KR102159842B1 - 촉매 비활성화를 모니터링하고 공연비를 제어하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진(105)에서 공연비를 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 촉매 비활성화에 기초하여 엔진(105)에서 공연비를 제어하기 위한 시스템(100)은, 3방향 촉매의 하류측에 배치되는 NH3 검출기(120)와, NH3 농도의 측정값과 농후한 작동 조건에서의 NH3 농도의 공칭값을 비교하는 서브시스템(135)을 포함한다. 서브시스템(145)은 NH3 농도의 측정값과 추정된 CO 농도에 기초하여 공연비를 조절한다.

Description

촉매 비활성화를 모니터링하고 공연비를 제어하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING CATALYST DEACTIVATION AND CONTROLLING AN AIR／FUEL RATIO}
본 명세서에 개시된 주제는 전반적으로 엔진 시스템에서 촉매를 모니터링하는 것에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 3방향 촉매를 연속적으로 진단하고 촉매 비활성화의 경우에 교정 제어 액션을 취하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
환경 제어는 엔진 배기 가스를 처리하여 공기 오염을 저감시키도록 촉매의 사용을 필요로 한다. 촉매 컨버터는 2 종류의 촉매, 즉 환원 촉매와 산화 촉매를 이용한다. 촉매 컨버터는 하우징 내에 포함되는 금속 촉매가 코팅되는 세라믹 구조로 이루어진다. 촉매 컨버터는 촉매의 최대 표면적을 배기 스트림에 대해 노출시키는 구조를 제공한다.
3방향 촉매 컨버터는 산소(O2)를 저장하는 용량을 갖는다. 배기 가스의 공연비가 희박할 때에(산화 분위기), 컨버터는 O2를 저장함으로써 일산화질소(NOx)의 생성을 억제한다. 배기 가스의 공연비가 농후할 때에, 컨버터는 저장된 O2를 릴리스함으로써, 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 산화를 가속시킨다.
많은 용례에서, 촉매 컨버터의 성능을 모니터링하는 것이 바람직하다. 가스 엔진에서 촉매 비활성화의 검출을 실패하면 최종 유저에게 심각한 재정적 페널티가 초래될 수 있다. 모니터링은 촉매가 적절하게 수행하고 있는지를 결정하도록 배기 가스를 감지하는 것을 수반할 수 있다. 센서들 중에서 O2 센서와 NOx 센서가 사용된다. O2의 경우에, 센서는 촉매의 상류측 및 하류측에 배치될 수 있다. 센서로부터의 신호는 배출물과 비교 및 상관되어 촉매가 적절하게 수행하고 있는지를 결정한다.
촉매 컨버터의 성능을 모니터링하는 것에 대한 다른 방안은 촉매 컨버터의 온도를 감지하는 것이다. 일반적으로 2개의 센서가 설치된다. 하나의 센서는 촉매의 상류측에 배치되고 다른 센서는 촉매의 하류측에 배치된다. 센서는 촉매 컨버터 코어에 걸쳐서 온도 상승을 모니터링한다. 센서들 간의 온도차가 가장 클 때에, 촉매 컨버터가 최적으로 작용하는 것으로 생각된다.
암모니아 슬립 촉매 및 중간층 공기 주입이 조합된 3방향 촉매를 갖는 시스템의 경우, 엔진은 통상적으로 농후한 공연비로 가동된다. 엔진을 농후하게 가동하는 것은 3방향 촉매에서 NOx를 감소시키고 암모니아 슬립 촉매에서 CO 및 NH3을 산화시키는 이점을 달성한다. 3방향 촉매는 화학적으로 비활성화될 때에 성능을 잃는다. 예컨대, 4000 시간 기간 동안의 오일 노출은 3방향 촉매를 화학적으로 비활성시킬 수 있다. 그러한 비활성화는 CO 및 메탄(CH4) 배출물을 증가시킬 수 있고 NH3 배출물이 감소하는데, 이는 엔진이 환경 구제를 준수하지 못하게 한다. 촉매 컨버터의 성능을 모니터링하기 위한 종래의 방법론은 통상적으로 촉매 온도 및 O2 저장 기반 진단에 기초한다. 엔진이 통상적으로 중간층 공기 주입 시나리오에서 농후하게 가동됨에 따라, O2 저장 기반 진단이 유효하지 않게 되고, 이에 따라 촉매 건강을 모니터링하는 대안적인 방식에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 개선된 공연비 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 개시 내용은 3차원 촉매를 연속적으로 진단하고 촉매 비활성화의 경우에 교정 제어 액션을 취하는 방법론을 제공한다.
비제한적인 하나의 예시적인 실시예에서, 본 발명은 엔진에서 공연비(air/fuel ratio)를 제어하는 방법에 관한 것이다. 방법은 3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계를 포함한다. NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작으면, 추정된 CO 농도에 기초하여 공연비가 조절된다.
다른 실시예에 따르면, 촉매의 비활성화를 검출하는 방법이 제공된다. 방법은 3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성되는 NH3 농도의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계를 포함한다. NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성되는 NH3 농도의 공칭값보다 작으면, 방법은 추정된 CO 농도 값을 결정한다. 추정된 CO 농도 값은 기준 CO 농도 값과 비교된다.
다른 실시예에서, 엔진에서 공연비를 제어하는 시스템이 제공된다. 시스템은 3방향 촉매, 3방향 촉매의 하류측에 배치되는 NH3 검출기, 및 NH3 농도의 측정값을 농후한 작동 조건에서의 NH3 농도의 공칭값과 비교하는 서브시스템을 포함한다. 시스템은 또한 NH3 농도의 측정값 및 추정된 CO 농도에 기초하여 공연비를 조절하는 서브시스템을 포함한다.
본 발명에 따르면, 3방향 촉매를 연속적으로 진단하고 촉매 비활성화의 경우 교정 제어 액션을 취하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 최소 개수의 센서를 이용하여 촉매 비활성화를 진단하고 촉매 비활성화에 기초하여 공연비를 조절할 수 있다.
도 1은 촉매 비활성화를 진단하는 시스템의 실시예의 개략도.
도 2는 촉매 비활성에 기초하여 공연비를 제어하는 방법의 실시예의 흐름도.
도 3은 범용 컴퓨터의 블럭도.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명의 특정한 양태의 원리를 일례로서 도시하는 첨부 도면과 함께 취한, 아래의 바람직한 실시예의 보다 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1에는 촉매 모니터링 및 제어 시스템(CMCS; catalyst monitoring and control system)(100)의 개략도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(105)에 3방향 촉매(110)가 제공된다. O2 센서(115)는 엔진(105)의 하류측에 그리고 3방향 촉매(110)의 상류측에 제공될 수 있다. O2 센서(115)는 엔진(105)의 하류측에서 O2의 비율을 측정한다. O2 센서(115)로부터 정보가 다른 소스로부터의 정보와 커플링될 때에, 공연비를 간접적으로 결정하고 3방향 촉매(110)의 하류측에서의 CO 함량을 추정하도록 사용될 수 있다. CMCS(100)는 또한 3방향 촉매(110)의 하류측에 그리고 암모니아 슬립 촉매(125)의 상류측에 배치되는 NH3 센서(120)를 포함할 수 있다. NH3 센서(120)는 IR 검출기 또는 광섬유 기반 센서 등의 광 센서일 수 있다. 대안적으로, NH3 센서(120)는 흡착종의 함수로서 코팅의 저항 또는 정전 용량의 변화를 측정하는 반도체 센서일 수 있다. 암모니아 슬립 촉매(125)는 특정한 촉매 작동 윈도우에서 NH3을 원소 N2와 H2O로 선택적으로 산화시킨다. CMCS(100)는 촉매 모니터링 모듈(135)과, 모델 기반 CO 추정기(model based CO estimator; 140)를 갖는 제어 서브시스템(130)을 포함한다. 모델 기반 CO 추정기(140)는 3방향 촉매(110)의 물리적 모델에 기반한 선형 또는 비선형 옵저버(observer) 추정기일 수 있다. 모델 기반 CO 추정기(140)로의 입력값은 가스 유량, 촉매 유입 온도 및 유입 CO 농도를 포함한다. 모델 기반 CO 추정기(140)의 출력값은 3방향 촉매(110)의 하류측 CO 농도이다. 유입 CO 농도는 엔진 배출 CO의 맵(예컨대, 공기연료 등가비, 람다의 함수로서)을 통해 또는 단순한 경험적 상관 관계를 통해 얻어질 수 있다. CMCS(100)는 또한 제어 서브시스템(130)으로부터의 제어 신호에 응답하여 공연비를 조절하는 공기연료 제어 서브시스템(145)을 포함할 수 있다.
작동시에, CMCS(100)의 NH3 센서는 3방향 촉매(110)로부터 가스 스트림의 NH3 함량의 강하를 감지한다. 촉매 모니터링 모듈(135)은 실제 NH3 함량(NH3,act)이 농후 작동 조건에서의 공칭값(NH3,nom)보다 작은지를 결정한다. NH3 센서(120)로부터의 특정한 시간 평균 신호가 NH3 농도에 있어서 일관된 강하를 보인다면, 추정되는 CO 농도(COest)는 모델 기반 CO 추정기(140)로부터 결정된다. COest는 CO 배출물의 증가를 점검하도록 맵 또는 상관 관계로부터 유도되는 기준 CO 농도(COref)와 비교된다. CO 농도의 상승이 특정한 시간 기간 동안에 확인되면, 공기 연료 제어 서브시스템(145)이 공연비를 약간 희박하게 조절하고 NH3,act가 임계값(T1)보다 작을 때까지 프로세스가 반복된다. 임계값(T1)은 NH3,nom의 10%일 수 있다. 더 희박한 공연비는 농후한 공연비보다 더 많은 공기를 함유한다. '화학량론적' 공연비는 화학적으로 완벽한 연소를 만드는 데에 필요한 정확한 양의 공기와 연료를 갖는다. 가솔린 엔진의 경우, 화학량론적 공연비는 공기의 14.7부 대 연료 1부에 대응하는 14.7:1이다. 화학량론적 공연비는 연료 종류에 따라 좌우된다(알콜의 경우, 공연비는 6.4:1이고 디젤의 경우 14.5:1이다). 더 낮은 공연비 숫잔느 14.7:1 화학량론적 공연비보다 적은 공기를 함유하므로, 더 농후한 혼합물이다. 반대로, 더 높은 AFR 숫자는 더 많은 공기를 함유하므로 더 희박한 혼합물이다.
도 2에는 촉매 비활성화에 기초하여 엔진(105)의 공연비는 제어하는 방법(200)의 흐름도가 도시되어 있다.
단계(205)에서, 방법(200)은 NH3,nom을 결정한다.
단계(210)에서, 방법(200)은 임계 NH3 농도 T1을 결정한다. 임계 NH3 농도는 NH3,nom의 비율로 설정될 수 있다. 예컨대, T1 = 0.1*NH3,nom이다.
단계(215)에서, 방법(200)은 COref를 결정한다. COref는 맵 또는 상관 관계로부터 유도될 수 있다.
단계(220)에서, 엔진(105)은 농후한 작동 조건에서 가동된다.
단계(221)에서, 방법(200)은 초기 공연비를 결정한다.
단계(225)에서, 방법(200)은 NH3,act를 측정하고 결정한다. 이는 NH3 센서(120)를 통해 달성될 수 있다.
단계(230)에서, 방법(200)은 NH3,nom이 NH3,nom보다 작은지를 결정할 수 있다. NH3,nom과 비교했을 때에 NH3 센서 신호(NH3,act)의 강하는 3방향 촉매(110)의 열화의 제1 인디케이터일 수 있다.
NH3,act가 NH3,nom보다 작고 T1보다 크면, 방법(200)은 단계(220)로 복귀하고, 방법(200)은 NH3,act를 측정하고 결정한다.
NH3,act가 NH3,nom보다 작고 T1보다 크면, 단계(235)에서 방법(200)은 COest를 추정하다. 이는 모델 기반 CO 추정기(140)에 의해 달성될 수 있다. 추정기는 3방향 촉매(110)의 물리적 모델에 기반한 선형 또는 비선형 옵저버일 수 있다. 옵저버 또는 추정기는 고려 대상 시스템, 이 경우에 3방향 촉매(110)와 관련된 동적 시스템을 구성함으로써 생성된다. 옵저버의 역할은 3방향 촉매(110)의 하류측에서 원래 시스템의 상대 공간 변수, 예컨대 CO 농도의 유효한 추정을 제공하는 것이다.
NH3 센서(120)로부터의 특정한 시간 평균 신호가 일관된 강하를 보인다면, COest는 CO 배출물의 증가를 점검하기 위하여 COref와 비교된다. 단계(240)에서, 방법(200)은 COest가 COref보다 큰지를 결정한다.
COest가 COref보다 작거나 동일하면, 방법(200)은 NH3,act가 NH3,nom보다 작은지를 결정하도록 단계(225)로 복귀한다.
COref보다 큰 COest의 값은 3방향 촉매(110)가 열화된 것을 나타낸다(단계 245).
단계(250)에서, 방법(200)은 공연비를 초기 공연비보다 희박한 조절된 공연비로 조절한다.
단계(255)에서, 방법(200)은 NH3,act가 T1보다 작은지를 결정한다.
NH3,act가 T1보다 작으면, 방법(200)은 공연비를 조절된 공연비보다 농후한 공연비로 조절하고 실제 공연비가 결정되는 단계(221)로 복귀한다. NH3,act가 T1보다 크거나 동일하면, 방법(200)은 실제 공연비가 결정되는 단계(221)로 복귀한다.
본 발명은 중간층 공기 주입 시스템에서 3방향 촉매(110)의 화학적 비활성화를 검출하는 진단 방법을 제공하고, 교정 공연비 제어 액션을 제공한다. 기술적 이점은 최소 개수의 센서를 이용하여 촉매 비활성화를 진단하는 능력을 포함한다. 상업적으로, 본 방안은 빈번한 배출물 모니터링과 관련된 비용의 감소 및 촉매 비활성화로 인해 달리 발생될 수 있는 재정적 페널티의 회피를 초래할 수 있다.
도 3은 제어 서브시스템(130)이 통합될 수 있는 컴퓨터(1020)의 블럭도이다. 컴퓨터(1020)는 처리 유닛(1021), 시스템 메모리(1022), 및 시스템 메모리를 포함하는 다양한 시스템 구성요소를 처리 유닛(1021)에 커플링하는 시스템 버스(1023)를 포함한다. 시스템 버스(1023)는 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러, 주변 버스, 및 다양한 버스 아키텍쳐들 중 임의의 버스 아키텍쳐를 이용하는 로컬 버스를 비롯하여 여러 종류의 버스 구조들 중 임의의 버스 구조일 수 있다. 시스템 메모리는 리드 온리 메모리(ROM; 1024)와 랜덤 엑세스 메모리(RAM; 1025)를 포함한다. 시동 중과 같이 컴퓨터(1020) 내의 요소들 간에 정보를 전달하는 데에 일조하는 기본적인 루틴을 포함하는 기본적인 입력/출력 시스템(1026; BIOS)이 ROM(1024)에 저장된다.
컴퓨터(1020)는 하드 디스크(도시 생략)로부터 판독하고 하드 디스크에 기록하기 위한 하드 디스크 드라이브(1027), 제거 가능한 자기 디스크(1029)로부터 판독하고 자기 디스크에 기록하기 위한 자기 디스크 드라이브(1028), 및 CD-ROM 또는 다른 광 매체와 같은 제거 가능한 광 디스크(1031)로부터 판독하고 광 디스크에 기록하기 위한 광 디스크 드라이브(1030)를 더 포함할 수 있다. 하드 디스크 드라이브(1027), 자기 디스크 드라이브(1028), 및 광 디스크 드라이브(1030)는 하드 디스크 드라이브 인터페이스(1032), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(1033), 및 광 드라이브 인터페이스(1034)에 의해 시스템 버스(1023)에 각각 접속된다. 드라이브들 및 그 관련된 컴퓨터 판독 가능한 매체는 컴퓨터 판독 가능한 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 컴퓨터(1020)를 위한 기타 데이터의 비휘발성 저장을 제공한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 제조 물품이고, 따라서 천이 신호가 아니다.
본 명세서에 설명된 예시적인 환경은 하드 디스크, 제거 가능한 자기 디스크(1029), 및 제거 가능한 광 디스크(1031)를 채용하지만, 컴퓨터가 엑세스 가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 종류의 컴퓨터 판독 가능한 매체가 예시적인 작동 환경에 또한 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러한 다른 종류의 매체로는 제한하지 않지만 자기 카세트, 플래시 메모리 카드, 디지털 비디오 또는 다용도 디스크, 베르누이 카트리지, 랜덤 엑세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM) 등을 포함한다.
작동 시스템(1035), 하나 이상의 어플리케이션 프로그램(1036), 다른 프로그램 모듈(1037) 및 프로그램 데이터(1038)를 비롯하여 다수의 프로그램 모듈이 하드 디스크, 제거 가능한 자기 디스크(1029), 제거 가능한 광 디스크(1031), ROM(1024) 또는 RAM(1025)에 저장될 수 있다. 유저는 명령 및 정보를 키보드(1040) 및 포인팅 장치(pointing device; 1042) 등의 입력 장치를 통해 컴퓨터(1020)에 입력할 수 있다. 다른 입력 장치(도시 생략)는 마이크로폰, 조이스틱, 게임 패드, 위성 디스크, 스캐너 등을 포함할 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치는 시스템 버스(1023)에 커플링되는 직렬 포트 인터페이스(1046)를 통해 처리 유닛(1021)에 흔히 접속되지만, 병렬 포트, 게임 포트, 또는 범용 직렬 버스(USB) 등의 다른 인터페이스에 의해 접속될 수 있다. 모니터(1047) 또는 다른 종류의 디스플레이 장치가 또한 비디오 어댑터(1048) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1023)에 접속된다. 모니터(1047) 외에, 컴퓨터는 스피커 및 프린터 등의 다른 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함할 수 있다. 도 3의 예시적인 시스템은 또한 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI; Small Computer System Interface) 버스(1056), 및 SCSI 버스(1056)에 접속되는 외부 저장 장치(1062)를 포함한다.
컴퓨터(1020)는 원격 컴퓨터(1049) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터에 대해 논리 접속부를 이용하여 네트워크 환경에서 작동할 수 있다. 원격 컴퓨터(1049)는 개인용 컴퓨터, 서버, 루터, 네트워크 PC, 피어 장치(peer device) 또는 다른 공통적인 네트워크 노드일 수 있고, 컴퓨터(1020)에 대해 전술한 많은 또는 모든 요소를 포함할 수 있지만, 메모리 저장 장치(1050)만이 도 3에 도시되었다. 도 3에 도시된 논리 접속부는 로컬 영역 네트워크(LAN)(1051)와 와이드 영역 네트워크(WAN)(1052)를 포함한다. 그러한 네트워킹 환경은 오피스, 기업 범위 컴퓨터 네트워크, 인트라넷 및 인터넷에서 아주 흔하다.
LAN 네트워킹 환경에 사용될 때에, 컴퓨터(1020)는 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1053)를 통해 LAN(1051)에 접속된다. WAN 네트워킹 환경에 사용될 때에, 컴퓨터(1020)는 모뎀 또는 인터넷 등의 와이드 영역 네트워크(1052)에 걸쳐 통신을 달성하는 다른 수단을 포함할 수 있다. 내부 또는 외부에 있을 수 있는 모뎀(1054)은 직렬 포트 인터페이스(1046)를 통해 시스템 버스(1023)에 접속된다. 네트워킹 환경에서, 컴퓨터(1020) 또는 그 일부에 대해 도시된 프로그램 모듈은 원격 메모리 저장 장치에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 접속부는 예시적이고 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 달성하는 다른 수단이 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
컴퓨터(1020)는 다양한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터(1020)에 의해 엑세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있고 휘발성 및 비휘발성 매체, 제거 가능한 그리고 제거 가능하지 않는 매체를 포함한다. 일례로서, 그리고 비제한적으로, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체와 통신 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능한 지시, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 데이터 등의 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술에서 실시되는 휘발성 및 비휘발성, 제거 가능한 그리고 제거 가능하지 않은 매체를 모두 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 제한하지 않지만 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다용도 디스크(DVD) 또는 다른 광 디스크 스토리지, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 원하는 정보를 저장하도록 사용될 수 있고 컴퓨터(1020)에 의해 엑세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다. 전술한 것들의 임의의 조합이 또한 본 명세서에서 실시되는 방법 및 시스템을 실시하는 소스 코드를 저장하도록 사용될 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 본 명세서에 개시된 특징부들 또는 요소들의 임의의 조합이 하나 이상의 실시예에 사용될 수 있다.
용어들의 정의는 일반적으로 사용되는 용어의 의미에서 벗어나지 않지만, 출원인은 구체적으로 언급하지 않는다면, 아래에 제공되는 정의를 이용하고자 한다.
본 명세서에 사용되는 전문 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고 본 발명의 제한이 되도록 의도되지 않는다. 용어들의 정의는 일반적으로 사용되는 용어의 의미에서 벗어나지 않지만, 출원인은 구체적으로 언급하지 않는다면, 아래에 제공되는 정의를 이용하고자 한다. 단일 형태는 문맥에서 명확하게 달리 지시되지 않는다면 복수 형태를 물론 포함하도록 의도된다. 용어 제1, 제2 등은 다양한 요소들을 설명하도록 사용될 수 있지만, 이들 요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이들 용어는 오직 하나의 용어를 다른 용어와 구별하도록 사용된다. 용어 "및/또는"은 관련되어 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다. "에 커플링되는" 및 "와(과) 커플링되는"이라는 문구는 직접적인 또는 간접적인 커플링을 고려한다.
여기에 기재된 설명은 최상의 모드를 비롯하여 본 발명을 개시하도록, 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 이용하고 임의의 조합된 방법을 수행하는 것을 비롯하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 예를 이용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 한정되고, 당업자에게 일어나는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 상이하지 않은 구조적 요소를 갖는다면, 또는 균등한 구조적 요소를 포함한다면 청구범위의 범주 내에 있도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 엔진(105)에서 공연비를 제어하기 위한 공연비 제어 방법(200)으로서,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계(230)와,
    NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은 경우, 추정된 CO 농도에 기초하여 공연비를 조절하는 단계(250)
    를 포함하는 공연비 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계는,
    농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값을 설정하는 단계(205)와,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값을 검출하는 단계(225)와,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값과 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값을 비교하는 단계(230)를 포함하는 것인 공연비 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 추정된 CO 농도에 기초하여 공연비를 조절하는 단계는,
    실제 공연비를 결정하는 단계(221)와,
    실제 CO 농도가 기준 CO 농도보다 큰지를 결정하는 단계(240)와,
    실제 CO 농도가 기준 CO 농도보다 큰 경우 공연비를 변경하는 단계(250)를 포함하는 것인 공연비 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서, 실제 CO 농도가 기준 CO 농도보다 큰지를 결정하는 단계는,
    기준 CO 농도값을 설정하는 단계(215)와,
    실제 CO 농도값을 추정하는 단계(235)와,
    실제 CO 농도값과 기준 CO 농도값을 비교하는 단계(240)를 포함하는 것인 공연비 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서, 공연비를 변경하는 단계는 공연비를 실제 공연비보다 희박한 조절된 공연비로 조절하는 단계(250)를 포함하는 것인 공연비 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, NH3 농도의 하한 임계값을 설정하는 단계(210)와,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값과 NH3 농도의 하한 임계값을 비교하는 단계(230)와,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 NH3 농도의 하한 임계값보다 작은 경우, 공연비를 조절된 공연비보다 농후한 공연비로 조절하는 단계(256)와,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 NH3 농도의 하한 임계값보다 큰 경우, 3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값을 검출하는 단계(225)를 더 포함하는 공연비 제어 방법.
  7. 제4항에 있어서, 실제 CO 농도값을 추정하는 단계는 모델 기반 추정기를 이용하여 실제 CO 농도를 계산하는 단계를 포함하는 것인 공연비 제어 방법.
  8. 촉매의 비활성화를 검출하기 위한 촉매의 비활성화 검출 방법으로서,
    3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계(230)와,
    NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은 경우, 추정된 CO 농도값을 결정하는 단계(235) 및 추정된 CO 농도값과 기준 CO 농도값을 비교하는 단계(240)
    를 포함하는 촉매의 비활성화 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서, 추정된 CO 농도값을 결정하는 단계(235)는 모델 기반 추정기를 이용하여 추정된 CO 농도값을 결정하는 단계를 포함하는 것인 촉매의 비활성화 검출 방법.
  10. 제8항에 있어서, 3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 실제값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계(230)는, 3방향 촉매의 하류측에서의 NH3 농도의 시간 평균값이 농후한 작동 조건에서 생성된 NH3 농도의 공칭값보다 작은지를 결정하는 단계를 포함하는 것인 촉매의 비활성화 검출 방법.
  11. 제8항에 있어서, 추정된 CO 농도값이 기준 CO 농도값보다 큰 경우 3방향 촉매가 비활성화되는 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 촉매의 비활성화 검출 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 모델 기반 추정기는 3방향 촉매의 물리적 모델에 기반한 옵저버(observer)를 포함하는 것인 촉매의 비활성화 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서, 3방향 촉매의 물리적 모델에 기반한 옵저버는 선형 옵저버인 것인 촉매의 비활성화 검출 방법.
  14. 제12항에 있어서, 3방향 촉매의 물리적 모델에 기반한 옵저버는 비선형 옵저버인 것인 촉매의 비활성화 검출 방법.
  15. 엔진(105)에서 공연비를 제어하기 위한 공연비 제어 시스템(100)으로서,
    3방향 촉매(110)와,
    3방향 촉매의 하류측에 배치되는 NH3 검출기(120)와,
    NH3 농도의 측정값과 농후한 작동 조건에서의 NH3 농도의 공칭값을 비교하는 서브시스템(135)과,
    NH3 농도의 측정값과 추정된 CO 농도에 기초하여 공연비를 조절하는 서브시스템(145)
    을 포함하는 공연비 제어 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 공연비를 조절하는 서브시스템은 3방향 촉매의 하류측에서의 CO 농도를 추정하는 서브시스템(140)을 포함하는 것인 공연비 제어 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 공연비를 조절하는 서브시스템(145)은 CO 농도의 추정값과 CO 농도의 기준값을 비교하는 서브시스템을 포함하는 것인 공연비 제어 시스템.
  18. 제16항에 있어서, CO 농도를 추정하는 서브시스템(140)은 3방향 촉매의 물리적 모델에 기반한 옵저버를 포함하는 것인 공연비 제어 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 옵저버는 선형 옵저버인 것인 공연비 제어 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 옵저버는 비선형 옵저버인 것인 공연비 제어 시스템.
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