KR101886106B1 - Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same - Google Patents

Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same Download PDF

Info

Publication number
KR101886106B1
KR101886106B1 KR1020160153506A KR20160153506A KR101886106B1 KR 101886106 B1 KR101886106 B1 KR 101886106B1 KR 1020160153506 A KR1020160153506 A KR 1020160153506A KR 20160153506 A KR20160153506 A KR 20160153506A KR 101886106 B1 KR101886106 B1 KR 101886106B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
osc
inflection point
exhaust gas
amount
controlling
Prior art date
Application number
KR1020160153506A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180055552A (en
Inventor
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 KR1020160153506A priority Critical patent/KR101886106B1/en
Publication of KR20180055552A publication Critical patent/KR20180055552A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101886106B1 publication Critical patent/KR101886106B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101Three-way catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1624Catalyst oxygen storage capacity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 정화장치 제어 방법은, 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화하는 삼원촉매(three way catalyst, TWC)의 성능을 개선하도록 배기가스 정화 정치를 제어하는 방법에서, 온도 센서를 이용하여 상기 삼원촉매의 열부하를 계산하는 단계, 상기 열부하에 따른 상기 삼원촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC)를 측정하는 단계, 상기 OSC의 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하는 단계, 그리고 상기 변곡점을 전후로 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어하는 단계를 포함한다.A method of controlling an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention is a method of controlling exhaust gas purifying conditions to improve the performance of a three way catalyst (TWC) for purifying exhaust gas discharged from an engine, Calculating an oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst according to the thermal load, determining an inflection point using the variation of the OSC, And controlling the control variables related to the performance of the three-way catalyst differently around the inflection point.

Description

배기가스 정화장치 및 그 제어 방법{EXHAUST GAS PURIFICATION APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus,

본 발명은 배기가스 정화장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OSC 변화 경향이 바뀌는 변곡점을 전후로 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어함으로써, 삼원촉매의 성능을 개선시킬 수 있는 배기가스 정화장치 제어 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an exhaust gas purifying apparatus and a control method thereof, And a method of controlling the gas purifier.

최근, 자동차의 이용도가 증가하고 교통량이 증가함에 따라 배기 가스로 인한 대기오염의 문제가 심각한 사회문제로 대두되고 있다. Recently, as the use of automobiles has increased and traffic volume has increased, the problem of air pollution due to exhaust gas has become a serious social problem.

따라서, 각국의 정부는 배기 가스 규제를 위하여 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 배기 가스 내 오염물질에 대한 배출 기준을 정해놓고 있으며, 이러한 배기 가스 규제는 점차 강화되고 있다. Accordingly, governments in each country have set emission standards for pollutants in exhaust gases such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) to regulate exhaust gas. have.

또한, 각 자동차 제조사들은 한층 강화되고 있는 배기 가스 규제에 효과적으로 대응하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있으며, 신규 차량은 배기 가스 배출 기준에 맞추어 생산하고 있다. In addition, each automobile manufacturer is putting a lot of effort into effectively coping with the exhaust gas regulation which is being strengthened, and the new vehicle is produced in accordance with the exhaust gas emission standard.

특히, 자동차에서는 배기 가스 배출 기준을 충족시키기 위하여 귀금속이 담지된 삼원촉매 컨버터(three way catalyst converter)가 배기계에 장착되어 탄화수소의 분해, 일산화탄소의 산화, 및 질소산화물의 환원을 촉진시킨다. In particular, in automobiles, a three-way catalyst converter carrying a precious metal is mounted on the exhaust system to meet the exhaust emission standards, thereby promoting the decomposition of hydrocarbons, the oxidation of carbon monoxide, and the reduction of nitrogen oxides.

상기 삼원촉매는 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. The three-way catalyst means a catalyst which reacts with hydrocarbon compounds, carbon monoxide and nitrogen oxides (NOx) which are harmful components of exhaust gas to remove these compounds, and mainly Pt / Rh, Pd / Rh or Pt / Pd / Rh- .

그리고, 삼원촉매는 배기 가스의 공연비를 기준으로 린(lean: 산소과대)상태와 리치(rich: 연료과대)상태의 변동에 따라서 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키고, 질소산화물을 저감시키는 기능을 수행한다. The three-way catalyst performs a function of reducing carbon monoxide and hydrocarbons and reducing nitrogen oxides in accordance with lean (rich) and rich (rich) states based on the air-fuel ratio of the exhaust gas.

하지만, 이러한 삼원촉매는 촉매가 열화 될수록 촉매 성능이 떨어진다. 그러나 촉매 성능의 변화에 따른 삼원촉매 제어는 이뤄지지 않고 있다. 그리고, 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC) 양이 일정 값 이하인 영역에서 삼원촉매를 제어하는 경우에는 OSC 변화에 따른 촉매 성능의 변화가 커서 제어가 어렵고, 이에 따른 EM 등과 같은 촉매 성능의 악화를 발생하는 어려움이 있었다.However, the catalytic performance of such a three-way catalyst deteriorates as the catalyst deteriorates. However, three - way catalyst control has not been achieved due to changes in catalyst performance. In the case of controlling the three-way catalyst in the region where the amount of oxygen storage capacity (OSC) is less than a certain value, it is difficult to control the catalytic performance due to the change of the OSC, There was a difficulty to occur.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 삼원촉매의 열부하에 따른 OSC 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하고, 변곡점을 전후로 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어할 수 있는 배기가스 정화장치 제어 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for determining the inflection point using the amount of change in OSC according to the thermal load of a three-way catalyst, and to control the control variable related to the performance of the three- And to provide a method for controlling the exhaust gas purifying apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 정화장치 제어 방법은 XXXX를 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화하는 삼원촉매(three way catalyst, TWC)의 성능을 개선하도록 배기가스 정화 정치를 제어하는 방법에서, 온도 센서를 이용하여 상기 삼원촉매의 열부하를 계산하는 단계, 상기 열부하에 따른 상기 삼원촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC)를 측정하는 단계, 상기 OSC의 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하는 단계, 그리고 상기 변곡점을 전후로 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어하는 단계를 포함한다.A method for controlling an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention is a method for controlling an exhaust gas purifying state so as to improve performance of a three way catalyst (TWC) for purifying exhaust gas discharged from an engine, Calculating an oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst according to the thermal load, determining an inflection point using the amount of change of the OSC, calculating a thermal load of the three-way catalyst using a temperature sensor, And controlling the control variables related to the performance of the three-way catalyst differently before and after the inflection point.

상기 변곡점은, 상기 OSC의 변화량의 감소율이 변하는 지점을 포함할 수 있다. The inflection point may include a point at which the rate of decrease of the variation of the OSC varies.

상기 변곡점을 결정하는 단계는, 삼원촉매 전단에서의 온도를 누적하여 열부하를 계산하고, 상기 열부하에 따른 OSC 양을 측정하여 OSC 감소율을 계산하며, 상기 OSC 감소율의 절대값이 일정한 값 이하이면, 상기 변곡점을 지난 것으로 결정할 수 있다.Wherein the step of determining the inflection point includes calculating a thermal load by accumulating temperatures at a front end of the three-way catalyst, calculating an OSC reduction rate by measuring an OSC amount according to the thermal load, and if the absolute value of the OSC reduction rate is less than a predetermined value, It can be determined that the inflection point has passed.

상기 제어 변수는, 촉매히팅(Catalyst Heating) 기간, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간, 감속 시 람다 리치 제어 기간, 엔진의 고rpm 유지 기간, 또는 점화시기 유지 기간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Wherein the control variable includes at least one of a catalytic heating period, an oxygen (O 2 ) purge period after fuel cut, a lambda rich control period during deceleration, a high rpm holding period of the engine, . ≪ / RTI >

상기 제어 변수를 제어하는 단계는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 상기 삼원촉매의 에이징에 따라 상기 제어 변수를 순차적으로 증가 또는 감소시키도록 제어하고, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 제어 변수가 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.Controlling the control variable to sequentially increase or decrease the control variable according to the aging of the three-way catalyst when the amount of change of the OSC is before the inflection point; , It is possible to control the control variable to have a predetermined set value.

상기 제어 변수를 제어하는 단계는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 촉매히팅(Catalyst Heating, CH) 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 촉매히팅 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.Wherein the controlling of the control variable controls the catalytic heating (CH) period to linearly increase when the amount of change of the OSC is before the inflection point, and when the amount of change of the OSC is after the inflection point, It is possible to control the catalyst heating period to have a predetermined set value.

상기 제어 변수를 제어하는 단계는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간을 선형적으로 감소시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 산소퍼지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.Controlling the control variable, when the change amount of the OSC of the inflection point before the fuel cut off (Fuel cut) after the oxygen (O 2), and control so as to reduce the purge period linearly, the amount of change in the OSC the In the case of the inflection point or later, it is possible to control the oxygen purge period to have a predetermined set value.

상기 제어 변수를 제어하는 단계는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 감속 시 람다 리치 제어 기간을 선형적으로 감소시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 람다 리치 제어 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.Wherein the controlling of the control variable controls the lambda-rich control period during deceleration to be linearly reduced when the amount of change of the OSC is before the inflection point, and when the amount of change of the OSC is after the inflection point, The control period can be controlled to have a predetermined set value.

상기 제어 변수를 제어하는 단계는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 엔진의 고rpm 유지 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 고rpm 유지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다. Wherein the controlling of the control parameter controls to increase the high rpm holding period of the engine linearly when the variation amount of the OSC is before the inflection point and when the variation amount of the OSC is after the inflection point, It is possible to control the sustain period to have a predetermined set value.

상기 제어 변수를 제어하는 단계는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 점화시기 유지 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 점화시기 유지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.Wherein the controlling of the control parameter controls the ignition timing maintaining period to be linearly increased when the amount of change of the OSC is before the inflection point and when the amount of change of the OSC is beyond the inflection point, It is possible to control to have the predetermined set value.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 정화장치는 엔진의 배기가스를 정화시키도록 구비되는 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시키는 삼원촉매(three way catalyst, TWC), 상기 삼원촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC)를 측정하는 산소센서, 그리고 상기 삼원촉매의 열부하를 계산하고, 상기 열부하에 따른 상기 OSC의 변화량을 이용해서 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 제어하는 제어부를 포함한다.An exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention is an exhaust gas purifying apparatus provided to purify an exhaust gas of an engine. The exhaust purifying apparatus is disposed in an exhaust line through which exhaust gas discharged from the engine passes, A three way catalyst (TWC) for converting harmful substances including carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides into harmless components by oxidation-reduction reaction, an oxygen storage capacity (OSC ), And a controller for calculating a thermal load of the three-way catalyst and controlling a control parameter related to the performance of the three-way catalyst using the change amount of the OSC according to the thermal load.

상기 제어 변수는, 촉매히팅(Catalyst Heating) 기간, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간, 감속 시 람다 리치 제어 기간, 엔진의 고rpm 유지 기간, 또는 점화시기 유지 기간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Wherein the control variable includes at least one of a catalytic heating period, an oxygen (O 2 ) purge period after fuel cut, a lambda rich control period during deceleration, a high rpm holding period of the engine, . ≪ / RTI >

상기 제어부는, 상기 OSC의 변화량의 감소율이 변하는 변곡점을 결정하고, 상기 변곡점을 전후로 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어할 수 있다.The control unit may determine an inflection point at which the rate of decrease of the variation of the OSC varies and control the control variable related to the performance of the three-way catalyst differently around the inflection point.

상기 제어부는, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 상기 삼원촉매의 에이징에 따라 상기 제어 변수를 순차적으로 증가 또는 감소시키도록 제어하고, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 제어 변수가 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.Wherein the control unit controls the control variable to be sequentially increased or decreased in accordance with the aging of the three-way catalyst when the change amount of the OSC is before the inflection point, and when the change amount of the OSC is after the inflection point, Can have a predetermined set value.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 삼원촉매의 열부하에 따른 OSC 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하고, 변곡점을 전후로 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어함으로써, 각종 제어 변수의 제어 정확도를 향상시키고, 삼원촉매의 성능을 개선하여 배기가스의 정화 성능을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.As described above, according to the present invention, the inflection point is determined by using the amount of change of OSC according to the thermal load of the three-way catalyst, and the control accuracy of various control parameters is improved by controlling the control variable related to the performance of the three- Thereby improving the performance of the three-way catalyst and improving the purification performance of the exhaust gas.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 삼원촉매의 성능을 개선하기 배기가스 정화장치의 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기가스 정화장치가 삼원촉매의 성능을 개선하기 위해 제어 변수를 제어하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 삼원촉매의 에이징에 따른 OCS의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 도 3의 변곡점에 따른 각 제어 영역의 제어 변수의 예를 도시한 그래프이다.
도 5는 삼원촉매의 OCS 변화와 EM의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 삼원촉매의 OCS 변화에 따른 배기가스 정화 성능을 비교하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 제어 영역 별로 삼원촉매의 에이징 시간에 따른 OCS 변화를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 제어 영역 별로 OCS 변화가 배기가스 정화 성능에 미치는 영향을 도시한 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a structure of an exhaust gas purifying apparatus for improving performance of a three-way catalyst according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a flowchart briefly illustrating a process of controlling an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention to control the control parameters to improve the performance of the three-way catalyst.
3 is a graph showing changes in OCS due to aging of a three-way catalyst according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing an example of control variables of each control region according to the inflection point of FIG.
5 is a graph showing the correlation between the OCS change and the EM of the three-way catalyst.
6 is a graph comparing the exhaust gas purifying performance according to the OCS change of the three-way catalyst.
7 is a graph showing changes in OCS according to aging time of a three-way catalyst according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the effect of the OCS change on the exhaust gas purifying performance for each control region according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화장치는 차량뿐만 아니라 화석 연료를 태워 에너지를 얻고 그 과정에서 발생되는 가스를 대기 중으로 배출하는 다양한 장치에 적용될 수 있다. 본 명세서에서는 상기 배기가스 정화장치가 차량에 적용되는 것을 예시하나, 차량에만 적용되는 것으로 해석되어서는 안 된다.The exhaust gas purifying apparatus according to the embodiment of the present invention can be applied not only to a vehicle but also to various devices for obtaining energy by burning fossil fuel and discharging gas generated in the process to the atmosphere. In this specification, the exhaust gas purifying apparatus is applied to a vehicle, but it should not be construed as being applied only to a vehicle.

차량에는 동력을 발생시키기 위한 엔진이 탑재되어 있다. 상기 엔진은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진은 흡기 매니폴드에 연결되어 연소실 내부로 공기를 유입받으며, 배기 매니폴드에 연결되어 연소 과정에서 발생된 배기가스는 배기 매니폴드에 모인 후 차량의 외부로 배출되게 된다. 상기 연소실 또는 흡기 매니폴드에는 인젝터가 장착되어 연료를 연소실 또는 흡기 매니폴드 내부로 분사한다.The vehicle is equipped with an engine for generating power. The engine combusts a mixture of fuel and air to convert chemical energy into mechanical energy. The engine is connected to an intake manifold to introduce air into the combustion chamber, and is connected to an exhaust manifold so that the exhaust gas generated in the combustion process is collected in the exhaust manifold and discharged to the outside of the vehicle. An injector is mounted on the combustion chamber or the intake manifold to inject fuel into the combustion chamber or the intake manifold.

상기 엔진에서 발생된 배기가스는 배기가스를 통하여 차량 외부로 배출된다. 상기 배기 장치는 배기 파이프와 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation; EGR) 장치를 포함할 수 있다. The exhaust gas generated in the engine is discharged to the outside of the vehicle through the exhaust gas. The exhaust device may include an exhaust pipe and an exhaust gas recirculation (EGR) device.

상기 배기 파이프는 상기 배기 매니폴드에 연결되어 배기가스를 차량의 외부로 배출시킨다. The exhaust pipe is connected to the exhaust manifold to exhaust the exhaust gas to the outside of the vehicle.

배기가스 재순환 장치는 배기 파이프 상에 장착되어 엔진에서 배출되는 배기가스는 상기 배기가스 재순환 장치를 통과한다. 또한, 상기 배기가스 재순환 장치는 상기 흡기 매니폴드에 연결되어 배기가스의 일부를 공기에 섞어 연소 온도를 제어한다. 이러한 연소 온도는 상기 배기가스 재순환 장치에 구비된 EGR 밸브(도시하지 않음)를 ON/OFF 제어함으로써 조절될 수 있다. 즉, EGR 밸브를 ON/OFF 제어함으로써 흡기 매니폴드에 공급되는 배기가스의 양을 조절한다. The exhaust gas recirculation device is mounted on the exhaust pipe, and the exhaust gas discharged from the engine passes through the exhaust gas recirculation device. The exhaust gas recirculation device is connected to the intake manifold to mix a part of the exhaust gas with the air to control the combustion temperature. Such a combustion temperature can be adjusted by controlling ON / OFF of an EGR valve (not shown) provided in the exhaust gas recirculation device. That is, the amount of exhaust gas supplied to the intake manifold is regulated by controlling ON / OFF of the EGR valve.

상기 배기 장치에는 배기 파이프에 장착되어 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 매연 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 매연 필터는 배기가스에 포함된 입자상 물질 외의 유해한 물질을 정화하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화장치일 수 있다. The exhaust device may further include a soot filter mounted on the exhaust pipe and collecting particulate matter contained in the exhaust gas. The particulate filter may be an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention for purifying harmful substances other than the particulate matter contained in the exhaust gas.

이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화장치 및 배기가스 정화장치 제어 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying apparatus control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 삼원촉매의 성능을 개선하기 배기가스 정화장치의 구조를 간략히 도시한 도면이다. 이때, 배기가스 정화장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a structure of an exhaust gas purifying apparatus for improving performance of a three-way catalyst according to an embodiment of the present invention; FIG. At this time, the exhaust gas purifying apparatus shows only the schematic configuration necessary for the explanation according to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this configuration.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화장치는 엔진(100), 연소실(102), 인젝터(104), 배기라인(110), 삼원촉매(three way catalyst, TWC)(120), 람다센서(130), 온도센서(140), 산소센서(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 1, an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention includes an engine 100, a combustion chamber 102, an injector 104, an exhaust line 110, a three way catalyst (TWC) 120 A lambda sensor 130, a temperature sensor 140, an oxygen sensor 150, and a controller 160.

외기가 상기 엔진(100)의 상기 연소실(102)로 공급되고, 상기 인젝터(104)는 상기 연소실(102)로 연료를 설정된 시점에 설정된 양을 분사하고, 연소된 배기가스는 상기 배기라인(110)의 상기 삼원촉매(120)를 거쳐서 외부로 배출된다.Outside air is supplied to the combustion chamber 102 of the engine 100 and the injector 104 injects a predetermined amount of fuel into the combustion chamber 102 and the exhausted combustion gas is exhausted to the exhaust line 110 And is discharged to the outside through the three-way catalyst 120 of FIG.

삼원촉매(120)는 엔진(100)에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인(110)에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시킨다.The three-way catalyst 120 is disposed in an exhaust line 110 through which exhaust gas discharged from the engine 100 passes, and a harmful substance including carbon monoxide, hydrocarbon, and nitrogen oxide contained in the exhaust gas is subjected to oxidation- To harmless components.

람다센서(130)는 상기 배기라인(110)을 지나는 배기가스의 람다값을 감지하고, 이 신호를 상기 제어부(160)로 송부하며, 상기 제어부(160)는 람다값을 이용하여 상기 인젝터(104)를 제어할 수 있고, 상기 인젝터(104)의 연료차단 상태 등을 판단할 수 있다.The lambda sensor 130 senses the lambda value of the exhaust gas passing through the exhaust line 110 and transmits the signal to the control unit 160. The control unit 160 controls the injector 104 And it is possible to determine the fuel cut-off state of the injector 104 or the like.

온도 센서(140)는 삼원촉매(120)의 전단 또는 후단에 배치되며, 배기가스의 온도, 흡입공기 유량, 또는 삼원촉매(120)의 촉매 온도를 측정하고, 측정된 온도 정보를 제어부(160)에 제공한다.The temperature sensor 140 is disposed at a front end or a rear end of the three-way catalyst 120. The temperature sensor 140 measures the temperature of the exhaust gas, the intake air flow rate, or the catalyst temperature of the three- .

또한, 산소센서(150)는 삼원촉매(120)의 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, 이하 OSC)을 측정하여 측정된 산소 저장 용량 정보를 제어부(160)에 제공한다. 여기서, 산소센서(150)는 삼원촉매(120)에 배치되는 것으로 설명하였으나, 산소센서(150)는 삼원촉매(120)의 전단 또는 후단에 배치될 수도 있으며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Also, the oxygen sensor 150 measures the oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst 120 and provides the measured oxygen storage capacity information to the controller 160. Although the oxygen sensor 150 is described as being disposed in the three-way catalyst 120, the oxygen sensor 150 may be disposed at the front end or the rear end of the three-way catalyst 120, no.

제어부(160)는 온도 센서(140)에서 측정된 온도 정보 또는 흡입공기 유량을 이용해 삼원촉매(120)의 열부하를 계산하고, 상기 열부하에 따른 OSC의 변화량을 이용해서 상기 삼원촉매(120)의 성능과 관련된 제어 변수를 제어한다. 여기서, 제어 변수는 촉매히팅(Catalyst Heating) 기간, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간, 감속 시 람다 리치 제어 기간, 엔진의 고rpm 유지 기간, 또는 점화시기 유지 기간 중 적어도 하나를 포함한다.The control unit 160 calculates the thermal load of the three-way catalyst 120 using the temperature information measured by the temperature sensor 140 or the intake air flow rate and calculates the performance of the three way catalyst 120 using the change amount of the OSC according to the heat load. Lt; / RTI > Here, the control variable includes at least one of a catalytic heating period, an oxygen (O2) purge period after fuel cut, a lambda rich control period during deceleration, a high rpm holding period of the engine, .

제어부(160)는 열부하에 따른 상기 OSC의 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하고, 상기 변곡점을 전후로 삼원촉매(120)의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어할 수 있다. 여기서, 변곡점은 상기 OSC의 변화량의 감소율이 변하는 지점을 포함한다. 또한, 변곡점은 촉매의 에이징 시간에 따른 OSC 양의 감소 경향이 급하게 감소하다 완만하게 감소하는 경향을 나타내는 지점을 포함할 수 있다.The control unit 160 determines an inflection point using the variation amount of the OSC according to the thermal load and controls the control variable related to the performance of the three-way catalyst 120 differently around the inflection point. Here, the inflection point includes a point at which the rate of decrease of the variation of the OSC changes. In addition, the inflection point may include a point indicating a tendency that the decreasing tendency of the amount of OSC decreases rapidly with the aging time of the catalyst and gradually decreases.

제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 변곡점 이전인 경우, 상기 삼원촉매(120)의 에이징에 따라 제어 변수를 순차적으로 증가 또는 감소시키도록 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 제어 변수가 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다. 여기서, 기설정된 설정값은 촉매의 보증기간에 해당하는 거리값을 기준으로 촉매의 성능을 유지하기 위해 설정되는 값을 포함한다.When the amount of change of the OSC is before the inflection point, the control unit 160 may control the control variable to sequentially increase or decrease the control variable according to the aging of the three-way catalyst 120. [ The control unit 160 may control the control variable to have a preset value when the amount of change of the OSC is beyond the inflection point. Here, the predetermined set value includes a value set to maintain the performance of the catalyst based on the distance value corresponding to the guaranteed period of the catalyst.

예를 들어, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 촉매히팅(Catalyst Heating, CH) 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어한다. 그리고, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 촉매히팅 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.For example, the control unit 160 controls the catalytic heating (CH) period to linearly increase when the amount of change of the OSC is before the inflection point. The control unit 160 may control the catalyst heating period to have a predetermined set value when the amount of change of the OSC is the inflection point or more.

또한, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간을 선형적으로 감소시키도록 제어한다. 그리고, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 산소퍼지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.In addition, when the amount of change of the OSC is before the inflection point, the control unit 160 controls the oxygen (O 2 ) purge period to be linearly reduced after the fuel cut. The control unit 160 may control the oxygen purge period to have a predetermined set value when the amount of change of the OSC is the inflection point or more.

제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 감속 시 람다 리치 제어 기간을 선형적으로 감소시키도록 제어한다. 또한, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 람다 리치 제어 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.The control unit 160 controls the lambda-rich control period during deceleration to be linearly reduced when the amount of change of the OSC is before the inflection point. The control unit 160 may control the lambda-rich control period to have a predetermined set value when the variation amount of the OSC is beyond the inflection point.

제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 엔진의 고rpm 유지 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어한다. 또한, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 고rpm 유지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.The control unit 160 controls to increase the high rpm holding period of the engine linearly when the variation amount of the OSC is before the inflection point. Further, when the amount of change of the OSC is equal to or greater than the inflection point, the control unit 160 may control the high rpm holding period to have a predetermined set value.

제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 점화시기 유지 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어한다. 또한, 제어부(160)는 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 점화시기 유지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다.The control unit 160 controls the ignition timing maintaining period to be linearly increased when the amount of change of the OSC is before the inflection point. The control unit 160 may control the ignition timing maintaining period to have a predetermined set value when the amount of change of the OSC is beyond the inflection point.

이러한 목적을 위하여, 제어부(160)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화장치의 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다. For this purpose, the control unit 160 may be implemented with one or more processors operated by the set program, and the set program may be programmed to perform each step of the control method of the exhaust gas purifying apparatus according to the embodiment of the present invention. .

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기가스 정화장치가 삼원촉매의 성능을 개선하기 위해 제어 변수를 제어하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이하의 흐름도는 도 1의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.2 is a flowchart briefly illustrating a process of controlling an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention to control the control parameters to improve the performance of the three-way catalyst. The following flowchart will be described using the same reference numerals in conjunction with the configuration of Fig.

도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 배기가스 정화장치는 온도센서의 온도값과 흡입 공기 유량을 이용해서 삼원촉매(120)의 열부하를 계산한다(S102).Referring to FIG. 2, the exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention calculates the thermal load of the three-way catalyst 120 using the temperature value of the temperature sensor and the intake air flow rate (S102).

그리고, 배기가스 정화장치는 상기 열부하에 따른 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC)을 측정한다(S104).Then, the exhaust gas purifier measures the oxygen storage capacity (OSC) according to the thermal load (S104).

배기가스 정화장치는 OSC의 변화량을 이용해서 변곡점을 결정한다(S106). 여기서, 변곡점은 상기 OSC의 변화량의 감소율이 변하는 지점을 포함한다. 변곡점은 촉매의 에이징 시간에 따른 OSC 양의 감소 경향이 급하게 감소하다 완만하게 감소하는 경향을 나타내는 지점을 포함할 수 있다.The exhaust gas purifier determines the inflection point using the amount of change of the OSC (S106). Here, the inflection point includes a point at which the rate of decrease of the variation of the OSC changes. The inflection point may include a point indicating a tendency that the decreasing tendency of the amount of OSC depending on the aging time of the catalyst is rapidly decreased and gradually decreases.

배기가스 정화장치는 삼원촉매(120) 전단에서의 온도를 누적하여 열부하를 계산하고, 상기 열부하에 따른 OSC 양을 측정하여 OSC 감소율을 계산한다. 그리고, 배기가스 정화장치는 상기 OSC 감소율의 절대값이 일정한 값 이하이면, 상기 변곡점을 지난 것으로 결정할 수도 있다.The exhaust gas purifying apparatus calculates the heat load by accumulating the temperature at the front end of the three-way catalyst 120, and calculates the OSC reduction rate by measuring the amount of OSC according to the heat load. If the absolute value of the OSC reduction rate is less than a predetermined value, the exhaust gas purifier may determine that the inflection point has passed.

또한, 배기가스 정화장치는, 열부하에 따른 OCS 값이 상기 변곡점의 OCS 값보다 큰 경우, 삼원촉매의 에이징에 따라 제어 변수를 순차적으로 증가 또는 감소시키도록 제어할 수 있다(S108, S110). 여기서, 제어 변수는 촉매히팅(Catalyst Heating) 기간, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간, 감속 시 람다 리치 제어 기간, 엔진의 고rpm 유지 기간, 또는 점화시기 유지 기간 중 적어도 하나를 포함한다.If the OCS value of the exhaust gas is greater than the OCS value of the inflection point, the exhaust gas purifying apparatus may control the control parameters to be sequentially increased or decreased according to the aging of the three-way catalyst (S108, S110). Here, the control variable includes at least one of a catalytic heating period, an oxygen (O2) purge period after fuel cut, a lambda rich control period during deceleration, a high rpm holding period of the engine, .

그리고, 배기가스 정화장치는, OCS 값이 상기 변곡점의 OCS 값보다 작은 경우, 제어 변수가 기설정된 설정값을 갖도록 제어할 수 있다(S112). 여기서, 기설정된 설정값은 촉매의 보증기간에 해당하는 거리값을 기준으로 촉매의 성능을 유지하기 위해 설정되는 값을 포함한다.If the OCS value is smaller than the OCS value of the inflection point, the exhaust gas purifier may control the control parameter to have a predetermined set value (S112). Here, the predetermined set value includes a value set to maintain the performance of the catalyst based on the distance value corresponding to the guaranteed period of the catalyst.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 삼원촉매의 에이징에 따른 OCS의 변화를 도시한 그래프이고, 도 4는 도 3의 변곡점에 따른 각 제어 영역의 제어 변수의 예를 도시한 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing changes in OCS due to aging of the three-way catalyst according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing an example of control variables of each control region according to the inflection point of FIG.

삼원촉매는 열화가 진행됨에 따라 초기에는 OSC양이 급격하게 감소하다가, 일정시간이 지나면 OSC양이 완만하게 감소한다. 따라서, 도 3과 같이, OSC 변화 경향이 변하는 TWC의 변곡점이 존재하며, 변곡점을 기준으로 OSC가 급격히 감소하는 구간(Zone_1)과 OSC가 완만히 감소하는 구간(Zone_2)으로 구분할 수 있다. As the degradation proceeds, the amount of OSC decreases sharply at the beginning, and after a certain time, the amount of OSC decreases slowly. Accordingly, as shown in FIG. 3, there is an inflection point of the TWC in which the tendency of the OSC change varies, and it can be divided into a zone (Zone_1) in which the OSC rapidly decreases based on the inflection point and a zone (Zone_2) in which the OSC gently decreases.

변곡점 이전의 경우(Zone_1)은, 에이징 시간에 따른 OSC의 변화가 크나, OSC 변화에 따른 EM 영향이 적으므로, 삼원촉매의 성능과 관련된 제어변수의 제어가 용이하다.In the case before the inflection point (Zone_1), since the OSC changes largely according to the aging time, the influence of the EM due to the change of the OSC is small, so that it is easy to control the control parameters related to the performance of the three-way catalyst.

하지만, 변곡점 이후의 경우(Zone_2)에는, 에이징 시간에 따른 OSC의 변화가 작으나, OSC 변화에 따른 EM 영향이 민감하므로, 삼원촉매의 성능과 관련된 제어변수의 제어에 어려움이 있다.However, in the case after the inflection point (Zone_2), the change of the OSC according to the aging time is small, but the influence of the EM due to the change of the OSC is sensitive, so that it is difficult to control the control parameters related to the performance of the three-way catalyst.

도 5는 삼원촉매의 OCS 변화와 EM의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the correlation between the OCS change and the EM of the three-way catalyst.

도 5를 참조하면, 삼원촉매의 에이징 시간에 따른 OSC 변화는 변곡점을 전후 많은 변화가 발생하고, EM 변화 경향은 삼원촉매의 에이징 시간이 증가하는 방향 및 OSC가 감소하는 방향으로 갈수록 증가하는 상관 관계를 보여준다. 그리고, EM 변화 경향은 변곡점 이전의 경우(Zone_1) 보다 변곡점 이후의 경우(Zone_2)에 더 민감함을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the OSC changes according to the aging time of the three-way catalyst cause many changes before and after the inflection point, and the EM change tendency increases with increasing aging time of the three- Lt; / RTI > Also, the EM trend is more sensitive to the inflection point (Zone_2) than to the inflection point (Zone_1).

도 6은 삼원촉매의 OCS 변화에 따른 배기가스 정화 성능을 비교하는 그래프이다.6 is a graph comparing the exhaust gas purifying performance according to the OCS change of the three-way catalyst.

도 6을 참조하면, 삼원촉매의 에이징 시간에 따른 OSC 변화는 변곡점을 전후 많은 변화가 발생하고, 배기가스 정화 성능은 삼원촉매의 에이징 시간이 증가하는 방향 및 OSC가 감소하는 방향으로 갈수록 감소한다. 따라서, 배기가스 정화 성능은 변곡점을 기준으로 변하고, 변곡점 이전의 경우(Zone_1) 보다 변곡점 이후의 경우(Zone_2)에 정화 성능이 떨어짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, a change in OSC according to the aging time of the three-way catalyst causes many changes before and after the inflection point, and the exhaust gas purifying performance decreases toward a direction in which the aging time of the three-way catalyst increases and a direction in which the OSC decreases. Therefore, it can be seen that the exhaust gas purifying performance varies based on the inflection point, and the purifying performance is lower in the zone after the inflection point (Zone_2) than in the zone before the inflection point (Zone_1).

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 제어 영역 별로 삼원촉매의 에이징 시간에 따른 OCS 변화를 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 제어 영역 별로 OCS 변화가 배기가스 정화 성능에 미치는 영향을 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing changes in OCS according to the aging time of the three-way catalyst according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph showing changes in OCS according to control regions according to an embodiment of the present invention, As shown in FIG.

도 7을 참조하면, 변곡점을 기준으로 OSC 감소량이 변하고, OSC 변화 경향이 변곡점 이전의 경우(Zone_1)와 변곡점 이후의 경우(Zone_2)에 서로 달라진다. 변곡점 이전의 경우(Zone_1)는 OSC 감소율이 크고, 변곡점 이후의 경우(Zone_2)는 OSC 감소율이 적다. Referring to FIG. 7, the OSC decrease amount changes with reference to the inflection point, and the OSC change tendency differs between the case before the inflection point (Zone_1) and the case after the inflection point (Zone_2). In the case of the inflection point (Zone_1), the decrease rate of the OSC is large. In the case of the inflection point (Zone_2), the decrease rate of the OSC is small.

하지만, 도 8을 참조하면, 변곡점 이전의 경우(Zone_1)에는 OSC량 변화가 EM 변화에 미치는 영향이 둔감하나, 변곡점 이후의 경우(Zone_2)에는 OSC량 변화가 EM 변화에 미치는 영향이 민감하다.However, referring to FIG. 8, the influence of the OSC amount change on the EM change before the inflection point (Zone_1) is insensitive, but the influence of the OSC amount change on the EM change after the inflection point (Zone_2) is sensitive.

따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 배기가스 정화장치는 도 4와 같이, 변곡점을 기준으로 삼원촉매의 성능과 관련된 제어변수를 다르게 제어한다. Therefore, as shown in FIG. 4, the exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention controls the control parameters related to the performance of the three-way catalyst differently based on the inflection point.

예를 들어, 변곡점 이전의 경우(Zone_1)에는 촉매의 열부하에 따른 OSC 양(A)에 따라 제어변수 값(C)이 선형적으로 감소 또는 증가하도록 제어한다. 도 4는 제어변수가 선형적으로 증가하는 예를 도시한 것에 불과하면, 제어변수는 선형적으로 감소하도록 제어할 수도 있으며, 이는 제어 변수의 종류에 따라 다르게 적용될 수 있다.For example, in the case of Zone 1 before the inflection point, the control variable C is linearly decreased or increased in accordance with the amount of the OSC (A) depending on the thermal load of the catalyst. 4 shows an example in which the control variable linearly increases, the control variable may be controlled to decrease linearly, which may be applied differently depending on the type of the control variable.

그리고, 변곡점 이후의 경우(Zone_2)에는 변곡점에서의 열부하에 따른 OSC 양(B)에 대응되는 제어변수 값(D)을 갖도록 제어할 수 있다.In the case of the zone after the inflection point Zone_2, it is possible to control the control parameter value D to correspond to the OSC amount B according to the thermal load at the inflection point.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 배기가스 정화장치 및 제어 방법은 삼원촉매의 열부하에 따른 OSC 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하고, 변곡점을 전후로 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어함으로써, 각종 제어 변수의 제어 정확도를 향상시키고, 삼원촉매의 성능을 개선하여 배기가스의 정화 성능을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.As described above, according to the exhaust gas purifying apparatus and the control method of the present invention, the inflection point is determined by using the amount of change in OSC according to the thermal load of the three-way catalyst, and the control variable related to the performance of the three- , The control accuracy of various control parameters is improved, and the performance of the three-way catalyst is improved to provide an environment capable of improving the purification performance of the exhaust gas.

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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

Claims (14)

엔진에서 배출되는 배기가스를 정화하는 삼원촉매(three way catalyst, TWC)의 성능을 개선하도록 배기가스 정화 정치를 제어하는 방법에서,
온도 센서를 이용하여 상기 삼원촉매의 열부하를 계산하는 단계,
상기 열부하에 따른 상기 삼원촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC)를 측정하는 단계,
상기 OSC의 변화량을 이용해서 변곡점을 결정하는 단계, 그리고
상기 변곡점을 전후로 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어하는 단계
를 포함하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
In a method for controlling the exhaust gas purifying conditions so as to improve the performance of a three way catalyst (TWC) for purifying the exhaust gas discharged from the engine,
Calculating a thermal load of the three-way catalyst using a temperature sensor,
Measuring an oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst according to the thermal load;
Determining an inflection point using the variation amount of the OSC, and
Controlling the control variables related to the performance of the three-way catalyst differently before and after the inflection point
And the exhaust gas purifying apparatus.
제1항에 있어서,
상기 변곡점은,
상기 OSC의 변화량의 감소율이 변하는 지점을 포함하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
The inflection point
Wherein the rate of change of the amount of change of the OSC varies.
제1항에 있어서,
상기 변곡점을 결정하는 단계는,
삼원촉매 전단에서의 온도 누적하여 열부하를 계산하고, 상기 열부하에 따른 OSC 양을 측정하여 OSC 감소율을 계산하며, 상기 OSC 감소율의 절대값이 일정한 값 이하이면, 상기 변곡점을 지난 것으로 결정하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the inflection point comprises:
Calculating an OSC reduction rate by measuring the amount of the OSC according to the thermal load, calculating a thermal load by accumulating the temperature at the front end of the three-way catalyst, calculating an OSC reduction rate according to the thermal load, and if the absolute value of the OSC reduction rate is less than a predetermined value, Device control method.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수는,
촉매히팅(Catalyst Heating) 기간, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간, 감속 시 람다 리치 제어 기간, 엔진의 고rpm 유지 기간, 또는 점화시기 유지 기간 중 적어도 하나를 포함하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the control variable comprises:
Including at least one of a catalytic heating period, an oxygen (O 2 ) purge period after fuel cut, a lambda rich control period during deceleration, a high rpm maintenance period of the engine, or an ignition timing maintenance period A method of controlling a purifier.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수를 제어하는 단계는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 상기 삼원촉매의 에이징에 따라 상기 제어 변수를 순차적으로 증가 또는 감소시키도록 제어하고,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 제어 변수가 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the control variable comprises:
Controlling the control variable to increase or decrease in accordance with the aging of the three-way catalyst when the change amount of the OSC is before the inflection point,
And controls the control variable to have a predetermined set value when the amount of change of the OSC is equal to or greater than the inflection point.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수를 제어하는 단계는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 촉매히팅(Catalyst Heating, CH) 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 촉매히팅 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the control variable comprises:
Wherein the control unit controls the catalytic heating (CH) period to linearly increase when the amount of change of the OSC is before the inflection point, and when the amount of change of the OSC is after the inflection point, To the exhaust gas purifying apparatus.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수를 제어하는 단계는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간을 선형적으로 감소시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 산소퍼지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the control variable comprises:
If the amount of change in the OSC of the inflection point before the fuel cut off (Fuel cut) after the controls so as to reduce the purge period the oxygen (O 2) linearly, when the amount of change in the OSC is after the inflection point, the oxygen purge period And the exhaust gas purifying device has a predetermined set value.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수를 제어하는 단계는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 감속 시 람다 리치 제어 기간을 선형적으로 감소시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 람다 리치 제어 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the control variable comprises:
And controlling the lambda-rich control period to be linearly decreased when the amount of change of the OSC is before the inflection point, and when the amount of change of the OSC is beyond the inflection point, Wherein the exhaust gas purifying apparatus is controlled by the exhaust gas purifying apparatus.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수를 제어하는 단계는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 엔진의 고rpm 유지 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 고rpm 유지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the control variable comprises:
Wherein when the amount of change of the OSC is before the inflection point, the controller controls the engine to maintain the high rpm maintaining period linearly, and when the change amount of the OSC is after the inflection point, Wherein the exhaust gas purifying apparatus is controlled by the exhaust gas purifying apparatus.
제1항에 있어서,
상기 제어 변수를 제어하는 단계는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 점화시기 유지 기간을 선형적으로 증가시키도록 제어하며, 상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 점화시기 유지 기간이 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the control variable comprises:
Controlling the ignition timing maintaining period to be linearly increased when the amount of change of the OSC is before the inflection point and controlling the ignition timing maintaining period to have a predetermined set value when the variation amount of the OSC is beyond the inflection point A method for controlling an exhaust gas purifier.
엔진의 배기가스를 정화시키도록 구비되는 배기가스 정화장치에 있어서,
상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시키는 삼원촉매(three way catalyst, TWC),
상기 삼원촉매에 저장되는 산소 저장 용량(oxygen storage capacity, OSC)를 측정하는 산소센서, 그리고
상기 삼원촉매의 열부하를 계산하고, 상기 열부하에 따른 상기 OSC의 변화량을 이용해서 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 제어하는 제어부
를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 OSC의 변화량의 감소율이 변하는 변곡점을 결정하고, 상기 변곡점을 전후로 상기 삼원촉매의 성능과 관련된 제어 변수를 다르게 제어하는 배기가스 정화장치.
1. An exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas of an engine, comprising:
A three-way catalyst which is disposed in an exhaust line through which exhaust gas discharged from the engine passes and which converts harmful substances including carbon monoxide, hydrocarbon, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas into harmless components by an oxidation- catalyst, TWC),
An oxygen sensor for measuring the oxygen storage capacity (OSC) stored in the three-way catalyst, and
A control unit for controlling the control parameters related to the performance of the three-way catalyst by using the change amount of the OSC according to the thermal load,
/ RTI >
Wherein,
Wherein an inflection point at which the rate of decrease of the variation amount of the OSC changes is determined, and control variables related to the performance of the three-way catalyst are controlled differently around the inflection point.
제11항에 있어서,
상기 제어 변수는,
촉매히팅(Catalyst Heating) 기간, 연료차단(Fuel cut) 이후 산소(O2) 퍼지 기간, 감속 시 람다 리치 제어 기간, 엔진의 고rpm 유지 기간, 또는 점화시기 유지 기간 중 적어도 하나를 포함하는 배기가스 정화장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the control variable comprises:
Including at least one of a catalytic heating period, an oxygen (O 2 ) purge period after fuel cut, a lambda rich control period during deceleration, a high rpm maintenance period of the engine, or an ignition timing maintenance period Purification device.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이전인 경우, 상기 삼원촉매의 에이징에 따라 상기 제어 변수를 순차적으로 증가 또는 감소시키도록 제어하고,
상기 OSC의 변화량이 상기 변곡점 이후인 경우, 상기 제어 변수가 기설정된 설정값을 갖도록 제어하는 배기가스 정화장치.
12. The method of claim 11,
Wherein,
Controlling the control variable to increase or decrease in accordance with the aging of the three-way catalyst when the change amount of the OSC is before the inflection point,
And controls the control variable to have a predetermined set value when the amount of change of the OSC is after the inflection point.
KR1020160153506A 2016-11-17 2016-11-17 Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same KR101886106B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160153506A KR101886106B1 (en) 2016-11-17 2016-11-17 Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160153506A KR101886106B1 (en) 2016-11-17 2016-11-17 Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180055552A KR20180055552A (en) 2018-05-25
KR101886106B1 true KR101886106B1 (en) 2018-08-07

Family

ID=62299385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160153506A KR101886106B1 (en) 2016-11-17 2016-11-17 Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101886106B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032357A (en) * 2005-07-25 2007-02-08 Hitachi Ltd Catalyst diagnosis device for internal combustion engine and automobile equipped with internal combustion engine including catalyst diagnosis device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160069843A (en) * 2014-12-09 2016-06-17 현대자동차주식회사 Apparatus and Method for controlling catalyst heating

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032357A (en) * 2005-07-25 2007-02-08 Hitachi Ltd Catalyst diagnosis device for internal combustion engine and automobile equipped with internal combustion engine including catalyst diagnosis device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180055552A (en) 2018-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102602970B1 (en) Exhaust gas after-treatment system and method for the exhaust gas after-treatment of an internal combustion engine
KR101234637B1 (en) METHOD FOR PREDICTING NOx AMOUNT AMD EXHAUST SYSTEM USING THE SAME
JP5795185B2 (en) Method for predicting the amount of nitrogen oxides stored in a nitrogen oxide reducing catalyst and exhaust system using the same
KR101251519B1 (en) METHOD FOR PREDICTING SOx STORED AT DeNOx CATALYST AND EXHAUST SYSTEM USING THE SAME
JP6245309B2 (en) Control device for internal combustion engine
KR101886088B1 (en) System and method of purifying exhaust gas
KR102440576B1 (en) Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same
KR102440575B1 (en) Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same
US20180328252A1 (en) Exhaust Gas Control System for Internal Combustion Engine and Method of Controlling Exhaust Gas Control System for Internal Combustion Engine
KR101905561B1 (en) Catalyst oxygen purge control apparatus and the method
KR102518593B1 (en) CORRECTION METHOD OF NOx PURIFYING EFFICIENCY OF SDPF
KR101886106B1 (en) Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same
KR20170069804A (en) System and method of purifying exhaust gas
KR101836293B1 (en) APPARATUS AND METHOD OF DESULFURIZING NOx ADSORPTION AND REDUCTION CATALYST
JP4273797B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR20190012538A (en) Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same
JP5359360B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4127585B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR101836287B1 (en) Catalyst heating control apparatus and the method
KR101836286B1 (en) Catalyst oxygen purge control apparatus and the method
KR20210076502A (en) Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same
KR20220006310A (en) Exhaust gas purification apparatus and method for controlling the same
JP5332664B2 (en) Engine exhaust purification system
KR102451899B1 (en) Exhaust gas post processing system and control method thereof
KR102451900B1 (en) Exhaust gas post processing system and control method thereof

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
GRNT Written decision to grant