KR102074526B1 - 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법 - Google Patents

선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법은, 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 검출하도록 하는 질소산화물 검출 센서가 고장으로 비정상적일지라도, 질소산화물 농도를 추정하고, 질소산화물 량 보정 맵(Map)에 의해 추정된 질소산화물 농도를 보정하며, 보정된 보정 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 최적의 요소수용액 분사량을 결정함으로써 현재 상황의 실제 질소산화물 농도(ppm)에 최적의 요소수용액 분사량이 분사되도록 하는 것이다.

Description

선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법{Dosing control unit and method in order to dosing of the Urea aqueous solution to Selective Catalytic Reduction}
본 발명은 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선택적 환원 촉매(SCR: Selective Catalytic Reduction)에서 요소 수용액(Urea aqueous solution)을 배기가스에 분사하면 열분해 반응과 가수분해 반응이 일어나 암모니아(NH3)가 발생하고, 발생한 암모니아가 산화질소와 반응을 일으켜 인체에 무해한 질소와 물로 환원되는데, 본 발명은 요소 수용액을 분사할 수 있도록 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배기가스에는 유해한 질소산화물(NOx)가 포함되어 있다. 이러한 질소 산화물(NOx)을 저감하기 위하여 선택적 환원 촉매(SCR: Selective Catalytic Reduction)가 이용된다.
선택적 환원 촉매(SCR: Selective Catalytic Reduction)는 요소 수용액(Urea aqueous solution)을 고온의 배기가스에 분사하면 열분해 반응과 가수분해 반응이 일어나 암모니아(NH3)가 발생하고 발생한 암모니아가 산화질소와 반응을 일으켜 인체에 무해한 질소와 물로 환원시킨다.
요소 수용액은 질소산화물의 양에 따라 분사량이 조절되어야 하고, 요소수용액의 분사량이 너무 적으면 배기가스의 정화가 불량하며 요소수용액의 분사량이 너무 많으면 요소수용액의 낭비가 심해지고, 요소수용액의 누출로 인하여 또 다른 문제가 발생될 수 있다.
즉, 요소수용액의 분사량은 매우 적절하게 결정되어야 한다.
종래에는 질소산화물(NOx) 양을 검출하기 위하여 질소산화물 검출용 센서가 이용된다. 상술한 센서는 질소산화물의 농도가 어느 정도인지를 검출하여 분사 제어 유닛(DCU: Dosing Control Unit)에 송신한다.
분사 제어 유닛(DCU: Dosing Control Unit)은 요소수용액의 분사량을 결정하여 요소수용액을 선택적 환원 촉매의 전단에서 고온의 배기가스에 분사하는 것이다.
그러나 종래에 알려진 기술은 질소산화물 검출용 센서가 유효한 경우에만 요소수용액을 정량으로 분사할 수 있고, 질소산화물 검출용 센서가 고장이거나 다른 어떤 이유로 무용지물일 때에는 질소산화물 양을 알 수 없기 때문에 요소수용액 분사량을 결정할 수가 없는 문제점이 있다.
한편, 요소수용액의 분사가 이루어지지 않을 때에는 질소산화물을 저감할 수 없기 때문에, 요소수용액을 지나치게 많은 양, 즉 최댓값으로 분사하는 경우가 있다. 그렇지만 이러한 경우에는 앞서 설명한 바와 같이, 요소수용액의 낭비가 심해질 수 있고, 화학반응을 일으키지 않은 잉여의 요소수용액이 외부로 흘러나오거나 주변을 오염시키는 등의 또 다른 문제를 일으킬 수 있다.
대한민국 공개 특허공보 제10-2012-0053886(2012.05.29.) 대한민국 공개 특허공보 제10-2012-0043903(2012.05.07.) 대한민국 공개 특허공보 제10-2011-0062612(2011.06.10.) 대한민국 공개 특허공보 제10-2009-0005613(2009.01.14.)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 질소산화물 검출용 센서가 고장이거나 무용지물이 되더라도 배기가스에 포함된 질소산화물 양을 예측할 수 있도록 하여, 최적의 요소수용액 분사량을 결정하여 적정량의 요소수용액을 분사할 수 있도록 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치는, 질소산화물(NOx)이 포함된 배기가스에서 실제 질소산화물 농도(rpm)가 검출되고, 연료소비량과 엔진의 흡배기 유량에 근거하여 추정 질소산화물 농도(120)가 연산되며, 상기 실제 질소산화물 농도가 제1신호(S1)로 출력되고, 상기 추정 질소산화물 농도가 제2신호(S2)로 출력되는 질소산화물 농도 일반 계산부(100); 엔진회전수(210)와 실제 부하율(220)을 입력받아 질소산화물 량 보정 맵(230)에 의해 보정된 보정 질소산화물 농도가 제3신호(S3)로 출력되는 질소산화물 농도 보정 계산부(200); 상기 제2신호(S2)에 상기 제3신호(S3)가 반영되어 제4신호(S4)가 출력되는 신호 보정부(300); 질소산화물 검출 센서가 정상일 때에 상기 제1신호가 선택되고, 상기 질소산화물 검출 센서가 비정상일 때에 상기 제4신호가 선택되는 신호 선택부(310); 및 상기 신호 선택부(310)에서 선택되는 신호에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 요소수용액 분사량 결정부(400);를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치에서, 상기 제1신호(S1)는, 상기 실제 질소산화물 농도(110)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치에서, 상기 제2신호(S2)는, 상기 추정 질소산화물 농도(120)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법은, 배기가스에서 실제 질소산화물(NOx) 농도를 검출하도록 하는 질소산화물 검출 센서의 정상여부를 판단하는 판단단계(s10); 상기 질소산화물 검출 센서가 정상이면, 질소산화물 검출센서로부터 실제 질소산화물 농도가 검출되는 제1수행단계(s20): 상기 실제 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 결정단계(s30); 상기 요소수용액 분사량에 근거하여 요소수용액이 분사되는 제2수행단계(s40); 및 상기 질소산화물 검출센서가 비정상이면, 추정 질소산화물 농도(ppm)에 질소산화물 량 보정 맵을 반영하여 보정 질소산화물 농도를 계산하는 제3수행단계(s50);를 포함하고, 상기 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에, 상기 결정단계(s30)는 상기 보정 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 상기 요소수용액 분사량이 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법에서, 상기 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에, 운전자가 시각 또는 청각으로 인지할 수 있도록 경고를 실행하는 경고실행단계(s12); 및 상기 질소산화물 검출센서가 비정상이었다가, 상기 질소산화물 검출센서가 정상이 되었을 때에 상기 경고를 해제하는 경고해제 단계(s14);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법에서, 상기 실제 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 때에, 상기 실제 질소산화물 농도(ppm)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법에서, 상기 추정 질소산화물 농도(ppm)에 질소산화물 량 보정 맵을 반영하여 보정 질소산화물 농도를 계산할 때에, 상기 추정 질소산화물 농도(ppm)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법에서, 상기 질소산화물 량 보정 맵은 엔진회전수(rpm)와 실제 부하율(%)을 입력받아 보정 질소산화물 농도(ppm)을 계산하는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법은, 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 검출하도록 하는 질소산화물 검출 센서가 고장으로 비정상적일지라도, 질소산화물 농도를 추정하고, 질소산화물 량 보정 맵(Map)에 의해 추정된 질소산화물 농도를 보정하며, 보정된 보정 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 최적의 요소수용액 분사량을 결정함으로써 현재 상황의 실제 질소산화물 농도(ppm)에 최적의 요소수용액 분사량이 분사되도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법은, 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 요소수용액이 과다하게 분사되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법에서 질소산화물 량 보정 맵을 보인 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다.
한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법에서 질소산화물 량 보정 맵을 보인 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치는 질소산화물 농도 일반 계산부(100)와 질소산화물 농도 보정 계산부(200)와 신호 보정부(300)와 신호 선택부(310)와 요소수용액 분사량 결정부(400)를 포함한다.
질소산화물 농도 일반 계산부(100)는 실제 질소산화물 농도(110)가 검출되고, 추정 질소산화물 농도(120)가 추정되며, 상술한 실제 질소산화물 농도가 제1신호(S1)로 출력되고, 상술한 추정 질소산화물 농도가 제2신호(S2)로 출력된다.
상술한 실제 질소산화물 농도(110)는 질소산화물(NOx)이 포함된 배기가스에서 질소산화물 검출 센서에 의해 검출된다.
상술한 추정 질소산화물 농도(120)는 연료소비량과 엔진의 흡배기 유량에 근거하여 추정된다. 질소산화물 농도를 추정하는 기술은 알려진 기술을 이용하는 것으로 더욱 상세한 설명은 생략한다. 알려진 기술의 예를 들면, 선행기술문헌의 특허문헌에도 질소산화물의 양을 예측하는 기술이 있다.
한편, 제1신호(S1)는 실제 질소산화물 농도(110)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영될 수 있다.
또한, 제2신호(S2)는 추정 질소산화물 농도(120)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영될 수 있다.
상술한 배기가스 량(131)은 많을수록 질소산화물 농도가 높아질 것이므로, 배기가스 량(131)을 반영하면 실질적인 질소산화물 량을 좀 더 정확하게 계산할 수 있는 것이다.
또한, 상술한 촉매장치 평균 온도(132)는 높을수록 선택적 환원 촉매에서 열분해 방응과 가수분해 반응이 더욱 활성화될 것이므로, 촉매장치 평균 온도(132)를 반영하면 실질적인 질소산화물 량을 좀 더 정확하게 계산할 수 있는 것이다.
또한, 상술한 요구 요소수용액 분사량(133)은 가버너 부하(Governor load)로부터 요구되는 분사량을 반영할 수 있다. 즉 가버너 부하가 클수록 질소산화물 농도가 높아질 것이므로, 요구 요소수용액 분사량(133)을 반영하면 실질적인 질소산화물 량을 좀 더 정확하게 계산할 수 있는 것이다.
질소산화물 농도 보정 계산부(200)는 엔진회전수(210)와 실제 부하율(220)을 입력받아 질소산화물 량 보정맵(230)에 의해 보정된 보정 질소산화물 농도가 제3신호(S3)로 출력된다.
좀 더 상세하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 엔진회전수(rpm, 210)가 높을수록 질소산화물(NOx) 농도(ppm)는 낮아지고, 실제 부하(Actual Load)률(%)이 높을수록 질소산화물(NOx) 농도(ppm)는 높아지는 특성이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 량 보정 맵(map, 230)은 엔진회전수(210)와 실제 부하(220)를 모두 반영할 수 있게 한다.
상술한 질소산화물 량 보정 맵(230)은 차량(건설기계, 산업차량 등)의 제조사에서 사전에 탑재할 수 있고, 차후에 차량의 노후 정도에 따라 갱신될 수도 있다.
한편, 엔진회전수(210)와 실제 부하률(%)은 차량에 탑제되는 각종 제어기로부터 수신될 수 있다. 예컨대 제어기는 엔진제어장치(ECU), 차량제어장치(VCU) 등이 있다.
신호 보정부(300)는 제2신호(S2)에 제3신호(S3)가 반영되어 제4신호(S4)가 출력되는 것이다. 즉, 제4신호는 상술한 추정 질소산화물 농도(120)를 좀 더 정확한 값을 가지도록 보정된 질소산화물(NOx) 농도(ppm)의 신호이다.
신호 선택부(310)는 질소산화물 검출 센서가 정상일 때에 상술한 제1신호가 선택되고, 질소산화물 검출 센서가 비정상일 때에 상술한 제4신호가 선택된다.
요소수용액 분사량 결정부(400)는 상술한 신호 선택부(310)에서 선택되는 신호에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정된다. 즉, 질소산화물 검출 센서가 정상일 때에는 검출된 질소산화물 량에 대응되는 요소수용액이 분사되도록 하는 것이고, 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에는 추정되고 보정된 질소산화물 량에 근거하여 요소수용액이 분사되도록 하는 것이다
이하, 첨부도면 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법에 대해서 설명한다. 첨부도면 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법에서 각 시계열적 단계별로 설명한다.
판단단계(s10): 판단단계(s10)는 배기가스에서 실제 질소산화물(NOx) 농도를 검출하도록 하는 질소산화물 검출 센서의 정상여부를 판단하는 단계이다.
제1수행단계(s20): 제1수행단계(s20)는 질소산화물 검출 센서가 정상이면, 질소산화물 검출센서로부터 실제 질소산화물 농도가 검출되도록 하는 단계이다.
결정단계(s30): 결정단계(s30)는 실제 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 단계이다.
제2수행단계(s40): 제2수행단계(s40)는 요소수용액 분사량에 근거하여 요소수용액이 분사되는 단계이다.
제3수행단계(s50): 제3수행단계(s50)는 질소산화물 검출센서가 비정상이면, 추정 질소산화물 농도(ppm)에 질소산화물 량 보정 맵을 반영하여 보정 질소산화물 농도를 계산하는 단계이다.
한편, 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에, 상술한 결정단계(s30)는 상술한 보정 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 상술한 요소수용액 분사량이 결정된다.
이로써, 질소산화물 검출센서가 고장이거나 비정상적이더라도 현재 상황에서 질소산화물 량에 최적화된 요소수용액을 분사할 수 있게 된다.
다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법은 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에, 운전자가 시각 또는 청각으로 인지할 수 있도록 경고를 실행하는 경고실행단계(s12)를 더 포함할 수 있다.
이로써 질소산화물 검출센서가 정상이었다가 차량(건설기계, 산업차량 등)을 운행하는 동안에 질소산화물 검출센서에 고장이 발생하면, 운전자는 질소산화물 검출센서의 고장사실을 알 수 있고, 이에, 질소산화물 농도를 추정하고 보정하는 과정을 거치고, 요소수용액 분사량이 결정된다는 것을 인지할 수 있게 된다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법은 질소산화물 검출센서가 비정상이었다가, 질소산화물 검출센서가 정상이 되었을 때에 상기 경고를 해제하는 경고해제 단계(s14)를 더 포함할 수 있다.
이로써 질소산화물 검출 센서를 수리하였거나 교체하였을 때에는 경고상황을 해제하고, 이로써 운전자는 정상적으로 질소산화물 검출 센서에서 검출되는 실제 질소산화물 농도(ppm)에 의해 요소수용액 분사량이 결정된다는 것을 인지할 수 있게 된다.
또 다른 한편으로, 실제 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 때에, 실제 질소산화물 농도(ppm)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영된 것일 수 있다.
또 다른 한편으로, 추정 질소산화물 농도(ppm)에 질소산화물 량 보정 맵을 반영하여 보정 질소산화물 농도를 계산할 때에, 추정 질소산화물 농도(ppm)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영된 것일 수 있다.
또한, 질소산화물 량 보정 맵은 엔진회전수(rpm)와 실제 부하율(%)을 입력받아 보정 질소산화물 농도(ppm)을 계산하는 것이다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법은, 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 검출하도록 하는 질소산화물 검출 센서가 고장으로 비정상적일지라도, 질소산화물 농도를 추정하고, 질소산화물 량 보정 맵(Map)에 의해 추정된 질소산화물 농도를 보정하며, 보정된 보정 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 최적의 요소수용액 분사량을 결정함으로써 현재 상황의 실제 질소산화물 농도(ppm)에 최적의 요소수용액 분사량이 분사될 수 있는 것이다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법은, 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 요소수용액이 과다하게 분사되는 것을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치 및 방법은 질소산화물 검출용 센서가 고장일 때에도 요소수용액 분사량을 최적으로 결정하여 분사하도록 하는 데에 이용될 수 있다.
100: 질소산화물 농도 일반 계산부
110: 질소산화물 검출 센서
120: 질소산화물 모델링부
131: 배기가스 량
132: 촉매장치 평균온도
133: 요구 요소수용액 분사량
200: 질소산화물 농도 보정 계산부
210: 엔진회전수(rpm)
220: 실제 부하율(%)
230: 질소산화물 량 보정맵(Map)
300: 신호 보정부
310: 신호 선택부
400: 요소수용액 분사량 결정부

Claims (8)

  1. 질소산화물(NOx)이 포함된 배기가스에서 실제 질소산화물 농도(ppm)가 검출되고, 연료소비량과 엔진의 흡배기 유량에 근거하여 추정 질소산화물 농도(120)가 연산되며, 상기 실제 질소산화물 농도가 제1신호(S1)로 출력되고, 상기 추정 질소산화물 농도가 제2신호(S2)로 출력되는 질소산화물 농도 일반 계산부(100);
    엔진회전수(210)와 실제 부하율(220)을 입력받아 질소산화물 량 보정맵(230)에 의해 보정된 보정 질소산화물 농도가 제3신호(S3)로 출력되는 질소산화물 농도 보정 계산부(200);
    상기 추정 질소산화물 농도에 의한 상기 제2신호(S2)에 상기 보정 질소 산화물 농도에 의한 상기 제3신호(S3)가 반영되어 제4신호(S4)가 출력되는 신호 보정부(300);
    질소산화물 검출 센서가 정상일 때에 상기 제1신호가 선택되고, 상기 질소산화물 검출 센서가 비정상일 때에 상기 제4신호가 선택되는 신호 선택부(310); 및
    상기 신호 선택부(310)에서 선택되는 신호에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 요소수용액 분사량 결정부(400);
    를 포함하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치.

  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1신호(S1)는,
    상기 실제 질소산화물 농도(110)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영된 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2신호(S2)는,
    상기 추정 질소산화물 농도(120)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영된 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 장치.
  4. 배기가스에서 실제 질소산화물(NOx) 농도를 검출하도록 하는 질소산화물 검출 센서의 정상여부를 판단하는 판단단계(s10);
    상기 질소산화물 검출 센서가 정상이면, 질소산화물 검출센서로부터 실제 질소산화물 농도가 검출되는 제1수행단계(s20);
    상기 실제 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 결정단계(s30);
    상기 요소수용액 분사량에 근거하여 요소수용액이 분사되는 제2수행단계(s40); 및
    상기 질소산화물 검출센서가 비정상이면, 추정 질소산화물 농도(ppm)에 기 설정된 질소산화물 량 보정 맵을 반영하여 보정 질소산화물 농도를 계산하는 제3수행단계(s50);를 포함하고,
    상기 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에, 상기 결정단계(s30)는 상기 보정 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 상기 요소수용액 분사량이 결정되는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법.

  5. 제 4항에 있어서,
    상기 질소산화물 검출센서가 비정상일 때에, 운전자가 시각 또는 청각으로 인지할 수 있도록 경고를 실행하는 경고실행단계(s12); 및
    상기 질소산화물 검출센서가 비정상이었다가, 상기 질소산화물 검출센서가 정상이 되었을 때에 상기 경고를 해제하는 경고해제 단계(s14);
    를 더 포함하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 실제 질소산화물 농도(ppm)에 근거하여 요소수용액 분사량이 결정되는 때에, 상기 실제 질소산화물 농도(ppm)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영된 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 추정 질소산화물 농도(ppm)에 질소산화물 량 보정 맵을 반영하여 보정 질소산화물 농도를 계산할 때에,
    상기 추정 질소산화물 농도(ppm)에 배기가스 량(131), 촉매장치 평균온도(132), 요구 요소수용액 분사량(133) 중에 선택된 하나 이상의 요소가 더 반영된 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법.
  8. 제 4항 또는 제7항에 있어서,
    상기 질소산화물 량 보정 맵은 엔진회전수(rpm)와 실제 부하율(%)을 입력받아 보정 질소산화물 농도(ppm)을 계산하는 것을 특징으로 하는 선택적 환원 촉매의 요소수용액 분사 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009180150A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化システムに用いられるＮＯｘセンサの異常判定装置
JP2010071227A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Mazda Motor Corp エンジンの排気浄化装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100957138B1 (ko) 2007-07-09 2010-05-11 현대자동차주식회사 질소산화물 센서 고장 판단 방법 및 이를 수행하는 선택적환원 촉매 시스템
KR101500350B1 (ko) 2009-12-03 2015-03-09 현대자동차 주식회사 ＮＯｘ 센서 미작동 구간에서의 암모니아 분사 방법
KR101209730B1 (ko) 2010-10-27 2012-12-07 현대자동차주식회사 질소산화물센서 고장 판단방법
KR101234638B1 (ko) 2010-11-18 2013-02-19 현대자동차주식회사 질소산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009180150A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化システムに用いられるＮＯｘセンサの異常判定装置
JP2010071227A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Mazda Motor Corp エンジンの排気浄化装置

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