현대케피코 filed Critical 현대자동차 주식회사
Priority to KR1020160129836A priority Critical patent/KR101836287B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101836287B1 publication Critical patent/KR101836287B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/20—Exhaust 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
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 방법은 연소실에서 공기와 연료가 혼합되어 연소된 배기 가스가 배출되고, 배기 가스가 통과하는 삼원 촉매 컨버터를 포함하는 촉매 히팅 제어 장치의 냉시동 초기 촉매 히팅 제어 방법으로서, 온도 센서를 이용하여 삼원 촉매의 열화도를 계산하는 단계와, 상기 삼원 촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity; OSC)을 측정하는 단계와, 엔진 아이들(idle) 구간에서 촉매를 히팅하는 제1 촉매 히팅 단계와, 상기 엔진 아이들 구간의 제1 시점에서 촉매 히팅을 정지하는 단계, 및 부분 부하(part-load) 구간에서 상기 제1 시점 이후인 제2 시점까지 촉매를 히팅하는 제2 촉매 히팅 단계를 포함한다.

Description

촉매 히팅 제어 장치 및 방법{CATALYST HEATING CONTROL APPARATUS AND THE METHOD}
본 발명은 촉매 히팅 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉시동시 촉매 히팅 구간을 간헐적으로 주어 온도 상승 효과를 극대화하는 촉매 히팅 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 자동차의 이용도가 증가하고 교통량이 증가함에 따라 배기 가스로 인한 대기오염의 문제가 심각한 사회문제로 대두되고 있다.
따라서, 각국의 정부는 배기 가스규제를 위하여 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 배기 가스 내 오염물질에 대한 배출기준을 정해놓고 있으며, 이러한 배기 가스 규제는 점차 강화되고 있다.
또한, 각 자동차 제조사들은 한층 강화되고 있는 배기 가스 규제에 효과적으로 대응하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있으며, 신규 차량은 배기 가스 배출기준에 맞추어 생산하고 있다.
특히, 자동차에서는 배기 가스 배출기준을 충족시키기 위하여 귀금속이 담지된 삼원 촉매 컨버터(three way catalyst converter)가 배기계에 장착되어 탄화수소의 분해, 일산화탄소의 산화, 및 질소산화물의 환원을 촉진시킨다.
삼원 촉매는 배기 가스의 유해성분인 탄화수소계 화합물, 일산화탄소 및 질소산화물(NOx)과 동시에 반응하여 이들 화합물을 제거시키는 촉매를 의미하며, 주로 Pt/Rh, Pd/Rh 또는 Pt/Pd/Rh계가 이용된다.
이러한 삼원 촉매는 배기 가스의 공연비를 기준으로 린(lean: 산소과대)상태와 리치(rich: 연료과대)상태의 변동에 따라서 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키고, 질소산화물을 저감시키는 기능을 수행한다.
한편, 연료차단(fuel cut) 상태에서는 미연소 공기가 삼원 촉매를 지남으로서 산소가 삼원 촉매에 저장되고, 연료재분사 시에는 저장된 산소에 의해서 질소산화물의 정화율이 현지히 떨어지며, 이를 방지하기 위해서 연료재분사시 과도한 연료를 분사하여 산소를 소모시키는 산소퍼지(O2 purge)기능을 수행한다.
한편, 삼원 촉매 컨버터에는 배기 가스와 산화환원 반응을 하는 촉매가 내장되는데 이러한 촉매들이 원활하게 그 기능을 하기 위해서는 일정한 온도 이상이 되어야 한다.
특히, 차량의 배기 개발을 위해서는 삼원 촉매의 LOT(Light-Off Temperature; 활성화 온도) 도달 시간 단축과 LOT 도달 이전에 엔진에서 배출되는 EM 저감이 가장 중요하다. 이러한 문제를 해결하고자 촉매 컨버터에 발열 코일을 내장하여 촉매 히팅 제어를 수행하고 있다.
본 발명은 냉시동 초기 EM 배출을 최소화하고 부분 부하(part-load) 구간에서의 빠른 정화 성능 확보를 위해 간헐적 촉매 히팅 제어를 도입한 촉매 히팅 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 장치는 엔진에서 발생한 배기 가스를 배출하는 배기계와, 상기 배기계에 촉매를 공급하는 삼원 촉매 컨버터(three way catalyst converter; TWC)와, 상기 삼원 촉매 컨버터의 촉매 온도를 센싱하는 온도 센서와, 상기 촉매 온도를 계산하고, 상기 촉매 온도를 이용하여 촉매의 열화도를 정량적으로 계산하여 상기 삼원 촉매의 촉매 히팅 구간을 변경하는 변경 제어 조건을 연산하는 연산부, 및 상기 변경 제어 조건에 따라 상기 촉매 컨버터를 제어하여 상기 촉매 히팅 구간을 제어하는 촉매 히팅 제어기를 포함한다.
상기 촉매 히팅 구간은, 엔진 아이들 구간 및 부분 부하(part-load) 구간일 수 있다.
상기 변경 제어 조건은 엔진의 점화 시기, 아이들 RPM(revolution per minute), CAM 타이밍, 공연비 및 분사 조건 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 방법은 연소실에서 공기와 연료가 혼합되어 연소된 배기 가스가 배출되고, 배기 가스가 통과하는 삼원 촉매 컨버터를 포함하는 촉매 히팅 제어 장치의 냉시동 초기 촉매 히팅 제어 방법으로서, 온도 센서를 이용하여 삼원 촉매의 열화도를 계산하는 단계와, 상기 삼원 촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity; OSC)을 측정하는 단계와, 엔진 아이들(idle) 구간에서 촉매를 히팅하는 제1 촉매 히팅 단계와, 상기 엔진 아이들 구간의 제1 시점에서 촉매 히팅을 정지하는 단계, 및 부분 부하(part-load) 구간에서 상기 제1 시점 이후인 제2 시점까지 촉매를 히팅하는 제2 촉매 히팅 단계를 포함한다.
상기 제1 시점 및 제2 시점은, 상기 삼원 촉매의 산소 저장 용량에 의해 연산될 수 있다.
상기 제1 시점까지의 시간과 상기 제1 시점 이후 제2 시점까지의 시간은 상기 산소 저장 용량이 작을수록 길게 될 수 있다.
상기 산소 저장 용량은 화학흡착법, 모의활성평가장치, 엔진, 차량 등을 활용하여 측정될 수 있다.
상기 산소 저장 용량은 상기 삼원 촉매의 열화도에 따라 연산될 수 있다.
상기 삼원 촉매의 열화도가 증가할수록, 상기 산소 저장 용량은 줄어들 수 있다.
상기 산소 저장 용량은 상기 삼원 촉매의 열화도와 선형적으로 반비례할 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉시동 초기 촉매의 조기 활성화를 위한 촉매 히팅 구간을 간헐적으로 제어하여 효율적인 온도 상승을 유도할 수 있다.
또한, 촉매 열화 수준에 따라 촉매 히팅 구간을 제어함으로써 불필요한 촉매 히팅 조건 사용을 줄여 연비 저감 및 운전성을 개선할 수 있다.
또한, 배출 가스 수준을 촉매 마일리지 또는 열화에 관계없이 일정하게 유지할 수 있도록 하여 배기계에 적용하는 촉매 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 신호를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅에 따른 삼원 촉매 컨버터의 입구 및 출구의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅에 따른 일산화탄소 배출 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅에 따른 탄화수소 배출 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 열화도에 따른 촉매의 산소 저장 용량을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매의 산소 저장 용량에 따른 정화 성능을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 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 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 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. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 장치에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 촉매 히팅 제어 장치는 배기계(120)와, 삼원 촉매 컨버터(130)와, 온도 센서(131)와, 연산부(150), 및 촉매 히팅 제어기(140)를 포함한다.
배기계(120)는 엔진(110)에서 발생한 배기 가스를 배출하며, 삼원 촉매 컨버터(130)는 배기계(120)에 촉매를 공급한다. 삼원 촉매 컨버터(130)에는 촉매 온도를 센싱하는 온도 센서(131)가 구비된다.
엔진(110)은 가솔린을 원료로 하는 CVVT(Continuous Variable Valve Timing), DOHC(Double Over Head Camshaft), CVT(Continuous Valve Timing), GDI(Gasoline Direct Injection), MPI(Multi Point Injection) 엔진 등이 될 수 있다. 물론, 이러한 가솔린 엔진 외에도, 디젤을 연료로 하는 엔진, 가스를 연료로 하는 엔진 등에도 본 발명의 일 실시예가 적용될 수 있다.
배기계(120)는 일반적으로 엔진에서 발생한 배출 가스를 배출하는 배기 머플러가 되나, 이외에도 매니폴드, 촉매기 등으로 구성될 수 있다.
삼원 촉매 컨버터(130)는 배기 가스와 산화 환원 반응을 하는 촉매(미도시), 이 촉매를 히팅(가열)하는 히터(미도시) 등을 포함하여 구성된다.
온도 센서(131)는 삼원 촉매 컨버터(130)의 촉매 온도를 센싱하여 센싱된 온도 정보를 연산부(150)에 제공한다.
연산부(150)는 촉매 온도를 계산하고, 촉매 온도를 이용하여 촉매의 열화도를 정량적으로 계산하여 삼원 촉매의 히팅 구간을 변경하는 변경 제어 조건을 연산한다.
마일리지가 증가함에 따라 촉매의 성능은 점차적으로 저하되는데, 이를 촉매의 열화라고 하며, 화학적 비활성화, 열적 비활성화에 의해 이러한 촉매 열화가 발생될 수 있다. 특히, 가솔린 촉매의 경우 열화의 주된 원인은 고온 노출에 의한 열적 열화이며, 열화에 의해 활성화 온도(LOT; Light-Off Temperature) 상승 및 변환(conversion) 효율성 감소로 나타난다.
촉매 히팅 제어기(140)는 변경 제어 조건에 따라 삼원 촉매 컨버터(130)를 제어하여 촉매 히팅 구간을 제어한다. 촉매 히팅 구간은 엔진 아이들(idle) 구간 및 부분 부하(part-load) 구간이며, 변경 제어 조건은 엔진의 점화 시기, 아이들 RPM(revolution per minute), CAM 타이밍, 공연비 및 분사 조건 중 적어도 하나일 수 있다. 이 중 가장 크게 영향을 미치는 조건은 엔진의 점화 시기와 공연비이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 제어 방법은, 연소실에서 공기와 연료가 혼합되어 연소된 배기 가스가 배출되고, 배기 가스가 통과하는 삼원 촉매 컨버터를 포함하는 촉매 히팅 제어 장치의 냉시동 초기 촉매 히팅 제어 방법으로서, 우선 삼원 촉매 컨버터에 구비되는 온도 센서를 이용하여 온도를 센싱하고, 센싱된 온도에 따라 삼원 촉매의 열화도를 계산한다(S201).
그 후, 삼원 촉매에 저장되는 산소 저장 용량(OSC, oxygen storage capacity)을 측정한다(S202). 산소 저장 용량은 화학흡착법, 모의활성평가 장치, 엔진, 차량 등을 활용하여 측정될 수 있다. 또한, 산소 저장 용량은 삼원 촉매의 열화도에 따라 연산될 수 있으며, 삼원 촉매의 열화도가 증가할수록 산소 저장 용량은 줄어들 수 있다.
그 후, 엔진 아이들 구간에서 촉매를 히팅하고(S203), 엔진 아이들 구간의 제1 시점에서 촉매 히팅을 정지하며(S204), 부분 부하(part-load) 구간에서 제1 시점 이후인 제2 시점까지 촉매를 히팅한다(S205).
이 때, 제1 시점 및 제2 시점은 삼원 촉매의 산소 저장 용량에 의해 연산되며, 제1 시점까지의 시간과 제2 시점까지의 시간은 산소 저장 용량이 작을수록 길게 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅 신호를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 히팅 온(CH_on)의 경우, 엔진 시동 이후 약 62초동안 삼원 촉매 컨버터에 히팅 작동 신호가 전달되며, 약 56초에 히팅 종료 신호가 전달된다. 히팅 작동 신호와 히팅 종료 신호가 겹치는 영역은 서서히 히팅 정도를 줄이는 기간이다.
히팅 05s 복합과 히팅 10s 복합의 경우, 엔진 시동 이후 각각 약 7.5초, 약 11.6초동안 히팅 작동 신호가 전달되며, 그 후 약 20초까지 히팅 종료 신호가 전달되고, 약 20초에서 약 62초동안 부분 부하 구간에서 히팅 작동 신호가 전달된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅에 따른 삼원 촉매 컨버터의 입구 및 출구의 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 히팅 05s 복합과 히팅 10s 복합의 히팅 종료 시점의 삼원 촉매 컨버터의 입구 온도는 히팅 온(CH_on)의 경우와 유사하며, 삼원 촉매 컨버터의 출구 온도는 약 69초에서 유사해 짐을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅에 따른 일산화탄소 배출 변화를 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 히팅에 따른 탄화수소 배출 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 히팅 온(CH_on)의 경우 히팅 05s와 히팅 05s 복합 대비 냉시동 초기 높은 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(THC) 배출 특성을 나타냄을 알 수 있다. 냉시동 초기에는 배기 가스 온도가 낮아 엔진에서 나오는 배출 가스들이 삼원 촉매 컨버터에서 정화가 되지 않아 배출 가스 정화가 이루어지기 어렵다. 냉시동 초기 히팅 기간을 최소화하여 엔진 배출 가스 중 일산화탄소 및 탄화수소의 배출을 줄이고, 부분 부하 구간에서 히팅을 구현하여 삼원 촉매 컨버터에서의 배출 가스 정화 성능을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 열화도에 따른 촉매의 산소 저장 용량을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매의 산소 저장 용량에 따른 정화 성능을 나타내는 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 삼원 촉매의 산소 저장 용량은 삼원 촉매의 열화도에 따라 결정되며, 삼원 촉매의 열화도가 증가할수록 산소 저장 용량은 선형적으로 감소하는 경향을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 삼원 촉매의 산소 저장 용량이 클수록 EM 정화 성능은 우수하며, 산소 저장 용량과 EM 정화 성능은 선형적으로 비례함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉시동 초기 촉매의 조기 활성화를 위한 촉매 히팅 구간을 간헐적으로 제어하여 효율적인 온도 상승을 유도할 수 있다.
또한, 촉매 열화 수준에 따라 촉매 히팅 구간을 제어함으로써 불필요한 촉매 히팅 조건 사용을 줄여 연비 저감 및 운전성을 개선할 수 있다.
또한, 배출 가스 수준을 촉매 마일리지 또는 열화에 관계없이 일정하게 유지할 수 있도록 하여 배기계에 적용하는 촉매 비용을 절감할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
110: 엔진 120: 배기계
130: 삼원 촉매 컨버터 131: 온도 센서
140: 촉매 히팅 제어기 150: 연산부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 연소실에서 공기와 연료가 혼합되어 연소된 배기 가스가 배출되고, 배기 가스가 통과하는 삼원 촉매 컨버터를 포함하는 촉매 히팅 제어 장치의 냉시동 초기 촉매 히팅 제어 방법으로서,
    온도 센서를 이용하여 삼원 촉매의 열화도를 계산하는 단계;
    상기 삼원 촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity; OSC)을 측정하는 단계;
    엔진 아이들(idle) 구간에서 촉매를 히팅하는 제1 촉매 히팅 단계;
    상기 엔진 아이들 구간의 제1 시점에서 촉매 히팅을 정지하는 단계; 및
    부분 부하(part-load) 구간에서 상기 제1 시점 이후인 제2 시점까지 촉매를 히팅하는 제2 촉매 히팅 단계를 포함하고,
    상기 제1 시점 및 제2 시점은,
    상기 삼원 촉매의 산소 저장 용량에 의해 연산되는 촉매 히팅 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에서,
    상기 제1 시점까지의 시간과 상기 제1 시점 이후 제2 시점까지의 시간은 상기 산소 저장 용량이 작을수록 길게 되는 촉매 히팅 제어 방법.
  7. 제 4 항에서,
    상기 산소 저장 용량은 화학흡착법, 모의활성평가장치, 엔진, 차량 등을 활용하여 측정되는 촉매 히팅 제어 방법.
  8. 제 4 항에서,
    상기 산소 저장 용량은 상기 삼원 촉매의 열화도에 따라 연산되는 촉매 히팅 제어 방법.
  9. 제 8 항에서,
    상기 삼원 촉매의 열화도가 증가할수록, 상기 산소 저장 용량은 줄어드는 촉매 히팅 제어 방법.
  10. 제 9 항에서,
    상기 산소 저장 용량은 상기 삼원 촉매의 열화도와 선형적으로 반비례하는 촉매 히팅 제어 방법.
KR1020160129836A 2016-10-07 2016-10-07 촉매 히팅 제어 장치 및 방법 KR101836287B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160129836A KR101836287B1 (ko) 2016-10-07 2016-10-07 촉매 히팅 제어 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160129836A KR101836287B1 (ko) 2016-10-07 2016-10-07 촉매 히팅 제어 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101836287B1 true KR101836287B1 (ko) 2018-03-08

Family

ID=61725514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160129836A KR101836287B1 (ko) 2016-10-07 2016-10-07 촉매 히팅 제어 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101836287B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102586978B1 (ko) * 2023-04-25 2023-10-10 유호전기공업주식회사 열전발전이 가능한 휴대용 촉매히팅 시스템이 장착된 전기자동차 및 그 제어방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082130B2 (ja) * 2002-08-21 2008-04-30 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定装置
JP4093080B2 (ja) * 2003-02-27 2008-05-28 トヨタ自動車株式会社 圧縮自着火運転可能なエンジン

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082130B2 (ja) * 2002-08-21 2008-04-30 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定装置
JP4093080B2 (ja) * 2003-02-27 2008-05-28 トヨタ自動車株式会社 圧縮自着火運転可能なエンジン

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102586978B1 (ko) * 2023-04-25 2023-10-10 유호전기공업주식회사 열전발전이 가능한 휴대용 촉매히팅 시스템이 장착된 전기자동차 및 그 제어방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8776505B2 (en) Method for predicting NOx amount and exhaust system using the same
US8776506B2 (en) Method for predicting NOx amount and exhaust system using the same
JP6123822B2 (ja) 排気浄化装置の劣化診断装置
US11125173B2 (en) Exhaust gas purification system for vehicle and method of controlling the same
JP2010013974A (ja) フィルタの再生システム及びフィルタの再生方法
JP2008240577A (ja) 酸化触媒の劣化診断装置及び劣化診断方法
US10760461B2 (en) Catalyst oxygen purge control apparatus and method
JP2004156615A (ja) 内燃機関の排気後処理システム
KR102440576B1 (ko) 배기가스 정화장치 및 그 제어 방법
JP2004156614A (ja) エンジンの排気後処理システム及びその方法
KR102440575B1 (ko) 배기가스 정화장치 및 그 제어 방법
JP2008144711A (ja) ＮＯｘ触媒の異常診断装置及び異常診断方法
JP4475117B2 (ja) エンジンの空燃比制御装置
EP3546711B1 (en) Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
KR101836287B1 (ko) 촉매 히팅 제어 장치 및 방법
KR102518593B1 (ko) SDPF의 NOx 정화 효율 보정 방법
KR101836286B1 (ko) 촉매 산소 퍼지 제어 장치 및 방법
JP5459261B2 (ja) 内燃機関の排気制御装置
JP4127585B2 (ja) 内燃機関の排出ガス浄化装置
US10883432B2 (en) Exhaust gas purification system for vehicle and method of controlling the same
JP4492776B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
GB2529925A (en) A method of operating a vehicle
JP2004060518A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR101040346B1 (ko) 디젤차량의 후처리장치 및 그것의 2차 분사 제어방법
KR101865743B1 (ko) 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant