KR101865743B1 - 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치 - Google Patents

차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101865743B1
KR101865743B1 KR1020160149529A KR20160149529A KR101865743B1 KR 101865743 B1 KR101865743 B1 KR 101865743B1 KR 1020160149529 A KR1020160149529 A KR 1020160149529A KR 20160149529 A KR20160149529 A KR 20160149529A KR 101865743 B1 KR101865743 B1 KR 101865743B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
vehicle
osc
exhaust gas
engine
Prior art date
Application number
KR1020160149529A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180052335A (ko
Inventor
임철범
정진우
Original Assignee
현대자동차 주식회사
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 filed Critical 현대자동차 주식회사
Priority to KR1020160149529A priority Critical patent/KR101865743B1/ko
Publication of KR20180052335A publication Critical patent/KR20180052335A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101865743B1 publication Critical patent/KR101865743B1/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
    • 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
    • F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • 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
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/501—Vehicle speed
    • 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

차량의 배기가스 정화 방법은, 제어기가 차량의 속도가 감소되는 지 여부를 검출하는 단계와, 차량의 속도가 감소될 때, 제어기가 촉매의 OSC(OxygenStorage Capacity)를 검출하는 단계와, 제어기가 상기 검출된 촉매의 OSC에 근거하여 엔진의 공연비에 관한 제어인 람다 리치(rich) 제어가 수행되도록 엔진의 공연비를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치{METHOD AND DEVICE FOR PURIFYING EXHAUST GAS OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 배기가스 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 촉매의 열화 특성을 반영한 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치에 관한 것이다.
자동차 배기가스 중에 포함된 유해성분은 미연소된 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO)와, 고온 연소에 의해 생성되는 질소 산화물(NOx)이다.
가솔린 엔진, 디젤 엔진으로 구동되는 모든 자동차는 이러한 유해성분을 포함하는 배기가스를 배출하고 있고, 자동차의 수는 해마다 늘어나고 있기 때문에 세계 여러 나라의 정부는 엄격하게 배출량을 규제하고 있으며 연비기준 또한 강화되고 있다. 따라서, 모든 자동차에는 이러한 유해물질의 발생을 억제하거나 정화하는 장치가 필수적이다.
자동차 촉매는 CO와 HC를 산화하여 이산화탄소와 물로 변화시키는 동시에 NOx을 환원하여 무해한 질소와 산소로 바꾸어 주기 때문에 삼원촉매라 부른다. 자동차 배기가스 정화용 후처리 촉매는 다공성 허니콤(honeycomb)에 촉매 성분인 산화물과 귀금속을 코팅한 것으로, 이러한 코팅층을 제조하는 대표적인 방법으로는 와시코팅(wash coating) 방법이 있다.
상기 촉매는 차량의 배기가스에 포함된 HC, CO, NOx 등의 다양한 유해물질을 정화(Purging)시켜 에미션(E/M)을 안정화시키며, 촉매의 다른 예는 세리아(CeO2)와 지르코니아(ZrO2)의 혼합 물질로 구성될 수 있다.
엔진에서 배출되는 유해 물질(CO, HC, NOX)을 무해한 물질(CO2, H2O, N2)로 변환시키기 위해서 삼원 촉매를 사용한 배기 가스 정화 시스템이 일반적으로 사용된다. 배기 가스 정화 시스템의 일례가, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0064154호(2013.6.18.)에 개시(disclosure)되어 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제(목적)는 촉매 열화 특성을 반영하여 차량의 감속 시 람다 제어(Lambda Control) 시간을 최적화시킬 수 있는, 가솔린(Gasoline) 차량과 같은 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결(달성)하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법은, 제어기가 상기 차량의 속도가 감소되는 지 여부를 검출하는 단계; 상기 차량의 속도가 감소될 때, 상기 제어기가 촉매의 OSC(OxygenStorage Capacity)를 검출하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 검출된 촉매의 OSC에 근거하여 엔진의 공연비에 관한 제어인 람다 리치(rich) 제어가 수행되도록 상기 엔진의 공연비를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 OSC는 상기 촉매의 열화 정도를 지시(indication)할 수 있다.
상기 차량의 배기가스 정화 방법은, 상기 검출된 촉매의 OSC가 감소될 때, 상기 제어기가 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 배기가스 정화 방법은, 상기 검출된 촉매의 OSC가 증가될 때, 상기 제어기는 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기가 상기 람다 리치(rich) 제어를 수행시킬 때, 상기 엔진으로부터 배출되는 탄화 수소의 농도가 증가되어 상기 촉매의 온도는 증가될 수 있다.
상기 촉매는 삼원촉매(TWC)를 포함할 수 있고, 상기 차량은 가솔린 차량을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 장치는, 산화 및 환원 작용으로 배기가스를 정화시키는 촉매; 및 상기 차량의 속도가 감소되는 지 여부를 검출하고, 상기 차량의 속도가 감소될 때, 상기 촉매의 OSC(OxygenStorage Capacity)를 검출하는 제어기;를 포함하며, 상기 제어기는 상기 검출된 촉매의 OSC에 근거하여 엔진의 공연비에 관한 제어인 람다 리치(rich) 제어를 수행시킬 수 있다.
상기 OSC는 상기 촉매의 열화 정도를 지시할 수 있다.
상기 검출된 촉매의 OSC가 감소될 때, 상기 제어기는 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 증가시킬 수 있다.
상기 검출된 촉매의 OSC가 증가될 때, 상기 제어기는 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 감소시킬 수 있다.
상기 제어기가 상기 엔진의 공연비를 제어할 때, 상기 엔진으로부터 배출되는 탄화수소의 농도가 증가되어 상기 촉매의 온도는 증가될 수 있다.
상기 촉매는 삼원촉매(TWC)를 포함할 수 있고, 상기 차량은 가솔린 차량을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 장치는 삼원촉매(TWC, Three Way Catalyst)와 같은 촉매의 열화 특성을 반영한 람다 제어를 통해 가솔린 엔진용 TWC에 의한 배기가스(EM: Emission) 정화 성능을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 차량 정차 후 재 출발 시 충분한 촉매 온도 확보로 인해 배기가스 배출(EM slip)을 억제(또는 최소화)할 수 있다. 본 발명의 실시예는 실차 모드 기준 강화 배기 규제(SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle)30 이상)에 대응하는 마진(margin)을 확보시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 촉매 열화 특성을 반영하여 차량의 감속 시 리치(rich) 기간(또는 농후(rich) 제어 시간)의 최적화 제어를 통해 차량 모드(또는 차량 주행 모드)에서 배기가스(EM) 저감 성능 개선과 동시에 연비 손실의 최소화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 장치를 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 감속 시 람다 제어에 의한 촉매 온도 특성 및 배기가스(EM) 저감 효과를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 감속 시 람다 제어에 의한 촉매 온도 특성 및 배기가스(EM) 저감 효과를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 감속 시 람다 제어에 의한 촉매 온도 특성 및 배기가스(EM) 저감 효과를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 7은 본 발명의 실시예와 비교되는 관련기술을 설명하는 그래프(graph)이다.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적 또는 기계적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 장치를 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법을 설명하는 그래프(graph)이다. 도 4 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 감속 시 람다 제어에 의한 촉매 온도 특성 및 배기가스(EM) 저감 효과를 설명하는 그래프(graph)이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 실시예와 비교되는 관련기술을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가솔린 차량과 같은 차량의 배기가스 정화 장치는, 차량의 동력원인 엔진(105), 촉매(110), 차량에 탑재된 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 제어기(controller)(115), 산소 센서(120), 및 속도 센서(125)를 포함한다.
엔진(105)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있다. 엔진(105)은 흡기 매니폴드(Intake Manifold)에 연결되어 연소실 내부로 혼합기를 유입받으며 연소실 상부에는 점화를 위한 점화플러그가 장착될 수 있고, 연소 과정에서 발생된 배기 가스는 배기 매니폴드에 모인 후 엔진 밖으로 배출될 수 있다. 상기 연소실의 상부에는 인젝터가 장착되어 연료를 연소실 내부로 분사할 수 있다.
촉매(110)는 엔진의 배기 가스가 흘러갈 수 있는 복수개의 채널이 형성된 촉매 기저층(substrate) 상에 코팅(coating)될 수 있고 산화 및 환원 작용으로 배기가스를 정화시킬 수 있고, 예를 들어 세리아(CeO2)와 지르코니아(ZrO2)의 혼합 물질로 구성될 수 있고 배기 매니폴드(exhaust manifold)의 소정 위치에 장착되며, 배기가스에 포함된 HC, CO, NOx 등의 다양한 유해물질을 정화시켜 에미션(E/M)을 안정화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 촉매(110)는 삼원촉매(TWC)를 포함할 수 있다. 상기 삼원촉매(TWC)는 엔진(105)의 후단 배기 파이프(exhaust pipe) 상에 장착되어 있으며, 배기 가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물(NOx)을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시킬 수 있고 귀금속으로 코팅되어 있을 수 있다. 상기 배기 파이프는 배기 매니폴드에 연결되고 엔진(105)에서 발생된 배기가스를 차량의 외부로 배출시킬 수 있다.
산소 센서(120)는 예를 들어 두 개의 산소 센서들을 포함할 수 있다. 산소 센서(120) 중 제1산소센서는 촉매(110)의 상류측(즉, 엔진(105)과 촉매(110) 사이의 배기 파이프 상)에 장착되어 엔진(105)으로부터 촉매로 유입되는 배기가스에 포함된 산소의 농도(또는 산소량)를 검출하여 그에 대한 정보를 제어기(115)에 제공할 수 있다. 제1산소 센서는 제어기(115)가 배기 가스의 공연비 제어를 수행하는 것을 도울 수 있다. 산소 센서(120) 중 제2 산소센서는 촉매(110)의 하류측(즉, 촉매(110) 후측의 배기 파이프 상)에 장착되어 촉매에 의해 정화된 배기가스에 포함된 산소의 농도(또는 산소량)를 검출하여 그에 대한 정보를 제어기(115)에 제공할 수 있다. 제2산소 센서는 상기 배기 가스 정화 장치가 배기 가스에 포함된 유해 물질을 정상적으로 제거하고 있는지 모니터링할 수 있고, 제어기(115)가 배기 가스의 공연비 제어를 수행하는 것을 도울 수 있다.
속도 센서(125)는 차속을 감지하는 차속 센서로서 예를 들어 차량의 구동축에 배치될 수 있다.
제어기(115)는 연료의 분사량을 제어하여 상기 배기 가스의 공연비(A/F, air-fuel ratio)를 조절할 수 있고, 예를 들어, 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어일 수 있고, 상기 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 정화 방법을 수행하기 위한 일련의 명령(instruction)을 포함할 수 있다. 제어기(115)는 상기 배기가스 정화 장치를 포함하는 차량의 전체 동작을 제어할 수도 있다.
감속 감지 단계(205)에 따르면, 제어기(115)는 속도 센서(또는 속도감지센서)(125)로부터 송신(제공)되는 속도 신호를 이용하여 상기 차량의 속도가 감소되는 지 여부를 검출(또는 판단)할 수 있다.
OSC 측정 단계(210)에 따르면, 상기 차량의 속도가 감소될 때, 제어기(115)가 촉매(110)의 OSC(OxygenStorage Capacity)를 검출(또는 측정)할 수 있다. 부연하여 설명하면, 제어기(115)는 산소 센서(120)의 정보(또는 신호)를 분석하여 촉매(110)의 OSC(산소 흡방출 능력)값을 검출할 수 있다.
리치 제어 단계(215)에 따르면, 제어기(115)는 상기 검출된 촉매(110)의 OSC에 근거하여 엔진(105)의 공연비에 관한 제어인 관한 람다 리치(rich) 제어가 수행되도록 엔진의 공연비(또는 엔진)를 제어할 수 있다. 상기 람다 리치(rich) 제어는 예를 들어 14.5: 1을 기준으로 엔진의 공연비(A/F, air-fuel ratio)에서 연료의 비율이 0.1씩 농후(Rich)해지도록 공연비(A/F)를 제어(조절)하는 것을 의미할 수 있다.
상기 람다(λ)는 공연비에 대응하는 팩터(factor)를 의미할 수 있고, 람다 값이 증가할 때 공연비가 커질 수 있다. 예를 들어, λ(lambda)=1일 때 A/F=14.7이고 λ=1.01일 때 A/F=14.8일 수 있다. 부연하여 설명하면, 람다는 이론 공연비에 대한 실제 공연비의 비를 나타내며, 람다가 1을 초과하면 농후한(rich) 분위기(상태)로 보고, 람다가 1 미만이면 희박한(lean) 분위기로 볼 수 있다. 람다(λ)는 연소 이론에 사용될 경우 공기 과잉률(연료를 완전 연소시키는데 필요한 공기량과 실제 공급되는 공기량의 비율)을 보이며, 이론상 연료가 완전 연소하는 이론 공연비에 있어서는 람다(λ) 값이 1이 될 수 있다.
제어기(115)는, 도 4의 참조번호(305 및 310)에 도시된 바와 같이, 차량 운행 중 차량의 감속 시 또는 차량의 정차 시 간헐적인 람다 리치(rich) 제어를 통해 환원제인 Engine-out HC(탄화수소)의 농도 또는 CO의 농도를 높일 수 있다. 따라서 촉매상에서 상기 배출 HC(탄화수소) 또는 CO의 산화반응에 의한 발열에 의해, 차량의 감속 또는 정차 시 차량 배기온(배기 온도)은 낮아지는 현상에도 불구하고, 촉매는, 도 5의 참조번호(405 및 410)에 도시된 바와 같이, 배기가스(EM)을 충분히 정화할 수 있는 온도 범위(예, 정차 시 또는 차량의 감속 시 촉매 bed(또는 촉매 기저층(substrate)에 배치된 촉매 층)의 유지 온도(예, 500 ~ 600℃ 이상)를 확보할 수 있다. 상기 람다 리치(rich) 제어에서 람다(λ)의 범위는 1.1 ~ 1.2(1.1 이상 1.2 이하)일 수 있다.
그러므로, 차량의 감속 시 리치(rich) 제어가 제어기(115)에 의해 실시될 때, 도 6의 참조번호(505, 510, 515, 및 520)에 도시된 바와 같이, 정차 후 차량의 재출발 시 배기가스 배출(EM slip)이 감소될 수 있다.
그러나, 차량의 감속 시 리치(rich) 제어가 실시되지 않을 때, 도 7의 참조번호(605, 610, 615, 및 620)에 도시된 바와 같이, 정차 후 차량의 재출발 시 배기가스 배출(EM slip)가 다량 발생한다.
관련기술에 따른 차량의 감속 시 리치(rich) 기간의 제어는 촉매의 열화 정도와 무관하게 촉매의 최대 가용수명(Full useful life)를 기준으로 설정됨으로 인해 연비 손실을 발생시킬 수 있다. 그러나 신품 촉매의 경우 촉매 성능이 우수하여 차량 평가 모드에서 차량의 감속 시 짧은 시간의 리치(rich) 제어에도 정차 시 충분한 촉매 온도가 확보될 수 있다.
제어기(115)는 촉매의 열화 정도(열화도 또는 열화 특성)를 판단하여 차량의 감속 시 람다 리치(rich) 시간을 조절(제어)할 수 있다. 부연하여 설명하면, 제어기(115)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 촉매(110)가 신품일 수록 차량의 감속 시 엔진에 인가되는 리치(rich) 시간을 짧게 설정하며, 촉매가 에이징(ageing, 노화 또는 열화)됨에 따라 리치(rich) 시간(또는 리치 제어 시간)을 증가할 수 있다. 즉, 촉매(110)의 열화 진행 정도에 따라 차량의 감속 시 리치(rich) 제어 시간이 증가될 수 있다.
상기 차량의 감속 시 또는 정차 시 리치(rich) 시간 조절의 판단 기준은 다음과 같다. 촉매의 산소 흡방출 능력(또는 산소저장용량)(OxygenStorage Capacity, OSC)과 배기가스(EM)의 배출량은 비례관계를 가지므로, 제어기(115)는 주기적으로 촉매의 열화 정도의 판단기준인 OSC(또는 OSC 수준)를 측정하여 OSC가 줄어듦(감소됨)에 따라 리치(rich) 시간을 증가시킬 수 있다. 상기 리치(rich) 시간은 열화가 최대로 진행된(또는 열화정도가 최대인)(Full useful life) 촉매를 기준으로 매핑(mapping)한 시간을 초과하지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는, 차량의 감속 또는 차량의 정차 시 발생하는 촉매 온도의 저하에 의해, 정차 후 재출발 시 배기가스(EM)의 정화(특히, HC(탄화수소)의 정화)에 필요한 충분한 촉매 온도 미확보에 의한 배기가스 배출(emission slip)을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부(unit)” 또는 블록 또는 모듈은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 엔진
110: 촉매
115: 제어기
205: 차량 감속 검출 단계
210: OSC 측정 단계
215: 리치 제어 단계

Claims (14)

  1. 차량의 배기가스 정화 방법에 있어서,
    제어기가 상기 차량의 속도가 감소되는 지 여부를 검출하는 단계;
    상기 차량의 속도가 감소될 때, 상기 제어기가 촉매의 OSC(OxygenStorage Capacity)를 검출하는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 검출된 촉매의 OSC에 근거하여 엔진의 공연비에 관한 제어인 람다 리치(rich) 제어가 수행되도록 상기 엔진의 공연비를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 차량의 배기가스 정화 방법은,
    상기 검출된 촉매의 OSC가 감소될 때, 상기 제어기가 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 증가시키는 단계를 더 포함하는 차량의 배기가스 정화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 OSC는 상기 촉매의 열화 정도를 지시하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 차량의 배기가스 정화 방법은,
    상기 검출된 촉매의 OSC가 증가될 때, 상기 제어기가 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 엔진의 공연비를 제어할 때, 상기 엔진으로부터 배출되는 탄화수소의 농도가 증가되어 상기 촉매의 온도는 증가되는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 삼원촉매(TWC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량은 가솔린 차량을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 방법.
  8. 차량의 배기가스 정화 장치에 있어서,
    산화 및 환원 작용으로 배기가스를 정화시키는 촉매; 및
    상기 차량의 속도가 감소되는 지 여부를 검출하고, 상기 차량의 속도가 감소될 때, 상기 촉매의 OSC(OxygenStorage Capacity)를 검출하는 제어기;
    를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 검출된 촉매의 OSC에 근거하여 엔진의 공연비에 관한 제어인 람다 리치(rich) 제어가 수행되도록 상기 엔진의 공연비를 제어하고,
    상기 검출된 촉매의 OSC가 감소될 때, 상기 제어기는 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 증가시키는 차량의 배기가스 정화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 OSC는 상기 촉매의 열화 정도를 지시하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 장치.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 검출된 촉매의 OSC가 증가될 때, 상기 제어기는 상기 람다 리치(rich) 제어의 리치(rich) 제어 시간을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 엔진의 공연비를 제어할 때, 상기 엔진으로부터 배출되는 탄화수소의 농도가 증가되어 상기 촉매의 온도는 증가되는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 촉매는 삼원촉매(TWC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 차량은 가솔린 차량을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화 장치.
KR1020160149529A 2016-11-10 2016-11-10 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치 KR101865743B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160149529A KR101865743B1 (ko) 2016-11-10 2016-11-10 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160149529A KR101865743B1 (ko) 2016-11-10 2016-11-10 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180052335A KR20180052335A (ko) 2018-05-18
KR101865743B1 true KR101865743B1 (ko) 2018-06-08

Family

ID=62454014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160149529A KR101865743B1 (ko) 2016-11-10 2016-11-10 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101865743B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100444376B1 (ko) 2000-02-16 2004-08-16 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 엔진의 배기정화장치
JP2005163747A (ja) 2003-12-05 2005-06-23 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP2007032529A (ja) 2005-07-29 2007-02-08 Nissan Motor Co Ltd エンジンの燃料噴射制御装置
JP2007032357A (ja) 2005-07-25 2007-02-08 Hitachi Ltd 内燃機関の触媒診断装置およびその触媒診断装置を有する内燃機関を具備する自動車
JP2007247557A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の始動制御装置
JP2013083196A (ja) 2011-10-07 2013-05-09 National Traffic Safety & Environment Laboratory 減速走行下における触媒劣化診断方法
JP2013119809A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Toyota Motor Corp 内燃機関のインバランス検出装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100444376B1 (ko) 2000-02-16 2004-08-16 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 엔진의 배기정화장치
JP2005163747A (ja) 2003-12-05 2005-06-23 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP2007032357A (ja) 2005-07-25 2007-02-08 Hitachi Ltd 内燃機関の触媒診断装置およびその触媒診断装置を有する内燃機関を具備する自動車
JP2007032529A (ja) 2005-07-29 2007-02-08 Nissan Motor Co Ltd エンジンの燃料噴射制御装置
JP2007247557A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の始動制御装置
JP2013083196A (ja) 2011-10-07 2013-05-09 National Traffic Safety & Environment Laboratory 減速走行下における触媒劣化診断方法
JP2013119809A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Toyota Motor Corp 内燃機関のインバランス検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180052335A (ko) 2018-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107023355B (zh) 废气净化系统及其控制方法
US9957872B2 (en) Abnormality diagnosing apparatus
US8671661B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
US20110083429A1 (en) Catalyst passing component determining apparatus and exhaust purification apparatus for internal combustion engine
US9599002B2 (en) Engine control method for maintaining performance of oxidation catalyst
KR102654452B1 (ko) 자동차의 배기가스 정화장치 및 그 제어방법
US10047653B2 (en) Regeneration method for exhaust-gas aftertreatment systems
JP2002266626A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US8789359B2 (en) Exhaust gas purifying system of an internal combustion engine
JP2009513868A (ja) 自動車の排気ガスの酸化窒素を処理するための装置
JPWO2014034947A1 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
KR102440576B1 (ko) 배기가스 정화장치 및 그 제어 방법
KR102440575B1 (ko) 배기가스 정화장치 및 그 제어 방법
JP2009264320A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP6988648B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US20230175448A1 (en) Method and device for maintaining temperature of aftertreatment system of vehicle
KR101865743B1 (ko) 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치
US10883432B2 (en) Exhaust gas purification system for vehicle and method of controlling the same
KR20180064868A (ko) 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치
GB2529925A (en) A method of operating a vehicle
KR20200134576A (ko) 배기 시스템 및 이의 제어 방법
KR102451900B1 (ko) 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법
US10392997B2 (en) Method for operating an exhaust gas aftertreatment device of a motor vehicle
KR101886106B1 (ko) 배기가스 정화장치 및 그 제어 방법
JP2021173207A (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right