KR101957517B1 - Lnt 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치 및 방법 - Google Patents

Lnt 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 배기 가스의 NOx를 저감하기 위하여 추가적인 연료의 소모를 동반하는 LNT 재생과 요소수를 소모하는 SCR 재생의 빈도 수를 낮추어, 낭비되는 연료 및 요소수를 절약하도록 특정조건의 배기 가스를 환원제로 이용하여 재순환시키는 환원제 재순환장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치 및 방법 {Reducing agent recirculation apparatus and method for improve LNT purification efficiency}
본 발명은 LNT(Lean NOx Trap) 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기 가스의 NOx를 저감하기 위하여 추가적인 연료의 소모를 동반하는 LNT 재생과 요소수를 소모하는 SCR 재생의 빈도 수를 낮추어, 낭비되는 연료 및 요소수를 절약하도록 특정조건의 배기 가스를 환원제로 이용하여 재순환시키는 환원제 재순환장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진 특히, 디젤 엔진에서 연소된 후 배출되는 연소가스인 배기 가스 중에는 CO, HC, 및 NOx(질소화합물) 등과 같은 유해 성분이 다량 포함되어 있다.
이러한 배기 가스의 연소 온도가 높아지면 NOx의 양도 증가하므로, 상기 NOx양을 줄이기 위해서는 엔진의 연소 온도를 낮추거나 촉매 등을 이용하여 정화하는 등의 다양한 처리기술이 적용되고 있으며, 대기환경에 대한 관심이 증대되며 배기 가스 규제도 강화되고 있다.
특히, 승용차용 디젤엔진에서 배출되는 배기 가스 규제 강화의 일례로 EURO4 단계에 적용된 배기 규제는 PM(Particulate Matter)에 대한 규제강화로 인해 디젤산화촉매만으로는 불충분해짐에 따라, DPF(Diesel Particulate Filter) 혹은 CPF(Catalyzed Particulate Filter)를 적용하여 규제를 만족시키고 있다..
하지만, 이러한 배기 가스 규제는 더욱 강화되어 향후에는 EURO6 이후 배기 가스 규제 및 북미 US Tier2 BIN5 규제가 적용되고, 이는 배기 가스 중 PM(Particulate Matter)은 물론 NOx(질소 산화물)의 저감도 필수적으로 달성해야만 함에 따라, 엔진을 통한 저감 방식과 더불어 후처리 장치를 이용한 저감 방식에 대한 기술은 끊임없이 개발되고 있는 추세이다.
이러한 PM(Particulate Matter)과 NOx(질소 산화물)의 저감 방식은 통상적으로, 엔진 자체에 신기술을 적용하면서 동시에 NOx 저감의 한계성을 극복하고자 후처리 장치를 함께 적용하게 된다.
이와 같이 NOx를 저감시키는 후처리 장치의 일례로, LNT(Lean NOx Trap)와 SCR(Selective Catalytic Reduction) 등이 있고, 이러한 LNT와 SCR의 경우 각각의 장단점이 있어 적용시스템과 차량 및 엔진 등에 따라 각기 다르게 적용되어진다.
여기서, 상기 LNT는 NOx 성분을 저감시킬 수 있는 바륨(Ba), 칼륨(K)등과 같은 NOx 흡장 물질을 이용하게 된다.
이러한 후처리 장치 중 LNT를 이용하는 경우 통상적으로, 전단으로 LNT를 설치하고 후단으로는 CPF(Catalyzed Particulate Filter) 또는 DPF(Diesel Particulate Filter)를 설치해 LNT와 CPF 또는 LNT와 DPF가 직렬로 배열되도록 구성된다.
이 경우, LNT는 NOx를 저감하기 위해서 NOx저장단계와 NOx환원단계를 갖는다. NOx저장단계에서는 배기 가스가 희박할 때, 　NOx를 지속적으로 LNT에 저장하고, NOx환원단계에서는 배기 가스가 농후할 때, 주기적으로　촉매기의　NOx를 저장공간으로부터 분리시켜 환원시킨다.
이와 같은 LNT의 역할에 따라, LNT를 이용하여 NOx를 환원시키기 위하여 엔진은 의도적으로 리치 제어(연료의 소모를 늘리거나 인젝션을 통해 연소 후 분사하는 방식을 통한 제어)를 통해 배기 가스의 람다 값을 1 미만으로 제어하였다.
이에 따라, LNT를 재생(구동)할 경우, 추가적인 연료의 소모가 반드시 필요하였고, SCR을 통한 NOx를 저감하는 방법에는 추가적으로 요소수를 꾸준히 주입 및 관리해주어야 하므로 유지비용이 증가하고, 관리의 곤란성이 증대되는 문제점이 존재하였다.
미국 출원특허 US 12/727473
이에 본 발명에 따른 일 측면은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 추가적인 연료의 소모를 동반하는 LNT 재생과 요소수를 소모하는 SCR 재생의 빈도 수를 낮추어, 낭비되는 연료 및 요소수를 절약하도록 특정조건의 배기 가스를 환원제로 이용하여 재순환시키는 환원제 재순환장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위에 제기된 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 다수개의 실린더를 내부에 구비하고 연료를 연소하여 동력을 생성하는 엔진, 상기 엔진의 일측에 연결되어 연소공기를 엔진 외부로 유도하는 배기관, 상기 배기관의 일측에 고정되어 상기 배기관 내부로 연료를 분사하는 후분사 인젝터, 상기 배기관과 연결되어 상기 배기관으로부터 공급받은 배기 가스의 NOx를 환원하는 LNT, 상기 LNT를 거친 배기 가스의 PM을 처리하는 DPF 및 상기 LNT의 환원이 원활하도록 환원제를 공급하는 배기 가스/환원제 저장부를 포함하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치가 제공되는 것이 가능하다.
이 경우, 배기관을 통해 배출되는 배기 가스 일부를 엔진으로 재유입하는 EGR 또는 요소수를 이용해 배기 가스 내에 NOx를 저감시키는 SCR 설비를 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관을 통해 상기 배기관을 통과하는 배기 가스를 배기 가스/환원제 저장부로 이송하고, 상기 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관을 통해 배기 가스/환원제 저장부에 저장된 환원제를 LNT에 투입하며, 상기 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관에 구비되어 상기 배기관을 통과하는 배기 가스를 배기 가스/환원제 저장부로 이송하는 배기 가스 펌프, 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관에 구비되어 상기 배기 가스/환원제 저장부에 저장된 환원제를 LNT의 일측으로 투입하는 환원제 펌프 및 일단이 상기 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 상기 LNT 출구 측에 고정된 도관 및 상기 도관의 일측에 고정된 밸브를 더 포함할 수 있다.
추가적으로, 상기 LNT의 입구 측에 구비되는 람다 센서를 더 포함하는 것이 가능하다.
전술한 장치관련 해결수단 외에도, 방법적인 해결수단의 제시가 가능하다.
구체적으로, 람다 센서로부터 측정한 값이 람다 1 미만인지 여부를 판별하는 판별단계, 상기 판별단계의 결과, 람다 센서로부터 측정한 값이 람다 1 미만인 경우, LNT를 통과한 배기 가스 일부를 배기 가스/환원제 저장부에 저장하는 배기 가스 저장단계 및 상기 판별단계의 결과, 람다 센서로부터 측정한 값이 1 이상이며, 배기 가스 유속이 소정의 임계 값보다 작을 경우, 저장된 환원제를 LNT에 투입하는 환원제 투입단계를 포함하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법이 제공될 수 있다.
상기 판별단계는 차량의 일반 주행모드 또는 LNT 재생모드의 경우, 람다 센서로부터 측정한 값이 람다 1 미만인 경우에 배기 가스를 저장할 수 있으며, 상기 배기 가스 저장단계는, 배기관의 일측에 구비된 배기 가스 펌프를 구동하되, 일단이 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 LNT 출구 측에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브는 닫힘 상태로 설정하여 배기 가스를 배기가스/환원제 저장부에 저장하는 것이 가능하다.
이 경우, 배기 가스 저장단계의 결과, 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 배기 가스 저장여부를 확인하는 배기 가스/환원제 저장부 확인단계 및 상기 배기 가스/환원제 저장부 확인단계에 따라 상기 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 배기가스/환원제가 저장된 경우 배기 가스 펌프의 구동을 중지하는 배기 가스 펌프 구동중지단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 환원제 투입단계는, 람다 센서로부터 측정한 람다 값이 1 이상이되, 차량의 퓨얼 컷(Fuel Cut)모드 또는 배기 가스 유속이 소정의 임계 값 미만의 경우에 환원제를 투입하며, 배기 가스/환원제 저장부 일측에 구비된 환원제 펌프를 구동하되, 일단이 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 LNT 출구 측에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브는 열림 상태로 설정하여 환원제를 LNT에 투입하는 것이 바람직하다.
이러한 환원제 투입단계의 결과, 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 배기가스/환원제 저장여부를 확인하는 배기 가스/환원제 저장부 확인단계 및 상기 배기 가스/환원제 저장부 확인단계에 따라 상기 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 배기가스/환원제가 저장된 경우 환원제 펌프의 구동을 중지하는 환원제 펌프 구동중지단계를 더 포함하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정조건의 배기 가스를 환원제로 이용하여 LNT로 재순환시키는 환원제 재순환장치 및 방법을 이용하여 추가적인 연료의 소모를 동반하는 LNT 재생과 요소수를 소모하는 SCR 재생의 빈도 수를 낮추어, 낭비되는 연료 및 요소수를 절약하도록 하는 효과가 존재한다.
도 1은 종래기술에 따른 차량의 흡/배기 계통을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNT, DPF 장치 및 배기 가스/환원제 저장부를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
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. 본 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.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
발명의 배경이 되는 기술에서도 상술한 바와 같이, 종래기술에 있어서는 LNT를 이용하여 NOx를 환원시키기 위하여 엔진을 의도적으로 리치 제어(연료의 소모를 늘리거나 인젝션을 통해 연소 후 분사하는 방식을 통한 제어)하여 배기 가스의 람다 값을 1 미만으로 제어하고, 이에 따라, LNT를 재생(구동)할 경우, 추가적인 연료의 소모가 반드시 필요하였으며, SCR을 통해 NOx를 저감시키기 위한 방법으로 추가적으로 요소수를 꾸준히 주입 및 관리해주어야 함으로써 유지비용이 증가되고, 관리의 곤란성이 증대되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명은 특정조건의 배기 가스를 환원제로 이용하여 LNT로 재순환시키는 환원제 재순환장치 및 방법을 이용하여 추가적인 연료의 소모를 동반하는 LNT 재생과 요소수를 소모하는 SCR 재생의 빈도 수를 낮추어, 낭비되는 연료 및 요소수를 절약하도록 하는 효과를 구현할 수 있다.
이하의 도면을 참고하여 설명하는 내용으로서 구체적인 해결내용을 상술한다.
도 1은 종래기술에 따른 차량의 흡/배기 계통을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 차량 내부에 위치하여 연료를 연소함으로써, 동력을 생산하는 엔진(100)의 구성 및 상기 엔진(100)으로 인입되는 유체의 통로를 도시한 흡기구조와 상기 엔진으로부터 배출되는 유체의 통로를 도시한 배기구조를 확인하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로는, 상기 엔진(100)의 연소과정에는 산소와 연료가 필수적으로 요구되며, 상기 연료는 도시된 바와 같이 상기 엔진(100)의 상부에 고정된 인젝터(110)에서 미스트 형태로 상기 엔진(100)내부로 분사되어 압축과정으로 거쳐 폭발하는 것이 가능하다.
또한, 상기 연소과정에서 요구되는 산소는 도시된 바와 같은 흡기관(210)을 통해 상기 엔진(100)의 일측으로 이송되되, 이송과정에서 ECU에서 인입되는 유량을 파악하고 제어할 수 있도록, 에어 플로우 미터(220) 및 스로틀 밸브(230)를 경유하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 과정을 거쳐 상기 엔진으로 인입된 산소 및 연료는 엔진내부에서 고압, 고온조건에서 연소하여 도시된 배기관(310)을 따라 차량의 외부로 배출되게 된다.
이러한 배기 가스에는 NOx를 비롯하여 PM 등과 같은 현대 차량 배기 가스 규제상 일정 수준 이하의 배출량을 가지는 것이 요구되는 오염물질이 포함된다.
따라서, 상기 배기 가스 내의 전술한 오염물질을 일정 수준 이하로 제거하기 위하여, EGR(Exhaust-Gas Recirculation, 330, 340) 또는 SCR(Selective Catalyst Reduction, 미도시) 장치가 구비되는 것이 가능하다.
상세하게는, 상기 EGR은 엔진에서 배출되는 배기 가스 중 일부를 냉각한 후 터빈(320) 등을 통해 엔진의 내부로 재유입시켜, 연소실의 온도를 낮춤으로써, 연소과정에서 생성되는 질소산화물의 생성량을 저감시키는 역할을 수행하며, 상기 SCR은 연소 후 엔진에서 배출되는 배기 가스에 요소희석수를 분사하여 질소산화물을 환원시키는 역할을 수행한다.
이러한 질소산화물 즉, NOx를 저감시키는 EGR(Exhaust-Gas Recirculation, 330, 340) 또는 SCR(미도시) 장치 외에도, LNT(Lean NOx Trap, 400) 또는 DPF(Diesel Particulate Filter, 500)장치의 구비가 가능하다.
상세하게는, 상기 LNT(Lean NOx Trap)는 질소산화물 정화 촉매로서, 통상 주행시 LNT 촉매에 NOx를 저장한 후, 주기적인 LNT 재생(Rich Mode)을 통해 NOx를 N2로 환원시켜 배출하는 촉매를 의미한다.
이러한 LNT(400) 촉매는 기존 DOC촉매에 탄산바륨(BaCo3) 등을 추가로 코팅하여 NOx와의 화학반응을 일으켜 NOx를 저감할 수 있다.
이후, 엔진에서 배출되는 배기 가스에 후분사 인젝터(350) 등을 통하여 농후한 연소 분위기의 배기 가스를 형성(Rich Mode)함으로써, NOx가 N2 등으로 환원되는 것이 가능하다.
LNT(400)의 동작 즉, 재생 제어를 위하여는 배기 가스의 람다 값 측정이 반드시 선행되어야 하며, 따라서 LNT 전단에 별도의 람다 센서(600)가 구비되는 것이 바람직하다.
이러한 LNT(400)의 재생만으로는 질소산화물만을 저감 가능하며, 디젤엔진 즉, 경유를 연소함으로써 생성되는 미세물질 PM(Particulate Matter)까지는 제거할 수 없다.
따라서, 이러한 PM을 제거하기 위하여 LNT 후단에 DPF(500)를 구비하여, 일정 주기로 고온의 배기 가스를 공급하여 필터에 포집된 배기 가스 미세입자(PM)를 연소시킴으로써 배출되는 PM의 양을 저감하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 배기 가스내에 포함된 오염물질을 저감하기 위한 여러가지 설비를 운용함에 있어서, 소모되는 요소수 및 추가연료의 양이 상당하므로, 이러한 소모되는 요소수 및 추가연료의 양을 절감시키는 본 발명의 개선안이 요구된다 할 것이다.
또한, 상기 언급한 에어 플로우 미터, 스로틀 밸브, EGR밸브 및 람다 센서 등은 중앙제어장치인 ECU와 연결되어 각각의 정보를 송수신하여 피드백을 수행하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNT, DPF 장치 및 배기 가스/환원제 저장부를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법을 도시한 흐름도이다.
이하 도 2 및 도 3을 참고하여, 보다 구체적인 본 발명의 해결내용에 대하여 상술한다.
구체적으로는, 다수개의 실린더를 내부에 구비하고 연료를 연소하여 동력을 생성하는 엔진, 상기 엔진의 일측에 연결되어 연소공기를 엔진 외부로 유도하는 배기관, 상기 배기관의 일측에 고정되어 상기 배기관 내부로 연료를 분사하는 후분사 인젝터, 상기 배기관과 연결되어 상기 배기관으로부터 공급받은 배기 가스의 NOx를 환원하는 LNT, 상기 LNT를 거친 배기 가스의 PM을 처리하는 DPF 및 상기 LNT의 환원이 원활하도록 환원제를 공급하는 배기 가스/환원제 저장부를 포함하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치가 제공되는 것이 가능하다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치에는 배기관을 통해 배출되는 배기 가스 일부를 엔진으로 재유입하는 EGR 또는 요소수를 이용해 배기 가스 내에 NOx를 저감시키는 SCR이 추가적으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관을 통해 상기 배기관을 통과하는 배기 가스를 배기 가스/환원제 저장부로 이송하고, 상기 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관을 통해 배기 가스/환원제 저장부에 저장된 환원제를 LNT에 투입한다.
상기 배기 가스/환원제 저장부는 상기 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관에 구비되어 상기 배기관을 통과하는 배기 가스를 배기 가스/환원제 저장부로 이송하는 배기 가스 펌프, 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관에 구비되어 상기 배기 가스/환원제 저장부에 저장된 환원제를 LNT의 일측으로 투입하는 환원제 펌프 및 일단이 상기 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 상기 LNT 출구 측에 고정된 도관 및 상기 도관의 일측에 고정된 밸브와 연결되어 구비되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 배기관을 통과하는 배기 가스의 람다 값이 1 미만일 경우에는, 상기 배기 가스 펌프를 통해 상기 배기 가스/환원제 저장부에 상기 람다 값이 1 미만인 배기 가스가 일부 이송되어 저장되는 것이 가능하며, 후에 소정 조건을 만족하는 경우, 상기 저장된 람다 값이 1 미만인 배기 가스는 환원제 펌프를 통해 LNT로 투입되어 환원제로서 기능하는 것이 가능하다.
따라서, 람다 값이 1 이상인 경우에도 반드시 LNT를 재생(동작)하지 않되, 저장된 환원제(람다 값이 1 미만인 배기 가스)의 재순환을 통하여 별도의 연료를 소모하지 않는 리치 모드(Rich Mode) 환경을 형성함으로써, NOx의 환원을 수행하는 것이 가능하다.
이 경우, 상기 배기 가스/환원제 저장부에는 일정 압력 수준의 배기 가스가 저장되어야 하므로, 일단이 상기 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 상기 DPF에 고정된 도관으로 람다 값이 1 미만인 배기 가스가 새어나가지 않도록 상기 밸브를 클로즈 하는 것이 바람직하다.
반대로, 후에 소정 조건을 만족하는 경우, 상기 저장된 람다 값이 1 미만인 배기 가스는 환원제 펌프를 통해 LNT로 투입되어 환원제로서 기능하되, 상기 환원제 펌프가 구동하는 동안, 배기 가스/환원제 저장부가 진공상태가 되지 않도록, 상기 밸브는 오픈 상태가 되도록 함이 바람직하다.
전술한 바와 같은 장치구성 외에도 방법적인 해결내용에 대하여 설명한다.
람다 센서로부터 측정한 값이 1 미만인지 여부를 판별하는 판별단계(S10), 상기 판별단계의 결과, 람다 센서로부터 측정한 값이 1 미만인 경우, LNT를 통과한 배기 가스 일부를 배기 가스/환원제 저장부에 저장하는 배기 가스 저장단계(S30) 및 상기 판별단계의 결과, 람다 센서로부터 측정한 값이 1 이상이며, 배기 가스 유속이 소정의 임계 값보다 작을 경우, 저장된 환원제를 LNT에 투입하는 환원제 투입단계(S60)를 포함하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법이 제공될 수 있다.
상기 판별단계는 차량의 일반 주행모드 또는 LNT 재생모드의 경우, 람다 센서로부터 측정한 값이 1 미만인 경우에 환원제를 저장할 수 있다.
LNT 재생모드의 경우는, 의도적으로 메인 인젝터 제어와 흡기 공기량 조절을 통해 람다 값을 1 미만으로 만들거나, 혹은 후분사 인젝터를 통해 리치 모드를 진행하여 람다 값을 1 미만으로 형성하는 경우에 해당하며, 차량의 일반 주행 시 람다 값이 1 미만이 되는 경우는 급가속을 하는 경우 등이 가능하다.
상기 배기 가스 저장단계는 배기관의 일측에 구비된 배기 가스 펌프를 구동하되, 일단이 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 LNT 출구 측에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브는 닫힘 상태로 설정하여 환원제를 배기가스/환원제 저장부에 저장하는 것이 바람직하다.
상기 배기 가스 저장단계(S30)의 결과, 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 배기 가스 저장여부를 확인하는 배기 가스/환원제 저장부 확인단계(S40) 및 상기 배기 가스/환원제 저장부 확인단계(S40)에 따라 상기 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 배기가스/환원제가 저장된 경우 배기 가스 펌프의 구동을 중지하는 배기 가스 펌프 구동중지단계(S50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 환원제가 저장될 경우, 펌프 및 배기가스/환원제 저장부 자체에 데미지가 가해질 수 있으므로, 상기 배기가스/환원제 저장부의 압력 값은 센서에 의해 상시 체크되는 것이 가능하다.
또한, 상기 환원제 투입단계(S60)는 람다 센서로부터 측정한 값이 1 이상이되, 차량의 퓨얼 컷(Fuel Cut)모드 또는 배기 가스 유속이 소정의 임계 값 미만임을 확인하는 단계를 거친 후에(S20) 환원제를 투입하는 것이 가능하다.
람다 값이 1 이상인 경우에도 소정의 조건을 부여한 것은, 배기 가스의 유속이 일정 수준 이하일 경우에 환원을 진행하는 것이 보다 효율적이기 때문이다.
이러한 환원제 투입과정은, 배기 가스/환원제 저장부 일측에 구비된 환원제 펌프를 구동하되, 일단이 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 LNT 출구 측에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브는 열림 상태로 설정하여 환원제를 LNT에 투입하는 것이 바람직하다.
상기 배기 가스 펌프 또는 환원제 펌프는 에어펌프 등으로 구성되는 것이 바람직하며, 전술한 바와 같이, 상기 밸브를 오픈한 상태에서 환원제 펌프를 구동하여야만 상기 배기 가스/환원제 저장부가 진공이 되어서 환원제가 배출되지 않는 경우 또는 음압이 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 환원제 투입단계의 결과, 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 환원제(배기 가스) 저장여부를 확인하는 배기 가스/환원제 저장부 확인단계(S70) 및 상기 배기 가스/환원제 저장부 확인단계(S70)에 따라 상기 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 환원제가 저장된 경우 환원제 펌프의 구동을 중지하는 환원제 펌프 구동중지단계(S80)를 더 포함하는 것이 가능하다.
상기 배기 가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 환원제가 저장된 경우, 환원제 펌프의 구동을 중지하고, 밸브를 다시 클로즈 상태로 유지하는 것이 바람직하다 할 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 엔진
110 : 인젝터
210 : 흡기관
220 : 에어 플로우 미터
230 : 스로틀 밸브
310 : 배기관
320 : 터빈
330 : EGR 파이프
340 : EGR 밸브
350 : 후분사 인젝터
400 : LNT
500 : DPF
600 : 람다 센서
710 : 배기 가스/환원제 저장부
720 : 배기 가스 펌프
730 : 환원제 펌프
740 : 밸브

Claims (12)

  1. 다수개의 실린더를 내부에 구비하고 연료를 연소하여 동력을 생성하는 엔진;
    상기 엔진의 일측에 연결되어 연소공기를 엔진 외부로 유도하는 배기관;
    상기 배기관의 일측에 고정되어 상기 배기관 내부로 연료를 분사하는 후분사 인젝터;
    상기 배기관과 연결되어 상기 배기관으로부터 공급받은 배기 가스의 NOx를 환원하는 LNT;
    상기 LNT를 거친 배기 가스의 PM을 처리하는 DPF;
    상기 LNT의 환원이 원활하도록 환원제를 공급하는 배기 가스/환원제 저장부; 및
    상기 LNT의 입구 측에 구비되는 람다 센서;를 포함하되,
    상기 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관을 통해 상기 배기관을 통과하는 배기 가스를 배기 가스/환원제 저장부로 이송하고;
    상기 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관을 통해 배기 가스/환원제 저장부에 저장된 환원제를 LNT에 투입하며,
    일단이 상기 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 상기 LNT 출구 측에 고정된 도관;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치
  2. 제1항에 있어서,
    배기관을 통해 배출되는 배기 가스 일부를 엔진으로 재유입하는 EGR(Exhaust-Gas Recirculation);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치
  3. 제1항에 있어서,
    요소수를 이용해 배기 가스 내에 NOx를 저감시키는 SCR(Selective Catalyst Reduction);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관에 구비되어 상기 배기관을 통과하는 배기 가스를 배기 가스/환원제 저장부로 이송하는 배기 가스 펌프;
    상기 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관에 구비되어 배기 가스/환원제 저장부에 저장된 환원제를 LNT의 일측으로 투입하는 환원제 펌프; 및
    일단이 상기 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 상기 LNT 출구 측에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환장치
  5. 삭제
  6. LNT의 입구 측에 구비되는 람다 센서로부터 측정한 람다 값이 1 미만인지 여부를 판별하는 판별단계;
    상기 판별단계의 결과, 람다 센서로부터 측정한 람다 값이 1 미만인 경우, 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관을 통해 상기 배기관을 통과하는 배기 가스 일부를 배기 가스/환원제 저장부에 저장하는 배기 가스 저장단계; 및
    상기 판별단계의 결과, 람다 센서로부터 측정한 람다 값이 1 이상이며, 배기 가스 유속이 소정의 임계 값보다 작을 경우, 저장된 환원제를 상기 배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관을 통해 LNT에 투입하는 환원제 투입단계;
    를 포함하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
  7. 제6항에 있어서.
    상기 판별단계는,
    차량의 일반 주행모드 또는 LNT 재생모드의 경우, 람다 센서로부터 측정한 람다 값이 1 미만인 경우에 배기 가스를 저장하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배기 가스 저장단계는,
    배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관에 구비된 배기 가스 펌프를 구동하되, 일단이 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 LNT 출구 측에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브는 닫힘 상태로 설정하여 환원제를 배기가스/환원제 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
  9. 제6항에 있어서,
    배기 가스 저장단계의 결과, 배기가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 배기가스/환원제가 저장되어 있는지의 여부를 확인하는 배기가스/환원제 저장부 확인단계; 및
    상기 배기가스/환원제 저장부 확인단계에 따라 상기 배기가스/환원제 저장부에 소정 압력 이상의 배기가스/환원제가 저장된 경우 배기관의 LNT입구 측과 배기가스/환원제 저장부 사이에 연결된 도관에 구비된 배기 가스 펌프의 구동을 중지하는 배기 가스 펌프 구동중지단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
  10. 제6항에 있어서,
    상기 환원제 투입단계는,
    람다 센서로부터 측정한 값이 1 이상이되, 차량의 퓨얼 컷(Fuel Cut)모드 또는 배기 가스 유속이 소정의 임계 값 미만의 경우에 환원제를 투입하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
  11. 제10항에 있어서,
    배기 가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관에 구비된 환원제 펌프를 구동하되, 일단이 배기 가스/환원제 저장부의 일측에 고정되며, 타단이 LNT 출구에 고정된 도관의 일측에 고정된 밸브는 열림 상태로 설정하여 환원제를 LNT에 투입하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
  12. 제6항에 있어서,
    환원제 투입단계의 결과, 배기가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 배기가스/환원제 저장여부를 확인하는 배기가스/환원제 저장부 확인단계; 및
    상기 배기가스/환원제 저장부 확인단계에 따라 상기 배기가스/환원제 저장부에 소정 압력 이하의 배기가스/환원제가 저장된 경우 배기가스/환원제 저장부와 LNT의 입구 측 사이에 연결된 도관에 구비된 환원제 펌프의 구동을 중지하는 환원제 펌프 구동중지단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNT 정화효율 향상을 위한 환원제 재순환방법
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