KR102158684B1 - 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정할 때 사용하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정할 때 사용하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관(101) 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림(303)으로의 첨가제 공급을 교정하기 위한 방법에 관한 것이다. 제1 후처리 컴포넌트(310)는 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화하기 위해 배치되어 있고, 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 하류에 배치되어 있는 환원 촉매 컨버터(332)가 배치되어 있다. 상기 환원 촉매 컨버터(332) 내에서 질소산화물들(NOx)의 환원을 위해 상기 배기가스 스트림(303)으로 첨가제가 공급되되 상기 첨가제는 상기 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물들(NOx)의 양에 비례하여 공급되며, 상기 비율이 교정된다. 이 방법은, - 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)에서 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화를 줄이기 위해 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 상류에서 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하는 단계, 및 - 미연소 연료를 상기 배기가스 스트림(303)으로 공급할 때 상기 배기가스 스트림(303)으로의 상기 첨가제 공급을 교정하는 단계를 포함한다.

Description

배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정할 때 사용하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 연소 과정에 관한 것으로 특히 연소 시에 발생되는 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량 및 본 발명에 따른 방법을 실시하는 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에도 관한 것이다.
일반적으로 차량 적어도 어느 정도는 트럭, 버스 등과 같은 중대형/상업용 차량과 관련하여, 연료 효율을 높이고 배기물을 줄이려는 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
이는 적어도 부분적으로는 예를 들어 도심 지역에서 대기오염과 공기 질에 대한 정부의 늘어가는 관심에 의한 것으로, 많은 국가에서 다양한 배기 표준과 규제를 채택하게 하고 있다.
이들 배기 표준은 종종 내연기관이 제공되어 있는 차량의 배기물에 대해 허용 가능한 한계를 규정하는 요건들로 구성되어 있다. 예를 들면 이들 표준에서 예컨대 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 미립자들의 배기 레벨이 많은 종류의 차량에 대해 규제된다.
연료 소모를 줄이고 및/또는 연소 과정에서 발생되는 배기가스의 후처리장치(정화장치) 사용을 통해 불요한 배기 물질들이 감소될 수 있다.
내연기관에서 발생되는 배기가스는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 촉매 공정의 사용을 통해 처리될 수 있다. 다양한 종류의 촉매 컨버터들이 존재하며, 이들 컨버터에서는 다양한 종류의 연료 및/또는 배기가스 스트림 내에 발생되는 다양한 종류의 물질의 처리를 위해 다양한 종류의 촉매가 사용될 수 있다. 적어도 (일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 같은) 질소산화물(NOx)과 관련하여, 중대형 차량들은 종종 첨가제를 배기가스 스트림에 공급하는 방법을 포함한다. 통상적으로 촉매 컨버터 사용을 통해 질소산화물(NOx)의 양을 더 유해한 물질(주로 질소 및 수증기)로 환원시키기 위해 첨가제가 공급된다. 첨가제는 촉매 컨버터 상류에서 내연기관에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림 내로 분사될 수 있으며, 질소산화물(NOx) 환원에 사용되는 통상적인 유형의 촉매 컨버터로 선택적 촉매 환원장치(SCR) 컨버터가 있다.
첨가제 공급과 관련하여, 공급되는 첨가제의 양이 지나치게 많거나 지나치게 적으면 안 된다. 그 결과, 첨가제 공급량이 예측되는 첨가제 양에 대응되는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 주입되는 첨가제 양과 실제로 필요한 첨가제 양 간의 차이를 고려하여 배기가스 스트림으로 공급되는 첨가제 양을 교정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 내연기관 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정하기 위한 방법으로, 상기 배기가스 스트림은 제1 및 제2 후처리 컴포넌트를 통해 후처리되고, 상기 제1 후처리 컴포넌트는 일산화질소를 이산화질소로 산화하기 위해 배치되어 있고, 상기 제2 후처리 컴포넌트는 상기 제1 후처리 컴포넌트 하류에 배치되어 있는 환원 촉매 컨버터이며, 상기 환원 촉매 컨버터 내에서 질소산화물들의 환원을 위해 상기 배기가스 스트림으로 첨가제가 공급되되 상기 첨가제는 상기 배기가스 스트림 내의 질소산화물들의 양에 비례하여 공급되며, 상기 비율이 교정되는, 첨가제 공급 교정 방법이 제공된다. 이 방법은,
　　- 상기 제1 후처리 컴포넌트에서 일산화질소의 이산화질소로의 산화를 줄이기 위해 상기 제1 후처리 컴포넌트 상류에서 상기 배기가스 스트림으로 미연소 연료를 공급하는 단계, 및
- 미연소 연료를 상기 배기가스 스트림으로 공급할 때 상기 배기가스 스트림으로의 상기 첨가제 공급을 교정하는 단계를 포함한다.
미연소 연료는 탄소수소 계열이면 바람직하고, 제1 후처리 컴포넌트는 예를 들면 산화 촉매 컨버터(oxidation catalytic converter)나 일산화질소를 이산화질소로 산화시키기에 적합한 다른 종류의 촉매 컨버터로 구성될 수 있고, 미연소 연소(탄화수소)의 산화는 일산화질소의 산화를 희생해 가며 실시될 수 있다. 즉 제1 후처리 컴포넌트 내에서의 화학 반응은 미연소 연료 특히 탄화수소의 산화가 우선적으로 일어나고 일산화질소의 산화는 제1 후처리 컴포넌트 내에 잉여의 산화 능력이 있는 경우에만 일어난다. 이러한 방식으로, 일산화질소의 산화가 실질적으로 감소되거나 심지어 거의 제로로 될 수 있다.
이와 관련하여 산화 촉매 컨버터를 사용하는 대안으로, 실질적으로 후처리 컴포넌트의 적어도 일부분을 적당한 촉매 코팅을 함으로써 소망하는 효과가 얻어질 수도 있다. 예를 들면, 제1 후처리 컴포넌트는 예컨대 슬립 촉매 컨버터의 일부일 수 있다. 제2 후처리 컴포넌트는 예컨대 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 컨버터일 수 있다.
전술한 바와 같이, 첨가제를 배기가스 스트림에 공급함으로써, 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림 내의 적어도 일부 물질들의 존재(presence)가 감소될 수 있다. 첨가제의 반응제가 배기가스 스트림 내에 존재하는 하나 또는 그 이상의 물질들과 반응하여 덜 유해한 물질을 형성하게 된다.
본 발명은 연소에 의해 발생되는 배기가스 내의 질소산화물들(NOx)의 농도를 낮추는 데에 사용되는 첨가제 공급과 관련된 것이다. 이러한 첨가제 공급과 관련하여, 소망하는 효과를 달성하기 위해 환원시키고자 하는 질소 산화물들의 존재에 대응하는 비율로 반응제를 배기가스 스트림에 공급하는 것이 중요하다. 또한 첨가제는 소망하는 환원을 달성할 수 있는 종류의 반응제(reagent)를 포함하는 것이 필수이다. 잘못된 유형의 반응제/첨가제가 공급되면 및/또는 공급된 첨가제 양이 감소 대상 물질/조성물의 존재에 비해 지나치게 적으면, 환원 및 주변 환경으로 배출된 후에도 불요한 질소 산화물들이 과잉으로 여전히 존재할 수 있다.
이와 반대로, 배기가스 스트림에 공급되는 반응제 이에 따라 첨가제의 양이 환원 대상 질소 산화물들의 양에 비해 많으면, 첨가제 공급이 다른 불요한 물질이 과잉으로 존재하게 할 수 있다. 예를 들면, 우레아 형태의 반응제를 포함하는 첨가제를 사용하여 질소산화물들(NOx)을 환원하는 것과 관련하여, 과잉의 암모늄이 주변 환경으로 배출될 수 있다. 암모늄은 유해 물질로 분류되며 따라서 암모늄 배출도 규제된다.
첨가제 공급을 교정함으로써 바람직하지 않은 배출 위험이 줄어들 수 있다. 즉, 공급된 양이 실제로 예상되거나 필요한 첨가제량에 대응하는지를 결정하고, 필요하다면 공급량을 교정하게 된다. 이 교정은 정기적/사전에 정해진 시점에서 수행될 수 있으며, 수정(adaptation)이란 용어는 교정(correction)을 나타내는 데에 종종 사용된다.
일반적으로 교정과 관련하여, 교정은 특정 작동 조건이나 특정 환원 대상 물질의 발생이 예상되는 조건과 같이 지정된 상황에서 공급되는 사전에 결정된 첨가제량이 예를 들면 후처리 장치에 포함되어 있는 컴포넌트들의 공차/마모 및/또는 사용되는 첨가제 품질의 변동을 보상하기 위해 교정된다. 이 교정은 분사되는 첨가제의 사전에 결정된 양 또는 품질의 보상을 포함한다.
통상의 기술자에게 주지되어 있는 바와 같이, 이 교정은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 본 발명은 사용되는 특정 방법과는 관계없이 적용될 수 있으며, 따라서 본 명세서에서 이러한 방법들을 기술하지는 않는다. 본 발명은 교정을 수행하기 위한 이러한 임의의 방법에서 추가의 단계를 제공한다.
첨가제 공급과 관련하여, 이는 종종 환원 촉매 컨버터 상류에서 측정된 또는 예상되는 질소산화물들의 양에 기초하여 수행된다. 또한, 일반적으로 배기가스 스트림이 차량을 빠져 나가기 전에 배기가스 스트림 내 질소산화물의 양을 측정하는 센서를 사용하여 환원 촉매 컨버터 하류에서 양을 측정하여 이를 피드백한다. 이 피드백은 배기가스 스트림 내에 존재하는 일산화질소와 이산화질소의 조합된 양의 대책이며, 일반적으로 일산화질소와 이산화질소 사이에는 특정 관계가 있는 것으로 여겨진다. 예컨대 환원 촉매 컨버터 내에서 환원이 이루어진 후에는 일산화질소만이 존재한다. 그러나 실 상황에서 이 관계는 추정되는 관계와는 다르고, 센서 신호가 오역(misinterpreted)될 수 있다.
이는, 일반적으로 NOx 센서의 센서 감도(sensitivity)가 일산화질소(NO)에 대해서는 기본적으로 1이지만, 이산화질소(NO2)에 대해서는 0.8 정도로 낮을 수 있다는 사실에 기인한다. 따라서, 질소산화물(NOx)이 이산화질소(NO2)만으로 구성되거나 다량의 이산화질소(NO2)로 구성되어 있는 경우에는, 피드백 신호가 오역되어 잘못된 양의 첨가제가 공급될 수 있다. 또한, 첨가제 공급을 교정할 때, NOx 센서에서 나오는 센서 신호들이 오역되어, 교정이 배기가스 스트림에 공급되는 첨가제량을 잘못되게 할 수 있다. 본 발명에 따르면, 질소산화물들의 측정과 관련하여 센서 감도 차이의 영향 이에 따라 첨가제 공급의 교정이 줄어들 수 있다.
본 발명에 따르면, 이는 적어도 산화 촉매 컨버터나 다른 종류의 후처리 컴포넌트 같은 제1 후처리 컴포넌트가 적어도 일부 작동 모드에서 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키는 시스템 내의 배기가스 스트림에 첨가제 공급을 교정하는 방법에 의해 달성된다. 상기 제1 후처리 컴포넌트 상류에서 배기가스 스트림으로 미연소 연료가 공급된다. 위에서 설명한 바와 같이, 그러한 후처리 컴포넌트 내를 지배하는 화학반응으로 인해, 일산화질소가 산화되지 않고 미연소 탄화수소가 산화되어서 상기 제1 후처리 컴포넌트의 상류 및 하류에서의 일산화질소와 관련된 질소산화물들 비율 사이의 관계가 기본적으로 동일하게 유지되는데, 이는 미연소 연료 공급으로 인해 제1 후처리 컴포넌트 내에서 일산화질소가 이산화질소로 더 이상 산화되지 않기 때문이다.
내연기관을 빠져나가는 배기가스 스트림 내에서 일산화질소와 이산화질소 간의 관계는, 이산화질소의 상대 비율이 질소산화물들 총 함량의 10± 5% 단위로 된다. 미연소 연료를 첨가함으로써 일산화질소의 이산화질소로의 추가적인 산화가 줄어들거나 일어나지 않게 된다. 이러한 방식으로, 환원 촉매 컨버터로 유입될 때 일산화질소에 대한 이산화질소의 상대 비율은 여전히 상대적으로 낮게 된다.
주지되어 있는 바와 같이, 환원 촉매 컨버터 내에서 주요 3개의 화학 반응 중 가장 빠른 반응은 일산화질소와 이산화질소가 동일한 속도로 환원되는 반응이어서, 이산화질소 함량의 2배를 초과하는 정도의 변환을 얻기 위해 적어도 첨가제가 공급될 때 환원 촉매 컨버터를 빠져나가는 질소산화물들은 기본적으로 일산화질소만으로 구성되게 된다. 이는, 결국 일산화질소와 이산화질소와 관련된 센서 감도 차이가 무시될 수 있는 결과를 낳게 되는데, 이는 환원 촉매 컨버터를 빠져나가는 배기가스가 일반적으로 센서 감도가 높은 일산화질소만으로 구성되기 때문이다.
또한, 본 발명에 따르면, 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급의 교정은, 상기 배기가스 스트림으로의 미연소 연료의 공급 이에 따라 교정이 질소산화물들이 일산화질소만으로 구성된 측정에 기초하는 것으로 간주될 수 있을 때에 수행된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 일산화질소와 이산화질소 사이의 실제 상대 비율이 전술한 바에 따른 문제를 야기할 수 있는 시스템에서 정밀한 교정이 수행될 수 있다. 교정은 임의의 적당한 방식으로 예컨대 예상되는 양으로 환원 촉매 컨버터 하류에서 질소산화물들의 잔류 양을 결정하고, 이 차이에 기초하여 분사되는 양의 적당한 교정을 결정함으로써 수행될 수 있다. 교정은 사전에 정해진 비율에 교정을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 즉 특정 양의 질소산화물에 대해, 사전에 정해진 양의 첨가제가 공급되고 이 사전에 정해진 양이 교정된다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 제1 후처리 컴포넌트 내에서의 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 예상되는 산화가 제대로 작동하는 시스템에서 미연소 탄화수소가 공급되지 않는 경우에 비해 상당히 낮은 산화로 감소되게 하는 정도로 미연소 연료가 공급된다. 예를 들면, 탄화수소를 공급할 때 시간 경과에 따른 일산화질소의 이산화질소로의 예상되는 평균 산화가 배기가스 스트림 내에 존재하는 일산화질소의 10% 미만이 되게 하는 정도로 미연소 연료(미연소 탄화수소)가 공급될 수 있다. 본 발명의 실시형태들에 따르면, 일산화질소의 이산화질소로의 예상되는 산화가 실질적으로 제로가 되게 하는 정도로 미연소 탄화수소가 공급될 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 배기가스 스트림 내의 질소산화물들의 양(occurrence)을 측정하는 데에 제1 센서가 사용된다. 이 대책은 예를 들면 질소산화물들의 발생의 모델 표현(model representation)을 사용함으로써 배기가스 스트림 내에 존재하는 것으로 예상되는 질소산화물의 양을 교정하는 데에 사용될 수 있다.
이러한 방식으로, 상기 배기가스 스트림 내 질소산화물들 양의 추정을 활용하여 상기 첨가제 공급을 교정할 때, 상기 측정값과 상기 추정되는 양 사이의 결정된 차이를 사용하여 추정된 양이 보상될 수 있다.
이러한 보상은 상기 센서의 위치에 따라 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 질소산화물들(NOx)을 측정하기 위한 제1 센서가 제1 후처리 컴포넌트 상류에 배치될 수 있다. 이 센서들은, 탄화수소를 공급할 때, 종종 탄화수소 공급에 의해 "피독"(poisoned)되어 탄화수소를 공급할 때 센서 신호를 사용할 수 없게 된다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 상기 배기가스 스트림으로 미연소 연료를 공급하기 전에, 상기 제1 센서를 사용하여 상기 배기가스 스트림 내 질소산화물의 양을 측정하고, 이를 예컨대 상기 제1 후처리 컴포넌트 상류에서 질소산화물 양의 모델 표현을 교정하는 데에 사용하여 미연소 탄화수소가 공급되는 중에 교정할 때에 더욱 정밀한 모델이 사용될 수 있게 된다.
또한, 질소산화물들(NOx)을 측정하기 위한 제1 센서는 상기 제2 후처리 컴포넌트 하류에 배치되는 것도 고려할 수 있다.
이러한 경우, 전술한 바와 같이 일산화질소의 산화를 제어하기 위해 상기 배기가스 스트림으로 미연소 연료가 공급되게 배치될 수 있고, 또한 배기가스 스트림으로 첨가제 공급이 중단되며 환원 촉매 컨버터 내에 저장되어 있는 첨가제는 적어도 기본적으로 또는 완전히/전체가 소모될 수 있게 된다. 이러한 방식으로, 환원 촉매 컨버터 하류의 질소산화물 양이 기본적으로 제1 후처리 컴포넌트 상류에서의 양과 동일하게 되어서, 상기 환원 촉매 컨버터 하류에서 배기가스 스트림 내 질소산화물의 양이 결정되어, 내연기관을 빠져나가는 질소산화물들의 양의 지표(measure)로 사용될 수 있다.
환원 촉매 컨버터 하류에서 배기가스 스트림 내 질소산화물의 양을 측정한 후 그리고 첨가제 공급을 교정하기 전에, 상기 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급이 재개되어, 예를 들면 후속 교정에서 제대로 작동하도록 하기 위해 환원 촉매 컨버터가 환원제로 "충진"(filled)되게 할 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 상기 배기가스 스트림 내의 측정된 질소산화물들의 양과 상기 배기가스 스트림 내의 추정된 질소산화물들의 양의 차이가 상기 내연기관의 적어도 하나의 작동 포인트에서 결정되게 배치될 수 있다. 상기 내연기관이 적어도 기본적으로 상기 차이가 결정된 작동 포인트에 따라 작동할 때 첨가제 공급의 교정이 수행되게 배치될 수 있다. 질소산화물들의 측정된 양과 추정된 양 사이의 차이의 결정은, 다양한 작동 포인트에 대해 또는 임의의 그런 작동 포인트에 대해 교정이 수행되는 복수의 작동 포인트에 대해 결정되게 배치될 수 있다. 복수의 작동 포인트의 결정은 명확한 결정이 이루어지지 않은 작동 포인트에 대한 차이를 보간(interpolate)하는 데에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 첨가제 공급의 교정은 배기가스 유량 특히 질소산화물(NOx) 유량을 고려하게 배치될 수도 있다. 다양한 질소산화물(NOx) 유량은 첨가제 공급의 교정에 영향을 줄 수 있다. NOx 센서들과 관련하여, 이들은 배기가스 스트림 내 질소산화물(NOx)의 상대적인 양을 측정한다. 이는 예컨대 백분율로 표기되거나 배기가스 총 유량의 분률로 표기된다.
그 결과, 다양하게 다른 유량에 있어서 질소산화물의 상대 양이 동일하게 나타날 수 있지만, 질소산화물(NOx)의 실제 유량은 상당히 변할 수 있다. 결국 특히 질소산화물(NOx)과 관련하여 유량이 다르면, 공급되는 첨가제량이 실질적으로 다를 수 있게 된다. 예를 들면, 배기가스 유동이 2배로 증가하면 상대적인 질소산화물 함량은 여전히 동일하지만, 첨가되어야 하는 첨가제의 양은 실질적으로 2배가 될 것이다. 이렇게 첨가제 공급이 상당히 증가되는 경우는 첨가제 공급이 적을 때에 비해 다른 교정을 필요로 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태들에 따르면, 다양한 질소산화물(NOx)의 유량에 대해 교정이 수행될 수 있다.
또한 유량이 달라지면 후처리 컴포넌트들의 효율이 달라질 수 있다. 예를 들면 유량이 달라지면 후처리 컴포넌트들 내에서의 공간 속도가 달라진다. 유량이 작으면, 공간 속도가 더 우호적으로 되고, 반응이 일어나는 시간이 더 많아져서 효율성 측면에서 유리할 수 있다. 유량이 많아지면, 동일한 시간 동안에 더 많은 양의 반응이 일어나야만 하고, 만약 유량이 후처리 컴포넌트 최대 용량을 초과하면 예컨대 질소산화물들의 환원이 완전하게 일어나지 않을 수 있다. 이와 유사하게, 유량이 증가함에 따라 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화가 감소될 수 있다. 이에 따라 환원 촉매 컨버터에서의 후속 환원에 영향을 주게 된다.
이러한 이유로, 본 발명의 실시형태들에 따르면, 예컨대 유량 종속성 교정 인자를 적용함으로써 교정을 수행할 때 파라미터로 유량이 고려될 수 있다. 질소산화물(NOx)의 다양한 유량에 대해서 가변 유량으로 인한 시스템 작동의 변동을 고려하여 교정이 수행되게 배치될 수도 있다.
또한, 예컨대 시간이 경과함에 따라 촉매 컨버터들의 효율(efficiency)이 열화될 수 있다. 이러한 열화는 촉매 컨버터 활용이 많은 고 유량에서 가장 현저하게 되거나 또는 그러한 경우에만 나타날 수 있다.
본 발명에 따르면 일반적으로 유량이 달라지면 배기가스 스트림으로 공급되는 탄화수소의 양도 달라질 필요가 있다. 탄화수소 공급에서 이러한 변동은 교정에 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 변동하는 작동 조건에서 교정을 수행해야 하는 추가의 동기를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 교정은, 즉 미연소 탄화수소를 공급할 때, 특정 상황에서만 수행되게 배치될 수 있다. 예컨대 이전에 결정된 상기 첨가제 공급의 교정이 사전에 정해진 정도만큼 사전에 정해진 비율로부터 이탈하는 경우에 교정이 수행되게 배치될 수 있다. 이는, 이러한 이탈이 일산화질소와 이산화질소 각각의 상대적 비율에 대한 잘못된 가정에 의한 것일 수 있기 때문이다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 이전에 결정된 상기 첨가제 공급의 교정이 상기 배기가스 스트림 내 질소산화물들의 양과 관련하여 공급되는 첨가제량이 제1 양만큼 상기 사전에 결정된 비율에 따른 양으로부터 이탈하는 경우에 본 발명에 따른 교정이 수행되게 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 예컨대 차량이 서비스를 받을 때 시험 과정에서 수행되게 하는 데에 특히 적합하다. 이러한 상황에서, 본 발명에 따른 방법은 차량이 제어되는 조건으로 정지되어 있을 때 수행될 수 있다.
특히, 내연기관은 사전에 결정된 작동 포인트에 따라 작동하게 설정될 수 있다. 사전에 결정된 작동 포인트는 예컨대 내연기관이 공회전 할 때의 회전 속도를 초과하는 회전 속도로 설정되어 있는 작동 포인트 및 예컨대 내연기관을 빠져나가는 배기가스 유동을 스로틀링 함으로써 및/또는 내연기관의 출력 샤프트에 연결되어 있는 전기 기계로 부하를 가함으로써 내부 손실을 초과하는 부하가 가해지는 작동 포인트일 수 있다. 예를 들면, 작동 포인트는 배기가스 온도가 적어도 제1 온도(t1) 예컨대 후처리 컴포넌트들이 제대로 작동할 수 있는 온도에 도달할 수 있게 선택될 수 있다.
사전에 결정된 작동 포인트에 따라 작동하게 설정될 때, 제1 센서를 사용하여 배기가스 스트림 내 질소산화물들의 양이 측정된다. 제1 센서는 예컨대 전술한 바와 같이 제1 후처리 컴포넌트 상류에 배치되어 있는 센서일 수 있다. 이렇게 측정된 배기가스 스트림 내 질소산화물 양을 사용하여 첨가제 공급이 교정될 수 있다. 이에 의해 피독 센서에 의해 나타날 수 있는 문제를 방지할 수 있는데, 이는 특히 주변 조건 예컨대 주위 온도, 습도 등이 동일하게 유지될 때, 내연기관이 설정된 작동 포인트에 따라 작동하는 한은 질소산화물들의 배출이 기본적으로 일정한 것으로 가정될 수 있기 때문이다.
위에서 논의한 바와 같이, 제1 센서는 환원 촉매 컨버터 하류에 배치될 수 있고, 차량이 정지되어 있을 때 수행된 테스트와 관련하여, 본 방법은 상기 배기가스 스트림으로 첨가제 공급을 중단하고, 상기 환원 촉매 컨버터 내의 저장된 첨가제가 소모되었을 때 상기 배기가스 스트림으로 미연소 연료를 공급하면서 상기 제1 센서를 사용하여 상기 배기가스 스트림 내 질소산화물들의 상기 측정을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 질소산화물물을 측정한 후, 첨가제 공급을 재개하고, 첨가제 공급을 교정하기 전에 정상 작동 조건으로 될 수 있게 반응제가 환원 촉매 컨버터 내에 축적될 수 있다.
본 발명은 차량에서 수행될 수 있다. 본 발명은 전술한 방법에 대응하는 시스템에도 관한 것이다. 이 시스템은 본 발명의 구성요소들을 실시하는 수단을 특징으로 한다. 본 발명의 구성요소들을 실시하는 수단은 임의의 적당한 수단들로 구성될 수 있으며, 이 수단들은 시스템 청구항에 개시되어 있는 특징들을 실시하기에 특히 적합할 수 있다. 이러한 수단들은 하나 또는 그 이상의 제어 유닛들, 또는 다른 전기적, 기계적 및/또는 전기기계적 요소들 또는 장치들로 구성될 수 있다.
첨부된 도면들과 아래의 예시적 실시형태들에 대한 상세한 설명에 본 발명의 다른 특징들과 이점들이 적시되어 있다.
도 1a는 본 발명이 유리하게 활용될 수 있는 예시적 차량의 파워트레인을 도시하는 도면이다.
도 1b는 차량 제어 시스템 내 제어 유닛의 하나의 예시를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 예시적 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명이 유리하게 활용될 수 있으며, 첨가제가 공급되는 후처리 시스템의 하나의 예시를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 다른 예시적 방법을 도시하는 도면이다.
이하의 발명의 상세한 설명에서, 차량에 대해 본 발명이 예시되어 있다. 그러나 본 발명은 다른 종류의 운송 수단 예컨대 공중 및 해양 탈 것에도 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 고정된 설비에도 적용될 수 있다.
도 1a는 예시적인 차량(100)의 파워트레인을 개략적으로 묘사하고 있다. 파워트레인은 본 실시예에서 내연기관(101)인 동력원을 포함하며, 이는 통상적으로 플라이휠(102)을 통해 통상적인 방식으로 내연기관(101)의 출력 샤프트에 연결되고, 이는 클러치(106)를 통해 기어박스(103)에 연결되어 있다. 기어박스(103)에서 나온 출력 샤프트(107)는 통상적인 차동장치 같은 최종 기어(108) 및 상기 최종 기어(108)에 연결되어 있는 하프 샤프트(104, 105)를 통해 구동 휠들(113, 114)을 추진한다. 내연기관(101)은 제어 유닛(115)을 통해 차량 제어 시스템에 의해 제어된다.
결과적으로 도 1a는 특정 종류의 파워트레인을 기재하고 있지만, 본 발명은 임의의 종류의 파워트레인 예컨대 하이브리드 차량에도 적용될 수 있다. 기재되어 있는 차량은 내연기관(101)에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스를 후처리(정화)하기 위한 배기 처리 시스템(130)을 추가로 포함한다. 배기 처리 시스템(130)의 기능은 제어 유닛(131)에 의해 제어된다.
후처리 시스템(130)은 다양한 종류 및 디자인일 수 있으며, 기재되어 있는 실시형태에 따라 첨가제가 배기가스 스트림으로 공급된다. 본 발명이 활용될 수 있는 후처리 시스템(130)의 일 예시가 도 3에 더 상세하게 도시되어 있다. 도 3은 배기 도관(302)을 통해 내연기관(101)에 연결되어 있는 후처리 시스템(130)을 개략적으로 도시하고 있다. 화살표 303으로 배기 스트림으로 지시되어 있는 내연기관(101)에서의 연소에 의해 발생되는 배기물이 배기 처리 시스템(130)의 컴포넌트들로 안내된다. 본 실시예에 따른 배기 처리 시스템(130)은 배기 스트림(303) 내에 있는 하나 또는 그 이상의 질소산화물들(NO) 및 불완전 산화된 탄소 화합물들을 산화시키게 배치되어 있는 산화 촉매(310)를 포함한다.
배기 처리 시스템(130)은 산화 촉매 컨버터(310) 하류에 입자 필터(320)를 추가로 포함한다. 입자 필터(320)는 그 자체로 알려져 있는 방식으로 그을음 입자들을 포집하여 산화시키게 배치되어 있다. 배기가스 스트림(303)은 입자 필터의 필터 구조물을 통과한다. 통과하는 배기 스트림(303)으로부터 그을음 입자들이 필터 구조물에 포집되고, 입자 필터 내에 저장되어 산화된다.
산화 촉매 컨버터(310)의 적어도 일부분이 촉매적으로 산화성 코팅으로 피복되어 있으며, 그러한 산화성 코팅은 적어도 하나의 귀금속 예컨대 백금을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 산화 촉매 컨버터(310)를 사용함으로써 질소산화물(NO)을 입자 필터(DPF)에서의 그을음 산화 효율에 유리한 이산화질소(NO2)로 산화시킬 수 있게 된다. 그러나 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화는, 입자 필터(320) 하류에 선택적 촉매 환원장치(SCR)가 배치되어 있는 경우, 환원 촉매 컨버터(332) 내에 첨가제의 사용을 통한 질소산화물(NOx)들의 환원 측면에서도 유리하다. 또한, 산화 촉매는 배기 스트림 내의 미연소 탄화수소(HC)의 산화를 통해 열을 발생시킬 수 있다. 일반적으로 산화 촉매 컨버터 내에서의 반응은 배기가스 스트림 내의 미연소 탄화수소의 산화가 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화보다 우선적으로 일어난다. 미연소 탄화수소의 양이 기본적으로 산화 촉매 컨버터의 모든 능력이 탄화수소 산화에 소비되는 정도라면, 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키기 위한 가용 능력은 감소되며, 심한 경우에는 그러한 산화가 제로가 될 수 있다. 이에 의해 배기가스 스트림으로 부가되는 미연소 탄화수소의 양을 조절함으로써, 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키기 위한 가용 능력이 제어될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템(130)은 적어도 하나의 외부 인젝터(350)를 포함하며, 이 외부 인젝터는 제어 유닛(131)에 의한 산화 촉매 컨버터(310)를 제어하면서 미연소 탄화수소(HC)를 탱크(351)로부터 배기가스 스트림으로 공급한다.
미연소 탄화수소의 첨가는 예를 들면 내연기관 내에서 늦은 후분사의 사용을 통해 이루어질 수 있다. 후분사되는 탄화수소들 중 적어도 일부는 늦게 분사되어 연소에 관여하지 못하며 이에 따라 미연소 상태로 연소실을 빠져나가는 배기가스 스트림을 추종하게 된다.
입자 필터(320) 하류에서, 배기 처리 시스템(13)에는 주입 장치(372) 예컨대 노즐이 장착되어 있다. 주입 장치는 SCR 촉매 컨버터(332)에서 사용하기 위한 첨가제를 배기 스트림(303)에 공급하게 배치되는 첨가제 주입 시스템의 일부를 형성한다. 개시되어 있는 실시형태에 따르면, 이 첨가제는 예를 들면 반응제로 우레아를 포함하는 첨가제일 수 있으며, 예를 들어 주로 사용되는 첨가제를 구성하며 물에 약 32.5%의 우레아가 용해되어 있는 혼합물로 구성되는 애드블루로 구성될 수 있다. 우레아가 가열되면 암모늄을 형성하고, 형성된 암모늄은 배기가스 스트림 내의 질소산화물들(NOx)과 반응한다. 본 발명은 애드블루를 사용할 때와, 임의의 다른 우레아 계열 첨가제 또는 질소산화물을 환원하는 데에 사용하기에 적합한 첨가제를 사용할 때에도 적용될 수 있다.　
첨가제 주입 시스템은 펌프(373)를 통해 인젝션 노즐(372)에 연결되어 있는 첨가제 탱크(376)를 추가로 포함한다. 인젝션 노즐(372)을 사용하여 탱크(376)로부터 배기가스 스트림(303)으로 원하는 양의 첨가제가 첨가될 수 있도록 하기 위해, 노즐(372)과 펌프(373) 제어에 의해 공급되는 첨가제를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키는 첨가제 제어 유닛(374)에 의해 첨가제의 주입이 제어된다.
배기 처리 시스템(130)에는 하나 또는 복수의 센서들이 장착될 수도 있다. 하나 또는 복수의 센서들은 각각이 배기 처리 시스템(130) 내에서 NOx 농도와 온도를 결정하기 위해 배치되어 있는 하나 또는 그 이상의 NOx 센서(362) 및/또는 하나 또는 복수의 온도 센서(도시되어 있지 않음)일 수 있다. NOx 센서(362)는 산화 촉매 컨버터 상류에 배치되지만 인젝터(350)에 의해 탄화수소가 공급되는 지점의 하류에 배치된다. NOx 센서(364)는 SCR 촉매 컨버터(332) 하류에 배치되어, 배기 처리 시스템(130)을 관통하는 통로를 따라 차량을 빠져나가는 질소산화물들의 양(occurrence)을 결정한다. NOx 센서(364)는 전술한 바와 같이 첨가제 공급을 교정(수정)할 때 첨가제 주입과 관련하여 피드백을 하는 데에도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, NOx 센서(362)가 사용되지 않고 그 대신 내연기관을 빠져나가는 질소산화물의 양의 모델 표현이 사용된다.
첨가제 공급을 위한 주입 시스템은 일반적으로 종래 기술에 잘 서술되어 있으므로, 본 명세서에서는 첨가제 공급이 주입/수행되는 정확한 방식에 대해서는 상세하게 설명하지 않는다. 일반적으로, 원래 주입량은 작동 조건이 변하고 그에 따라 질소산화물 발생이 변함에 따라 연속적으로 변한다.
그러나 전술한 바와 같이 현실에서 실제로 필요로 하는 첨가제량은 사전에 정해진 분사 양이나 분사되어야 할 것으로 생각되는 양과는 다를 수 있다. 이와 관련해서는 여러 이유가 있을 수 있다. 예를 들면, 공급되는 첨가제 양이 잘못되어 적거나 많을 수 있다. 또한, 첨가제의 품질/농도가 결정된 주입 양의 품질/농도와 다를 수 있어서 예를 들면 충분하지 않은 양의 반응제가 분사될 수 있다. 첨가제 공급 상류에서 모델링된 질소산화물의 양이 부정확할 수도 있다. 이에 따라, 공급이 교정되어야 한다. 그러나 전술한 바와 같이 이러한 교정은 종종 환원 촉매 컨버터 하류에서의 질소산화물의 양의 결정에 의존하는데, 이러한 측정은 예를 들면 질소산화물의 이산화질소로의 산화가 예측된 산화와 다를 때에는 잘못 해석되어서 질소산화물과 이산화질소의 상대 분률이 각각 예측된 관계와 다르게 되어 NOx 센서(362)에서 나온 센서 신호들의 해석에 영향을 줄 수 있다.
일반적으로, SCR 촉매 컨버터 같은 환원 촉매 컨버터와 관련하여, 일산화질소와 이산화질소의 환원은 3개의 주요 반응에 따라 이루어진다. 여기서 가장 빠른 반응에 따라 일산화질소와 이산화질소가 동일한 비율과 속도로 환원된다. 예를 들어 일산화질소와 이산화질소 중 어느 하나가 소모되어 이 반응이 더 이상 발생하지 않을 때 추가적인 반응이 일어나는데, 먼저 일산화질소가 환원되고 2차적으로 이산화질소가 환원된다.
이에 따라, 환원 촉매 컨버터로 유입될 때 일산화질소와 이산화질소의 상대 비율에 따라, 환원 촉매 컨버터 후에 나타나는 결과적인 양은 질소산화물들의 임의의 조합 또는 일산화질소 또는 이산화질소 중 어느 하나일 수 있다. 센서 민감도의 차이를 고려하면, 결정된 양은 실질적으로 실제 양과 다를 수 있으며, 이는 결국 교정에 영향을 줄 수 있다.
본 발명에 따르면, 첨가제 공급을 교정할 때 센서 민감도의 부정적인 영향을 줄이기 위한 방법이 제공된다. 이하에서 도 2를 참고로 하여 본 발명에 따른 예시적 방법(200)을 설명한다. 본 실시예에 따르면, 첨가제 공급 상류에 NOx 센서가 존재하는 것으로 즉 NOx 센서(362)가 존재하는 것으로 가정한다. 아래에서 도 4에 따른 방법에 의해 예시되어 있는 본 발명의 실시형태들에 따르면, 첨가제 공급 상류에 NOx 센서가 존재하지 않는다. 즉 첨가제 공급 상류에 NOx 센서(362)가 존재하지 않는다. 그 대신, 내연기관을 빠져나가는 질소산화물의 모델 표현이 사용된다.
첨가제 주입 시스템을 제어하기 위해 본 발명에 따른 방법이 적어도 부분적으로 제어 유닛(374)에서 실시될 수 있다. 위에서 적시한 바와 같이, 일반적으로 차량의 기능이 복수의 제어 유닛에 의해 제어되고, 일반적으로 개시되어 있는 유형의 차량 내의 제어 시스템은 복수의 전자제어유닛(ECU) 또는 컨트롤러를 차량에 탑재되어 있는 다양한 컴포넌트들에 연결하기 위한 하나 또는 그 이상의 통신 버스들을 구성하는 통신 버스 시스템을 포함한다. 이러한 제어 시스템은 많은 수량의 제어 유닛을 포함할 수 있으며, 특정 기능의 제어는 둘 또는 그 이상의 제어 유닛들 사이에 분배될 수 있다.
간단함을 위해, 도 1a, 도 3은 제어 유닛들(115, 130, 374)만을 묘사하고 있지만, 도시되어 있는 유형의 차량(100)에는 상당히 많은 제어 유닛이 제공될 수 있다는 점을 통상의 기술자라면 잘 이해할 수 있을 것이다. 제어 유닛들(115, 130, 374)은 도 1a에서 부분적으로 상호 연결된 선으로 지시되어 있는 상기 통신 버스 시스템 및 다른 배선을 통해 하나의 다른 그리고 다양한 컴포넌트들과 통신하게 배치되어 있다.
차량(100) 내 임의의 적당한 제어 유닛 내에서 본 발명이 실시될 수 있으므로 반드시 제어 유닛(374)에서 실시되어야 하는 것은 아니다. 본 발명에 따른 첨가제 공급의 교정은 통상적으로 다른 제어 유닛들 및/또는 차량 컴포넌트들로부터 수신되는 신호들에 의존하게 되며, 일반적인 경우에서는 기재되어 있는 유형의 제어 유닛들이 차량(100)의 다양한 부분들로부터 센서 신호들을 수신하기에 적합하다. 예를 들면 제어 유닛(374)은 예컨대 제어 유닛(131)을 통해 하나 또는 복수의 NOx 센서들(362, 364)로부터 신호들을 수신하게 된다. 도시되어 있는 유형의 제어 유닛들이 일반적으로 제어 신호들을 차량의 다양한 부분들 그리고 컴포넌트들 예컨대 엔진 제어 유닛이나 제어 유닛(131)으로 전달하기에 적합하다.
이러한 종류의 제어는 종종 프로그래밍된 지령에 의해 완수된다. 프로그래밍된 지령은 일반적으로 컴퓨터 프로그램으로 구성된다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 또는 제어 유닛에서 실행될 때 컴퓨터/제어 유닛이 본 발명에 따른 방법 단계들과 같이 소망하는 제어를 실행하게 한다. 컴퓨터 프로그램은 통상적으로 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 구성하는데, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 프로그램(126)이 저장되어 있는 적당한 저장 매체(121)(도 1b 참조)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 상기 저장 매체에 비휘발 방식으로 저장될 수 있다. 디지털 저장 매체(121)는 예를 들면, ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EPROM(Erasable PROM), 플래시 메모리, EEPROM(Electrically Erasable PROM), 하드 디스크 유닛 등을 포함하는 그룹 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 제어 유닛에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행될 때 제어 유닛 내에 또는 제어 유닛과 관련하여 배치된다. 이에 따라 특수 상황에서 컴퓨터 프로그램의 지령을 변형함으로써 차량의 거동이 수정될 수 있다.
도 1b에 예시적인 제어 유닛(제어 유닛(374)이 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 제어 유닛은 예컨대 디지털 신호 처리(DSP)를 위한 회로 또는 소정의 특정 기능을 구비하는 회로(ASIC) 같은 임의의 적당한 유형의 프로세서 또는 마이크로컴퓨터로 구성될 수 있는 프로세싱 유닛(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛(120)은 프로세싱 유닛(120)에 예컨대 저장되어 있는 프로그램 코드(126) 및/또는 프로세싱 유닛(120)이 계산을 수행하는 데에 필요한 저장되어 있는 데이터를 제공하는 메모리 유닛(121)에 연결되어 있다. 프로세싱 유닛(120)은 메모리 유닛(121) 내에 중간 계산 결과 또는 최종 계산 결과를 저장할 수 있도록 배치되어 있다.
또한, 제어 유닛(374)에는 입력 및 출력 신호들 각각을 수신하고 송신하기 위한 기기들(122, 123, 124, 125)이 장착되어 있다. 이들 입력 및 출력 신호는 입력 신호를 수신하기 위한 기기들(122, 125)이 프로세싱 유닛(120)에 의해 처리하기 위한 정보로 검출할 수 있는 파형, 펄스 또는 다른 어트리뷰트를 포함할 수 있다. 출력 신호들을 송신하기 위한 기기들(123, 124)은 프로세싱 유닛(120)으로부터 오는 계산 결과를 차량 제어 시스템의 다른 부분 및/또는 신호들을 사용하기 위한 컴포넌트(들)로 보내기 위한 출력 신호로 변환할 수 있게 배치되어 있다. 각 입력 및 출력 신호를 수신하고 송신하기 위한 기기들에 대한 모든 접속 그리고 각각의 접속은 하나 또는 그 이상의 케이블; CAN 버스(Controller Area Network bus), MOST 버스(Media Oriented Systems Transport bus) 또는 임의의 다른 버스 컴포넌트 같은 데이터 버스 또는 무선 접속으로 구성될 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 예시적 방법(200)으로 돌아가면, 이 방법은 단계 201에서 시작한다. 단계 201에서는, 본 발명에 따라 첨가제 공급의 교정이 수행되어야 하는지를 결정한다. 첨가제 공급의 교정을 수행하지 않는 것으로 결정되는 한은 이 방법은 단계 201에 잔류한다. 본 발명에 따라 첨가제 공급의 교정을 수행할 것으로 결정될 때, 이 방법은 단계 202로 이어진다. 단계 201에서 단계 202로의 전이는 예를 들면 다양한 기준에 따라 시작될 수 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 이전의 교정이 예측된 공급으로부터 어느 정도 일탈한 결과를 야기할 때 수행되도록 결정이 배치될 수 있다. 본 발명의 실시형태들에 따르면, 교정은 항상 본 발명에 따라 수행되며, 본 발명의 실시형태들에 따르면, 본 발명에 따른 교정은 예를 들면 다른 방법에 따를 수행된 교정을 평가하기 위해 정기적으로 수행된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예는 NOx 센서(362)가 후처리 컴포넌트 상류에 배치되어 있는 시스템과 관련되어 있다. 이러한 센서들은 종종 피독된다. 즉 미연소 탄화수소를 겪을 때 배기가스 스트림 내 질소산화물의 양을 정확한 측정을 제공할 수 없게 된다.
따라서 단계 202에서, NOx 센서(362)를 사용하는 질소산화물(NOx)의 현재 양의 측정이 결정된다. 바람직하기로는, 측정이 이루어지는 현재의 작동 포인트/조건도 결정된다. 이러한 작동 조건은 예컨대 내연기관의 부하와 현재 회전 속도와 관련될 수 있다.
단계 203에서, 내연기관을 빠져나가는 질소산화물의 추정 양을 교정하기 위해 측정이 사용된다. 여기서 질소산화물의 추정 양은 예를 들면 질소산화물 양의 모델 표현의 사용을 통해 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 실제 측정의 사용을 통해 질소산화물의 추정 양의 에러가 보상된다. 측정된 질소산화물 양으로부터 결정된 적당한 보상 계수를 적용함으로써, 내연기관의 다양한 작동 조건에 결정된 보상이 사용될 수 있게 배치된다. 단계 202 및 203에서의 측정과 교정은 내연기관의 다양한 많은 작동 포인트에서 실시되게 배치될 수 있다. 명백하게 측정이 이루어지지 않은 작동 조건에 대해서도 교정이 수행될 수 있도록 하기 위해, 측정이 이루어지지 않는 작동 조건에 대해 교정 인자들로 보간하는 것도 상정할 수 있다. 본 발명의 실시형태들에 따르면, 다양한 작동 포인트에서 정상 작동하는 중에 NOx 센서(362)를 사용하여 질소산화물(NOx) 양이 측정될 수 있다. 다양한 작동 포인트에서의 측정값들은 차량 제어 시스템에 저장될 수 있다. 추후에 교정이 그러한 작동 포인트에서 수행되는 중에 탄화수소 공급에 의해 NOx 센서(362)가 피독되었을 때, 그러한 측정값들을 질소산화물(NOx) 양의 대푯값(representation)으로 사용하기 위해 나중에 소환될 수 있다.
전술한 바와 같이, 질소산화물(NOx)의 다른 유량이 후처리 컴포넌트들의 효율에 영향을 줄 수 있고, 유량이 다른 경우에는 교정이 달라져야 하기 때문에, 본 발명에 따른 첨가제 공급의 교정은 질소산화물(NOx)의 유량을 고려하게 배치될 수도 있다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 질소산화물(NOx)의 다른 유량을 고려하여 유량이 다른 경우에 대해 교정이 수행된다. 본 발명의 실시형태들에 따르면, 교정 인자에 종속하는 유량이 적용되며, 이 교정 인자는 예를 들면 실험적인 측정이나 모델 표현에 의해 결정되게 배치될 수 있다.
단계 204에서, 교정을 실시하기에 적당한 작동 포인트에 따라 내연기관이 작동하는 지를 결정한다. 이는, 예를 들면, 전술한 바에 따른 측정과 교정이 수행되거나 수행된 측정이 교정을 위해 사용될 수 있는 것으로 간주되는 작동 포인트에 따라 내연기관(101)이 작동하는 지가 결정될 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 기준은 내연기관이 회전 속도 및 부하와 관련하여 비교적 일정한 조건에서 작동하느냐 이다.
교정을 실시하기에 적당한 작동 포인트에 따라 내연기관이 작동하지 않는 한, 이 방법은 단계 204에 머무를 수 있으며, 교정을 위한 조건이 충족되면 이 방법은 단계 205로 이어진다. 단계 205에서, 내연기관(101)의 하나 또는 그 이상의 연소실 내의 인젝터(350) 및/또는 늦은 후분사를 사용하여 연료 같은 미연소 탄화수소의 공급이 시작된다. 전술한 바와 같이 산화 촉매 컨버터(310) 내에 주류를 이루는 화학 반응으로 인해, 질소산화물의 산화가 이루어지지 않으면서 공급된 탄화수소의 산화가 선행된다. 탄화수소는 예를 들면 배기가스 스트림의 현재 유량 및/또는 산화 촉매 컨버터의 크기에 기초하여 결정된 양만큼 공급될 수 있다. 산화 촉매 컨버터의 산화 용량이 클수록, 질소산화물의 산화는 소망하는 정도로 낮추기 위해, 분사되는 탄화수소의 양도 증가한다. 예를 들면, 환원될 것으로 예상되는 질소산화물의 산화가 기본적으로 제로로 되거나 적어도 사전에 정해진 만큼으로 되게 하는 양의 탄화수소가 제공될 수 있다. 내연기관을 빠져나가는 배기가스 스트림 내 일산화질소와 이산화질소 간의 관계는 통상적으로 이산화질소의 상대 비율이 질소산화물들 전체 함량의 최대 15%(10%± 5%)이며, 첨가되는 탄화수소는 산화 촉매 컨버터 하류에서 이산화질소의 상대 분율이 상대적으로 낮게 특히 산화 촉매 컨버터를 빠져나가는 배기가스 스트림 내 질소산화물 전체 양의 50%보다 상당히 미만인 비율이 유지되게 하는 것을 보증하는 데에 사용될 수 있다.
그런 다음 단계 206에서 교정이 수행된다. 교정은 임의의 적당한 방식 예를 들면 변환 속도 즉 환원 속도를 추정함으로써 수행되게 배치될 수 있다. 변환 속도는 예를 들면 탄화수소를 공급하는 중에 모델 표현에 따라 결정되는 첨가제 공급 상류에서의 NOx 존재와 NOx 센서(364)에 의해 결정되는 환원 촉매 컨버터(332) 하류의 NOx 존재를 비교함으로써 추정될 수 있다. 이러한 방식으로, 소망하는 변환 즉 환원이 이루어졌는지 이에 따라 첨가제 공급이 원하는 방식으로 수행된 것으로 볼 수 있는지 또는 예컨대 공급되는 첨가제를 늘리거나 줄임으로써 불균형을 교정할 필요가 있는지를 결정할 수 있게 된다. 미연소 탄화수소의 공급으로 인해 환원 촉매 컨버터 하류에서의 일산화질소와 이산화질소의 상대 비율이 단지 일산화질소(NO)만이 잔류하게 하는 것이 보증될 수 있다. 결국 이는 환원 촉매 컨버터 하류에서의 질소산화물의 양이 높은 감도(sensitivity)로 결정될 수 있다는 것을 의미하는데, 이는 일반적으로 질소산화물의 측정 정밀도가 실질적으로 1과 같고 특히 감도 차이가 더 이상 측정 결과에 영향을 주지 않기 때문이다.
다시, 이에 대한 이유는 환원 촉매 컨버터 내에서의 주요 3개의 화학 반응 중 가장 빠른 화학 반응이 일산화질소와 이산화질소가 동일한 속도로 환원되는 반응이어서, 적어도 공급되는 탄화수소로 인해 적은 양인 이산화질소 함량의 두 배를 초과하는 변환 정도를 얻기 위해 첨가제가 공급될 때 환원 촉매 컨버터를 빠져나가는 질소산화물은 높은 정도의 확실성을 가지고 센서 정밀도가 결정될 수 있게 하는 질소산화물로 구성되게 제어될 수 있게 된다는 것이다. 그 결과, 본 발명에 따르면, SCR 촉매 컨버터 하류에서만 측정된 질소산화물에 기초하여 교정이 이루어지는 것으로 간주될 수 있도록 미연소 연료를 배기가스 스트림에 공급하면서 교정이 수행된다.
본 발명에 따르면, 예를 들면 SCR 촉매 컨버터 하류에서 질소산화물들이 예상되는 것보다 많은 비율의 이산화질소를 함유할 때 센서 신호들의 오역(misinterpretation)을 없애는 교정이 얻어질 수 있다. 그런 다음 이 방법은 단계 207에서 종료된다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태들에 따르면, 후처리 컴포넌트 상류에 NOx 센서를 배치하지 않는다. 그 대신, 환원 촉매 하류에서만 NOx 센서가 사용된다. 즉, 도 3에서 NOx 센서(362)는 존재하지 않고 NOx 센서(364)만이 존재한다. 이런 유형의 시스템에 대한 본 발명에 따른 예시적 방법이 도 4에 예시되어 있다.
위와 유사하게, 본 발명은 예를 들면 도 2의 단계 201과 관련하여 위에서 예시되어 있는 바와 같이 동일한 결정 및 기준으로 단계 401에서 시작한다. 본 발명에 따라 교정이 수행될 때, 본 방법은 인젝션 노즐(372)을 사용한 첨가제 공급이 정지되는 단계 402로 이어진다. 단계 403에서, 환원 촉매 컨버터 내에 저장되어 있는 첨가제가 소모되었는지를 결정한다. 이는 예를 들면 실험적인 측정으로부터 저장된 결과의 사용 및/또는 SCR 촉매 컨버터의 모델 표현, 현재 유량 또는 다른 적당한 방식을 통해 결정될 수 있다. 저장된 첨가제/반응제가 SCR 촉매 컨버터(332) 내에 잔류하는 것으로 간주되는 한은 이 방법은 단계 403에 잔류한다. 저장된 반응제가 소모된 것으로 간주될 때, 이 방법은 미연소 탄화수소의 공급이 개시되는 단계 404로 이어진다.
본 실시형태의 단계 405에서, 배기가스 스트림으로 미연소 연료를 공급하면서 NOx 센서(364)를 사용한 질소산화물들(NOx)의 양의 측정이 결정된다. 이에 따라, 이 경우에서, SCR 촉매 컨버터(332) 하류에 있는 NOx 센서에 의해 측정이 결정되지만, 첨가제가 공급되지 않고 탄화수소 공급으로 인해 산화 촉매 컨버터(310) 내에서 질소산화물들의 이산화질소로의 산화가 전혀 이루어지지 않거나 줄어들기 때문에, NOx 센서(364) 위치에서의 질소산화물들의 양 및 일산화질소와 이산화질소 사이의 상대적 비율은 도 3의 NOx 센서(362) 위치 같은 후처리 컴포넌트 상류 위치에서의 질소산화물들의 양 및 일산화질소와 이산화질소 사이의 상대적 비율과 기본적으로 동일하게 된다. 위와 유사하게, 측정이 이루어지는 현재 작동 조건도 결정되는 것이 바람직하다.
단계 406에서, 위와 같이 내연기관을 빠져나가는 질소산화물들의 추정된 양을 교정하는 데에 측정이 사용되며, 단계 407에서 첨가제 공급이 재개되어 예를 들면 후속 교정에서 제대로 작동하기 위해 환원 촉매 컨버터가 환원제로 채워질 수 있다. 단계 408에서, 위의 단계 204와 유사하게, 내연기관이 교정을 실시하기에 적합한 작동 포인트에 따라 작동하는지를 결정하고, 교정을 위한 조건이 충족되면 본 방법은 위와 같이 교정이 수행되는 단계 409로 이어진다. 그런 다음 본 방법은 단계 410에서 종료된다. 단계 405에서 정지된 탄화수소의 공급이 단계 408에서 긍정적인 결정이 있는 후에 재재될 수 있는 것도 고려될 수 있다.
이에 따라 본 발명은 후처리 컴포넌트들 상류에 NOx 센서가 배치되어 있는지와는 관계없이 균일하게 적용될 수 있다.
또한, 차량이 정지되어 있을 때 그리고 기본적으로 일정한 주위 조건에 있을 때 교정이 수행될 수 있기 때문에, 차량이 서비스를 받을 때 사용되어 교정이 매우 엄격하게 제어되는 방식으로 수행될 수 있다는 점에서 본 발명이 유리하다.
이러한 상황에서, 도 2 및 도 4의 방법은 측정을 수행하기 전에, 내연기관을 예를 들면 바람직하기로는 배기 브레이크 또는 다른 스로틀링 수단을 사용하여 내연기관에 가해지는 부하를 증가시키게 배기가스 스트림을 스로틀링하는 사전에 결정된 작동 포인트에 따라 작동하게 설정하는 추가의 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 내연기관의 회전 속도는 아이들링 회전 속도를 초과하게 설정된다. 예를 들면, 배기가스들이 적어도 후처리 컴포넌트들이 적당하게 가열될 수 있는 최소 온도에 도달하도록 작동 포인트가 설정될 수 있다.
도면들과 연관되어 논의된 실시형태들에 따르면, 도 3에 도시되어 있는 배기 처리 시스템(130)은 산화 촉매 컨버터(310), 산화 촉매 컨버터(332) 하류에 입자 필터(320) 및 입자 필터(320) 하류에 위치하는 SCR 촉매 컨버터(332)를 포함한다.
그러나 배기 처리 시스템은 환원 촉매 컨버터가 질소산화물(NO)을 이산화질소(NO2)로 산화시키게 배치되어 있는 후처리 컴포넌트 하류에 배치되어 있는 한은 추가의/다른 컴포넌트를 포함하는 다른 다양한 디자인일 수 있다. 아래에서 단순함을 위해, 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키게 배치되어 있는 컴포넌트는 산화 촉매 컨버터만을 지칭한다.
예를 들면, 배기 처리 시스템은 산화 촉매 컨버터 상류에 추가의 배기 처리 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배기 처리 시스템은 추가의 선택적 환원 촉매 컨버터를 포함할 수 있으며, 이 추가의 선택적 환원 촉매 컨버터는 산화 촉매 컨버터 상류에 배치될 수 있다. 이러한 디자인의 예시들이 예를 들면 국제특허출원 PCT/SE2015/050220호 및 PCT/SE2015/050223호에 논의되어 있다. 이러한 시스템 디자인과 관련하여, 본 발명에 따른 작동은 여전히 동일한 방식으로 실시될 수 있다. 그러나 본 발명은 질소산화물(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화를 줄이기 위해 산화 촉매 컨버터로 미연소 연료를 공급하는 것에 의존하기 때문에, 추가의 작용(action)이 취해질 수 있다.
예를 들면, 미연소 연료의 공급이 예를 들면 궁극적으로 산화 촉매 컨버터 상류에 위치하는 부가적인 선택적 촉매 환원 촉매 컨버터 상류에서 일어나게 배치되어 있다면, 미연소 연료가 이 부가적인 선택적 촉매 컨버터를 통과하여 산화 촉매 컨버터에 도달하고, 이에 의해 본 발명에 따라 작동할 수 있는 것이 보증될 수 있다.
이는, 예를 들면 특히 선택적 촉매 환원 컨버터 상류와 관련된 배기가스/후처리 컴포넌트 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 예를 들면, 선택적 촉매 환원 컨버터 상류 온도가 통과하는 미연소 연료와 관련하여 우호적이지 않다면, 예를 들면 미연소 연료가 선택적 촉매 컨버터 상류에서 흡착되거나 흡수되어 다소 많은 양이 혹은 다소 적은 양이 저장될 수 있으며, 이는 결국 소망하는 양의 미연소 연료가 산화 촉매 컨버터에 도달하지 못하도록 하거나 도달하는 양을 감소시킬 수 있다. 이는, 결국 질소산화물의 이산화질소로의 산화가 소망하는 정도로 감소되지 않게 되는 결과를 야기할 수 있게 된다.
그러나, 배기가스 스트림 및/또는 선택적 환원 촉매 컨버터 상류의 작동 온도를 조절함으로써, 온도(들)가 미연소 연료가 실질적으로 저장되지 않으면서 선택적 촉매 환원 컨버터 상류를 통과하여 소망하는 정도로 산화 촉매 컨버터에 도달하는 온도 영역으로 제어될 수 있다.
후처리 온도 제어와 관련하여, 일반적으로 산화 촉매 컨버터 상류에 위치하는 하나 또는 그 이상의 후처리 컴포넌트의 온도가 지나치게 낮아서는 안 된다. 이는 일반적으로 컴포넌트 온도가 지나치게 낮으면 예컨대 미연소 연료가 후처리 컴포넌트들에 불요하게 저장될 수 있기 때문이다. 이와는 다르게 또는 이에 부가하여, 온도가 낮으면 예컨대 미연소 연료가 일시적으로 후처리 컴포넌트에 포집되고 배출됨에 따라 미연소 연료가 하나 또는 그 이상의 컴포넌트들을 통과하는 데에 걸리는 시간이 증가할 수 있다. 따라서 바람직하지 않게 낮은 후처리 컴포넌트 온도는, 미연소 연료가 산화 촉매 컨버터에 도달하는 것이 부족함으로 인해, 본 발명에 따른 바람직한 작동이 부정적으로 영향을 받을 수 있는 위험을 야기할 수 있다. 바람직한 작동을 얻기 위해 필요한 온도 제어는 통상의 기술자가 잘 알고 있을 것이다.
또한, 하나 또는 그 이상의 후처리 컴포넌트들이 산화 촉매 컨버터 상류에 위치하는 경우, 미연소 연료 공급이 이들 추가의 컴포넌트들 하류에서 실시되게 배치되는 것도 상정된다. 이러한 방식으로 위와 같은 유형의 문제들이 줄어들거나 없어질 수 있다.
그러나, 산화 촉매 컨버터가 선택적 촉매 컨버터 상류에 통합되는 해법도 존재한다. 이러 유형의 시스템의 예시들이 예를 들면 국제특허출원 PCT/SE2015/050220호 및 PCT/SE2015/050223호에서 발견될 수 있다. 산화 촉매 컨버터는 종종 조합된 컴포넌트들 말단 하류에 위치한다. 이에 따라 선천적으로 예를 들면 산화 촉매 컨버터 부분 상류에 선택적 환원 촉매 컨버터 부분이 있게 되며, 이들 두 컴포넌트 부분들 사이에는 미연소 연료가 공급되지 않는다. 결과적으로 이러한 해법에서 본 발명을 실시할 때 산화 촉매 컨버터 부분으로 미연소 연료의 소망하는 운송이 될 수 있게 온도가 제어될 수 있다. 산화 촉매 컨버터는 다른 및/또는 추가의 유형의 배기 처리 컴포넌트와 하나의 컴포넌트로 통합될 수 있으며, 이 경우에도 전술한 사항들이 적용될 수 있다.
마지막으로, 본 발명이 차량에 대해 예시되어 있다. 그러나 본 발명은 예컨대 에어크래프트 및 워터크래프트 같은 임의의 유형의 크래프트에 적용될 수 있다. 본 발명은 연소 플랜트에 사용하도록 적용될 수 있다. 또한, 후처리 시스템은 그 자체로 잘 알려져 있는 하나 또는 그 이상의 입자 필터, 하나 또는 그 이상의 산화 촉매 컨버터 같은 추가의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 후처리 시스템이 하나 이상의 SCR 촉매 컨버터를 포함할 수 있는 것도 고려된다. 예를 들면, 추가의 SCR 촉매 컨버터 또는 다른 환원 촉매 컨버터가 산화 촉매 컨버터 상류에 배치될 수 있다.

Claims (27)

  1. 내연기관(101) 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림(303)으로의 첨가제 공급을 교정하기 위한 방법으로, 상기 배기가스 스트림(303)은 제1 및 제2 후처리 컴포넌트를 통해 후처리되고, 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)는 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화하기 위해 배치되어 있고, 상기 제2 후처리 컴포넌트는 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 하류에 배치되어 있는 환원 촉매 컨버터(332)이며, 상기 환원 촉매 컨버터(332) 내에서 질소산화물들(NOx)의 환원을 위해 상기 배기가스 스트림(303)으로 첨가제가 공급되되 상기 첨가제는 상기 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물들(NOx)의 양에 비례하여 공급되며, 공급되는 첨가제 공급이 교정되는, 첨가제 공급 교정 방법에 있어서,
    　　- 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)에서 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화를 줄이기 위해 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 상류에서 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하는 단계, 및
    - 미연소 연료를 상기 배기가스 스트림(303)으로 공급할 때 상기 배기가스 스트림(303)으로의 상기 첨가제 공급을 교정하는 단계를 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)에서 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 예측되는 산화가 평균적으로 배기가스 스트림(303) 내에 존재하는 일산화질소(NO)의 10% 미만이 이산화질소(NO2)로 산화되게 감소되도록, 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 상류에서 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)에서 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 예측되는 산화가 제로로 감소되도록, 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 상류에서 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물들(NOx)의 존재를 측정하는 제1 센서(362; 364)를 사용하는 단계,
    - 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 측정된 존재와 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 추정되는 존재의 차이를 결정하는 단계, 및
    - 상기 첨가제 공급을 교정할 때, 상기 결정된 차이를 사용하여 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 존재의 추정을 보상하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    질소산화물들(NOx)을 측정하는 제1 센서(362)는 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 상류에 배치되어 있고, 상기 방법은,
    - 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하기 전에, 상기 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물들(NOx)의 상기 존재를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    질소산화물들(NOx)을 측정하는 제1 센서(364)는 상기 환원 촉매 컨버터(332) 하류에 배치되어 있고, 상기 방법은,
    - 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)에서 일산화질소(NO)의 산화를 줄이기 위해 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하는 단계,
    - 상기 배기가스 스트림(303)으로의 상기 첨가제 공급을 중단하는 단계 , 및
    - 상기 첨가제 공급이 중단되어 있고 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료가 공급될 때, 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 존재를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    질소산화물들(NOx)을 측정하는 제1 센서(364)는 상기 환원 촉매 컨버터(332) 하류에 배치되어 있고, 상기 방법은,
    - 상기 환원 촉매 컨버터(332) 내에서 환원이 이루어지지 않도록, 상기 환원 촉매 컨버터(332) 내에서 질소산화물들(NOx)의 환원을 제어하기 위해 미연소 연료를 상기 배기가스 스트림(303)으로 공급하는 단계,
    - 상기 배기가스 스트림(303)으로의 상기 첨가제 공급을 중단하는 단계 , 및
    - 상기 첨가제 공급이 중단되어 있고 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료가 공급될 때, 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 존재를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    - 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 존재를 측정하는 상기 단계에 이어서 그리고 상기 교정 전에,
    - 상기 배기가스 스트림(303)으로 상기 첨가제 공급을 재개하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    - 상기 내연기관(101)의 적어도 하나의 작동 포인트에서 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 측정된 존재와 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 추정되는 존재의 상기 차이를 결정하는 단계, 및
    - 상기 내연기관(101)이 적어도 기본적으로 상기 차이가 결정된 작동 포인트에 따라 작동할 때 첨가제 공급을 교정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교정은 질소산화물들(NOx)의 존재에 비례하여 사전에 결정된 첨가제 공급에 교정을 적용하는 단계를 포함하고,
    - 질소산화물들(NOx)의 존재에 비례하여 이전에 결정된 교정된 첨가제 공급이 질소산화물들(NOx)의 존재에 대한 첨가제의 사전에 정해진 비율로부터 사전에 정해진 정도만큼 일탈할 때, 상기 첨가제 공급을 교정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    - 상기 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물들(NOx)의 존재와 관련하여 공급되는 첨가제량이 상기 사전에 정해진 비율에 따라 공급되어야 하는 첨가제량보다 제1 첨가제량만큼 초과할 때, 상기 첨가제 공급의 상기 이전에 결정된 교정이 상기 사전에 정해진 비율로부터 상기 사전에 정해진 정도만큼 일탈하는 지를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 차량이 정지 상태에 있을 때;
    - 상기 내연기관(101)이 사전에 정해진 작동 포인트에 따라 작동하게 제어하는 단계,
    - 제1 센서를 사용하여 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 존재를 측정하고 저장하는 단계,
    - 첨가제 공급을 교정할 때, 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 측정된 존재를 활용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 센서가 상기 환원 촉매 컨버터(332) 하류에 배치되어 있고,
    - 상기 배기가스 스트림(303)으로의 상기 첨가제 공급을 중단하는 단계,
    - 상기 환원 촉매 컨버터(332)에 저장되어 있는 첨가제를 소모하는 단계,
    - 미연소 연료를 상기 배기가스 스트림(303)으로 공급할 때 그리고 상기 환원 촉매 컨버터(332)에 저장되어 있는 첨가제가 적어도 기본적으로 소모되었을 때, 상기 제1 센서를 사용하여 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 측정된 존재를 결정하는 단계,
    - 상기 배기가스 스트림(303)으로 상기 첨가제 공급을 재개하는 단계, 및
    - 상기 첨가제 공급을 교정할 때, 상기 배기가스 스트림(303) 내 질소산화물들(NOx)의 상기 저장된 존재를 활용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    - 배기가스 온도가 적어도 제1 온도(t1)에 도달하도록 상기 사전에 정해진 작동 포인트를 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    - 상기 사전에 정해진 작동 포인트는 상기 배기가스 스트림(303)이 상기 내연기관 상에 가해지는 부하를 증가시키게 스로틀링되는 작동 포인트이고, 상기 내연기관(101)의 회전 속도는 아이들링 회전 속도를 초과하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 내연기관(101)의 복수의 작동 포인트에서 상기 교정을 수행하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 복수의 작동 포인트는 배기가스 스트림(303)의 다양한 유량에 대해 교정이 수행되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 추가의 후처리 컴포넌트가 상기 미연소 연료 공급 지점과 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 사이에 배치되어 있고,
    - 상기 적어도 하나의 추가의 후처리 컴포넌트의 작동 온도는, 상기 미연소 연료가 상기 적어도 하나의 추가의 후처리 컴포넌트를 통과함으로써 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)로 미연소 연료가 공급되도록 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 첨가제 공급을 교정할 때, 교정 인자에 종속하는 질소산화물(NOx)의 유량을 적용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미연소 연료가 탄화수소 계열인 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 방법.
  20. 삭제
  21. 지령을 포함하는 컴퓨터-판독 가능 매체로, 컴퓨터에서 실행될 때 상기 컴퓨터가 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실시하도록 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-판독 가능 매체.
  22. 내연기관(101) 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림(303)으로의 첨가제 공급을 교정하기 위한 시스템으로, 상기 배기가스 스트림(303)은 제1 및 제2 후처리 컴포넌트를 통해 후처리되고, 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)는 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화하기 위해 배치되어 있고, 상기 제2 후처리 컴포넌트는 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 하류에 배치되어 있는 환원 촉매 컨버터(332)이며, 상기 환원 촉매 컨버터(332) 내에서 질소산화물들(NOx)의 환원을 위해 상기 배기가스 스트림(303)으로 첨가제가 공급되되 상기 첨가제는 상기 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물들(NOx)의 양에 비례하여 공급되며, 공급되는 첨가제 공급이 교정되는, 첨가제 공급 교정 시스템에 있어서,
    　　- 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)에서 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화를 줄이기 위해 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 상류에서 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연료를 공급하는 수단, 및
    - 미연소 연료를 상기 배기가스 스트림(303)으로 공급할 때 상기 배기가스 스트림(303)으로의 상기 첨가제 공급을 교정하는 수단을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    - 상기 제1 후처리 컴포넌트(310)는, 탄화수소의 산화가 일산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화보다 우선하도록 설계되어 있는 후처리 컴포넌트인 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 시스템.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    - 적어도 하나의 추가의 후처리 컴포넌트가 상기 배기가스 스트림(303)으로 미연소 연소를 공급하는 수단과, 상기 제1 후처리 컴포넌트(310) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 시스템.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    - 상기 제1 후처리 컴포넌트가 추가의 후처리 컴포넌트 부분을 또한 포함하는 후처리 컴포넌트의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 시스템.
  26. 제24항에 있어서,
    - 상기 미연소 연료가 상기 적어도 하나의 추가의 후처리 컴포넌트/부분을 통과함으로써 상기 제1 후처리 컴포넌트로 공급되도록, 상기 적어도 하나의 추가의 후처리 컴포넌트/부분의 작동 온도를 제어하기 위한 수단을 특징으로 하는 첨가제 공급 교정 시스템.
  27. 차량으로, 제22항 또는 제23항에 따른 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
KR1020197002817A 2016-07-14 2017-07-06 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정할 때 사용하기 위한 시스템 및 방법 KR102158684B1 (ko)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE543753C2 (en) * 2019-11-19 2021-07-13 Scania Cv Ab Method and system for diagnosing oxidation of a substance in an exhaust gas stream

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007162487A (ja) 2005-12-09 2007-06-28 Nissan Diesel Motor Co Ltd 排気浄化装置
KR100907363B1 (ko) 2008-03-03 2009-07-10 현대자동차주식회사 Ｕｒｅａ-ｓｃｒ 시스템 제어방법

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547646A1 (de) 1995-12-20 1997-06-26 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
US6701707B1 (en) 2002-09-04 2004-03-09 Ford Global Technologies, Llc Exhaust emission diagnostics
US6925796B2 (en) 2003-11-19 2005-08-09 Ford Global Technologies, Llc Diagnosis of a urea SCR catalytic system
CN101384813B (zh) * 2006-11-09 2012-07-25 日产柴油机车工业株式会社 外界空气温度检测装置以及排气净化装置
KR100957138B1 (ko) 2007-07-09 2010-05-11 현대자동차주식회사 질소산화물 센서 고장 판단 방법 및 이를 수행하는 선택적환원 촉매 시스템
DE102007040439A1 (de) 2007-08-28 2009-03-05 Daimler Ag Betriebs- und Diagnoseverfahren für ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem
US8161731B2 (en) * 2008-05-12 2012-04-24 Caterpillar Inc. Selective catalytic reduction using controlled catalytic deactivation
US8245567B2 (en) 2008-08-19 2012-08-21 GM Global Technology Operations LLC On board diagnostic monitor of NOx conversion efficiency for aftertreatment device
US8555613B2 (en) 2009-03-02 2013-10-15 GM Global Technology Operations LLC Model-based diagnostics of NOx sensor malfunction for selective catalyst reduction system
DE102009055082A1 (de) 2009-12-21 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit in einem Abgasnachbehandlungssystem
DE102011003084A1 (de) 2011-01-25 2012-07-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Abgasreinigungsanlage
US8875490B2 (en) 2011-03-18 2014-11-04 Cummins Inc. System and method to control selective catalytic reduction systems in feedback
DK2726413T3 (en) 2011-07-01 2017-06-26 Alzchem Ag AMMONIA GAS GENERATOR FOR AMMONIA PRODUCTION TO REDUCE NITROGEN OXIDES IN EXHAUST GAS
JP5846490B2 (ja) 2011-12-21 2016-01-20 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関の排ガス浄化装置
JP6114305B2 (ja) 2011-12-23 2017-04-12 ボルボ ラストバグナー アーベー 排気後処理システム及びそのシステムを操作する方法
US9162183B2 (en) 2012-03-06 2015-10-20 Cummins Inc. System and method to manage SCR catalyst NO2/NOX ratio
WO2013134539A1 (en) 2012-03-07 2013-09-12 Cummins Inc. Method and algorithm for performing an nh3 sensor rationality diagnostic
US9492788B2 (en) 2012-03-29 2016-11-15 Volvo Construction Equipment Ab Method for diagnosing a selective catalytic reduction catalyst
US8607625B2 (en) 2012-05-10 2013-12-17 GM Global Technology Operations LLC Service test for exhaust gas treatment system
US9528462B2 (en) 2012-06-15 2016-12-27 GM Global Technology Operations LLC NOx sensor plausibility monitor
SE538193C2 (sv) 2012-07-05 2016-03-29 Scania Cv Ab SCR-system och förfarande vid ett SCR-system
DE102012211703A1 (de) 2012-07-05 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überprüfung eines Stickoxidsensors
US20140065041A1 (en) 2012-08-28 2014-03-06 Cummins Emission Solutions, Inc. Emissions aftertreatment component recovery system and method
CN104603412B (zh) 2012-08-31 2017-06-09 沃尔沃卡车集团 用于估计反应剂质量的方法和系统
WO2014073408A1 (ja) 2012-11-07 2014-05-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102012025002A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Diagnose eines Abgaskatalysators, Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
US9038369B2 (en) * 2013-02-13 2015-05-26 Cummins Inc. Systems and methods for aftertreatment system diagnostics
JP5672328B2 (ja) 2013-03-22 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102013006153A1 (de) 2013-04-10 2014-10-30 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors
DE102013209487B4 (de) 2013-05-22 2020-07-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
CN105283642B (zh) 2013-06-10 2018-03-09 博世株式会社 控制装置、内燃机的排气净化装置及排气净化装置的控制方法
DE102013012575A1 (de) 2013-07-30 2015-02-05 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Wirkungsgrades einer Abgasreinigungsvorrichtung
US9109495B2 (en) 2013-08-08 2015-08-18 GM Global Technology Operations LLC Method and system for identifying a source of nitrogen oxide reduction inefficiency
WO2015046276A1 (ja) 2013-09-25 2015-04-02 トヨタ自動車株式会社 センサの異常診断装置
US9010087B1 (en) 2013-11-13 2015-04-21 Ford Global Technologies, Llc Method and system for NOx sensor degradation
SE540265C2 (sv) 2014-01-31 2018-05-15 Scania Cv Ab Förfarande och system vid tillförsel av tillsatsmedel till en avgasström
US10001042B2 (en) 2014-03-03 2018-06-19 Cummins Inc. Systems, methods, and apparatus for reductant dosing in an SCR aftertreatment system
US20150273395A1 (en) 2014-03-26 2015-10-01 GM Global Technology Operations LLC Reductant quality and scr adaption control system
US10662843B2 (en) 2014-07-18 2020-05-26 Cummins Emission Solutions, Inc. Exhaust after-treatment system and method with dual closed-loop reductant dosing systems
JP2016098682A (ja) 2014-11-19 2016-05-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US9784166B2 (en) 2014-12-30 2017-10-10 Cummins Inc. NOx sensor diagnostic for an exhaust aftertreatment system
DE102015222209A1 (de) 2015-11-11 2017-05-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Plausibilisierung eines NOx-Sensors in einem SCR-Katalysatorsystem

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007162487A (ja) 2005-12-09 2007-06-28 Nissan Diesel Motor Co Ltd 排気浄化装置
KR100907363B1 (ko) 2008-03-03 2009-07-10 현대자동차주식회사 Ｕｒｅａ-ｓｃｒ 시스템 제어방법

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