KR102175645B1 - Lp scr 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SCR 반응기가 T/C(Turbo Charger)의 하류에 설치되는 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 SCR 반응기; 엔진에서 배출되는 배기가스를 받아 T/C(Turbo Charger)로 공급하는 배기가스 리시버; 상기 T/C를 거쳐 나오는 배기가스를 상기 SCR 반응기로 유도하는 배기 라인; 우레아를 분해하여 암모니아(NH3)를 생성하여 상기 SCR 반응기 측으로 보내는 우레아 분해 장치; 상기 배기가스 리시버의 배기가스 일부를 상기 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 상기 우레아 분해 장치로 유도하는 제1EGB(Exhaust Gas Bypass) 라인; 및 상기 제1EGB 라인과 상기 배기 라인 사이에 연결되는 제2EGB 라인;을 포함하며, 상기 우레아 분해 장치의 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도에 따라 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 조절하거나 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 조절하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 엔진에서 나오는 배기가스의 일부를 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 우레아 분해 장치의 온도 제어용 가스로 활용할 때, 유량계를 사용하지 않고 우레아 분해를 위해 설정한 온도가 유지되도록 우레아 분해 챔버 상류의 온도에 의거하여 우레아 분해 챔버로 유입되는 배기가스의 유량을 조절함으로써, LP SCR 시스템의 구조를 보다 단순화할 수 있게 된다.

Description

LP SCR 시스템 및 그 제어 방법{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM OF LOW PRESSURE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 SCR 반응기가 T/C(Turbo Charger)의 하류에 설치되는 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인엔진과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 보조 동력 시스템인 보조엔진이 설치되어 운영되고 있다.
이러한 선박 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스에는 다수의 부유성 미립자와 질소 산화물인 NOx, 황산화물인 SOx 등의 유해성 물질이 포함되어 있다.
따라서 엔진의 배기 라인에는 매연 여과 장치(DPF:Diesel Particulate Filter), 선택적 촉매 환원 장치(SCR:Selective Catalytic Reduction), 스크러버(Scrubber, SOx 제거) 등을 설치하여 배기가스 내의 유해 성분을 제거하고 있다.
이 중에서 SCR 시스템은 배기가스 내의 질소 산화물(NOx)을 촉매(Catalyst) 층에서 암모니아(NH3), 우레아(Urea) 등의 환원제와의 화학적 반응을 통해 인체에 무해한 물과 질소로 분해한 후 배출시키는 장치이다.
여기서 SCR 촉매(Catalyst)는 압출 혹은 코팅이 형성된 다공질 촉매 필터로 이루어진 것으로서, 배기 라인에 설치된 SCR 반응기 내에 한 개 또는 두 개가 연속 설치되어 배기가스 내의 유해 성분을 제거하게 된다.
선박 엔진의 SCR 시스템은 ABS(Ammonium Bisulfate:NH4HSO4) 생성 방지, 분해 및 NOx 제거를 위하여 연료 중 황 함량에 따라 250℃ 이상의 고온이 필요함에 따라 엔진 튜닝을 통해 배기가스 온도를 높이거나, SCR 반응기를 배기가스 온도가 250~500℃인 엔진 T/C(Turbo Charger) 상류 측에 설치한다.
이와 같이 SCR 반응기가 T/C 상류에 설치되는 경우, SCR 반응기로 유입되는 배기가스의 압력이 높기 때문에 'HP SCR(High Pressure Selective Catalytic Reduction) 시스템'이라고 한다.
그러나 SCR 반응기를 T/C 상류에 설치하게 되면, 협소한 엔진룸으로 인하여 SCR 반응기의 배치에 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 배기가스 온도가 150~300℃이며, 압력은 대기압 수준인 T/C 하류에 SCR 반응기를 설치할 수 있다.
SCR 시스템을 T/C 하류 측에 설치하게 되면, 엔진룸 외부에 SCR 시스템을 설치할 수 있게 된다. 따라서 SCR 시스템을 공간 제약 없이 자유로이 배치할 수 있게 된다. 이러한 시스템 구성을 'LP SCR(Low Pressure Selective Catalytic Reduction) 시스템'이라고 한다.
그러나 LP SCR 시스템은 배기가스가 T/C를 통과하면서 열을 빼앗김에 따라 SCR 반응기로 유입되는 배기가스의 온도는 SCR 반응에 필요한 온도(또는 촉매 활성화 온도)보다 낮아진다.
이와 같이 SCR 반응기로 유입되는 배기가스의 낮은 온도로 인하여 환원제인 우레아의 분해 성능이 저하되는 문제점이 발생하고, NOx 제거 성능을 확보하기가 어렵고, 촉매 피독의 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 SCR 반응기 유입구 측의 배기 라인에 별도의 가열 장치를 추가로 설치하여 가열 장치를 통해 SCR 반응기로 유입되는 배기가스를 SCR 반응에 필요한 온도(또는 촉매 활성화 온도)까지 가열한다. 이와 같이 가열 장치를 이용하는 경우에는 연료 소모량이 많아지는 문제점이 있다.
또한, LP SCR 시스템은 배기가스의 낮은 온도로 인하여 환원제인 우레아의 분해가 이루어지지 않는다. 이에 따라, SCR 반응기의 유입구 근방에 우레아와 같은 환원제를 주입하여 분해를 유도하는 대신에, 별도의 우레아 분해 장치를 사용하여 미리 분해한다.
이와 같은 우레아 분해 장치도 우레아 분해에 필요한 온도를 제공해야 하는데, 우레아 분해를 위한 열원의 공급을 가열 장치에 의존하게 되면 많은 연료가 소모되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0012612호(공개일 2016.02.03.)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔진에서 나오는 배기가스의 일부를 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 SCR 반응기의 승온을 위한 열원, 우레아 분해를 위한 열원으로 활용할 수 있도록 하는 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 엔진에서 나오는 배기가스의 일부를 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 우레아 분해 장치의 온도 제어용 가스로 활용할 때, 유량계를 사용하지 않고 우레아 분해를 위해 설정한 온도가 유지되도록 우레아 분해 챔버 상류의 온도에 의거하여 우레아 분해 챔버로 유입되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있도록 하는 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LP SCR 시스템은, SCR 반응기; 엔진에서 배출되는 배기가스를 받아 T/C(Turbo Charger)로 공급하는 배기가스 리시버; 상기 T/C를 거쳐 나오는 배기가스를 상기 SCR 반응기로 유도하는 배기 라인; 우레아를 분해하여 암모니아(NH3)를 생성하여 상기 SCR 반응기 측으로 보내는 우레아 분해 장치; 상기 배기가스 리시버의 배기가스 일부를 상기 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 상기 우레아 분해 장치로 유도하는 제1EGB(Exhaust Gas Bypass) 라인; 및 상기 제1EGB 라인과 상기 배기 라인 사이에 연결되는 제2EGB 라인;을 포함하며, 상기 우레아 분해 장치의 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도에 따라 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 조절하거나 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 조절하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 LP SCR 시스템 제어 방법은, 우레아 분해 장치의 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도를 측정하는 온도 측정 단계; 및 상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 상기 가열가스의 온도에 따라 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 제1EGB 라인을 통해 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 조절하거나 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 조절하는 조절 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 엔진에서 나오는 배기가스의 일부를 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 SCR 반응기의 승온을 위한 열원, 우레아 분해를 위한 열원으로 활용함으로써, 연료 소모를 줄이고 LP SCR 시스템의 전체 열효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 엔진에서 나오는 배기가스의 일부를 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 우레아 분해 장치의 온도 제어용 가스로 활용할 때, 유량계를 사용하지 않고 우레아 분해를 위해 설정한 온도가 유지되도록 우레아 분해 챔버 상류의 온도에 의거하여 우레아 분해 챔버로 유입되는 배기가스의 유량을 조절함으로써, LP SCR 시스템의 구조를 보다 단순화할 수 있게 된다.
또한, 우레아 분해 챔버로 유입되는 배기가스의 유량을 조절하기 위해 유량계를 사용하지 않아도 되므로 보다 경제적으로 LP SCR 시스템을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LP SCR 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 LP SCR 시스템에서의 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LP SCR 시스템 제어 방법을 설명하기 위한 처리도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LP SCR 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 1에서 배기가스 리시버(10)는 엔진(5)의 실린더 왕복 운동으로 불균형한 압력을 가지고 배출된 엔진(5)의 배기가스를 고르게 완화시킨 후, 이를 T/C(Turbo Charger)(15)로 공급한다.
T/C(15)는 엔진(5)의 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 엔진(5)에 새로운 외기를 공급한다.
엔진(5)에서 배출된 배기가스는 대략 250℃~450℃ 정도의 온도를 가질 수 있는데, T/C(15)를 거치면서 대략 150℃~250℃ 정도로 낮아질 수 있다.
SCR 반응기(20)는 T/C(15)를 거쳐 나오는 배기가스 내의 유해 성분을 제거하는 SCR 촉매(도시하지 않음)가 설치된다.
제1배기 라인(25)은 T/C(15)에서 배출되는 배기가스를 SCR 반응기(20)로 유도한다.
제1배기 밸브(27)는 제1배기 라인(25)에 설치되며, 제어부(70)의 제어하에 SCR 반응기(20) 운전시에는 개방되고, SCR 반응기(20) 비운전시에는 폐쇄된다.
제2배기 라인(30)은 SCR 반응기(20) 하류 측에 설치되어 배기가스를 배출한다.
제2배기 밸브(32)는 제2배기 라인(30)에 설치되며, 제어부(70)의 제어하에 SCR 반응기(20) 운전시에는 개방되고, SCR 반응기(20) 비운전 시에는 폐쇄된다.
바이패스 라인(35)은 T/C(15)에서 배출되는 배기가스를 SCR 반응기(20)를 거치지 않고 바이패스시켜 배출시킨다.
바이패스 밸브(37)는 바이패스 라인(35)에 설치되며, 제어부(70)의 제어하에 SCR 반응기(20) 운전시에는 폐쇄되고, SCR 반응기(20) 비운전시에는 개방된다.
우레아 분해 장치(40)는 우레아를 분해하여 환원제인 암모니아(NH3)를 생성하는 것으로, 우레아 분해 반응이 일어나는 공간을 제공하는 우레아 분해 챔버(42)와, 우레아 분해 챔버(42)를 가열시키는 가열 장치(45)를 포함하여 이루어진다.
가열 장치(45)는 제어부(70)의 제어 하에 연료를 연소시켜 우레아 분해열을 제공하는 가열가스를 생성하고, 연료의 연소에 의해 생성된 가열가스는 우레아 분해 챔버(42)로 유입되어 우레아 분해 챔버(42)에 분사되는 우레아를 분해하기 위한 열원이 된다.
온도 측정 수단(50)은 가열 장치(45)에서 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 제어부(70)로 인가한다.
전술한, 온도 측정 수단(50)은 우레아 분해 챔버(42)의 유입구에 설치될 수 있다.
혼합 챔버(55)는 T/C(15)에서 배출되는 배기가스와 우레아 분해 챔버(42)에서 배출되는 암모니아 함유 가열가스를 혼합하여 SCR 반응기(20)로 공급한다.
제1EGB(Exhaust Gas Bypass) 라인(60)은 배기가스 리시버(10)의 배기가스 일부를 T/C(15)를 거치지 않고 바이패스시켜 우레아 분해 장치(40)로 공급한다.
제1EGB 밸브(62)는 제1EGB 라인(60)에 설치되며, 제어부(70)의 제어하에 SCR 반응기(20) 운전시에는 개방되고, SCR 반응기(20) 비운전시에는 폐쇄된다.
제2EGB 라인(65)은 제1EGB 라인(60)과 제1배기 라인(25) 사이에 연결된다.
전술한, 제2EGB 라인(65)은 제1EGB 라인(60)의 분기점(P1)에서 분기되고, 합류점(P2)에서 제1배기 라인(25)에 연결된다.
이에 따라, T/C(15)를 거치지 않고 바이패스되는 배기가스는 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스 유량과 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스 유량으로 분배된다.
제2EGB 밸브(67)는 제2EGB 라인(65)에 설치되며, 제어부(70)의 제어하에 개도량이 조절되어, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량과 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량을 조절한다.
제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스는 가열 장치(45)에 의해 생성된 가열가스의 온도를 제어하는 역할을 수행한다.
한편, 제3EGB 밸브(63)는 제1EGB 라인(60)에 설치되며, 제어부(70)의 제어하에 SCR 반응기(20) 운전시에는 개방되고, SCR 반응기(20) 비운전시에는 폐쇄된다.
제어부(70)는 SCR 반응기(20)를 운전하지 않는 비운전 상태가 되면, 제1배기 밸브(27), 제2배기 밸브(32)는 폐쇄하고, 바이패스 밸브(37)는 개방하여 T/C(15)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(20)를 거치지 않고 배출되도록 한다. 이때, 제어부(70)는 제1EGB 밸브(62)도 함께 폐쇄한다.
반면, SCR 반응기(20)를 운전하는 경우, 제1배기 밸브(27), 제2배기 밸브(32)는 개방하고, 바이패스 밸브(37)는 폐쇄하여 T/C(15)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(20)를 거치면서 배기가스 내 질소 산화물(NOx)이 제거된 후 배출되도록 한다. 이때, 제어부(70)는 제1EGB 밸브(62) 및 제3EGB 밸브(63)도 함께 개방한다.
전술한, 제어부(70)는 SCR 반응기(20) 운전시, 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도에 따라 제2EGB 라인(65)의 개도량을 조절하여 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량을 조절하거나 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 연료량을 조절하여 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도로 유지시킨다.
즉, 제어부(70)는 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 제2EGB 라인(65)의 개도량을 증가시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 증가시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부(70)는 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 우레아 분해 장치(40)의 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 증가시킬 수 있다.
또한, 제어부(70)는 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 우레아 분해 장치(40)의 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 증가시키는 한편, 제2EGB 라인(65)의 개도량을 증가시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 증가시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부(70)는 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 제2EGB 라인(65)의 개도량을 감소시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 감소시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량을 증가시킬 수 있다.
또한, 제어부(70)는 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 우레아 분해 장치(40)의 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부(70)는 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 우레아 분해 장치(40)의 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 감소시키는 한편, 제2EGB 라인(65)의 개도량을 감소시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 감소시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량을 증가시킬 수 있다.
여기서, '우레아 분해를 위해 설정된 온도'는 가열 장치(45)에 의해 가열되어 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스가 지녀야 할 온도 또는 온도 범위로, 가열가스가 '우레아 분해를 위해 설정된 온도'를 유지하도록 함으로써 우레아 분해 챔버(42) 내에서 우레아 분해가 정상적으로 수행된다. '우레아 분해를 위해 설정된 온도'는 우레아 분해 챔버(42)에서 우레아 수용액이 암모니아와 이산화탄소로 분해되는 최적의 온도로, 우레아 분해 챔버(42)로 유입되는 가열가스의 온도가 '우레아 분해를 위해 설정된 온도'보다 높을 경우 암모니아가 산회되고 그보다 낮을 경우에는 암모니아로 분해되는 체류시간이 증가하여 우레아 분해 챔버(42)의 사이즈가 커져야 한다. '우레아 분해를 위해 설정된 온도'는 예를 들어 500℃로 설정할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 LP SCR 시스템에서의 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LP SCR 시스템 제어 방법을 설명하기 위한 처리도이다.
SCR 반응기(20)의 운전 여부에 따라 제어부(70)는, SCR 반응기(20) 비운전 시에는(S10:아니오) 제1~2배기 밸브(27, 32)와 제1~3EGB 밸브(62, 67, 63)는 폐쇄 제어하고, 바이패스 밸브(37)는 개방 제어하여 엔진(5)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(20)를 거치지 않고 바로 배출되도록 한다(, S12).
한편, SCR 반응기(20) 운전 시에는(S10:예) 제1~2배기 밸브(27, 32)와 제1~3EGB 밸브(62, 67, 63)는 개방 제어하고, 바이패스 밸브(37)는 폐쇄 제어하여 엔진(5)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(20)를 거친 후 배출되도록 한다(S14).
상기한 과정 S14에서 SCR 반응기(20) 운전 초기에 제어부(70)는 초기 운전 값에 따라 제2EGB 밸브(67)의 개도량을 제어하여 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 배기가스의 유량과 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 밸브(27)로 배출되는 배기가스의 유량을 조절하고, 초기 운전 값에 따라 우레아 분해 장치(40)로 공급되는 연료량을 조절하는 것이 바람직하다.
이후, 제어부(70)는 우레아 분해 챔버(42) 유입구의 가열가스 온도에 따라 우레아 분해를 효과적으로 구현하기 위해 온도 측정 수단(50)을 통해 측정된 우레아 분해 챔버(42) 유입구의 가열가스 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도(예를 들어, 500℃)보다 높은 지를 판단한다(S16).
상기한 과정 S16의 판단결과 우레아 분해 챔버(42) 유입구의 가열가스 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우에는(S16:아니오), 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량이 최소치인 지를 판단한다(S18).
상기한 과정 S18의 판단결과 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량이 최소치인 경우에는(S18:예), 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 증가시킨다(S20).
상기한 과정 S20을 통해 가열 장치(45)로 공급되는 연료량를 증가시키게 되면, 연료의 연소에 따라 발생하는 높은 화염온도에 의해 가열가스의 온도가 높아지게 된다.
그리고 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량이 최소치가 아닌 경우에는(S18:아니오), 가열 장치(45)로 공급되는 연료량이 최대치인 지를 판단한다(S22).
상기한 과정 S22의 판단결과 가열 장치(45)로 공급되는 연료량이 최대치가 아닌 경우에는(S22:아니오), 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 증가시키는 한편 제2EGB 라인(65)의 개도량을 증가시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 증가시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스의 유량을 감소시킨다(S24).
한편, 상기한 과정 S22의 판단결과 가열 장치(45)로 공급되는 연료량이 최대치인 경우에는(S22:예), 제2EGB 라인(65)의 개도량을 증가시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 증가시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스의 유량을 감소시킨다(S26).
상기한 과정 S26을 통해 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량을 감소시키게 되면, 가열 장치(45)에 의해 생성된 가열가스의 온도를 냉각시키는 배기가스의 유량이 적어짐에 따라 가열가스의 온도가 높아지게 된다.
한편, 상기한 과정 S16의 판단결과 우레아 분해 챔버(42) 유입구의 가열가스 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우에는(S16:예), 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량이 최대치인 지를 판단한다(S28).
상기한 과정 S28의 판단결과 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량이 최대치인 경우에는(S28:예), 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 감소시킨다(S30).
상기한 과정 S30을 통해 가열 장치(45)로 공급되는 연료량를 감소시키게 되면, 가열가스의 온도가 낮춰지게 된다.
그리고 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량이 최대치가 아닌 경우에는(S28:아니오), 가열 장치(45)로 공급되는 연료량이 최소치인 지를 판단한다(S32).
상기한 과정 S32의 판단결과 가열 장치(45)로 공급되는 연료량이 최소치가 아닌 경우에는(S32:아니오), 가열 장치(45)로 공급되는 연료량을 감소시키는 한편 제2EGB 라인(65)의 개도량을 감소시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 감소시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스의 유량을 증가시킨다(S34).
한편, 상기한 과정 S32의 판단결과 가열 장치(45)로 공급되는 연료량이 최소치인 경우에는(S32:예), 제2EGB 라인(65)의 개도량을 감소시켜 제2EGB 라인(65)을 통해 제1배기 라인(25)으로 배출되는 배기가스의 유량은 감소시키고, 제1EGB 라인(60)을 통해 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스의 유량을 증가시킨다(S36).
상기한 과정 S36을 통해 우레아 분해 챔버(42)로 공급되는 배기가스 유량을 증가시키게 되면, 가열 장치(45)에 의해 생성된 가열가스의 온도를 냉각시키는 배기가스의 유량이 많아짐에 따라 가열가스의 온도가 낮아지게 된다.
본 발명의 LP SCR 시스템 및 그 제어 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
5. 엔진, 10. 배기가스 리시버,
15. T/C, 20. SCR 반응기,
25. 제1배기 라인, 27. 제1배기 밸브,
30. 제2배기 라인, 32. 제2배기 밸브,
35. 바이패스 라인, 37. 바이패스 밸브,
40. 우레아 분해 장치, 42. 우레아 분해 챔버,
45. 가열 장치, 50. 온도 측정 수단,
55. 혼합 챔버, 60. 제1EGB 라인,
62. 제1EGB 밸브, 63. 제3EGB 밸브,
65. 제2EGB 라인, 67. 제2EGB 밸브,
70. 제어부

Claims (14)

  1. SCR 반응기;
    엔진에서 배출되는 배기가스를 받아 T/C(Turbo Charger)로 공급하는 배기가스 리시버;
    상기 T/C를 거쳐 나오는 배기가스를 상기 SCR 반응기로 유도하는 배기 라인;
    우레아를 분해하여 암모니아(NH3)를 생성하여 상기 SCR 반응기 측으로 보내는 우레아 분해 장치;
    상기 배기가스 리시버의 배기가스 일부를 상기 T/C를 거치지 않고 바이패스시켜 상기 우레아 분해 장치로 유도하는 제1EGB(Exhaust Gas Bypass) 라인; 및
    상기 제1EGB 라인과 상기 배기 라인 사이에 연결되는 제2EGB 라인;을 포함하며,
    상기 우레아 분해 장치의 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도에 따라 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 조절하거나 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 조절하며,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 감소시키며,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 증가시키는 LP SCR 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 증가시키는 LP SCR 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 증가시키고, 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 감소시키는 LP SCR 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 감소시키는 LP SCR 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 감소시키고, 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 증가시키는 LP SCR 시스템.
  8. 우레아 분해 장치의 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도를 측정하는 온도 측정 단계; 및
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 상기 가열가스의 온도에 따라 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 제1EGB 라인을 통해 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량을 조절하거나 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 조절하는 조절 단계;를 포함하여 이루어지며,
    상기 조절 단계는,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제2EGB 라인을 통해 배기 라인으로 배출되는 배기가스의 유량은 증가시키고, 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량은 감소시키는 단계이며,
    상기 조절 단계는,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제2EGB 라인을 통해 배기 라인으로 배출되는 배기가스의 유량은 감소시키고, 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량은 증가시키는 단계인 것을 특징으로 하는 LP SCR 시스템 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 조절 단계는,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 증가시키는 단계인 것을 특징으로 하는 LP SCR 시스템 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 조절 단계는,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 증가시키는 단계; 및
    상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제2EGB 라인을 통해 배기 라인으로 배출되는 배기가스의 유량은 증가시키고, 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량은 감소시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LP SCR 시스템 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 조절 단계는,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 감소시키는 단계인 것을 특징으로 하는 LP SCR 시스템 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 조절 단계는,
    상기 우레아 분해 챔버로 유입되는 가열가스의 온도가 우레아 분해를 위해 설정된 온도보다 높은 경우, 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 연료량을 감소시키는 단계; 및
    상기 제2EGB 라인의 개도량을 조절하여 상기 제2EGB 라인을 통해 배기 라인으로 배출되는 배기가스의 유량은 감소시키고, 상기 제1EGB 라인을 통해 상기 우레아 분해 장치로 공급되는 배기가스의 유량은 증가시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LP SCR 시스템 제어 방법.
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