KR101837708B1 - 엔진 시동 시에 엔진에서의 불필요한 배출물을 감소시키는 장치 및 방법 - Google Patents

엔진 시동 시에 엔진에서의 불필요한 배출물을 감소시키는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법에 관한 것으로, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기는 엔진의 배기 통로에 배치된다. 상기 방법은, 상기 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 발열을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 상기 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 컴퓨터에서 본 발명의 방법이 구현되도록 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 상기 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 장치 및 상기 장치를 구비하고 있는 차량에 관한 것이다.

Description

엔진 시동 시에 엔진에서의 불필요한 배출물을 감소시키는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR REDUCING UNWANTED EMISSIONS FROM AN ENGINE AT START OF SAID ENGINE}
본 발명은 엔진 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 컴퓨터에서 구현하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 엔진 시동 중에 장치가 갖춰진 엔진 및 차량에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 장치에 관한 것이다.
오늘날의 차량에서는 SCR 촉매 변환기를 포함하는 SCR 시스템("SCR"은 "선택적 촉매 환원"의 약어이다)의 환원제로 예컨대, 요소(urea)가 사용되며, SCR 촉매 변환기는 환원제 및 NOx 가스를 반응시켜 질소와 물로 변환시킬 수 있다. SCR 시스템에는 다른 유형의 환원제가 사용될 수 있다. 예컨대, 흔히 사용되는 환원제로 애드블루(AdBlue)가 있다.
일 유형의 SCR 시스템에는 환원제를 수용하는 컨테이너가 포함되어 있다. 또한, SCR 시스템은 흡입 파이프를 통해 컨테이너에서 환원제를 펌핑하고, 가압 파이프를 통해 환원제를 예컨대, 배기 시스템의 배기 파이프와 같이 차량에서 배기 시스템에 배치된 주입(dosage) 유닛에 공급하도록 배치된 펌프를 구비한다. 주입 유닛은, 차량의 제어 유닛에 저장된 구동 루틴에 따라 SCR 촉매 변환기의 상류 측 배기 시스템에 요구되는 양의 환원제를 주입하도록 배치된다.
차량의 엔진으로부터 발생되는 배출물의 양을 감소시키기 위한 필요성이 지속적으로 존재한다. 낮은 배출물에 대한 법적 요구 사항이 지속적으로 강화되고 있는데, 이는 예컨대, 대형 트럭(lorry) 및 버스와 같은 무거운 차량에 특히 적용된다.
엔진의 냉간 시동과 같이, 엔진의 시동 중에, 엔진 및 후-처리 시스템을 빠르게 가열시키기 위해, 차량의 엔진에서 배기 브레이크를 적용하는 것은 현재 알려져 있다.
예컨대, 차량의 냉간 시동과 같은 시동 중에, 때때로 황색 또는 갈색 연기가 차량 엔진으로부터 배기 통로를 통해 차량의 주변에 배출될 수 있다. 특정한 상황에서 이러한 연기의 배출은 몇 분 동안 지속될 수 있다. 이러한 연기는 여러 가지 이유로 바람직하지 않다. 이러한 연기는 환경에 부정적인 방식으로 영향을 미칠 수 있으며, 차량 성능에 부정적인 인식을 가지게 할 수 있다. 또한, 이러한 연기는 예컨대, 사람이 흡입하는 경우에 건강을 해칠 수 있다.
US 20120004825호는 SCR 촉매 변환기를 구비한 배기 제어 시스템을 포함하는 연소 기관을 작동시키는 방법을 개시하고 있다.
US 20110005199호는 연소 기관을 구비한 차량에서의 배출물을 감소시키는 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 엔진의 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 신규하고 이로운 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 엔진의 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 신규하고 이로운 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물이 감소 또는 최소화될 수 있는 신뢰성 있는 엔진 시동을 달성하도록 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 엔진의 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키도록 대안적인 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.
이러한 목적들은 제1항에 기재되어 있는 엔진의 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법으로 달성된다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법이 제공되며, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기는 엔진의 배기 통로에 배치된다. 상기 방법은,
- 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계; 및
- 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 발열을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함한다.
엔진의 시동은 엔진의 냉간 시동일 수 있다. 엔진의 냉간 시동은, 엔진, 차량 및 후-처리 시스템 중 적어도 하나의 온도가 예컨대, 0℃ 또는 -10℃와 같이 사전에 정해진 온도 미만일 때의 엔진의 시동에 관한 것일 수 있다. 엔진의 냉간 시동은, 엔진이 특정한 시간 동안 정지되어 있을 때, 적어도 특정 시간 동안 주변 공기의 온도가 사전에 정해진 레벨의 온도 미만일 때의 엔진의 시동에 관한 것일 수 있다. 엔진의 냉간 시동은, 엔진이 특정한 시간 동안 정지되어 있을 때, 적어도 특정 시간 동안 주변 공기의 온도가 사전에 정해진 레벨의 온도 미만일 때, 및 연관된 엔진 히터가 특정 레벨의 온도로 엔진을 가열시킬 때의 엔진의 시동에 관한 것일 수 있다. 엔진의 냉간 시동은, 엔진이 특정 조건의 온도 하에서 특정한 시간 동안 정지되어 있을 때, 연관된 엔진 히터가 본래 낮은 레벨의 온도에서 특정 온도로 증가시킬 때의 엔진의 시동에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 배기 통로를 통해 주변으로 배출되며 형성된 NOx 가스의 양은 냉간 시동 중에 감소된다. 이 경우에, 엔진에서의 축적된 NOx 가스의 양은, 엔진에서의 배기 가스 유동의 전반적인 온도가 예컨대, 50℃와 같이 사전에 정해진 값 미만인 초기 시간 동안에 최소로 감소된다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 엔진의 냉간 시동과 같은 시동 중에, 엔진에서발생되는 NO 가스의 감소를 달성하는 것이 이롭다. 이 경우에, 적은 양의 NO 가스는 SRC 촉매 변환기에 공급될 것이고, 가능하게는 저장된다. 어느 정도 지연으로 연료를 주입함으로써, 실린더에 공급된 주입 연료는 나중에 점화되며, 이러한 방식으로 엔진에서 열을 적게 생성하고, 적은 양의 NO 가스가 생성되며 SCR 촉매 변환기를 포함하는 배기 통로에 배출된다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법으로서, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변화기가 엔진의 배기 통로에 배치되어 있는, 방법이 제공되며, 상기 방법은,
- 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계; 및
- 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 NO 가스의 생성을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함한다.
SCR 촉매 변환기의 온도가 증가되는 경우에, 저장된 NO 가스의 특정 양은 SCR 촉매 변환기로부터 방출될 것이다. 저장된 또는 공급된 NO 가스의 일부는 SCR 촉매 변환기에서 NO2 가스로 변환될 것이다. 온도가 더욱 증가되는 경우에, NO2 가스는 SCR 촉매 변환기에서 방출될 것이고, 황색 또는 갈색 연기가 SCR 촉매 변환기로부터 배출될 것이다. 이러한 연기는 NO2 가스를 포함할 수 있다.
황색 또는 갈색 연기의 생성은 대략 50℃의 배기 가스 온도에서 중단될 것이다. 본 발명의 일 관점에 따르면, 예컨대, 엔진의 냉간 시동과 같은 시동 중에 공정이 얻어지는데, 상기 공정에서 바람직하지 않은 연기의 최소화는 엔진에서 배기 가스의 특정 온도, 또는 SCR 촉매 변환기에서 특정 온도가 도달될 때 달성된다. 이 경우에, 긍정적인 환경 효과가 얻어진다.
본질적으로 최적의 연소 중인 경우에, 연료의 주입은 실린더 피스톤의 전환점(turning point)과 관련하여 각각 연관된 실린더에서 수행될 수 있고, 어느 정도 지연으로 연료를 주입하는 경우에는 연관된 실린더의 피스톤이 전환점을 통과할 때 수행된다.
어느 정도 지연으로 연료를 주입하는 경우에는 사전에 정해진 크랭크샤프트 각도에서 수행될 수 있다. 사전에 정해진 크랭크샤프트 각도는 전환점에 대하여 10-15도 범위 내일 수 있다. 사전에 정해진 크랭크샤프트 각도는 적절한 크랭크샤프트 각도일 수 있다.
SCT 촉매 변환기는 바나듐(vanadium) 기판을 포함할 수 있다. SCR 촉매 변환기는 바나듐 SCR 촉매 변환기로 알려진 것일 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 예컨대, 엔진의 냉간 시동과 같은 시동 중에 특히 유리하고, 이후에 엔진은 무부하 회전 속도로 일정 시간 동안 구동된다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 예컨대, 차량의 추진 중에서와 같이 무부하 회전 속도 보다 빠른 회전 속도로 엔진이 구동되는 엔진의 냉간 시동 중에 또한 유리하다.
상기 방법은,
- 엔진에서의 전반적인 주변 온도를 결정하는 단계;
- 주변 온도가 임의의 사전에 정해진 값 미만인지 여부를 결정하는 단계, 및
- 주변 온도가 사전에 정해진 값 미만인 경우에, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진에 연료 주입의 제어를 활성화하는 단계를 포함한다.
상기 방법은,
- 엔진의 전반적인 온도를 결정하는 단계;
- 엔진 온도가 사전에 정해진 값 미만인지 여부를 결정하는 단계, 및
- 엔진 온도가 사전에 정해진 값 미만인 경우에, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진에 연료 주입의 제어를 활성화하는 단계를 포함한다.
주변 온도 및 엔진 온도에 대하여 사전에 정해진 값은 0℃ 일 수 있다. 사전에 정해진 값은 -5℃ 일 수 있다. 사전에 정해진 값은 -10℃ 일 수 있다. 사전에 정해진 값은 -5℃ 일 수 있다. 사전에 정해진 값은 [0, -20]℃ 범위 내인 적절한 값일 수 있다. 사전에 정해진 값은 예컨대, -30, -40 또는 -50℃와 같이 -20℃ 미만인 적절한 값일 수 있다. 사전에 정해진 값은 [0, 5]℃ 범위 내인 적절한 값일 수 있다. 일 관점에 따르면, 엔진의 냉간 시동은 예컨대, +3℃와 같이 0℃를 초과하는 온도에서의 냉간 시동일 수 있다.
상기 방법은,
- 엔진의 완료된 시동 모드 이후에 어느 정도 지연으로 연료 주입을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 시동 모드 중에 주입은 제어 유닛에 저장된 루틴을 제어함에 따라 수행될 수 있다. 상기 제어 루틴은 실질적으로 지연 없이 연료 주입의 제어를 포함할 수 있다. 시동 모드는 예컨대, 5 또는 15초와 같은 시간 동안 활성화될 수 있다. 시동 모드 중에, 제어 유닛은, 의도된 방식으로 기능을 수행하는 엔진 및 예컨대, 엔진과 연관된 SCR 촉매 변환기와 같은 다른 부품 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 이 경우에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물이 감소 또는 최소화될 수 있는 신뢰성 있는 엔진의 냉간 시동이 달성된다.
상기 방법은,
- SCR 촉매 변환기의 온도 및 엔진에서의 배기 가스 유동의 온도 중 적어도 하나의 온도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은,
- SCR 촉매 변환기에서 결정된 온도가 사전에 정해진 값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계, 및
- 배기 가스 유동에서 결정된 온도가 사전에 정해진 값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은,
- SCR 시스템에서 적어도 하나의 온도의 사전에 정해진 온도에서 어느 정도 지연으로 연료 주입을 비활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. SCR 시스템에서 적어도 하나의 온도의 사전에 정해진 온도는, SCR 촉매 변환기의 사전에 정해진 온도 또는 엔진에서의 배기 가스 유동의 사전에 정해진 온도일 수 있다. SCR 촉매 변환기의 사전에 정해진 온도는 50℃ 일 수 있다. 배기 가스 유동의 사전에 정해진 온도는 50℃ 일 수 있다.
이 경우에, 본 발명에 따른 방법은, 적절한 시간, 즉, 엔진의 배기 통로에서 배출되는 황색 또는 갈색 연기의 위험성이 적거나 존재하지 않는 경우에 비활성화되는 점에서 유리할 수 있다.
상기 방법은,
- 지연을 제어하여 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화시키기 위한 기초로서, SCR 촉매 변환기에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
SCR 촉매 변환기에서 환원제에 대한 저장 정도가 예컨대, 25%와 같이 사전에 정해진 값을 초과하는 경우에, 실질적으로 주입된 연료의 최적의 연소를 위해 주입된 연료는 제어될 수 있다. 이 경우에, 본 발명에 따른 방법이 활성화될지 여부가 사용자 친화적이고 자동인 제어에 의해 달성된다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 엔진을 끄기 전에 SCR 촉매 변환기의 환원제에 대한 저장 정도를 증가시키기 위해, 운전자가 특정한 방식으로 엔진을 구동시켜야 하는지 여부가 절절한 수단에 의해 결정될 수 있다. 이는 주변 공기의 온도가 0℃ 미만일 때, 또는 미래에 엔진의 시동 시에 주변 공기의 온도가 0℃ 미만일 것으로 예측될 때 특히 적절할 수 있다. 이 경우에, 엔진을 끄기 전에 엔진의 작동자에게 적절한 지침이 제시될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 어느 정도 지연으로 주입되는 연료의 주입은 엔진에서 활성화된 배기 브레이크 없이 수행될 수 있다. 배기 브레이크는 본 발명에 따른 방법의 초기에 비활성화될 수 있다. 배기 브레이크는 어느 정도 지연으로 주입이 종료된 이후에 활성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, SCR 촉매 변환기에서 전반적인 온도의 함수로서 배기 브레이크의 성능은 점진적으로 증가할 수 있다. 배기 브레이크의 성능은 SCR 촉매 변환기의 전반적인 온도에 기초하여 단계로 또는 연속적으로 증가될 수 있다. SCR 촉매 변환기의 전반적인 온도가 높을수록, 배기 브레이크의 성능은 높다. 배기 브레이크가 활성화되면, 엔진의 부하가 증가되고, 엔진의 온도는 엔진 브레이크가 비활성된 경우보다 더욱 빠르게 증가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배기 브레이크의 성능(effect)은 SCR 시스템의 적어도 하나의 온도, 또는 SCR 촉매 변환기에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도에 기초하여 제어될 수 있다. SCR 시스템에서 적어도 하나의 온도는 SCR 촉매 변환기의 전반적인 온도 또는 엔진에서 발생한 배기 가스의 전반적인 온도 일 수 있다. SCR 촉매 변환기의 저장 정도가 클수록 배기 브레이크의 성능이 좋다.
실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 초기에 활성화된 배기 브레이크 없이, 즉, 배기 브레이크가 비활성화 또는 활성화되지 않은 상태로 수행되고, 배기 브레이크가 초기에 활성화되는 엔진의 냉간 시동 중일 때와 비교하여, 엔진의 냉간 시동 중에 배기 통로를 통해 주변에 배출되고 생산되는 NOx 가스, NO 가스 감소 또는 최소화시킨다. 이 경우에, 엔진으로부터 축적된 NO/NOx 가스 양은, 엔진에서의 배기 가스 유동의 전반적인 온도가 예컨대, 50℃와 같이 사전에 정해진 값을 초과하지 않는 초기 시간 중에 최소화될 수 있다.
냉간 시동 절차 중에, 배기 가스 유동 및 SCR 촉매 변환기의 특정 온도까지, 특정 양의 NO 가스는 SCR 촉매 변환기에 저장될 것이다. 예컨대, 20-40℃와 같이, SCR 촉매 변환기의 특정 온도 범위 내에서, 저장된 NO 가스는 배출될 것이고, 일부 NO는 NO2 가스로 변환될 것이다. 또한, NO 가스 중 일부는 이후에 NO2 가스로 변환될 것이다. 이와 관련하여, 온도가 더욱 증가하는 경우에, NO2 가스는 SCR 촉매 변환기에서 방출될 것이고, 이로써 황색 또는 갈색 연기가 SCR 촉매기로부터 배출될 것이다.
배기 가스의 온도 또는 SCR 촉매 변환기의 온도가 예컨대, 50℃일 때, 황색 또는 갈색 연기의 생성이 중단될 것이다.
본 발명에 따른 방법의 실시예는 초기에 활성화된 배기 브레이크의 부재, 즉, 배기 브레이크를 비활성화 또는 활성화되지 않은 상태로 수행되어 배기 브레이크를 활성화시킨 경우보다 더욱 느리게 온도가 상승한다. 그러나, 본 발명의 발명자는, 본 발명에 따른 방법이 초기에 활성화된 배기 브레이크 없이 수행하더라도 엔진에 의해 생성된 NO/NOx 가스의 총량이 감소 또는 최소화시킬 수 있는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 발명자는, SCR 촉매 변환기에 저장된 NO의 양에 대한 실시예의 결과가 감소 또는 최소화될 수 있다는 것을 발견하였다. 발명자는, SCR 촉매 변환기에서의 황색 또는 갈색 연기 방출의 실시예의 결과가 감소 또는 최소화될 수 있다는 것을 발견하였다.
전술한 바와 같이, 황색 또는 갈색 연기의 생성은 배기 가스의 온도, 또는 SCR 촉매 변환기의 온도가 예컨대, 50℃일 때 중지되고, 50℃와 같은 사전에 정해진 온도일 때 온도의 증가는, 배기 브레이크, 또는 유압식 또는 전기 리타더와 같은 일정 형태의 부가적인 브레이크를 사용하거나 활성화함으로써 가속화될 수 있다.
바람직하지 않은 배출물은 SCR 촉매 변환기의 상류 측이 아닌 엔진의 하류 측 NO 가스, 및 SCR 촉매 변환기의 하류 측 NO2 가스에 관한 것일 수 있다.
상기 방법은,
- SCR 촉매 변환기의 전반적인 온도 및 엔진에서 배기 가스의 전반적인 온도 중 적어도 하나의 온도에 기초하여 지연을 제어하는 단계를 포함한다. SCR 촉매 변환기의 전반적인 온도가 높을수록, 지연은 짧아질 것이다. 엔진에서 배기 가스의 전반적인 온도가 높을수록, 지연은 짧아질 것이다. 엔진에서 배기 가스의 전반적인 온도가 낮을수록, 지연은 길어질 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 엔진에서 연료 주입의 제어는, 엔진에서의 배기 가스 온도가 예컨대, 40℃를 초과하면 일반적인 구동 루틴으로 복귀할 수 있다.
상기 방법은 기존의 차량에 구현하기 용이하다. 본 발명에 따른 엔진의 냉간 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 소프트웨어는 차량의 제조 중에 차량의 제어 유닛에 설치될 수 있다. 이에 따라, 차량의 구매자는 추가 옵션으로 상기 방법의 기능을 선택하는 기회가 주어질 수 있다. 대안적으로, 엔진의 냉간 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 혁신적인 방법을 수행하는 프로그램 코드를 포함하는 소프트웨어는, 주유소에서 업그레이드할 때 차량의 제어 유닛에 설치될 수 있다. 이 경우에, 소프트웨어는 제어 유닛의 메모리에 로드될 수 있다.
예컨대, 엔진의 냉간 시동과 같은 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 프로그램 코드를 포함하는 소프트웨어는 용이하게 업데이트되거나 교환될 수 있다. 또한, 엔진의 냉간 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 프로그램 코드를 포함하는 소프트웨어의 다른 부분은, 서로 독립적으로 교환될 수 있다. 이러한 모듈식 구성은 유지 보수의 관점에서 유리하다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 장치가 제공되며, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기는 엔진의 배기 통로에 배치된다. 엔진의 시동은 엔진의 냉간 시동 일 수 있다.
상기 장치는,
- 엔진에 주입되는 연료를 제어하도록 구성되는 수단, 및
- 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 발열을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진에 주입되는 연료를 제어하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다.
본질적으로 최적의 연소인 경우에, 장치에서 연료의 주입은 실린더 피스톤의 전환점과 관련하여 연관된 실린더에서 수행될 수 있고, 연관된 실린더의 피스톤이 전환점을 통과할 때 어느 정도 지연으로 연료의 주입이 수행된다.
장치에서, 연료의 주입은 사전에 정해진 크랭크샤프트 각도에서 어느 정도 지연으로 수행될 수 있다.
상기 장치는,
- 엔진의 시동 모드가 종료된 이후에 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다.
상기 장치는,
- SCR 시스템에서의 적어도 하나의 온도의 사전에 정해진 온도에서 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 비활성화하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다. SCR 시스템에서의 적어도 하나의 온도 중 사전에 정해진 온도는, SCR 촉매 변환기에서 사전에 정해진 온도, 또는 엔진에서 발생되는 배기 가스 유동의 사전에 정해진 온도일 수 있다.
상기 장치는,
- 지연을 제어하여 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화하기 위한 기초로서, SCR 촉매 변환기에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 결정하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다.
상기 장치는,
- 엔진에서 배기 브레이크를 활성화 및 비활성화하도록 구성되는 수단,
- 활성화된 배기 브레이크 없이 어느 정도 지연으로 연료의 주입를 제어하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다.
상기 장치는,
- SCR 시스템에서 적어도 하나의 온도에 기초하여 지연을 제어하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다.
상기 장치는,
- SCR 촉매 변환기에서 전반적인 온도, 또는 엔진에서 배기 가스의 전반적인 온도에 기초하여 지연을 제어하도록 구성되는 수단을 포함할 수 있다.
전술한 목적은 엔진의 시동 중에 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 장치를 포함하는 차량으로 달성된다. 차량은 트럭, 버스 또는 승용차일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 컴퓨터 프로그램이 제공되며, 컴퓨터 프로그램은, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 단계를 전기 제어 유닛 또는 전기 제어 유닛에 연결된 제2 컴퓨터에서 실행되도록 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 매체에 저장된 프로그램 코드를 포함한다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 컴퓨터 프로그램이 제공되며, 컴퓨터 프로그램은, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 단계를 전기 제어 유닛 또는 전기 제어 유닛에 연결된 제2 컴퓨터에서 실행되도록 하는 프로그램 코드를 포함한다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 컴퓨터 프로그램 제품은, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법 단계가 실행되도록 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 매체에 저장된 프로그램 코드를 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 전기 제어 유닛 또는 전기 제어 유닛에 연결된 제2 컴퓨터에서 실행된다.
본 발명의 추가적인 목적, 이점 및 신규한 특징은 이하의 세부 사항에서 본 발명의 실시에 의해 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 이하에서 설명되지만, 본 발명은 설명된 특정 세부 사항에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야한다. 당업자는 본 발명의 범위 내에 있는 다른 분야 내에서 추가 응용, 변형 및 실시 과정을 인식할 것이다.
본 발명 및 본 발명의 목적과 이점에 대해 더욱 확실하게 이해하기 위해, 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명이 참조되며, 동일한 참조 번호는 다양한 도면에서 동일한 부분에 대한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 결점을 해결하는 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 관점에 따른 도식을 개략적으로 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 더욱 상세하게 도시하고, 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터를 개략적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 차량(100)의 측면이 도시되어 있다. 차량(100)은 끄는 차량(110)(drawing vehicle) 및 트레일러(112)를 포함한다. 차량은 트럭 또는 버스와 같이 무거운 차량일 수 있다. 대안적으로, 차량은 승용차일 수 있다.
차량 (100)은 연소 기관 및 SCR 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명은 적합한 SCR 시스템에 적용하는데 적절하고, 차량의 SCR 시스템에 제한되지 않는다는 것에 주목해야한다. 본 발명의 일 관점에 따른 SCR 시스템에서의 혁신적인 방법 및 장치는 예컨대, 수중에서 작동하는 선박과 같이 SCR 시스템을 포함하는 차량보다 다른 플랫폼에 적합하다. 수중에서 작동하는 선박은 예컨대, 모터 보트, 선박, 페리 또는 배에서 자유롭게 선택된 임의의 것일 수 있다.
본 발명은 적절한 엔진에 적용하는 것이 적합하고, 차량의 디젤 엔진에 제한되지 않는 것에 주목해야 한다. 상기 엔진은 적절한 연료에 의해 구동될 수 있는 연소 기관일 수 있다. 상기 연료는 액체 또는 기체 형태일 수 있다. 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 가솔린, 디젤, 평지유(rapeseed oil)와 같은 식물성 오일 및 프로판일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 SCR 시스템에서의 혁신적인 방법 및 장치는 예컨대, 암석 분쇄기 또는 이와 유사한 것을 포함하는 시스템에 사용하는데 적합하다.
본 발명의 일 관점에 따른 SCR 시스템에서의 혁신적인 방법 및 장치는 예컨대, 적어도 하나의 산업용 엔진 및 모터 구동 산업용 로봇을 포함하는 시스템에 사용하는데 적합하다.
본 발명의 일 관점에 따른 SCR 시스템에서의 혁신적인 방법 및 장치는 예컨대, 디젤 발전기를 포함하는 전기 발전소와 같이 다양한 유형의 발전에 사용하는데 적합하다.
SCR 시스템에서의 혁신적인 방법 및 장치는 예컨대, 철도 엔진 또는 다른 플렛폼과 같이 엔진 및 SCR 시스템을 포함하는 자유롭게 선택된 적절한 엔진 시스템에 사용하는데 적합하다.
SCR 시스템에서의 혁신적인 방법 및 장치는, NOx 발전기 및 SCR 시스템을 포함하는 자유롭게 선택된 시스템에 사용하는데 적합하다.
본원 명세서에서, "링크"는 광전자 통신 라인과 같은 물리적 라인, 또는 무선 링크 또는 마이크로파 링크와 같이 무선 연결되는 비 물리적 라인일 수 있는 통신 링크를 나타내는 것이다.
본원 명세서에서, "라인"은 유체 형태인 환원제와 같은 유체를 포함하고 운반하는 통로를 나타내는 것이다. 상기 라인은 자유롭게 선택된 크기의 파이프일 수 있다. 상기 라인은 예컨대, 플라스틱, 고무 또는 금속과 같은 재료에서 자유롭게 선택된 재료로 구성될 수 있다.
본원 명세서에서, "환원제(reductant)" 및 "환원제(reducing agent)"는 SCR 시스템 내의 특정 배출물과 반응하는데 사용되는 작용제를 나타내는 것이다. 이러한 배출물은 예컨대, NOx 가스일 수 있다. 본원 명세서에서 "환원제" 및 "환원제"는 동의어로 사용된다. 일 실시예에 따른 환원제는 공지되어 있는 애드블루(AdBlue)이다. 물론, 다른 유형의 환원제가 사용될 수 있다. 본원 명세서에서 환원제의 예로서, 애드블루가 주어지지만, 당업자는 혁신적인 방법 및 장치가 다른 유형의 환원제로 구현될 수 있음을 깨달을 것이다.
도 2를 참조하면, 차량(100)의 장치(299)가 도시되어 있다. 장치(299)는 끄는 차량(100)에 배치될 수 있다. 장치(299)는 SCR 시스템의 일부로 구성될 수 있거나 또는 SCR 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 장치(299)는 환원제를 수용하도록 배치된 컨테이너(205)를 포함한다. 컨테이너(205)는 적절한 양의 환원제를 수용하도록 배치되며, 필요할 때 채워질 수 있도록 배치된다.
제1 라인(271)은 환원제가 컨테이너(205)에서 펌프(230)로 안내되도록 배치된다. 펌프(230)는 자유롭게 선택되는 적절한 펌프일 수 있다. 펌프(230)는 적어도 하나의 필터를 포함하는 멤브레인 펌프일 수 있다. 펌프(230)는 전기 모터(미 도시)로 구동되도록 배치될 수 있다. 펌프(230)는 제1 라인(271)을 통해 컨테이너(205)로부터 환원제를 펌핑하고, 상기 환원제를 제2 라인(272)을 통해 주입 유닛(250)에 공급하도록 배치될 수 있다. 주입 유닛(250)은 전기적으로 제어되는 주입 장치를 포함할 수 있고, 상기 주입 장치에 의해 배기 시스템에 공급되는 환원제의 흐름이 제어될 수 있다. 펌프(230)는 제2 라인(272)에서 환원제를 가압하도록 배치된다. 주입 유닛(250)은 스로틀 밸브로도 나타낼 수 있는 스로틀 유닛으로 배치되며, 장치(299) 내에 환원제의 압력으로 구성될 수 있다.
주입 유닛(250)은 차량(100)의 배기 통로(290)에 환원제를 공급하도록 배치된다. 더욱 정확하게, 주입 유닛(250)은 본 발명에 따른 방법의 일 관점에 따라 차량(100)의 배기 통로(290)에 적절한 양의 환원제를 제어되는 방식으로 공급하도록 배치된다. 이러한 방법에 따라, SCR 촉매 변환기는 배기 시스템의 하류 위치에 배치되며, 상기 위치에서 환원제를 공급한다. 배기 시스템 내에 공급되는 환원제의 양은 바람직하지 않은 배출물의 양을 감소시키도록 SCR 촉매 변환기에서 사용된다.
주입 유닛(250)은 차량(100)의 연소 기관(203)에서의 배기 가스를 SCR 촉매 변환기에 유도하고, 차량의 주변으로 내보내는 배기 통로(290)에 배치될 수 있다. 제1 제어 유닛(200)은 엔진(203)의 작동을 제어하도록 배치되며, 상기 엔진(203)의 동작을 제어하는데 적절한 장치이다.
제3 라인(273)은 주입 유닛(250)과 컨테이너(205) 사이에 배치된다. 제3 라인(273)은 주입 밸브(250)에서 컨테이너(205)로 피드백되는 환원제의 특정 양을 유도하도록 배치된다.
제1 제어 유닛(200)은 링크(L230)를 통해 펌프(230)와 통신하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 펌프(230)의 동작을 제어하도록 배치된다. 일 실시예에 따르면, 제1 제어 유닛(200)은 전기 모터(미 도시)로 펌프(230)를 제어하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 제2 라인(272)의 작동 압력에 영향을 주도록 배치된다. 이는 다양하게 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 제어 유닛(200)은 펌프(230)의 일반적인 회전 속도 RPM을 변경하도록 배치된다. 이 경우에 압력이 소망하는 압력으로 변경될 수 있다. 작동 압력은 펌프(230)의 회전 속도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 작동 압력은 펌프(230)의 회전 속도를 감소시킴으로써 감소될 수 있다.
제1 제어 유닛(200)은 링크(L240)를 통해 제1 온도 센서(240)와 통신하도록 배치된다. 제1 온도 센서(240)는 차량의 엔진에서의 배기 가스 흐름의 전반적인 온도(T1)를 검출하도록 배치된다. 일 예에 따르면, 제1 온도 센서(240)는 차량 엔진의 하류 및 주입 유닛(250)의 상류에 인접한 배기 통로(290)에 배치된다. 제1 온도 센서(240)는 배기 통로(290)에서 적합한 위치에 배치될 수 있다. 제1 온도 센서(240)는 배기 가스 흐름의 전반적인 온도(T1)를 연속하여 검출하고, 링크(L240)를 통해 전반적인 온도(T1)에 대한 정보를 포함하는 신호를 제1 제어 유닛(200)에 보내도록 배치된다.
제1 제어 유닛(200)은 링크(L260)를 통해 제2 온도 센서(260)와 통신하도록 배치된다. 제2 온도 센서(260)는 환원제가 증기화되는 배기 시스템의 표면의 전반적인 온도(T2)를 검출하도록 배치된다. 제2 온도 센서(260)는 배기 통로(290)의 적합한 위치에서의 전반적인 온도(T2)를 검출하도록 배치될 수 있다. 제2 온도 센서(260)는 배기 통로(290)의 적절한 표면 또는 부품에서의 전반적인 온도(T2)를 검출하도록 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 제2 온도 센서(260)는 배기 통로(290)에서 주입 유닛(250)의 상류에 배치된다. 제2 예에 따르면, 제2 온도 센서(260)는 주입 유닛(250)의 하류인 증기화 유닛(미 도시) 또는 SCR 촉매 변환기(270)에 배치된다. 제2 온도 센서(260)는 배기 통로(290)의 표면 또는 부품의 전반적인 온도(T2)를 연속하여 검출하고, 링크(L260)를 통해 전반적인 온도(T2)에 대한 정보를 포함하는 신호를 제1 제어 유닛(200)에 보내도록 배치된다.
일 실시예에서, 제1 제어 유닛(200) 및 제2 제어 유닛(210) 중 적어도 하나의 제어 유닛은 제1 온도(T1)를 계산하도록 배치된다. 이는 저장된 계산 모델에 의해 수행될 수 있다. 제1 제어 유닛(200) 및 제2 제어 유닛(210) 중 적어도 하나의 제어 유닛은, 예컨대, 배기 가스의 전반적인 질량 유량, 전반적인 엔진의 회전 속도, 및 엔진에서 전반적인 부하에 기초하여 제1 온도(T1)를 계산하도록 배치될 수 있다.
일 예에 따르면, 제1 제어 유닛(200) 및 제2 제어 유닛(210) 중 적어도 하나의 제어 유닛은 제2 온도(T2)를 계산하도록 배치된다. 이는 저장된 계산 모델에 의해 수행될 수 있다. 제1 제어 유닛(200) 및 제2 제어 유닛(210) 중 적어도 하나의 제어 유닛은, 예컨대, 배기 가스의 전반적인 질량 유량, 전반적인 엔진의 회전 속도, 및 엔진에서 전반적인 부하에 기초하여 제2 온도(T2)를 계산하도록 배치될 수 있다.
제1 NOx 센서(255)는 링크(L255)를 통해 제1 제어 유닛(200)과 통신하도록 배치된다. 제1 NOx 센서(255)는 SCR 촉매 변환기(270)의 상류에서 배기 가스 흐름의 전반적인 NOx 레벨을 연속적으로 결정하도록 배치된다. 일 예에 따르면, 제1 NOx 센서는 주입 유닛(250)의 상류 측 배기 통로(290)에 배치된다. 제1 NOx 센서(255)는, SCR 촉매 변환기(270)의 상류 측 전반적인 NOx 레벨에 대한 정보를 포함하는 신호를 제1 제어 유닛(200)에 연속적으로 보내도록 배치된다.
제2 NOx 센서(265)는 링크(L265)를 통해 제1 제어 유닛(200)과 통신하도록 배치된다. 제2 NOx 센서(265)는 SCR 촉매 변환기(270)의 하류에서 배기 가스 흐름의 전반적인 NOx 레벨을 연속적으로 결정하도록 배치된다. 제2 NOx 센서(265)는, SCR 촉매 변환기(270)의 하류 측 전반적인 NOx 레벨에 대한 정보를 포함하는 신호를 제1 제어 유닛(200)에 연속적으로 보내도록 배치된다.
일 실시예에 따르면, 제1 제어 유닛(200) 및 제2 제어 유닛(210) 중 적어도 하나의 제어 유닛은 SCR 촉매 변환기(270)의 상류 측 제1 NOx 레벨을 계산하도록 배치된다. 이는 저장된 계산 모델에 의해 수행될 수 있다. 제1 제어 유닛(200) 및 제2 제어 유닛(210) 중 적어도 하나의 제어 유닛은, 예컨대, 배기 가스의 전반적인 질량 유량, 전반적인 엔진의 회전 속도 또는 엔진에서 전반적인 부하에 기초하여 제1 NOx 레벨을 계산하도록 배치될 수 있다.
제1 제어 유닛(200)은 SCR 촉매 변환기의 상류 측에서 계산되거나 측정된 NOx 레벨 및 SCR 촉매 변환기(270)의 하류 측에서 측정된 NOx 레벨에 기초하여 전반적인 NOx의 전환 정도를 결정하도록 배치된다.
제1 제어 유닛(200)은 SCR 촉매 변환기(270)의 하류 측 배기 가스의 흐름에서 NOx 레벨을 결정하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 SCR 촉매 변환기(270)의 상류 측 배기 가스의 흐름에서 NOx 레벨을 결정하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 SCR 촉매 변환기에서 목적에 적합한 동작 조건을 달성하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 결정하도록 배치된다. 상기 저장 정도는, SCR 촉매 변환기(270)의 상류 측에서 계산되거나 측정된 NOx 레벨 및 SCR 촉매 변환기(270)의 하류 측에서 측정된 NOx 레벨에 기초하여 결정될 수 있다.
제1 제어 유닛(200)은 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 적절한 방식으로 연속적으로 결정하도록 배치된다. 이는 제1 제어 유닛(200)의 메모리에 저장된 모델에 의해 수행될 수 있다. 제1 제어 유닛(200)은 링크(L280)를 통해 프레젠테이션 수단(280)과 통신하도록 배치된다. 프레젠테이션 수단(280)은 차량(100)의 캐빈(cabin)에 배치될 수 있다. 프레젠테이션 수단(280)은 차량(100)에 장착되어 고정될 수 있다. 프레젠테이션 수단(280)은 모바일 전자 유닛일 수 있다. 예컨대, 프레젠테이션 수단(280)은 디스플레이를 포함할 수 있다. 제1 제어 유닛(200)은 혁신적인 방법에 대한 에러 코드 또는 다른 관련 있는 정보를 제시하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은, 차량의 시동을 끄기 전에 상기 프레젠테이션 수단(280)으로 SCR 촉매 변환기(270)의 환원제에 대하여 전반적인 저장 정도에 대한 정보를 제시하도록 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 차량 또는 엔진(203)의 시동을 끄기 전에 SCR 촉매 변환기(270)의 환원제에 대한 저장 정도를 증가시키기 위해, 차량(100)의 작동자는 적절한 방식으로 차량을 구동하도록 지시할 수 있다.
제1 제어 유닛(200)은 링크(L250)를 통해 주입 유닛(250)과 통신하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 예컨대, 차량(100)의 배기 시스템에 환원제의 공급을 규제하기 위해 주입 유닛(250)의 동작을 제어하도록 배치된다.
제1 제어 유닛(200)은 차량 엔진에서 발생되는 배기 가스의 질량 유량(MF)을 계산하도록 배치된다. 제1 제어 유닛(200)은 차량의 엔진에서 발생되는 배기 가스의 질량 유량(MF)을 연속적으로 결정하도록 배치된다. 이는 적절한 방식으로 수행될 수 있다.
일 예에서, 서브 시스템은, SCR 촉매 변환기(270) 상류 측 배기 통로(290)에서 차량(100)의 엔진에서 발생되는 전반적인 배기 가스의 질량 유량을 연속적으로 측정하도록 배치되는 질량 유량 센서(미 도시)를 포함한다. 상기 질량 유량 센서는 이러한 목적을 위해 배치되는 링크를 통해 제1 제어 유닛에 전반적인 배기 가스의 질량 유량에 대한 정보를 포함하는 신호를 연속적으로 보내도록 배치된다.
제1 제어 유닛(200)은 링크(L285)를 통해 제3 온도 센서(285)와 통신하도록 배치된다. 제3 온도 센서(285)는 차량(100) 주변 공기의 전반적인 온도(T3)를 검출하도록 배치될 수 있다. 제3 온도 센서(285)는 엔진(203) 또는 차량(100)의 적절한 위치에서 전반적인 온도(T3)를 검출하도록 배치될 수 있다. 제3 온도 센서(285)는 전반적인 온도(T3)를 연속적으로 검출하고, 링크(L285)를 통해 전반적인 온도(T3)에 대한 정보를 포함하는 신호를 제1 제어 유닛(200)에 보내도록 배치된다.
제2 제어 유닛(210)은 링크(L210)를 통해 제1 제어 유닛(200)과 통신하도록 배치된다. 제2 제어 유닛(210)은 제거될 수 있는 방식으로 제1 제어 유닛(200)에 연결될 수 있다.제2 제어 유닛(210)은 차량(100) 외부에 있는 제어 유닛일 수 있다. 제2 제어 유닛(210)은 본 발명에 따른 방법의 단계를 수행하도록 배치될 수 있다. 제2 제어 유닛(210)은 제1 제어 유닛(200)을 통해 소프트웨어, 특히, 혁신적인 방법을 수행하는 소프트웨어를 전송하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 제2 제어 유닛(210)은 차량의 내부 네트워크를 통해 제1 제어 유닛(200)과 통신하도록 배치될 수 있다. 제2 제어 유닛(210)은, 예컨대, 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 발열(development of heat)을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 엔진의 냉간 시동 중에 어느 정도 지연으로 엔진에 연료의 주입을 제어하는 것과 같이, 본질적으로 제1 제어 유닛(200)과 동일한 기능을 수행하도록 배치될 수 있다.
도 3은 차량(100) 엔진의 크랭크샤프트 각도를 도시한 도식을 개략적으로 도시한다.
이러한 경우에, 본질적으로 최적의 연소인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 연료를 주입하는 동안의 도시된 간격(Int)이 있다.
본질적으로 최적의 연소 중에, 연료는 본질적으로 각도가 0일 때 엔진의 실린더에 주입된다. 이러한 경우에, 높은 레벨의 NO 가스는 상기 실린더에서 발생하는 배기 가스의 흐름에서 달성된다.
본질적으로 최적의 연소와 비교하여 어느 정도 지연으로 주입하는 동안에, 비 체적화된 연소에 의한 연료의 연소의 결과로 발생하는 발열이 감소될 수 있고, 실린더에서 발생하는 배기 가스의 흐름에서 낮은 레벨의 NO 가스가 달성된다. 일 예에 따르면, 상기 지연은 적절한 간격(Int) 내에 놓인 크랭크샤프트 각도에 상당하다. 상기 간격(Int)은 10-15도(degree)의 크랭크샤프트 각도에 의해 획정될 수 있고, 예컨대, 12도일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 지연은 5-15도의 크랭크샤프트 각도에 상당할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 지연은 15-20도의 크랭크샤프트 각도에 상당할 수 있고, 예컨대, 18도일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 지연은 8-12도의 크랭크샤프트 각도에 상당할 수 있고, 예컨대, 10도일 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한다. 상기 방법은 제1 방법 단계(s401)를 포함한다. 제1 방법 단계(s401)는,
- 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계; 및
- 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 발열을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소의 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 엔진의 구동은 냉간 시동일 수 있다. 상기 방법은 단계(s401) 이후에 종료된다.
도 4b는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진 시동 중에, 엔진에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 것이고, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기는 상기 엔진의 배기 통로에 배치된다. 상기 엔진 시동은 엔진의 냉간 시동일 수 있다.
상기 방법은 제1 방법 단계(s410)를 포함한다. 상기 방법 단계(s410)는 적어도 하나의 파라미터를 연속적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 파라미터는 전반적인 주변 온도와 관련될 수 있다. 이는 적절한 장치에 의해 수행될 수 있다. 이는 제3 온도 센서(285)에 의해 수행될 수 있고, 상기 제3 온도 센서(285)는 엔진(203) 및 차량(100) 중 적어도 하나의 주변 온도를 측정하도록 배치된다. 이러한 경우에, 엔진(203)의 구동이 냉간 시동인지 아닌지 여부가 결정될 수 있다. 0℃ 미만의 온도는 냉간 시동과 연관된 것으로 간주될 수 있다.
상기 파라미터는 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스의 전반적인 온도와 관련될 수 있다. 이는 예컨대, 제1 온도 센서(240)와 같은 적절한 장치에 의해 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 엔진(203)의 구동이 냉간 시동인지 아닌지 여부가 결정될 수 있다. 0℃ 미만의 온도는 냉간 시동과 연관된 것으로 간주될 수 있다.
상기 파라미터는 배기 통로(290)의 부품 또는 배기 통로(290)의 표면에서의 전반적인 온도와 관련될 수 있다. 이는 예컨대, 제2 온도 센서(260)와 같은 적절한 장치에 의해 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 엔진(203)의 구동이 냉간 시동인지 아닌지 여부가 결정될 수 있다. 0℃ 미만의 온도는 냉간 시동과 연관된 것으로 간주될 수 있다.
상기 파라미터는 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 저장 정도와 관련될 수 있다. SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 저장 정도는, 연료 주입의 지연 중 적어도 하나의 지연 및 어느 정도 지연으로 연료 주입의 활성화를 제어하는 것에 기초하여 결정될 수 있다.
엔진(203)의 구동이 냉간 시동으로 수행되는 것으로 결정되면, 후속하는 방법 단계(s420)가 수행된다. 엔진(203)의 구동이 냉간 시동으로 수행되는 것이 아니라고 결정되면, 상기 방법은 중단된다.
SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도가 임의의 사전에 정해진 레벨을 초과하는 것으로 결정되면, 상기 방법은 중단된다. SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도가 임의의 사전에 정해진 레벨 미만인 것으로 결정되면, 후속하는 방법 단계(s420)가 수행된다. 상기 사전에 정해진 값은 예컨대, 25% 또는 50%일 수 있다.
방법 단계(s420)는, 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 열의 생성을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진(203)에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 지연은 예컨대, 엔진(203)의 크랭크샤프트의 10 또는 15도와 같이, 적절한 지연일 수 있다. 상기 단계(s420)는 엔진(203)에서 배기 브레이크의 비활성화를 포함할 수 있다. 상기 방법 단계(s420) 이후에, 후속하는 방법 단계(s430)가 수행된다.
방법 단계(s430)는, SCR 촉매 변환기(270)에서 전반적인 온도, 및 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스의 전반적인 온도 중 적어도 하나의 온도를 연속적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
방법 단계(s430)는 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 연속적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 방법 단계(s430)는, SCR 촉매 변환기에서의 전반적인 온도 및 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스의 전반적인 온도 중 적어도 하나의 온도에 기초하여 지연을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. SCR 촉매 변환기(270)에서 제시한 온도가 더 높은 경우에, 엔진의 실린더에서 연료 주입의 지연은 짧아질 수 있다. 이러한 경우에, 엔진은 낮은 온도에서의 경우보다 연료에 대하여 더욱 최적화된 동작 조건으로 작동될 수 있으며, 환경적 이점을 달성할 수 있다.
방법 단계(s430)는 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도에 기초하여 지연을 제어하는 단계를 또한 포함할 수 있다. SCR 촉매 변환기(270)에서 제시한 환원제에 대한 저장 정도가 높은 경우에, 엔진의 실린더에서 연료 주입의 지연이 짧아질 수 있다. SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제의 높은 저장 정도는 SCR 촉매 변환기의 전환 정도에 긍정적인 방식으로 영향을 끼치고, 낮은 저장 정도에서 달성되는 것과 비교할 때, 바람직하지 않은 배출물의 제거가 달성된다.
상기 방법 단계(s430) 이후에, 후속하는 방법 단계(s440)가 수행된다.
방법 단계(s440)는, SCR 촉매 변환기(270)에서 사전에 정해진 온도 및 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스의 흐름에서 사전에 정해진 온도 중 적어도 하나의 온도에서 어느 정도 지연으로 발생하는 연료의 주입을 비활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 사전에 정해진 온도는 40℃ 일 수 있다. 상기 단계(s440)는 엔진(203)에서 배기 브레이크의 작동을 포함할 수 있다. 상기 방법은 방법 단계(s440) 이후에 종료된다.
도 5를 참조하면, 장치(500)의 실시예에 대한 도식이 도시되어 있다. 일 실시예에서, 도 2에서 설명된 제어 유닛들(200, 210)은 장치(500)를 포함할 수 있다. 상기 장치(500)는 비 휘발성 메모리(520), 데이터 처리 유닛(510) 및 판독/기록 메모리(550)를 포함한다. 비 휘발성 메모리(520)는 장치(500)의 기능을 제어하도록 동작 시스템과 같은 컴퓨터 프로그램이 저장된 제1 메모리 부분(530)을 갖는다. 또한, 장치(500)는 버스 제어기(bus controller), 직렬 통신 포트, I/O 수단, A/D 변환기, 시간 및 날짜를 입력하고 전달하는 유닛, 이벤트 카운터 및 인터럽트 제어기(미 도시)를 포함한다. 또한, 비 휘발성 메모리(520)는 제2 메모리 부분(540)을 갖는다.
적어도 하나의 실린더 및 연관된 피스톤을 포함하는 엔진(203)의 냉간 시동 중에, 엔진(203)에서 발생되는 바람직하지 하지 않은 배출물을 감소시키는 루틴을 포함할 수 있는 프로그램(P)이 제공되되, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기(270)는 엔진(203)의 배기 통로(290)에 배치된다. 컴퓨터 프로그램(P)은 엔진(203)에 연료의 주입을 제어하는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은, 최적화되지 않은 연료의 연소를 통해 발생하는 열의 생성을 감소시키기 위해, 본질적으로 최적의 연소 중인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 엔진(203)에 연료의 주입을 제어하는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은 엔진(203)의 완료된 시동 모드 이후에 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화시키는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은, SCR 촉매 변환기(270)에서 사전에 정해진 온도 및 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스 유동에서 사전에 정해진 온도 중 적어도 하나의 온도에서 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 비활성화시키는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은, 지연을 제어하고, 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화시키기 위한 기초로서, SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 현재의 저장 정도를 결정하는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은 적절한 경우에 배기 브레이크를 작동 및 정지시키는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은 작동된 배기 브레이크 없이 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 제어하는 루틴을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(P)은, SCR 촉매 변환기에서 전반적인 온도 및 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스의 전반적인 온도 중 적어도 하나의 온도에 기초하여 지연을 제어하는 루틴을 포함할 수 있다.
상기 프로그램(P)은 실행 가능한 형태 또는 압축된 형태로 메모리(560) 및 판독/기록 메모리(550) 중 적어도 하나의 메모리에 저장될 수 있다.
데이터 처리 유닛(510)이 특정 기능을 실행하는 것으로 설명되는 경우에, 데이터 처리 유닛(510)은 메모리(560)에 저장된 프로그램의 특정 부분, 또는 판독/기록 메모리(550)에 저장된 프로그램의 특정 부분을 실행하는 것으로 이해되어야 한다.
데이터 처리 장치(510)는 데이터 버스(515)를 통해 데이터 포트(599)와 통신할 수 있다. 비 휘발성 메모리(520)는 데이터 버스(512)를 통해 데이터 처리 유닛(510)과 통신한다. 별도 메모리(560)는 데이터 버스(511)를 통해 데이터 처리 유닛(510)과 통신한다. 판독/기록 메모리(550)는 데이터 버스(514)를 통해 데이터 처리 유닛(510)과 통신하도록 배치된다. 예컨대, 링크들(L210, L230, L240, L250, L255, L260, L265, L280, L285)은 데이터 포트(599)에 연결될 수 있다(도 2 참조).
데이터가 데이터 포트(599)에서 수신되면, 일시적으로 제2 메모리 부분(540)에 저장된다. 수신된 데이터가 일시적으로 저장되면, 데이터 처리 유닛(510)은 전술한 방식으로 코드의 실행을 위해 준비된다.
일 실시예에 따르면, 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 SCR 촉매 변환기(270)의 상류 측 NOx 레벨에 대한 정보를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 SCR 촉매 변환기(270)의 하류 측 NOx 레벨에 대한 정보를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 SCR 촉매 변환기(270)의 상류 측 배기 가스의 전반적인 온도에 대한 정보를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 예컨대, SCR 촉매 변환기(270)에서의 온도와 같이, 배기 통로(290)의 적합한 표면, 또는 부품에서의 전반적인 온도에 대한 정보를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 엔진(203) 또는 차량(100)에서 전반적인 주변 온도에 대한 정보를 포함한다.
데이터 포트에서 수신된 신호는 본 발명의 방법을 수행하는 장치(500)에 의해 사용될 수 있다.
본원 명세서에 기재된 방법의 일부는 데이터 처리 유닛(510)를 사용하여 장치(500)에 의해 수행될 수 있고, 상기 장치(500)는 메모리(560) 또는 판독/기록 메모리(550)에 저장된 프로그램을 실행시킨다. 상기 장치(500)가 프로그램을 실행시키면, 본원 명세서에 기재된 방법이 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예들의 전술한 설명은 본 발명의 예시 및 설명의 목적으로 제공된다. 이는 총망라한 것이 아니고, 기재되어 있는 변형으로 발명을 제한하려는 것이 아니다. 많은 수정 및 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 실시예들은 발명의 원리 및 실제적인 응용을 이해할 수 있도록 선택되고, 설명되며, 이에 따라 당업자는 의도된 사용을 위한 본 발명의 다양한 실시예 및 다양한 수정에 대해 이해할 것이다.

Claims (30)

  1. 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진(203)의 시동 중에, 상기 엔진(203)에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 방법으로, 배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기(270)는 상기 엔진(203)의 배기 통로(290)에 배치되며,
    - 상기 엔진(203)에 주입되는 연료를 제어하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    - 연료의 연소로 발생되는 발열을 감소시키기 위해, 크랭크샤프트 각도가 0도인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 상기 엔진(203)에 주입하는 연료를 제어하는 단계(s420), 및
    - 상기 엔진(203)의 배기 통로(290)에서 황색 또는 갈색 연기가 배출될 위험성이 적거나 존재하지 않는 온도로서, SCR 시스템에서 적어도 하나의 온도(T1, T2)의 사전에 정해진 온도에서 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 비활성화시키는 단계(s440)를 포함하며,
    상기 방법은 지연을 제어하여 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화시키기 위한 기초로서, 상기 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    사전에 정해진 온도는 50℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엔진(203)에의 연료 주입은 적어도 20-40℃ 범위에서 어느 정도 지연으로 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    어느 정도 지연으로 연료를 주입하는 경우에는 사전에 정해진 크랭크샤프트 각도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사전에 정해진 크랭크샤프트 각도는 전환점과 비교하여 10-15도 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    - 상기 엔진의 완료된 시동 모드 이후에 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    어느 정도 지연으로 연료의 주입은 상기 엔진에서 활성화된 배기 브레이크 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    - SCR 시스템의 적어도 하나의 온도(T1, T2), 또는 상기 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도에 기초하여 배기 브레이크의 성능을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    - SCR 시스템의 사전에 정해진 온도(T1, T2)에서, 또는 상기 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도에 기초하여 배기 브레이크를 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    - 40℃ 이상의 SCR 시스템의 온도(T1, T2)에서, 또는 상기 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도에 기초하여 배기 브레이크를 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    - SCR 시스템에서 적어도 하나의 온도(T1, T2)에 기초하여 연료의 주입을 비활성화시키는 단계(s440)의 지연을 제어하는 단계(s430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진(203)의 시동 중에, 상기 엔진(203)에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 장치로,
    배기 가스를 정화하는 SCR 촉매 변환기(270)는 상기 엔진(203)의 배기 통로(290)에 배치되며,
    - 상기 엔진(203)에 주입되는 연료를 제어하도록 구성되는 수단(200, 210, 500)을 포함하는, 장치에 있어서,
    - 연료의 연소로 발생되는 발열을 감소시키기 위해, 크랭크샤프트 각도가 0도인 경우와 비교하여 어느 정도 지연으로 상기 엔진(203)에 주입되는 연료를 제어하도록 구성되는 수단(200, 210, 500), 및
    - 상기 엔진(203)의 배기 통로(290)에서 황색 또는 갈색 연기가 배출될 위험성이 적거나 존재하지 않는 온도로서, 상기 SCR 촉매 변환기(270)의 사전에 정해진 온도 및 상기 엔진(203)에서 발생되는 배기 가스 유동의 사전에 정해진 온도 중 적어도 하나의 온도에서 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 비활성화시키도록 구성되는 수단(200, 210, 500)을 포함하며,
    상기 장치는 지연을 제어하여 어느 정도 지연으로 연료의 주입을 활성화시키기 위한 기초로서, 상기 SCR 촉매 변환기(270)에서 환원제에 대한 전반적인 저장 정도를 결정하도록 구성되는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 따른 장치를 포함하는 차량(100, 110)
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차량은 트럭, 버스 또는 승용차 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 연관된 피스톤을 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진(203)의 시동 중에, 상기 엔진(203)에서 발생되는 바람직하지 않은 배출물을 감소시키는 컴퓨터 프로그램(P)을 포함하는 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 매체로,
    상기 컴퓨터 프로그램(P)은, 전기 제어 유닛(200, 500) 또는 전기 제어 유닛(200, 500)에 연결된 제2 컴퓨터(210, 500)에서 컴퓨터 프로그램(P)이 실행될 때, 제1항에 따른 단계를 상기 전기 제어 유닛(200, 500) 또는 상기 전기 제어 유닛(200, 500)에 연결된 제2 컴퓨터(210, 500)에서 실행되도록 하는 프로그램 코드를 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램(P)은 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 매체에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 매체.
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