KR102135304B1 - 산화질소 트랩의 진단 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

재생 국면 동안 감소제들과의 반응에 의해 트랩에 저장된 산화질소들을 분해할 수 있는 산화질소 트랩을 진단하기 위한 진단 방법(44)으로서, 재생 국면 동안 소비되는 감소제들의 질량(M_red)에 의존하는 진단 기준(C)을 결정하는 단계(48), 진단 기준(C)을 고장 임계치(S)와 비교하는 단계(49)로서, 고장 임계치 미만인 경우 트랩은 고장인 것으로 정의되는, 단계(49), 및 트랩(10)의 고장 상태를 나타내는 신호를 발행하는 단계(50)를 포함하고, 그것은 재생 국면 동안 소비되는 감소제들의 질량(M_red), 재생 국면의 지속기간, 및 재생 국면 동안 트랩의 감소 효율값을 적어도 포함하는 파라미터들의 집합의 함수에 기초하여 진단 기준(C)을 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

산화질소 트랩의 진단 방법 및 장치{Device and method for diagnosing a nitrogen oxide trap}

본 발명은 산화질소 트랩의 동작 상태를 진단하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그러한 방법을 구현할 수 있는 진단 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 산화질소 트랩, 특히 미립 필터에 결합된 트랩과 연관된 디젤 엔진이 갖추어진, 자동 차량 내 온-보드 진단 형태의 유리한 응용을 발견한다.

오늘날 많은 경우에 내부 연소 엔진들에는 산화질소(NO_x) 트랩이 갖추어진다. 특히, 자동 차량 디젤 엔진들의 경우, 린번 전략, 즉 정량적 비율(stoichiometric quantity)과 관련하여 초과량의 산소와 함께 연소가 일어나는 린번 전략을 채용하는데, 이 경우 많은 양의 산화질소(NO_x)가 방출되고, 따라서, 예를 들어 "유로6"로 지칭되는 현 유럽 표준과 같은, 오염 물질들의 방출들을 제한하는 법적 표준들에 상응하기 위해 그러한 트랩에 의존할 필요가 있다.

알려진 방법에서, 산화질소는 차량의 배기 라인에 위치될 수 있고, 2개의 별개 모드들에서, 단속적으로 동작될 수 있다.

일반적인 린-번 방식의 엔진 운영 동안, 즉 산소가 정량적 비율과 관련하여 초과된 경우, 상기 트랩은 다양한 촉매 저장 격실들(catalytic storage compartments) 내 엔진에 의해 방출되는 산화질소(NO_x) 분자들 중 일부를 포획하고, 나머지는 상기 트랩을 통과하여 대기로 배출된다. 상기 트랩에 의해 잡힌 엔진 산화질소(NO_x) 분자들의 비율은 저장 효율로 지칭된다.

상기 트랩에 저장된 산화질소(NO_x)의 질량(mass)이 최대 저장 커패시터의 함수로서 미리 정해진 임계에 도달하면, 정량적 비율 대비 산소의 결핍을 의미하는, 농후(rich)하게 운영되는 엔진에 의해 일어나는 배치전환(switchover)은, 상기 트랩이 재생(regenerated)되는 것을 허용한다. 상기 재생 국면은, 상기 린-번 국면 동안 축적된 산화질소(NO_x)의 포획을 퍼지하는 것과 연된된다. 이 국면 동안 엔진으로부터의 (비연소 하이드로카본들(HC) 및 일산화탄소(CO)와 같은) 감소 물질들(reducing agents)이 상기 트랩으로 들어가고, 산화질소(NO_x) 분자들은 질소(N₂) 및 이산화탄소(CO₂)의 분자들로 감소된다.

노화의 영향으로 그리고 때때로 열적 또는 기계적 충격들과 같은 우발적인 사건들의 경우, 산화질소 트랩의 저장 효율이 감소하는데, 이는 산화질소(NO_x) 분자들을 저장하기 위한 상기 트랩 내 이용가능한 촉매 격실들의 수의 감소로 인한 것이다.

자동 차량에 의해 대기로 배출되는 배기 가스들이 항상 법적 표준들을 충족하는 것을 보장하기 위해, 온-보드 진단법들(on-board diagnostics)을 사용한, 엔진 산화질소 트랩의 동작 상태의 감시, 즉 그것의 저장 효율의 시험이 흔히 이루어지고 있다.

산화질소 트랩들의 동작 상태를 감시하는 것을 겨냥한 다양한 방법들이 알려져 있다.

예를 들어, 공보 FR 2 916 017-A1은, 린(lean) 모드에서의 상기 트랩 내 저장된 산화질소(NO_x)에 의해 나누어진, 산화질소 트랩의 리치-모드 재생 동안에 사용된 감소 물질들의 질량(mass) 사이의 비율이 계산되고, 이 비율은 양호하게 동작하는 트랩과 결함성 트랩을 구별하기 위해 임계치와 비교된다. 그러한 방법은 불만족스러운데, 이는 산화질소(NO_x)의 질량이 부정확하게 결정되기 때문이고, 기존의 모델들은 엔진 순간 동작 조건들(engine transient operation conditions) 동안 산화질소(NO_x) 유동 속도들을 신뢰성 있게 결정할 수 없기 때문이다.

다른 방법들은 엔진의 린-번 동작 동안 트랩 내 저장된 산화질소(NO_x)의 질량을 결정하는 것과 연관된 부정확성을 회피한다. 예를 들어, 공보 FR 2 940 356-A1은, 산화질소 트랩의 리치-모드 재생 동안에 사용된 감소 물질들의 평균 유동 속도와 동일한 진단 기준이 결정되고 이 비율이 임계치와 비교되는 진단 방법을 개시한다.

비록 그 방법이 실질적으로 놓쳐버려 왔던 그들의 저장 효율 모두를 정확하게 검출하는 것을 가능케 하지만, 새로운 법적 표준들, 특히 OBD(On Board Diagnostics) 표준 및 IUPR(In Use Performance Ratio) 규정들의 엄격성 대비 충분히 정확한 것은 아니며, 이들은 여전히 높은 잔여 저장 효율 갖는 산화질소 트랩들이 다양한 운영 조건들 하에서 진단되는 것을 요한다.

출원인 회사는, 통계적 시험 활동을 통해, 그러한 방법이 결함성 트랩들과 비-결함성 트랩들의 개채군들 사이의 명확한 구별을 달성하는 것이 불가능하고 (진단법에 의해 고려된 결함성 트랩이 양호하게 동작하는 것으로 판단되는) 비-검출 및 (진단법에 의해 결함성으로 선언된 트랩이 양호하게 동작하는 경우의) 오검출의 높은 위험성을 안고 있다는 것을 측정하였다.

이러한 정확성의 부재는, 트랩의 상류 및 하류에서 감소 물질의 양을 측정하는데 사용되는 2개의 산소 프로브들이 트랩의 입구(inlet)와 출구(outlet)에서 동시에 갖추어지지 않은 경우에 특히 강렬하게 느껴졌다.

그러한 상황은 엔진이 하나의 그리고 동일한 (일반적으로 "캐닝(canning)"으로 알려진) 금속 케이싱 내에서 산화질소 트랩 및 추가 배기 가스 처리 장치를 함께 그룹핑하는 배기 가스 처리 장치를 포함하는 배기 라인과 연관되는 경우에 일어나며, 상기 트랩의 단지 하류에서(상기 배기 가스들의 유동 방향으로) 상기 캐닝 내에 하우징된 미립 필터가 그러한 예이다.

일반적으로 실린더 형태의 상기 캐닝은, 큰 직경, 전형적으로 15 cm를 초과하는 직경을 갖는 경우, 상기 트랩의 하류에서의 감소 물질들의 양을 추정하는데 사용되는 산소 프로브가 상기 트랩 뒤에 접하여(immediately after the trap), 다시 말해 상기 트랩의 출구와 상기 미립 필터의 입구 사이에 설치되는 것은 불가능하다. 측정 정확도를 위해, 이 프로브는 캐닝의 출구에, 다시 말해 미립 필터의 하류에 설치된다. 본 출원인 회사는 상기 프로브가 상기 트랩과 분리되는 거리, 즉 상기 미립 필터의 거리에 상응하는 거리가 진단 기준에 오류를 일으킨다는 것을 파악하였다.

나아가, 본 출원인 회사는 그러한 진단법의 반복성의 부재를 파악하였으며, 이는 상기 기준의 온도-민감성에 의해 야기된다. 더욱 구체적으로, 트랩들은 재생 국면 동안 산화질소 트랩의 온도가 얼마나 높은지에 따라 결함성으로 선언되기도 하고 때때로 비-결함성으로 선언될 수도 있다. 이 온도는 트랩의 감소 효율, 다시 말해 산화질소(NO_x)가 리치 모드에서 엔진으로부터 나오는 감소 분자들(일산화탄소 및 비연소 하이드로카본들)에 의해 감소되는 반응의 수율에 영향을 미친다. 트랩의 온도에 의존하여, 하나의 그리고 동일한 트랩은 린 모드에 저장된 산화질소(NO_x)의 동일한 양을 퍼지하기 위해 더 많은 혹은 더 적은 양의 감소 물질들을 필요로 한다.

본 발명은 진단 기준이 트랩 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량으로부터 결정되는 알려진 진단 방법들의 잘못된 진단들의 위험 및 정확성 부재를 극복하는 것을 제안한다.

그렇게 하기 위해, 본 발명은 재생 국면 동안 감소 물질들과의 반응에 의해 트랩에 저장된 산화질소들을 분해(break down)할 수 있는 산화질소 트랩을 진단하기 위한 진단 방법을 제안하며, 다음을 포함한다:

- 상기 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량에 의존하는 진단 기준을 결정하는 단계;

- 상기 진단 기준을 결함 임계치와 비교하는 단계로서, 상기 결함 임계치 미만인 경우 상기 트랩은 결함성인 것으로 결정되는, 단계; 및

- 상기 트랩의 결함 상태를 나타내는 신호를 방출하는 단계를 포함하고,

상기 진단 기준은, 상기 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 상기 질량, 상기 재생 국면의 지속기간, 및 상기 재생 국면 동안 상기 트랩의 감소 효율을 나타내는 값을 적어도 포함하는 파라미터들의 집합의 함수로 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들이 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 비제한적인 실시예로부터 명백해질 것이다.
도 1은 산화질소 트랩을 진단하기 위한 진단 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 산화질소를 진단하기 위한 진단 방법의 단계들의 흐름도이다.

도 1은 본 발명에 따른 진단 장치가 제공된, 예를 들어 자동 차량 디젤 엔진과 같은, 내부 연소 엔진(1)을 묘사한다. 상기 엔진(1)에는 흡입 다기관(2)에 의한 공기 및 연료를 공급하는 공통 레일(4) 상에 탑재된 복수의 인젝터들(3)에 의한, 예를 들어 디젤 오일과 같은 연료가 공급된다.

엔진(1)에는 연소-가스 배기 회로가 갖추어지고, 상기 연소-가스 배기 회로는 배기 다기관(5), 배기 파이프(6), 엔진(1)으로부터의 오염물 방출들을 처리하기 위한 장치(7) 및 상부에 유동 미터(9)가 탑재된 배기 소음기(8)를 포함하며, 배기 가스들은 상기 배기 소음기(8)를 통해 대기로 배출된다.

어떠한 방법으로든 본 발명의 범위를 벗어나지 않음을 전제로, 상기 엔진은 슈퍼차지 타입(supercharged type)일 수 있고, 및/또는 적어도 하나의 배기 가스 재순환 회로와 연관될 수 있다,

오염물 방출 처리 장치(7)는 실질적으로 실린더 형태의 금속 케이싱(또는 "캐닝(canning)")의 형태를 취하며, 그것의 2개의 단부들에서 배기 파이프(6) 및 배기 소음기(8)와 각각 연결된 2개의 콘들(cones)에 의해 종결된다.

이 금속 케이싱 내측에 하우징된 것은 별개 기능들을 갖는 2개의 반(anti)-오염 시스템들이다: 첫째는 산화질소 트랩(10)이고 둘째는 미립 필터(11)이다. 이 예에서, 산화질소 트랩(10)은 미립 필터(11)의 상류에, 도 1에 도시된 화살표의 형태로 특징된 바와 같이 배기 가스들이 순환하는 방향으로, 탑재된다. 다시 말해, 배기 가스들은 산화질소 트랩(10)에 들어가고 이후 연속하여 대기로 배출되기 전에 미립 필터(11)로 들어간다.

일 대안으로서, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 트랩(10)은 미립 필터(11)의 하류에 탑재될 수 있고, 및/또는 미립 필터(10)는 예를 들어 산화 촉매 컨버터(oxidation catalytic converter)와 같은 일부 다른 추가 반(anti)-오염 시스템(11)으로 교체될 수 있다.

산화질소 트랩(10)은 엔진이 린번으로 운영되는 경우 엔진(1)의 산화질소(NO_x) 방출의 일부를 저장한다. 주기적으로, 엔진(1)이 (재생 국면으로 지칭되는) 농후하게 운영되는 동작의 국면이 개시되는 경우, 트랩(10)은, 엔진(1)에 의해 방출되는 일산화탄소 및 비연소 하이드로카본들과 같은 감소 물질들의 작용 하에, 산화질소(NO_x)를 질소(N₂) 및 이산화탄소(CO₂) 분자들로 감소시킨다.

그 자체로 알려진 방법에서, 미립 필터(11)는 엔진(1)에 의해 방출된 그을음을 저장하고 엔진(1)의 특정 구체 동작 조건들 하에서 (예를 들어, 온도가 650 ℃ 까지 올라가고 연료가 상기 배기로 주입되는 경우) 상기 그을음을 연소시킴으로써 퍼지된다.

하나의 그리고 동일한 캐닝 내에, 한편으로는 산화질소 트랩(10)을 상류에 그리고 다른 한편으로는 미립 필터(11)를 하류에 통합(combine)하는 것은, 미립 필터(11)가 퍼지 온도의 달성을 촉진하기 위해 트랩(10)의 동작에 의해 야기되는 온도의 상승을 이용할 수 있다는 점에서 유리하다.

산화질소 트랩(10)은 예를 들어 온도 센서(12)와 같은 그것의 온도(θ)의 결정 수단과 연관된다. 처리 장치(7)는 그것의 입구에서 그리고 그것의 출구에서 (배기 가스들이 순환하는 방향으로) 상류 산소 프로브(13) 및 하류 산소 프로브(14)와 연관된다.

전자 제어 유닛(15)은, 연결부(16)에 의해 엔진(1)과 연결되고, 연결부(17)에 의해 온도 센서(12)와 연결되며, 연결부(18)에 의해 상류 산소 프로브(13)와 연결되고, 연결부(19)에 의해 하류 상소 프로브(14)와 연결된다.

또한, 전자 제어 유닛(15)은 온-보드 진단 장치(20) 및 산화질소 트랩(10)의 재생 국면을 제어하기 위한 수단(21)도 포함한다. 진단 장치(20)는 다음을 포함한다:

- 트랩(10) 상류의 배기 가스들에 보유된 감소 물질들(일산화탄소 및 비연소 하이드로카본들)의 질량 유량값(mass flow rate)인 Q_us 를 결정하는 수단(22);

- 트랩(10) 하류의 배기 가스들에 보유된 감소 물질들의 질량 유량값(Q_ds)을 결정하는 수단(23);

- 재생 국면의 지속시간 Δt을 추정하는 수단(24);

- 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red)을 추정하는 수단(25);

- 진단 기준(C)을 결정하는 수단(26); 및

- 산화질소 트랩(10)의 결함 상태를 결정하는 수단(27).

트랩의 상류에서 측정된 감소 물질들의 질량 유량값(Q_us)을 결정하는 수단(22)은 입력부에서 다음과 연결된다:

- 연결부(18)에 의해, 상류 산소 프로브(13)와 연결; 및

- 연결부(28)에 의해, 재생 국면을 제어하는 수단(21)과 연결.

또한, 그것은 입력부에서 도시되지 않은 연결부에 의해 유량계(9)와도 연결된다. 그것은 출력부에서 연결부(9)에 의해 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red)을 추정하는 수단(25)과 연결된다.

트랩의 하류에서 측정된 감소 물질들의 질량 유량값(Q_ds)을 결정하는 수단(23)은 입력부에서 다음과 연결된다:

- 연결부(19)에 의해, 하류 산소 프로브(14)와 연결; 및

- 연결부(30)에 의해, 재생 국면을 제어하는 수단(21)과 연결.

또한, 그것은 입력부에서 도시되지 않은 연결부에 의해 유량계(9)와도 연결된다. 그것은 출력부에서 연결부(31)에 의해 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red)을 추정하는 수단(25)과 연결되고, 연결부(32)에 의해 재생 국면을 제어하는 수단(21)과 연결된다.

재생 국면의 지속시간(Δt)을 추정하는 수단(24)은 입력부에서 연결부(33)에 의해 재생 국면을 제어하는 수단(21)과 연결된다. 출력부에서 그것은 다음과 연결된다:

- 연결부(34)에 의해, 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red)을 추정하는 수단(25)과 연결;

- 연결부(35)에 의해, 진단 기준(C)을 결정하는 수단(26)과 연결; 및

- 산화질소 트랩(10)의 결함 상태를 결정하는 수단(27)과 연결.

출력부에서, 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red)을 추정하는 수단(25)은 연결부(37)에 의해 진단 기준(C)을 결정하는 수단(26)과 연결된다.

입력부에서, 진단 기준(C)을 결정하는 수단(26)은 연결부(38)에 의해 산화질소 트랩(10)의 온도(θ)를 감지하는 센서(12)와 연결된다. 출력부에서, 그것은 연결부(39)에 의해 산화질소 트랩(10)의 결함 상태를 결정하는 수단(27)과 연결된다.

입력부에서, 산화질소 트랩(10)의 결함 상태를 결정하는 수단(27)은 연결부(40)에 의해 재생 국면을 제어하는 수단(21)과 연결된다. 출력부에서, 그것은 연결부(41)에 의해 (도 1에 묘사되지 않은) 진단의 결과를 활용할 수 있는 전자 제어 유닛(15)의 다른 요소들과 연결된다.

재생 국면을 제어하는 수단(21)은 트랩(10)의 상류 및 하류에서의 감소 물질들의 질량 유량값들(Q_us, Q_ds)의 계산을 초기화하는 신호를 방출한다. 이러한 유량값들은 하기 식들을 이용하여 개별적으로 계산된다.

[수학식 1]

Q_us = Q_exh * R_us

[수학식 2]

Q_ds = Q_exh * R_ds

이 식에서:

- Q_exh 는 유량계(9)에 의해 측정된 배기 가스들의 유량값을 나타낸다;

- R_us 는, 상류 산소 프로브(13)에 의해 측정된, 장치(7)의 배기 가스들 상류의 농후도(richness)를 나타낸다.

- R_ds 는, 하류 산소 프로브(14)에 의해 측정된, 장치(7)의 배기 가스들 하류의 농후도를 나타낸다.

이 신호는 추청 수단(25)에서의 감소 물질들의 질량 유량값들(Q_us, Q_ds)의 시간에 대한 적분(integration)을 초기화하는 데에도 사용된다. 트랩(10)에 저장된 산화질소(NO_x)의 분자들의 반응을 제거하는 것과 관련된, 트랩(10)에서 소비된 감소 물질들의 질량(M_red)이 이하의 식으로부터 얻어진다:

[수학식 3]

이 식에서 Δt 는, 산화질소 적분이 계산되는 재생 국면의 지속기간을 나타낸다.

재생 국면을 제어하는 수단(21)은 장치(7)의 하류에서 질량 유량값(Q_ds)의 감소 물질을 수신한다. 이 값이 소정 임계치에 도달하면, 제어 수단(21)은 재생 국면을 개시한 신호의 방출을 중단함으로써 재생 국면을 정지시키고, 이는 감소 물질들의 질량을 추정하는 수단(25)에서 수행되는 시간에 대한 적분을 정지시킨다.

다시 말해, 추정 수단(24)은, 제어 수단(21)으로부터 오는 신호의 방출의 종료와 방출 사이의 재생 국면의 지속기간(Δt)을 결정하는 것을 가능케 한다.

진단 기준(C)을 결정하는 수단(26)은 산화질소 트랩(10)의 온도(θ), 재생 국면의 지속기간(Δt), 및 감소 물질들의 질량(M_red)을 수신한다. 이들 신호들은 이하의 식을 사용하여 진단 기준(C)이 계산되는 것을 허용한다:

[수학식 4]

C = ε_red * f(Δt) * M_red

이 식에서,

- ε_red 는 재생 국면 동안 산화질소의 감소 효율을 나타낸다.

- f(Δt) 는 재생 지속기간(Δt)의 함수(f)를 나타낸다.

- M_red 는 식 3을 사용하여 계산된 바와 같은 감소 물질들의 질량을 나타낸다.

감소 효율(ε_red), 다시 말해 산화질소 트랩을 재생하는 국면의 효율은, 일산화탄소 및 비연소 하이드로카본들에 의해 산화질소(NO_x) 분자들을 감소시키는 화학 반응의 수율에 따라 정의된다. 그것은 재생 국면 동안 산화질소 트랩(10)의 온도(θ)에 의존한다.

더욱 구체적으로, 감소 효율(ε_red)은 트랩의 온도(θ)의 증가 함수로서, 최적 온도(θ _opt)까지 증가하다가, 최적 온도(θ _opt) 지점에서 그것은 최대 값을 채용하고, 그것의 최적 온도(θ _opt)를 넘어가면 온도(θ)의 감소 함수가 된다. 엔진 테스트 벤치 상의 사전 실험(prior testing)에 의해, 온도(θ)의 함수로서 감소 효율(ε_red)을 제공하는 관계가 구축될 수 있다. 바람직하게는, 상기 관계가 포물선 법칙(paraboling law)을 따르기 때문에, 이하의 식을 사용하여 감소 효율(reduction efficiency)이 계산될 수 있다:

[수학식 5]

이 식에서:

- 글자 a는 상수로서, 예를 들어 최소자승법을 사용한, 다양한 시험들로부터 계산된 상수를 나타낸다

- 최적 온도(θ _opt)는 온도 스윕(temperature sweep)에 의해 결정된다. 이 온도는 대략 300 ℃ 이고 감소 효율(ε_red)이 1에 가깝게 달성되는 것을 가능케 한다.

재생 국면의 지속기간(Δt)의 함수(f)는 다음 식을 사용하여 계산된다:

[수학식 6]

f(Δt) = min(T_min,Δt)/max(T_max,Δt)

이 식에서

- min(T_min,Δt)는 재생 지속기간(Δt)과 소정 최소 지속기간(T_min) 중 가장 작은 값을 나타낸다.

- max(T_max,Δt)는 재생 지속기간(Δt)과 소정 최대 지속기간(T_max) 중 가장 큰 값을 나타낸다.

바람직하게는, 최소 지속기간(T_min)은 배기 가스들이 미립 필터(11)를 통해 이동하는데 걸린 시간, 다시 말해 배기 가스들이 산화질소 트랩(10)의 출구로부터 미립 필터(11)를 통과하는데 걸리는 시간과 실질적으로 동일하다. 수학식 6에서, 그러한 최소 지속기간(T_min)을 고려하는 것은, 하류 산소 프로브(14)에 의해 이루어진 산화질소 트랩(10)의 출구에서의 농후도 추정의 부정확성을 수정하는 것을 가능케 한다. 예를 들어, 최소 지속기간(T_min)은 미리 수행되는 엔진 테스트 벤치 시험들에 의해 측정될 수 있다.

바람직하게는, 최대 지속기간(T_max)은 재생의 최대 지속기간으로 미리 정해지며, 이를 넘어서는 산화질소 트랩(10)이 양호하게 동작한다(즉 비결함성). 트랩(10)이 결함성인 경우, 재생 국면은 더 짧다. 최대 지속기간(T_max)은 엔진 테스트 벤치 상에서 결함성 및 비-결함성 트랩들의 샘플로부터 통계적으로 결정될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 산화질소 트랩(10)을 진단하기 위한 진단 방법 내 단계들의 흐름도이다.

엔진(1)의 린-번 운영 동안, 엔진 제어 방법(42)은 산화질소 트랩(10) 내 산화질소(NO_x)의 집결(buildup)을 감시한다. 트랩(10)이 그것의 최대 저장 용량에 가까울 수 있는 소정 저장 값에 도달하면, 제어 방법(42)은 트랩(10)을 재생하는 단계(43)를 개시하며, 이는 농후하게 운영함으로써 엔진을 떠나는 배기 가스들의 감소-물질 함유량(reducing-agent content)을 변경하는 것으로 구성된다.

이후, 산화질소 트랩(10)을 진단하기 위한 진단 방법(44)이 개시될 수 있다. 이 방법(44)은, 수학식 1을 사용하여 얻어진, 트랩(10)의 상류의 감소 물질들의 질량 유량값(Q_us)을 결정하는 단계(45)와 동시에, 수학식 2를 사용하여 얻어진, 트랩(10)의 하류의 감소 물질들의 질량 유량값(Q_ds)을 결정하는 단계(46)와 함께 시작된다.

이러한 유량값들은 재생 국면의 지속기간에 걸쳐 결정된다. 진단 방법(44)은 재생 국면 동안 사용된 감소 물질들의 질량(M_red)을 결정하는 단계(47)를 계속한다. 이 질량은, 재생 국면을 시작하는 신호가 수신되는 시점과 이 신호의 수신이 중단되는 시점 사이에서, 트랩(10)의 상류 및 하류에서의 감소 물질들의 유량값들(Q_us, Q_ds) 사이의 차이를 시간에 대해 적분함으로써 얻어진다(수학식 3 참조).

방법(44)은 진단 기준을 결정하는 단계(48)로 계속 진행된다. 이를 위해, 감소 효율(ε_red)이 수학식 5를 사용하여 트랩(10)의 온도(θ)로부터 계산되고, 재생의 지속기간(Δt)의 함수(f)가 수학식 6을 사용하여 계산되며, 이후 기준(C)이 수학식들 3, 5 및 6의 결과의 곱(product)으로서 (수학식 4로부터) 계산된다.

방법(44)은 진단 기준(C)을 결함 임계치(S)와 비교하는 단계(49)로 계속되며, 상기 결함 임계치(S) 미만에서 산화질소 트랩(10)은 결함성인 것으로 결정된다. 상기 결함 임계치(S)는 엔진 테스트 벤치 상에서 통계 시험을 사용하여 결정될 수 있다.

방법(44)은 단계(50)로 종료되며, 상기 단계(50) 동안 상태 신호가 엔진(1)을 제어하는 제어 방법(42)으로 방출된다. 이 신호는 2개의 상태들을 채용할 수 있는데, 상기 상태는 결함성 또는 비-결함성 중 어느 하나이다. 상기 상태가 결함성인 경우, 예를 들어 표시등을 점등함으로써, 운전자에게 경고가 전달될 수 있다.

Claims (15)

1. 하류에서 엔진(1)의 오염물 방출들을 처리하는 처리 장치(7)에 하우징된 산화질소 트랩(10)을 진단하기 위한 진단 방법(44)으로서,
   상기 트랩(10)은 상기 트랩(10)의 하류의 추가 반(anti)-오염 시스템(11)을 하우징하는 상기 장치이고,
   상기 트랩(10)은 재생 국면 동안 감소 물질들과의 반응에 의해 상기 트랩(10)에 저장된 산화질소들을 분해(break down)할 수 있고,
   상기 방법(44)은,
   - 상기 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red)에 의존하는 진단 기준(C)을 결정하는 단계(48);
   - 상기 진단 기준(C)을 결함 임계치(S)와 비교하는 단계(49)로서, 상기 결함 임계치 미만인 경우 상기 트랩(10)은 결함성인 것으로 결정되는, 단계(49); 및
   - 상기 트랩(10)의 결함 상태를 나타내는 신호를 방출하는 단계(50)를 포함하고,
   상기 진단 기준(C)은, - 상기 장치(7)의 상류에서의 감소 물질들의 질량 유량값(Q_us)과 상기 장치(7)의 하류에서의 감소 물질들의 질량 유량값(Q_ds) 사이의 차이를, 상기 재생 국면의 지속기간(Δt)동안 시간에 대해 적분함으로써 계산되는 상기 재생 국면 동안 소비되는 감소 물질들의 질량(M_red), - 상기 재생 국면 동안의 상기 트랩(10)의 온도(θ)에 의존하는, 상기 재생 국면 동안의 상기 트랩(10)의 감소 효율(ε_red); 및 - f(Δt) = min(T_min,Δt)/max(T_max,Δt) 의 식을 따른, 상기 재생 국면의 상기 지속기간(Δt)의 함수(f)의 곱과 동일하도록 결정되고,
   상기 식에서,
   - min(T_min,Δt)는 상기 재생 지속기간(Δt)과 소정 최소 지속기간(T_min) 중 가장 작은 값을 나타내며, 상기 소정 최소 지속기간(T_min)은 상기 엔진(1)으로부터의 상기 배기 가스들이 상기 추가 반-오염 시스템(11)을 통해 이동하는데 걸린 시간과 동일하고,
   - max(T_max,Δt)는 상기 재생 지속기간(Δt)과 소정 최대 지속기간(T_max) 중 가장 큰 값을 나타내는, 진단 방법.
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 트랩(10)의 상기 감소 효율(ε_red)은
   

   

   의 형태이고,
   이 식에서:
   - 상기 글자 a는 상수이며,
   - θ_opt 는 상기 감소 효율(ε_red)이 최대가 되는 상기 트랩(10)의 최적 온도를 나타내는, 진단 방법.
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