KR101864820B1 - 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법 및 시스템 - Google Patents

배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 연소 엔진(101)에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림을 처리하기 위한 제1 첨가제의 공급과 관련된 방법으로, 상기 제1 첨가제가 상기 배기가스 스트림에 공급되고, 상기 제1 첨가제가 적어도 제1 물질(NOx)을 감소시키는 데 사용되도록 구성된 방법에 있어서, - 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 하류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx)의 존재의 제1 측정(tpNO x ) 및 상기 첨가제 공급의 상류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx)의 존재의 제2 측정(rawNO x )에 기초하여 상기 제1 물질(NOx)의 감소를 추산하는 단계, - 상기 추산된 감소를 제1 감소(OMV1)와 비교하는 단계, 및 - 상기 비교에 기초하여 상기 제1 물질(NOx)의 상기 제2 측정(rawNO x )을 수정하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM AT SUPPLY OF ADDITIVE TO AN EXHAUST GAS STREAM}
본 발명은 배기가스 정화 시스템에 관한 것이고, 특히 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 것과 관련된 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 실시하는 시스템 및 차량 그리고 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이기도 하다.
예를 들어, 예컨대 도시 지역에서의, 공해 및 공기질에 대한 정부의 관심 증가 때문에, 많은 행정당국에서 배출물 기준과 규제가 제정되었다.
이러한 배출물 기준은 종종 연소 엔진을 탑재한 차량으로부터 나오는 배기가스 배출물에 대한 허용 한계를 규정하는 요건들의 세트를 포함한다. 예를 들어, 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 입자들에 대한 배출물 레벨은 종종 대부분의 유형의 차량에 대해 이러한 기준으로 규제된다.
원치 않은 배출물은 예를 들어 연료 소비를 감소시키는 것에 의해 그리고/또는 연소 엔진에서의 연소에 의해 생성되는 배기가스의 후처리(정화)를 통해 감소될 수 있다.
연소 엔진으로부터 나오는 배기가스는 예를 들어 이른바 촉매 정화 공정을 사용하는 것을 통해 후처리될 수 있다. 각기 다른 유형의 촉매 컨버터가 존재하며, 각기 다른 유형은 다양한 연료를 위해 그리고/또는 각기 다른 유형의 배기가스 성분을 정화하기 위해 요구될 수 있고, 적어도 질소산화물(NOx)(예컨대 NO와 이산화질소(NO2))의 경우 중차량(heavy vehicle)은 종종, 질소산화물(NOx)을 (주로 질소 가스와 수증기로) 환원시키기 위하여 연소 엔진에서의 연소로부터 나오는 배기가스 스트림에 첨가제가 공급되는 촉매 컨버터를 포함한다.
흔히 존재하는 하나의 유형의 첨가제가 공급되는 촉매 컨버터는 SCR(Selective Catalyst Reduction) 촉매 컨버터로 이루어진다. SCR 촉매 컨버터는 암모니아(NH3) 또는 암모니아를 생성/형성시킬 수 있는 화합물을 첨가제로 사용하여 질소산화물(NOx)의 레벨을 감소시킨다. 첨가제는 촉매 컨버터의 상류에서 연소 엔진으로부터 나오는 배기가스 스트림으로 주입된다.
촉매 컨버터로 공급되는 첨가제는 촉매 컨버터에 흡수(저장)되고, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)은 촉매 컨버터에 저장된 암모니아와 반응한다. 첨가제를 공급할 때, 첨가제의 양이 너무 많거나 또는 너무 적지 않은 것이 중요하다. 따라서 첨가제의 공급량이 첨가제의 예측량과 일치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 목적은 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 것과 관련된 방법을 제공하는 데 있다. 이 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 연소 엔진에서의 연소에 의해 발생하는 배기가스 스트림을 처리하기 위한 제1 첨가제의 공급과 관련된 방법으로, 상기 제1 첨가제가 상기 배기가스 스트림에 공급되고 상기 제1 첨가제가 상기 배기가스 스트림에 존재하는 적어도 제1 물질을 감소시키는 데 사용되도록 구성된 방법에 관한 것이다. 방법은,
- 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 하류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질 존재의 제1 측정 및 상기 첨가제 공급의 상류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질 존재의 제2 측정에 기초하여, 상기 제1 물질의 감소를 추산하는 단계,
- 상기 추산된 감소를 제1 감소와 비교하는 단계, 및
- 상기 비교에 기초하여 상기 제1 물질의 상기 제2 측정의 추산을 수정하는 단계를 포함한다.
연소에 의해 발생하는 배기가스 스트림 중의 적어도 특정 물질의 존재는 배기가스 스트림 중에 존재하는 하나 이상의 물질과 반응함으로써 덜 해로운 물질을 형성하는 첨가제를 배기가스 스트림에 공급하는 것에 의해 감소될 수 있다.
예를 들어, 첨가제의 공급은 연소 엔진으로부터 나오는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 농도를 감소시키는 데에 필요하다. 그러나 첨가제가 감소될 물질(들)에 대해 정확한 비로 공급되는 것이 중요하다. 배기가스 스트림 중의 감소될 물질의 존재에 비해 너무 적은 양의 첨가제가 공급되면, 원치 않는 여분의 물질이 남아서 차량 주변으로 방출될 것이어서, 허용 가능한 한계값을 초과할 위험이 있다.
반대로, 배기가스 스트림 중의 감소될 물질의 존재에 비해 너무 많은 양의 첨가제가 공급되면, 첨가제를 통해 공급된 다른 원치 않는 물질이 대신 주변으로 방출될 위험이 있다.
원치 않는 배출의 위험은, 첨가제의 공급을 조정하는 것에 의해, 즉 공급량이 공급되는 첨가제의 실제 예측량과 일치하는지 결정하고, 필요하다면 첨가제의 공급을 수정하는 것에 의해 감소될 수 있다.
조정과 관련하여, 첨가제의 공급에 적용되는 수정 계수가 주로 결정된다. 이는 종종 잘 작동하지만, 본 출원에서 확인되는 바와 같이, 그럼에도 불구하고 특정한 상황에서는 수정이 원치 않는 효과를 발생시킬 수 있다. 많은 경우들에서, 감소될 물질의 미처리된 함량을 결정하는 데에 첨가제 공급의 상류에 배치된 센서가 사용된다. 상기 센서는 보통 첨가제의 감소의 하류에 배치된 상응하는 센서와 동일한 정확도를 가진다. 두 센서들 다로부터의 센서값 독출을 이용하여, 이러한 경우들에서 매우 양호한 변환율 추산을 얻는 것이 가능하고, 이에 따라 첨가제 공급을 소망하는 변환율로 양호하게 수정하는 수정계수가 또한 얻어질 수 있다.
그러나, 첨가제 공급의 상류에 배치된 이러한 센서가 항상 감소될 물질의 미처리된 함량을 결정하는 데에만 사용되지는 않는다. 감소될 물질의 존재를 추산하는 데, 차량의 연소 엔진에서의 연소 모델과 같은 적당한 계산 모델이 대신 사용될 수 있고, 이에 따라 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질의 존재는 상기 모델에 기초하여 계산될 수 있다. 이러한 유형의 시스템에는, 첨가제가 공급되기 전의 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질의 실제 현재 함량에 대해 더 큰 불확실성이 있다. 이는 다시, 조정 중에, 결정된 수정 계수는 특정한 작동 조건에서, 예컨대 조정이 낮은 변환율에서 수행되고 이와 관련하여 얻어진 수정 계수가 더 높은 변환율에 적용되면, 과장된 결과를 가져올 수 있는데, 이는 결정된 수정 계수가 더 높은 변환율에서 적용되면, 낮은 변환율에서의 높은 수정 계수가, 비례적으로, 공급되는 첨가제의 양을 매우 크게 변화시킬 것이기 때문이다.
조정이 연소 엔진에 의해 배출되는 배기가스 스트림 중의 감소될 물질의 함량이 계산 모델에 기초하여 결정되는 시스템에 원치 않는 결과를 가져올 위험은 본 발명에 따라 감소된다. 그러나 본 발명은 또한, 연소 엔진에 의해 배출되는 배기가스 스트림 중의 감소될 물질의 함량이 센서를 이용하여 결정되고, 센서 신호에 의해 결정되는 첨가제가 공급되는 곳 상류의 함량이 본 발명에 따라 수정되는 시스템에도 적용될 수 있다.
조정과 관련하여, 이는 첨가제 공급을 수정하는 대신 상기 계산 모델을 이용하여 추산되는 바에 따라 상기 제1 물질의 존재를 수정하는 것에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 그러면 공급되는 첨가제의 양은 상기 제1 물질의 변경된 추산에 따라 수정될 것이다. 본 발명의 발명자는 조정이 수행된 전환율이 아닌 전환율이 적용될 때 본 발명에 따른 방법이 더 정확한 첨가제 공급을 초래한다는 것을 알았다.
상기 제1 물질은 예를 들어 질소산화물(NOx)로 이루어질 수 있다.
하기에서 설명하는 바와 같이, 조정 중에 이용 가능한 조정 시간은 제한되고, 일 실시예에 따르면, 이용 가능한 시간을 더 잘 사용하는 특정한 유형의 조정이 사용된다.
본 발명의 추가 특징 및 그 장점은 예시적인 실시예에 대한 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면에서 제시될 것이다.
도 1a는 본 발명이 유리하게 사용될 수 있는 차량의 구동계를 도시한다.
도 1b는 차량 제어 시스템의 제어 유닛을 도시한다.
도 2는 본 발명이 유리하게 사용될 수 있는 차량의 후처리 시스템의 예를 도시한다.
도 3은 물질의 전환과 관련하여 공급되는 첨가제에 따른 전환율의 변화의 예를 도시한다.
도 4는 종래기술에 따라 첨가제의 공급이 수정되는 방법의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 첨가제 공급의 수정을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 방법을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 조정에 대한 시간에 따른 전환율의 변화의 예를 도시한다.
이하 차량을 예로 들어 본 발명을 설명한다. 그러나, 첨가제가 연소에 의해 발생되는 배기가스에 첨가되는 한, 본 발명은 또한 항공기 및 선박과 같은 많은 유형의 운송 수단에 적용될 수 있다.
또한, "물질(substance)"이라는 용어가 본 상세한 설명과 특허청구범위에서 사용되며, 적어도 본 상세한 설명과 특허청구범위에서는 화합물(chemical compound)을 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(100)의 구동계를 개략적으로 도시한다. 도 1a에 개략적으로 도시된 차량(100)은 연소 엔진(101)을 구비하는 구동계를 포함하는데, 연소 엔진은 통상적인 방식으로 연소 엔진으로부터 나오는 축을 통해, 보통은 플라이휠(102)을 통해, 변속기(103)에 클러치(106)를 거쳐 연결된다. 연소 엔진(101)은 엔진 제어 유닛(115)을 통해 차량(100)의 제어 시스템에 의해 제어된다. 본 예에서는, 클러치(106)와 변속기가 제어 유닛(116)에 의해 유사하게 제어된다.
또한 변속기(103)로부터 나오는 축(107)이 전형적인 차동 장치와 같은 최종 구동기(108) 및 상기 최종 구동기(108)에 연결된 구동 액슬들(104, 105)을 통해 구동휠들(113, 114)을 구동한다. 따라서 도 1a는 특정한 유형의 구동계를 도시하지만, 본 발명은 모든 유형의 구동계에 그리고 예를 들어 하이브리드 차량에 적용될 수 있다. 도시된 차량은 또한 연소 엔진에서의 연소에 의해 발생하는 배기가스의 후처리(정화)를 위한 후처리 시스템(130)을 포함한다.
후처리 시스템의 기능은 제어 유닛(131)에 의해 제어된다.
후처리 시스템의 유형은 여러 가지일 수 있으며, 도시된 실시예에 따르면, 첨가제는 촉매 배기가스 정화 공정에 공급된다. 본 발명이 적용될 수 있는 후처리 시스템의 예는 도 2에 더 크게 도시되어 있고, 도시된 예시적인 실시예에서, 후처리 시스템은 SCR(Selective Catalyst Reduction) 촉매 컨버터(201)를 포함한다. 후처리 시스템은 또한 SCR 촉매 컨버터(201)의 상류 및/또는 하류에 배치될 수 있는, 추가 촉매 컨버터 및/또는 입자 필터와 같은, 추가 컴포넌트(미도시)를 포함할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 첨가제의 공급은 연소 엔진으로부터 나오는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 SCR 촉매 컨버터를 사용한 농도 저감과 관련하여 필요하다. 상기 첨가제는 종종 요소계이고, 예를 들어 기본적으로 물로 희석된 요소로 이루어지는 애드블루(AdBlue)로 이루어질 수 있다. 요소는 가열되면 암모니아를 형성한다. 대안적으로, 다른 적당한 첨가제가 사용될 수 있다.
도 2는, 상기 촉매 컨버터(201)에 더하여, 요소 투입 시스템(UDS: Urea Dosing System)(203)에 연결된 요소 탱크(202)를 도시한다.
요소 투입 시스템(203)은 UDS 제어 유닛(204)을 포함하거나 혹은 UDS 제어 유닛에 의해 제어되는데, UDS 제어 유닛은 소망하는 양이 촉매 컨버터(201)의 상류에 있는 주입 노즐(205)에 의해 탱크(202)로부터 연소 엔진(101)의 실린더들에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림(119)에 주입되도록 첨가제의 공급을 제어하는 신호를 발생시킨다.
요소 투입 시스템은 보통 종래 기술에 잘 설명되어 있고, 따라서 첨가제의 주입이 일어나는 정확한 방식은 여기서 상세하게 설명하지 않으며, 본 발명은 이보다는 첨가제의 공급량이 첨가제의 예측량과 일치하는 것을 보장하기 위한 목적으로 첨가제 공급을 수정하는 방법에 관한 것이고, 특히 본 발명은 첨가제가 공급되기 전에 저감되어야 할 물질의 존재에 대한 불확실성(uncertainty)이 있을 때 첨가제 공급 중에 정확성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
차량의 제어 시스템은 보통, 다수의 전자 제어 유닛(ECU) 또는 제어기 및 차량(100)에 배치된 여러 컴포넌트들을 함께 연결하기 위한 하나 이상의 통신 버스로 이루어지는 통신 버스 시스템으로 이루어진다. 따라서 이러한 제어 시스템은 다수의 제어 유닛을 포함할 수 있고, 특정 기능에 대한 책임이 하나 이상의 제어 유닛에 의해 공유될 수 있다.
단순함을 위해, 도 1a에 도시된 제어 유닛(240)에 더해 단지 세 개의 전자 제어 유닛(115, 116, 131)이 도시될 것이다. 따라서 본 발명에 따른 방법은, 주로 후처리 시스템(130)의 기능을 책임지고 있는 UDS 제어 유닛(204) 또는 제어 유닛(131)과 같은 차량(100)의 제어 시스템들에 존재하는 임의의 적당한 제어 유닛에 의해 수행되거나 혹은 차량(100)에 존재하는 다수의 제어 유닛 간에 공유되도록 구성될 수 있다.
도시된 유형의 제어 유닛은 보통 차량의 여러 부품들로부터 오는, 예컨대 변속기, 엔진, 클러치 및/또는 차량의 다른 제어 유닛들 또는 컴포넌트들로부터 오는 센서 신호들을 수신하도록 구성된다. 제어 유닛에서 발생되는 제어 신호들은 보통 다른 제어 유닛들로부터 오는 신호들 및 컴포넌트들로부터 오는 신호들 둘 다에 좌우된다. 예를 들어, 제어 유닛(204)에 의한 배기가스 스트림(119)에 대한 첨가제 공급의 제어는, 예를 들어, 예를 들어 하나 이상의 추가 제어 유닛으로부터 수신되는 정보에 좌우된다. 예를 들어, 제어는 연소 엔진(101)의 기능을 책임지고 있는 제어 유닛(115)로부터의 정보에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
제어 유닛은 또한 제어 신호를 주입 노즐(205)을 제어하기 위한 요소들과 같은 여러 부품들 및 컴포넌트들로 전송하도록 구성될 수 있다. 본 발명은 따라서 상술한 제어 유닛들 중 어떤 임의의 제어 유닛에서 또는 차량의 제어 시스템 내의 다른 적당한 제어 유닛에서 실시될 수 있다.
제어 유닛들에 의한 여러 기능들의 제어는 또한 프로그램된 명령들에 의해 종종 제어된다. 상기 프로그램된 명령들은 전형적으로, 제어 유닛에서 실행되면 제어 유닛이 차량에 존재하는 여러 기능들을 제어하는 것과 같은 소망하는 제어를 수행하고 그리고 본 발명에 따른 방법 단계들을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램으로 이루어진다.
컴퓨터 프로그램은 보통 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 구성하는데, 컴퓨터 프로그램 제품은 적당한 저장 매체(121)(도 1b 참조)와 상기 저장 매체(121)에 저장되는 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 상기 저장 매체에 비휘발적인 방식으로 저장된다. 상기 디지털 저장 매체(121)는 예를 들어 ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EPROM(Erasable PROM), 플래시(flash) 메모리, EEPROM(Electrically Erasable PROM), 하드 드라이브 유닛 등으로 이루어진 그룹 중의 임의의 것으로 이루어질 수 있고, 제어 유닛에 배치되거나 혹은 제어 유닛과 관련하여 배치될 수 있는데 이 경우 컴퓨터 프로그램은 제어 유닛에 의해 실행된다. 따라서 특정 상황에서의 차량의 거동이 컴퓨터 프로그램 명령을 변경하는 것에 의해 조정될 수 있다.
예시적인 제어 유닛(UDS 제어 유닛(204))이 도 1b에 개략적으로 도시되어 있는데, 제어 유닛은 예를 들어 임의의 적당한 유형의 프로세서 또는 마이크로컴퓨터, 예컨대 디지털 신호 처리를 위한 회로(DSP: Digital Signal Processor) 또는 미리 정해진 특정 기능을 갖는 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)로 이루어질 수 있는 계산 유닛(120)을 포함할 수 있다. 계산 유닛(120)은, 예를 들어 계산 유닛(120)이 계산을 수행할 수 있기 위하여, 예컨대 오류 코드가 활성화되어야 하는지 여부를 결정하기 위하여 필요로 하는 저장된 프로그램 코드 및/또는 저장된 데이터를 계산 유닛(120)에 제공하는 메모리 유닛(121)에 접속된다. 계산 유닛(120)은 또한 부분적인 또는 완료된 계산 결과를 메모리 유닛(121)에 저장하도록 구성된다.
제어 유닛은 입력 신호들과 출력 신호들을 각각 수신하고 송신하기 위한 장치들(122, 123, 124, 125)을 구비하고 있다. 이 입력 신호들 및 출력 신호들은 입력 신호들을 계산 유닛(501)에 의해 처리하기 위한 정보로서 수신하기 위해 장치들(122, 125)에 의해 검출될 수 있는 파형, 펄스 또는 기타 속성을 포함할 수 있다. 출력 신호들을 송신하기 위한 장치들(123, 124)은 계산 유닛로부터 나오는 계산 결과를 차량의 제어 시스템의 다른 부분들 및/또는 신호들이 지정된 컴포넌트(들)로 전달하기 위한 출력 신호들로 변환하도록 구성된다. 입력 신호들 및 출력 신호들을 각각 수신하고 송신하기 위한 장치들로의 접속들 각각은 케이블; CAN(Controller Area Network) 버스, MOST(Media Oriented Systems Transport) 버스 또는 임의의 다른 버스 구성과 같은 데이터 버스; 또는 무선 접속 중 한 개 또는 몇 개로 이루어질 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, SCR 촉매 컨버터(201)는, 상술한 바에 따르면 적당한 첨가제를 공급하는 것에 의해 공급될 수 있는, 암모니아(NH3)와 같은, 소망하는 환원을 수행시킬 수 있는 적당한 물질에의 접근에 그 기능이 좌우된다. SCR 촉매 컨버터에서의 질소산화물(NOx)의 환원과 관련하여, 질소산화물(NOx)과 암모니아(NH3)가 서로 정확한 비로 공급되는 것이 중요하다. 배기가스 스트림 중의 질소산화물(NOx)의 존재와 비교하여 너무 적은 양의 암모니아(NH3)가 SCR 촉매 컨버터에 공급되면, SCR 촉매 컨버터 뒤에 잉여 질소산화물(NOx)이 존재할 것이다. 질소산화물 배출물은 언급한 것처럼 초과될 수 없는 한계값을 포함하는 법에 의해 규제된다. 따라서 너무 적은 양의 암모니아(NH3)는 질소산화물(NOx)이 소망하는 정도까지 감소되지 않아 질소산화물(NOx)에 대한 한계값이 초과될 수 있는 위험을 내포한다.
반대로, 배기가스 스트림 중의 질소산화물(NOx)의 양과 비교하여 너무 많은 양의 암모니아(NH3)가 SCR 촉매 컨버터에 공급되면, 잉여 암모니아(NH3)가 SCR 촉매 컨버터 뒤에 존재할 것이고, 이에 따라 차량(100)의 주변으로 방출될 것이다. 암모니아(NH3)는 강한 냄새와 종종 배출물에 관한 법에 의해 규제되는 유해 물질도 또한 포함하며, 그 결과 잉여 암모니아 역시 바람직하지 않다.
따라서, 배기가스 스트림이 차량(100)의 주변으로 방출될 때 가능한 한 적은 질소산화물(NOx) 및/또는 암모니아(NH3)가 존재하도록 암모니아(NH3)의 공급이 제어되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 예측된 양의 첨가제가 실제로 배기가스 스트림에 공급되는 것을 보장하기 위하여 첨가제 공급의 조정이 수행된다.
이와 같은 조정과 관련하여, 그리고 SCR 촉매 컨버터 하류의 배기가스 스트림 중의 질소산화물의 존재에 대한 일반적인 결정을 위하여, SCR 촉매 컨버터(201)의 하류에 배치되는 NOx 센서(208)(도 2 참조)가 사용될 수 있다. 그러나 NOx 센서(208)는 보통 암모니아(NH3)에도 교차 감응(cross-sensitive)하는데, 이는 방출된 센서 신호가 질소산화물(NOx)과 암모니아(NH3)의 복합적인 존재를 나타낸다는 것을 의미한다. 이는, NOx 센서(208)가 상승된 레벨을 지시하는 경우들에서, 레벨이 상승된 이유가 암모니아의 투입량이 너무 높아서 SCR 촉매 컨버터의 하류의 암모니아의 몫이 너무 높기 때문인지, 혹은 암모니아의 투입량이 너무 낮아서 잔류하는 질소산화물(NOx)의 비가 너무 높은지를, 방출된 신호들에만 기초하여 결정하는 것이 불가능하다는 것을 의미한다.
이러한 불확실성을 방지하기 위하여, 방법은 보통 NOx 전환이 감소되는 조정, 즉 완전한 NOx 전환이 이루어지지 않을 것이고 이에 따라 배기가스 스트림 중에 잉여 질소산화물(NOx)이 존재할 것이 확실하다는 점이 보장될 수 있는 수준까지 첨가제의 공급이 감소되는 조정과 관련하여 적용된다.
이는 도 3에 예시되어 있는데, 공급되는 첨가제의 함수로서의 NOx 전환율을 나타내는 곡선(305)이 도시되어 있다. x축은 암모니아-질소산화물 비(ANR: ammonia-nitrogen oxide ratio)를 나타내며, 이 비는
Figure 112016084265219-pct00001
, 즉 암모니아(NH3)의 양(함량)을 "rawNOx"로 나눈 값으로 이루어진다. "rawNOx"는 SCR 촉매 컨버터 상류의 미처리된 질소산화물(NOx)의 양(함량)으로 이루어진다. rawNOx의 양(함량)은 예를 들어 SCR 촉매 컨버터의 상류에 배치된 NOx 센서(207)에 의해 결정될 수 있다. 그러나 이러한 센서가 항상 이용 가능한 것은 아니며, 본 예에 따르면, 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림 중의 NOx의 존재를 결정하는 데에 계산 모델이 대신 사용된다. 따라서 이는 NOx의 존재가 예를 들어 연소 엔진(101)의 연소 모델에 기초하여 추산된다는 것을 의미한다. 그러면 상응하는 양의 첨가제가 계산 모델에 의해 추산된 배기가스 스트림 중의 질소산화물의 존재, rawNOx에 기초하여 공급된다.
일 몰(mole)의 질소산화물(NOx)을 환원시켜서, 도면에 도시된 바와 같이, ANR비 = 1에서 질소산화물(NOx)의 완전한 (100%) 전환, 즉 완전한 환원이 완벽하게 달성되는 결과를 얻기 위해 보통 일 몰의 암모니아(NH3)가 필요하다. 환원 중에, 암모니아와 질소산화물은 서로 반응하여 주로 질소 가스와 수증기를 형성한다. 따라서 이상적으로는 동일한 양의 암모니아와 질소산화물(NOx)이 배기가스 스트림에 공급된다. 따라서 도 3에서 ANR = 1인 경우 좌측에서 암모니아의 부족이 나타나는 반면 ANR = 1인 경우 우측에는 암모니아의 과잉이 나타난다.
도 3에서, y축은 전환율을 백분율로 나타내는데, 이는 예를 들어 다음과 같이 퍼센트로 표현될 수 있다.
Figure 112016084265219-pct00002
(방정식 1)
여기서 tpNOx는 "배기관(tailpipe)"NOx, 즉, NOx 센서(208)에 의해 결정되는, 배기가스 스트림이 차량의 주변으로 방출될 때의 질소산화물의 존재를 나타낸다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, NOx 센서들(207, 208)의 사용을 통해, NOx 센서들의 암모니아(NH3)에 대한 교차 감도에 따라, 두 개의 서로 다른 실제 비들에 대해 하나의 동일한 예측 전환율이 얻어질 수 있다. 이는 도 3의 점들(301, 302)에 의해 대략 90%의 전환율에 대해 예시된다. 전환이 최대(100%) 전환에 가까울수록 이 점들은 서로 가까울 것이고, 전환율이 높으면, 투입량이 실제로 공급된 첨가제의 양이 증가되어야 하는 점(301)에 있는지, 또는 전환이 실제로 공급되는 첨가제의 양이 대신 감소되어야 하는 점(302)에 있는지를 확실하게 아는 것이 어려울 수 있다.
이 때문에, 조정 중의 전환율은 암모니아(NH3)가 부족할 것이 확실하거나 혹은 그러할 가능성이 극히 높은 전환율까지 감소될 수 있다. 이는 점(303)으로 도시되어 있는데, 비록 조정과 관련하여 80%보다 상당히 낮은 전환율이 사용될 수 있지만, 이 예에서는 대략 80%의 전환율을 나타낸다. 이는 또한 차량 주행 중에 주로 100%보다 상당히 낮은 전환율이 사용되는 경우, 즉 충족되어야 하는 현재 규제를 위해 약간의 감소만이 필요한 경우일 수 있다. 그러한 상황에서 예측 전환율이 실제로는 예측 전환율보다 낮다(혹은 초과한다)는 것, 즉 예측 전환율이 예측된 점(303) 대신 점(304)에 있다는 것이 발견되면, 전환이 곡선(306)보다는 곡선(305)을 따르게 하는 예측 전환율이 달성되도록 첨가제의 공급이 수정(이 경우에는 증가)될 수 있다.
따라서, 이 방식으로 진행하는 것에 의해, 잉여 암모니아가 결과에 영향을 줄 위험이 없거나 적어도 감소된 상태에서 첨가제의 공급을 조정하는 것이 가능하다.
그러나 첨가제가 공급되는 곳 상류의 질소산화물 함량을 추산하는 데에 계산 모드가 사용될 때, 정해진 전환율에 대해 수행되는 조정이 다른 전환율들에 대해서도 정확할 것인지는 확실하지 않다. 예를 들어 10%의 전환율에 대해 조정이 수행되고 이러한 조정이 이 전환율에서 첨가제 공급에서 매우 큰 백분율 변화가 필요하고 이러한 변화는 이 전환율에서 여전히 계산된 양의 매우 작은 변화를 수반한다는 것이 증명된다면, 수정 계수(correction factor)는 더 높은 전환율에서 동일한 효과를 가질 것이지만, 그러면 이 수정 계수는 동일한 수정에 의해 지속적으로 계산에 의해 증가(또는 감소)될 것임에 따라 공급되는 첨가제의 양에 더 큰 영향을 미칠 것이다.
이 예는 첨가제의 공급에 대한 중대한 효과를 가리키는데, 결정된 수정 계수가 더 높은 전환율에 상응할 것이라는 점은 전혀 확실하지는 않다. 전환율에 있어서 약간의 차이가 조정과 관련하여 덜 "극심한" 결과를 초래할 것이지만, 기본적인 문제와 그 결과들은 여전히 남게 된다.
그 이유들 중 한 가지는 계산 모델에 의해 추산된 배기가스 스트림 중의 질소산화물(NOx)의 존재와 관련된 불확실성이 센서의 사용과 관련된 불확실성보다 크다는 것이다. 예를 들어, 센서의 정확도는 기본적으로 배기가스 스트림 중의 NOx량의 관련된 변화에 따른 각기 다른 연소 엔진 부하에 대해 일정할 수 있는 반면, 계산 모델의 정확도는 연소 엔진 부하 및 주변 습도 등과 같은 환경 파라미터들의 변화 둘 다에 대해서 더 큰 정도까지 변할 수 있다.
첨가제 공급 전의 질소산화물의 결정과 관련된 불확실성의 이러한 부정적인 효과는 본 발명에 따라 감소되고, 본 발명에 따른 방법과 다른 해결책 간의 차이가 도 4 및 도 5에 도시되어 있는데 본 발명과 다른 유형의 해결책들은 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 조정 원리의 개략적인 예를 도시한다. rawNOx의 양/함량은 NOx 모델과 같은 임의의 적당한 계산 모델을 이용하여 도시된 예에 따라 계산되고, 계산 블록(401)에 입력된다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 공지된 바와 같이, 일반적으로 많은 유형의 NOx 모델이 있고, 어떤 임의의 적당한 모델도 본 발명에 따라 사용될 수 있는데, rawNOx의 존재의 계산은 적당한 계산 파라미터를 사용하여 수행된다. 유사하게 소망하는 "배기관"NOx, tpNOx, 즉 배기가스 스트림이 차량 주변으로 방출될 때의 질소산화물의 소망하는 존재가 계산 블록(401)에 입력된다. 소망하는 전환은 블록(401)에서 이 데이터에 기초하여 결정되고, 블록(402)에 입력된다. 상응하는 암모니아-질소산화물 비(ANR)는 블록(402)에서 결정되며, 이 비는 예를 들어 도 3에 도시된 유형의 곡선의 적당한 표현(representation)을 이용하는 것에 의해 결정될 수 있고, 이에 따라 소망하는 전환율은 소망하는 암모니아-질소산화물 비(ANR)로 변환될 수 있다.
그러면, 결정된 암모니아-질소산화물 비(ANR)에 기초하여, 블록(403)에서 첨가제의 투입량이 결정되는데, 결정된 투입량은 rawNOx의 양에 따라 정해진다. 이 투입량이 조정되고 이와 함께 그 결과로서 수정 계수가 조정되고 나면, 상기 수정 계수가 블록(403)에서 결정된 투입량에 적용되는데, 즉 결정된 투입량이 조정 계수로 곱해지고, 이에 따라 실제 투입량이 얻어진다. 이는 도 4에서 404로 지시되어 있다. 그러면, 위에서 언급한 바와 같이, 상기 수정 계수는 전환 계수에 상관없이 적용된다(공지된 바와 같이, 100% 전환에서/전환 근처에서 다른 유형의 조정이 수행될 수 있고, 이는 또한 연속적으로 수행되도록 구성될 수 있다. 그러나 본 발명은 이러한 조정에도 적용될 수 있다). 조정과 관련하여, 이러한 조정은 임의의 적당한 방식으로 수행될 수 있고, 발명의 명칭이 "FORFARANDE AND SYSTEM FOR ATT ADAPTERA TILLFORSEL AV TILLSATSMEDEL TILL EN AVEGASSTROM(배기가스 스트림에의 첨가제 공급을 조정하기 위한 방법 및 시스템)"이고 본 발명과 출원일 및 출원인이 동일한 동시 계류 중인 스웨덴 특허출원 제1450098-7호에도 기재되어 있는 유리한 예가 하기에 예시되어 있다. 그러나, 도 4에 도시된 예에 대해 그리고 본 발명에 대해, 조정은 임의의 적당한 방식으로 수행되도록 구성될 수 있고, 발명은 따라서 수정 계수가 결정되는 방식과 전혀 관계가 없다.
도 5는 본 발명을 도시한다. 블록들(501 내지 503)은 기본적으로 도 4의 블록들(401 내지 403)에 상응한다. 그러나 도 4와 대조적으로, 블록(503)에서 결정되는 투입량은 또한 실제 투입량, 즉 예를 들어 첨가제를 주입하도록 주입 노즐을 제어하기 위한 액추에이터에 인가되는 제어 신호이다.
본 발명에 따르면, 도 4에서와 같이 결정된 수정 계수를 요구되는 첨가제 투입량에 적용하는 대신에 첨가제가 공급되는 곳 상류의 질소산화물 함량의 추산이 수정되는데, 즉 결정된 첨가제 투입량을 수정하기보다는 계산 모델에 의해 계산된 질소산화물 함량이 조정과 관련하여 결정된 수정 계수를 이용하여 수정된다.
이는 소망하는 배출물 tpNOx가 블록(501)에서 계산된 비환원된 질소산화물 존재, rawNOx와 비교되고 이에 따라 계산 모델에 의해 계산된 rawNOx 존재가 조정과 관련하여 결정된 조정 계수에 의해 수정된다는 것을 의미한다. 따라서 소망 전환율은 블록(501)에서 결정될 수 있는데, 상기 전환율은 소망 tpNOx가 현재 rawNOx 존재에 기초하여 얻어지도록 결정된다. 그런 다음, 블록(502)에서, 전환율은 상술한 바에 따라 상응하는 암모니아-질소산화물 비(ANR)로 변환되는데, 상술한 바에 따르면 ANR은 예를 들어 도 3에 도시된 유형의 곡선의 적당한 표현을 이용하는 것에 의해 결정될 수 있다. 그런 다음, 블록 503에서, 첨가제 투입량이 결정된 암모니아-질소산화물 비(ANR)에 기초하여 결정되는데, 결정되는 투입량은 rawNOx의 양에 따라 좌우된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 첨가제 공급은 전환율 등이 계산되기도 전에, 즉 투입량이 결정되기 전에 하나의 파라미터(rawNOx)를 수정하는 것에 의해 수정되고, 이에 따라 계산된 투입량은 그 자체로는 더 수정될 필요가 없다. 이는 예를 들어 rawNOx를 계산할 때 계산 모델의 정확도에 영향을 미칠 수 있는 비례 오차가 계산 시에 보상되는 장점을 가진다.
예를 들어 현재의 주변 습도 조건과 같은 환경 요인의 변화로 인한 불확실성이 본 발명에 따라 진행하는 것에 의해 보상된다. 종래 기술에 따라 결정된 투입량을 수정하기보다 rawNOx의 추산을 수정하는 것에 의해 첨가제 공급을 수정하면, 조정된 전환율로부터 전환율이 변경될 때, 종래와 마찬가지로 과장된 효과를 발생시키는 위험을 수반하지 않는 수정이 이루어진다.
조정에 관해서는, 종래 기술에 존재하는 조정 방법들 중 임의의 방법에 따른 것과 같은, 어떤 임의의 적당한 방식으로 조정이 수행될 수 있다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 조정은 유리하게는 동시 계류 중인 특허출원 "FORFARANDE AND SYSTEM FOR ATT ADAPTERA TILLFORSEL AV TILLSATSMEDEL TILL EN AVEGASSTROM(배기가스 스트림에의 첨가제 공급을 조정하기 위한 방법 및 시스템)"에 기재되어 있는 조정 방법에 따라 수행되도록 구성될 수 있다. 위에서 언급한 것처럼 높은 전환율이 여러 번 적용되고, 암모니아에 대한 NOx 센서의 교차 감도로 인해 잘못된 조정 결과를 얻는 것을 방지하기 위하여 전환율은 종종 조정 중에 낮아진다. 이는 다시 증가된 배출물 때문에 적절한 임의의 빈도로 조정을 수행하는 것이 불가능해지는 결과를 초래하고, 조정의 측면에서의 (조정을 수행하도록 허용되는 시간과 같은) 옵션들은 정부 규제를 받을 수 있다.
동시 계류 중인 특허출원 "FORFARANDE AND SYSTEM FOR ATT ADAPTERA TILLFORSEL AV TILLSATSMEDEL TILL EN AVEGASSTROM(배기가스 스트림에의 첨가제 공급을 조정하기 위한 방법 및 시스템)"은 이용 가능한 조정 시간을 더 잘 사용하는 조정 방법을 제공한다. 상기 출원에 예시되어 있는 일반적인 설명에 대해서는 상기 출원을 주로 참조하지만, 상기 출원에 기재되어 있는 조정 방법은 또한 본 발명에 맞추어 조정된 상태로 도 6에 도시되어 있다. 방법은 단계(601)에서 시작하는데, 조정이 수행되어야 하는지 결정된다. 조정이 수행되어야 하는 경우라면, 방법은 단계(602)로 이행된다. 조정은 예를 들어, 적당한 간격으로 또는 NOx 센서(208)가 조정이 수행되어야 함을 알리는 값을 보낼 때 또는 다른 적당한 이유 때문에 수행되도록 구성된다.
단계(602)에서, 전환율이 제1 전환율(OMV1)로 감소(설정)되는데, 제1 전환율은 도 3에 도시된 예에 따르면 80% 또는 다른 적당한 전환율과 같은 임의의 적당한 전환율로 이루어진다. 알 수 있는 바와 같이, 상기 제1 전환율로의 설정은 소망하는 전환율에 상응하는 첨가제 공급의 감소를 통해 수행된다. 그러면 방법은 단계(603)로 이어지고, 상기 제1 전환율(OMV1)로의 스위칭이 수행되었는지 결정된다. 예컨대 SCR 촉매 컨버터(201)에 저장되어 있는 암모니아(NH3)로 인해 시스템 내에 어느 정도의 관성이 존재한다. 결과적으로 저장된/축적된 암모니아(NH3)가 소비되고 이에 따라 전환율이 실제로 감소되기 전에 시간이 소요될 수 있다. 상기 감소가 시간을 소요하는 것으로 여겨질 수 있지만, 그 대신 본 실시예에 따르면 상기 제1 환원율로의 전환율의 감소가 요구되었기 때문에 연소 엔진(101)에 의해 일의 양(W2)이 수행되었는지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 예를 들어, 상기 일의 양은 축적된 암모니아(NH3)를 소망하는 정도까지 감소시킬 것으로 예상되는 일의 양으로 이루어질 수 있다.
이는 도 7에 예시되어 있는데, 여기에는 도 6에 따른 조정 과정이 도시되어 있다. 시간(T1)까지 차량은 96%와 같은 어떤 적당한 예측 전환율로 구동된다. 그런 다음, 조정과 관련하여, 질소산화물 전환을 위한 설정값의 OMV1(예컨대 80%)로의 하강이 시간(T1)에서 개시된다. 따라서, 시간(T1)에서 시작하여, 예컨대 SCR 촉매 컨버터(201)에 축적된 암모니아가 소망하는 정도까지 감소되도록 "안정화 시간(settling time)"이 적용되고, 상기 안정화 시간은 일 실시예에 따르면 연소 엔진(101)에 의해 수행되는 일의 양으로 이루어진다. 따라서 안정화 과정이 일어나는 실제 시간, 즉 도 7의 시간(T2)로부터의 시간은 연소 엔진(101)의 현재 부하 및 이에 따른 단위 시간 당 발생되는 질소산화물의 양에 따라 변할 수 있다.
따라서, 단계(603)에서는, 연소 엔진(101)에 의해 일의 소망하는 양(W2)이 수행되었는지 여부에 대한 결정이 행해지고, 아직 일의 소망하는 양이 수행되지 않은 동안에는 방법은 계속 단계(603)에 머무르고, 도 7의 시간(T2)에서 일의 소망하는 양(W2)이 수행되고 나면 방법은 단계(604)로 이어진다. 상기 일의 양(W2)은 어떤 임의의 적당한 방법으로 추산될 수 있고, 차량(100)의 제어 시스템은 보통 연소 엔진(101)에 의해 수행되는 일을 추산하기에 효과적인 기능을 포함하고 있다. 일은 예를 들어 킬로와트시(kWh)로 표현되는 일의 양으로 나타낼 수 있거나 혹은 대안적으로 예를 들어 정해진 부피 및/또는 중량 또는 공급되는 연료의 계산된 에너지 함량과 같은 연소 엔진(101)에 공급되는 연료의 양으로 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연소 엔진에 의해 수행되는 일에 의해 제어될 필요가 없는 어떤 적당한 양의 시간으로 이루어지는 안정화 시간이 대신 사용된다.
단계(604)에서, 실제 조정이 개시되고, 이는 제1 변수(N1)와 제2 변수(N2)를 영으로 설정하는 것에 의해 도 7의 시간(T2 내지 T3) 중에 수행되고, 상기 변수들(N1, N2)은 각각 SCR 촉매 컨버터(201) 전후의 질소산화물 누적 양들, 즉 tpNOx 및 rawNOx를 나타낸다. NOx 센서들(207, 208)은 배기가스 스트림 중에 존재하는 NOx 함량을 지시하고, 질소산화물(NOx) 의 실제 양은 유량계를 이용하는 것과 같은 적절한 방식으로 결정될 수 있는 배기가스 스트림 유동과 함께 상기 NOx 함량을 이용하여 결정될 수 있다. 상기 질소산화물의 양들(N1, N2)은 일의 양(W1)이 단계(605)에서 결정되는 동안에는 계속 누적되는데, 이 일은 예를 들어 질소산화물(NOx)의 축적이 개시되고 나서 차량(100)의 연소 엔진(101)에 의해 아직 수행되지 않은 일의 양(W2)과 비교하여 더 큰 일의 양으로 이루어질 수 있다. SCR 촉매 컨버터(201) 전후의 질소산화물(NOx)의 양들은 축적이 개시되고 나서 일의 소망하는 양(W1)이 아직 완료되지 않은 동안에는 누적될 것이다.
축적이 계속 진행되는 중에 일의 소망하는 양(W1)이 완료되고 나면, 질소산화물의 축적은 중지되고, 방법은 단계(606)로 이어지는데, 이 단계에서는 NOx 전환이 추산되고, 이는 예를 들어 상술한 방정식 1을 이용하여 또는 상응하는 방정식의 사용을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 전환율은 다음 식으로 표현될 수 있다(이 예에서는 퍼센트로 표현되지 않음).
Figure 112016084265219-pct00003
(방정식 2)
그런 다음, 단계(607)에서 첨가제 공급의 수정이 수행되어야 하는지 여부에 대한 결정이 행해지고, 예컨대 추산된 전환율이 소망하는 전환율에 상응하기 때문에 첨가제 공급의 수정이 수행되어야 하지 않는 경우 방법은 단계(609)에서 계속되고, 반면에 그렇지 않은 경우에는 방법이 단계(609)에서 종료되기 전에 단계(608)에서 첨가제의 공급이 수정될 것이다. 수정은 예를 들어 수정 계수로 결정될 수 있고, 이 수정 계수는 예를 들어
Figure 112016084265219-pct00004
로 표현될 수 있다. 수정 계수는 또한 추산된 전환율에 기초하여 다른 적당한 방법으로 계산될 수 있다. 질소산화물(NOx)의 축적이 도 7의 시간(T3)에서 종료되고 나면, 질소산화물(NOx)의 환원을 위한 설정값이 예컨대 단계들(606 내지 609) 중 임의의 적당한 한 단계에서 조정 전의 현재 설정값으로 또는 다른 적당한 설정값으로 재설정될 수 있다.
도 6에 도시된 방법은, 조정이 연속적으로 일어날 수 있고, 그리고 일의 정해진 양에 대한 추산을 수행하는 것에 의해, 조정이 연소 엔진이 그 시간에 높은 출력 또는 낮은 출력을 전달하는지 여부에 관계없이 연속적으로 일어날 수 있는 장점을 가진다. 따라서 조정에 소요되는 시간, 즉 도 7의 T2 내지 T3 사이의 시간이 변할 것인데, 낮은 연소 엔진 부하에서의 조정은 더 긴 시간이 소요될 것이며 이는 낮은 연소 엔진 부하에서는 소망하는 양의 질소산화물이 축적되기까지 더 긴 시간이 소요될 것이기 때문이다.
이상에서는 본 발명을 질소산화물(NOx)의 저감과 관련하여 설명했지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 공급되는 첨가제의 사용을 통해 전환이 일어나는 어떤 임의의 물질을 저감하는 데에도 동일하게 적용될 수 있다는 것을 알 것이다. 첨가제의 공급은 주로 어떤 적당한 곡선을 따르는데, 상기 곡선은 극히 정확한 센서를 사용하여 엔진 실험실에서 측정될 수 있고, 공급되는 첨가제의 양은 예를 들어 상술한 바에 따른 계산을 사용하여 지시되는 질소산화물(NOx)의 양에 기초하여 제어된다. 따라서 본 발명은 이러한 곡선의 편차를 감소시키거나 혹은 제거하기 위한 목적으로 첨가제가 공급되는 곳 상류에서의 계산된 질소산화물 함량을 보상하기 위한 보상 인자를 제공한다.
이상에서는 본 발명을 차량과 관련하여 설명했다. 그러나 본 발명은 또한 항공기 또는 선박과 같은 어떤 임의의 수송 수단 및, 존재하는 기능을 제어하는 데 제어 시스템이 사용되고 제어 시스템에 의해 제어되고 있는 유닛의 물리적인 조건과 관련된 파라미터들이 결정되는 산업 설비에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법과 시스템의 다른 실시예들은 첨부된 특허청구범위에서 찾아볼 수 있다. 시스템이 본 발명에 따른 방법의 여러 실시예들에 따라 개조될 수 있음(또한 반대로 방법이 본 발명에 따른 시스템의 여러 실시예들에 따라 개조될 수 있음)을 그리고 이에 따라 본 발명이 어떤 식으로든 본 발명에 따른 방법의 상술한 실시예들에 한정되지 않고 오히려 첨부된 특허청구범위의 독립 청구항들의 범위 내에 있는 임의의 그리고 모든 실시예와 관련되고 또 이를 포함함을 알아야 한다.
예를 들어, 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 또한 첨가제가 공급되는 곳 상류에서 연소에 의해 발생하는 배기가스 스트림 중의 NOx의 존재를 결정하는 센서가 사용될 때 적용될 수 있다. 이 실시예에 따르면, NOx(또는 다른 적당한 물질)의 양은 전환율 등이 결정되기 전에 보상되는데, 즉 도 5의 계산 모델이 센서에 의해 대체되고, 그 외에는 도시된 방법은 위에 기재되어 있는 바와 같이 수행된다.
또한 본 발명은 예를 들어 배기가스 스트림에 공급되는 모든 현재 공지되어 있는 그리고 미래의 첨가제들을 조정하여 배기가스 스트림에 존재하는 임의의 물질을 저감시키는 데 적용될 수 있다. 이와 같은 발명은 배기가스 스트림 중의 어떤 물질이 저감되는지 여부에 관계없이 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 어떤 식으로든, 질소산화물의 저감에, 또는 암모니아를 발생시키는 첨가제에 한정되지 않는다.

Claims (23)

  1. 연소 엔진(101)에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림을 처리하기 위한 제1 첨가제의 공급과 관련된 방법으로, 상기 제1 첨가제가 상기 배기가스 스트림에 공급되고, 상기 제1 첨가제가 적어도 제1 물질(NOx)을 감소시키는 데 사용되는 방법에 있어서,
    - 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 하류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx) 존재의 제1 측정(tpNOx ) 및 상기 제1 첨가제 공급의 상류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx) 존재의 제2 측정(rawNOx )에 기초하여, 상기 제1 물질(NOx)의 감소를 추산하는 단계,
    - 상기 추산된 감소를 제1 감소(OMV1)와 비교하는 단계, 및
    - 상기 비교에 기초하여 상기 제1 물질(NOx)의 상기 제2 측정(rawNOx )을 수정하는 단계를 포함하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 하류에 배치된 제1 센서(208)에 의해 발신되는 신호를 이용하여 상기 제1 측정(tpNOx )을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 측정(rawNOx )이 추산된 측정으로 이루어지고, 상기 제2 측정(rawNOx )의 상기 수정이 상기 제2 측정(rawNOx )의 추산의 수정을 이루는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 측정(rawNOx )이 계산 모델을 이용하여 추산되는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 계산 모델이 상기 연소 엔진(101)의 연소 모델의 적어도 일부인 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추산된 감소를 제1 감소(OMV1)와 비교하는 상기 단계에 기초하여,
    - 상기 제2 측정(rawNOx )의 추산을 수정하기 위한 수정 계수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    - 수정 후의 상기 제1 물질(NOx)의 추산된 존재가 수정 없이 추산된 존재를 초과하도록, 상기 추산된 감소가 상기 제1 감소(OMV1) 미만일 때 상기 제2 측정(rawNOx )의 추산을 수정하는 단계, 및
    - 수정 후의 상기 제1 물질(NOx)의 추산된 존재가 수정 없이 추산된 존재 미만이도록, 상기 추산된 감소가 상기 제1 감소(OMV1)를 초과할 때 상기 제2 측정(rawNOx )의 추산을 수정하는 단계 중 하나의 단계 또는 두 단계 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    - 제1 시간(T3-T2) 동안 상기 제1 첨가제 공급의 하류에서 상기 제1 물질(NOx) 존재의 제1 측정의 제1 누적(N1)을 수행하는 단계,
    상기 제1 시간(T3-T2) 동안 상기 제1 첨가제 공급의 상류에서 상기 제1 물질(NOx) 존재의 제2 측정의 제2 누적(N2)을 수행하는 단계, 및
    - 상기 제1 누적(N1) 및 제2 누적(N2)에 기초하여 상기 제1 물질(NOx)의 상기 감소를 추산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제1 누적(N1)과 제2 누적(N2) 간의 비를 결정하는 것에 의해 상기 제1 물질(NOx)의 상기 감소를 추산하는 단계,
    - 상기 결정된 비를 제1 비와 비교하는 단계, 및
    - 상기 비교에 기초하여 상기 제2 측정의 추산을 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 누적(N1)과 상기 제2 누적(N2)이 개시될 때,
    - 상기 제1 물질(NOx)의 누적 도중에 상기 연소 엔진(101)에 의해 일의 제1 양(W1)이 수행되었는지 결정하는 단계, 및
    - 상기 연소 엔진(101)에 의해 일의 제1 양(W1)이 수행되고 나면 상기 제1 물질(NOx)의 누적을 중지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 첨가제가 제1 촉매 컨버터(201)의 상류에서 공급되고, 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 하류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx)의 상기 존재가 상기 제1 촉매 컨버터(201)의 하류에서의 상기 제1 물질의 존재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 물질(NOx)의 상기 감소의 상기 추산 전에,
    - 첨가제의 공급을 제1 양으로 감소시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 양이 상기 제1 물질의 완전 감소를 위해 필요한 것보다 더 적은 양의 첨가제가 공급되는 감소에 상응하는 양이고, 상기 제1 감소(OMV1)가 상기 제1 양의 공급과 관련되어 예측되는 감소에 상응하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 양이, 상기 제1 물질의 감소를 위해 예측되는 전환율이 완전 감소의 90%, 완전 감소의 80% 및 완전 감소의 50%를 포함하는 전환율들 중 임의의 하나와 최대한 동일한 양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 감소의 상기 추산 전에,
    - 상기 제1 첨가제의 공급을 상기 제1 양으로 감소시키는 단계, 및
    - 상기 제1 첨가제의 상기 공급이 감소된 후에 비로소 상기 감소의 상기 추산을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    - 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 감소가 개시된 후에 일의 제2 양(W2)이 상기 연소 엔진(101)에 의해 수행되었는지 여부에 대해 결정하는 단계, 및
    - 일의 상기 제2 양(W2)이 상기 연소 엔진(101)에 의해 수행된 때에 상기 감소의 상기 추산을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    - 상기 제2 측정(rawNOx )이 수정된 때에 상기 제1 첨가제의 상기 공급의 상기 감소를 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감소(OMV1)가 예측된 혹은 설정된 감소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    첨가제의 상기 공급이 예측된 감소가 상기 제1 감소(OMV1)로 이루어지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 수정된 제2 측정(rawNOx )에 기초하여 제1 첨가제의 공급을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 방법.
  20. 프로그램 코드를 포함하며 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로, 상기 프로그램 코드가 컴퓨터에서 실행될 때 상기 컴퓨터가 제1항에 따른 방법을 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  21. 컴퓨터 판독 가능 매체 및 제20항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  22. 연소 엔진(101)에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림을 처리하기 위한 제1 첨가제의 공급과 관련되어 사용되는 시스템으로, 상기 제1 첨가제가 상기 배기가스 스트림에 공급되고, 상기 제1 첨가제가 적어도 제1 물질(NOx)을 감소시키는 데 사용되는 시스템에 있어서,
    상기 제1 첨가제의 상기 공급의 하류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx) 존재의 제1 측정(tpNOx ) 및 상기 제1 첨가제 공급의 상류에서의 상기 배기가스 스트림 중의 상기 제1 물질(NOx)의 존재의 제2 측정(rawNOx )에 기초하여, 상기 제1 물질(NOx)의 감소를 추산하고,
    - 상기 추산된 감소를 제1 감소(OMV1)와 비교하고, 그리고
    - 상기 비교에 기초하여 상기 제1 물질(NOx)의 상기 제2 측정(rawNOx )을 수정하도록 구성된 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급하는 시스템.
  23. 차량(100)으로,
    제22항에 따른 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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