KR102394586B1 - Exhaust system of gasoline engine - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템은 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하여, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 갖는 제어기를 포함할 수 있다. The exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention is installed on an injector for injecting fuel into a combustion chamber of the engine, an exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine, and is installed on an exhaust line and includes HC and CO. A warming up catalyst converter (WCC) that converts carbon dioxide into CO2 and H2O An under floor catalyst converter (UCC) including a fuel cut NOx trap (FCNT) catalyst unit, first, second, and third installed respectively between both sides of the exhaust line in front and rear of the WCC and between the TWC and the FCNT of the UCC By receiving signals from an oxygen sensor and the first, second, and third oxygen sensors, a fuel cut condition is determined, and when the fuel cut condition is satisfied, the first, second, and third oxygen Each of the injectors injects fuel according to a signal detected by a sensor, and the oxygen stored in one unit exposed to exhaust gas first among the TWC and the FCNT of the UCC and the amount of oxygen stored in the WCC are lower than the set value. It may include a controller having control logic to reach it.

Description

가솔린 엔진의 배기시스템{EXHAUST SYSTEM OF GASOLINE ENGINE} Gasoline engine exhaust system

본 발명은 연료 컷 후 연료 재분사시 NOx를 저감하고, 삼원촉매의 기능을 강화할 수 있도록 하여 배기가스의 품질을 향상시킬 수 있는 가솔린 엔진의 배기시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an exhaust system of a gasoline engine capable of improving the quality of exhaust gas by reducing NOx during fuel re-injection after fuel cut and enhancing the function of a three-way catalyst.

자동차의 상태 변화에 가변되는 연료의 분사동작은 자동차의 상태변화에 따라 가변된다. The fuel injection operation, which is changed according to the change in the state of the vehicle, is changed according to the change in the state of the vehicle.

즉, 가속페달의 동작으로 운전자가 갑자기 속도를 급가속할 경우에 기본적인 분사시간 외에 별도의 분사시간 동안 연료의 분사량을 증가시켜 주는 비동기 분사방법과, 일정 속도를 유지하는 정상상태에서 갑자기 엔진의 회전수가 설정값 이상으로 급감속될 경우 연료의 분사동작을 소정시간 중단하는 방법이 있다. In other words, when the driver suddenly accelerates to speed due to the operation of the accelerator pedal, the asynchronous injection method increases the amount of fuel injected for a separate injection time in addition to the basic injection time, and the engine suddenly rotates in a steady state that maintains a constant speed. If the number is rapidly decelerated beyond the set value, there is a method of stopping the fuel injection operation for a predetermined time.

그리고 엔진의 회전수가 설정값 이하로 변하면서 가변하는 자동차의 속도에 따라 기본 분사시간을 조절하여 감속이나 가속동작을 실행할 수 있는 기본 분사방법이 있다. In addition, there is a basic injection method in which a deceleration or acceleration operation can be performed by adjusting the basic injection time according to the speed of the vehicle, which is changed as the engine rotation speed is changed below a set value.

그러므로 상기와 같이 각 자동차의 주행상태에 따라 연료의 분사량이 조절되는 경우에 연료의 분사동작이 소정 시간 동안 중지되어 운전상태에 알맞은 상태로 주행할 수 있도록 한다. Therefore, when the fuel injection amount is adjusted according to the driving state of each vehicle as described above, the fuel injection operation is stopped for a predetermined time so that the vehicle can be driven in a state suitable for the driving state.

통상적으로, 차량 운전 중 감속 시에는 연료 컷 오프(Fuel Cut-Off)를 발생하여, 연료의 소모를 줄이는 방법을 이용하게 된다. In general, a method of reducing fuel consumption by generating a fuel cut-off during deceleration while driving a vehicle is used.

이 구간 동안 촉매는 산소로 가득 채워지게 되어, 이후 운전시 일정 시간 동안은 질소 산화물(NOx) 배출에 취약하게 된다. During this period, the catalyst is filled with oxygen, making it vulnerable to nitrogen oxide (NOx) emission for a certain period of time during subsequent operation.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다. Matters described in this background section are prepared to promote understanding of the background of the invention, and may include matters not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

본 발명의 목적은 UCC의 NOx정화 성능을 강화할 수 있고, 연료컷(fuel cut) 직후, NOx의 정화 성능을 강화할 수 있으며, 연료컷 이후에 상기 인젝터에서 연료를 추가로 분사하여 UCC의 산소퍼지를 수행하며, 다음 가속시 배출되는 NOx를 줄일 수 있고, 연료컷 직후에 인젝터에서 연료를 분사하여 농후한 분위기의 가스가 NOx재생에 의한 흡장 성능이 개선될 수 있고, 삼원촉매의 기능도 강화할 수 있는 가솔린 엔진의 배기시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to enhance the NOx purification performance of the UCC, enhance the NOx purification performance immediately after fuel cut, and further inject fuel from the injector after the fuel cut to improve the oxygen purge of the UCC. It is possible to reduce NOx emitted at the time of next acceleration, and by injecting fuel from the injector immediately after fuel cut, the occlusion performance of the gas in a rich atmosphere can be improved by NOx regeneration, and the function of the three-way catalyst can be strengthened. It is to provide an exhaust system for a gasoline engine.

본 발명의 실시예에 따라서 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터의 연료분사시간을 제어하고, 상기 연료컷 조건이 해제되면, 운행정보에 따라서 상기 인젝터를 정상 제어하는 제어로직을 갖는 제어기를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an injector for injecting fuel into the combustion chamber of the engine, is installed on an exhaust line through which exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine is discharged, and harmful substances including HC and CO are converted into CO2 and H2O, etc. A warming up catalyst converter (WCC) that converts, is installed on the exhaust line at the rear end of the WCC, a TWC that reduces harmful substances contained in exhaust gas, and a fuel cut NOx trap (FCNT) that reduces NOx contained in exhaust gas ) UCC (under floor catalyst converter) including a catalyst unit, first, second, and third oxygen sensors respectively installed between both sides on the exhaust line before and after the WCC and between the TWC and FCNT of the UCC, and the first By receiving signals from the first, second, and third oxygen sensors, a fuel cut condition is determined, and when the fuel cut condition is satisfied, signals detected from the first, second, and third oxygen sensors are applied. and a controller having a control logic for controlling the fuel injection time of the injectors, respectively, and normally controlling the injectors according to operation information when the fuel cut condition is released.

상기 제어기는 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달할 때까지 상기 인젝터를 통한 산소 퍼지 상태를 유지하는 제어로직을 가질 수 있다.The controller maintains an oxygen purge state through the injector until the oxygen stored in one unit exposed to the exhaust gas first among the TWC and the FCNT of the UCC and the oxygen stored in the WCC reach a preset value or less It can have control logic that

상기 TWC은 Pd와 Rh를 갖는 브릭을 포함하고, 상기 FCNT은 Pt, Pd, 및 Rh를 갖는 브릭을 포함할 수 있다. The TWC may include a brick having Pd and Rh, and the FCNT may include a brick having Pt, Pd, and Rh.

상기 TWC이 상기 FCNT의 앞쪽에 배치될 수 있다. The TWC may be disposed in front of the FCNT.

상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 TWC과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다. The controller satisfies a state in which the TWC of the UCC and the oxygen stored in the WCC are consumed by using the signals detected from the first, second, and third oxygen sensors when the fuel cut condition is satisfied The injector may inject fuel for a set period to do so.

상기 TWC이 상기 FCNT의 뒤쪽에 배치될 수 있다. The TWC may be disposed behind the FCNT.

상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 FCNT과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다. The controller satisfies the state in which the FCNT of the UCC and the oxygen stored in the WCC are consumed by using the signals detected from the first, second, and third oxygen sensors in a state where the fuel cut condition is satisfied The injector may inject fuel for a set period to do so.

본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템은 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하여, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 갖는 제어기를 포함할 수 있다. The exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention is installed on an injector for injecting fuel into a combustion chamber of the engine, an exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine, and is installed on an exhaust line and includes HC and CO. A warming up catalyst converter (WCC) that converts carbon dioxide into CO2 and H2O An under floor catalyst converter (UCC) including a fuel cut NOx trap (FCNT) catalyst unit, first, second, and third installed respectively between both sides of the exhaust line in front and rear of the WCC and between the TWC and the FCNT of the UCC By receiving signals from an oxygen sensor and the first, second, and third oxygen sensors, a fuel cut condition is determined, and when the fuel cut condition is satisfied, the first, second, and third oxygen Each of the injectors injects fuel according to a signal detected by a sensor, and the oxygen stored in one unit exposed to exhaust gas first among the TWC and the FCNT of the UCC and the amount of oxygen stored in the WCC are lower than the set value. It may include a controller having control logic to reach it.

본 발명의 실시예에 따라서 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서를 포함하는 배기시스템의 제어방법은, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하는 단계, 및 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an injector for injecting fuel into the combustion chamber of the engine, is installed on an exhaust line through which exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine is discharged, and converts harmful substances including HC and CO into CO2 and H2O, etc. A warming up catalyst converter (WCC) that converts, is installed on the exhaust line at the rear end of the WCC, and a TWC that reduces harmful substances contained in exhaust gas and a fuel cut NOx trap (FCNT) that reduces NOx contained in exhaust gas ) UCC (under floor catalyst converter) including a catalyst unit, exhaust including first, second, and third oxygen sensors respectively installed on both sides on the exhaust line before and after the WCC and between the TWC and FCNT of the UCC The control method of the system includes: receiving signals from the first, second, and third oxygen sensors to determine a fuel cut condition; and, when the fuel cut condition is satisfied, the first, second, and injecting fuel from each of the injectors according to a signal sensed from a third oxygen sensor, the oxygen stored in one unit exposed to exhaust gas first among the TWC of the UCC and the FCNT, and in the WCC A control logic for reaching a stored amount of oxygen below a set value may be performed.

본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템은, UCC의 앞브릭이 TWC(Pd/Rh)이고 뒷브릭이 FCNT(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 이후 산소퍼지로 인하여 NOx정화성능을 회복한 촉매의 부피가 커지므로, 다음 가속시 배출되는 NOx를 줄일 수 있다. The exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention purifies NOx due to oxygen purge after fuel cut when the front brick of UCC is TWC (Pd/Rh) and the rear brick is FCNT (Pt/Pd/Rh) Since the volume of the catalyst that has recovered its performance increases, it is possible to reduce NOx emitted during the next acceleration.

또한, UCC의 뒷브릭이 TWC(Pd/Rh)이고 앞브릭이 FCNT(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 직후에 인젝터에서 연료를 분사하여 농후한 분위기의 가스가 FCNT에 주입되면 NOx재생에 의한 흡장 성능이 개선될 수 있고, 삼원촉매의 기능도 강화될 수 있다. In addition, when the rear brick of the UCC is TWC (Pd/Rh) and the front brick is FCNT (Pt/Pd/Rh), the fuel is injected from the injector immediately after the fuel cut. The occlusion performance by regeneration may be improved, and the function of the three-way catalyst may be strengthened.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다. 1 is a block diagram of an exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for controlling an exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.However, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions. it was

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.However, in order to clearly explain the embodiment of the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. In the following description, the names of the components are divided into the first, the second, and the like to distinguish them because the names of the components are the same, and the order is not necessarily limited thereto.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of an exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 가솔린 엔진의 배기시스템은 흡기라인(160), 엔진(100), 배기라인(170), WCC(110), UCC(130), 머플러(140), 및 제어기(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the exhaust system of a gasoline engine includes an intake line 160 , an engine 100 , an exhaust line 170 , a WCC 110 , a UCC 130 , a muffler 140 , and a controller 150 . include

상기 엔진(100)은 흡기매니폴드(162), 실린더(164), 인젝터(166), 및 배기매니폴드(168)를 포함하고, 상기 WCC(110)의 입구측과 배기측에 각각 제1 산소센서(181)와 제2 산소센서(182)가 배치되며, 상기 UCC(130)는 TWC(115)와 FCNT(120)를 포함한다. The engine 100 includes an intake manifold 162 , a cylinder 164 , an injector 166 , and an exhaust manifold 168 , and first oxygen on an inlet side and an exhaust side of the WCC 110 , respectively. A sensor 181 and a second oxygen sensor 182 are disposed, and the UCC 130 includes a TWC 115 and an FCNT 120 .

주행 중 연료컷이 발생하면, 연료가 리치(RICH)에서 린(LEAN) 분위기로 변화되므로 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)가 연료의 린 및 리치상태를 감지하고, 이 감지신호를 상기 제어기(150)로 전송한다. 상기 제어기(150)는 산소센서의 감지신호를 이용하여 연료컷 상태가 만족되는지 판단할 수 있다. When a fuel cut occurs while driving, the fuel is changed from a rich (RICH) to a lean (LEAN) atmosphere, so that the first, second, and third oxygen sensors 181, 182, and 183 detect the lean and rich state of the fuel. and transmits this detection signal to the controller 150 . The controller 150 may determine whether the fuel cut state is satisfied using the detection signal of the oxygen sensor.

상기 WCC(110)에 유입된 공기량이 WCC OSC(OXYGEN STORAGE CAPACITY: 산소저장용량)를 초과하고, 연료컷 상태에서 공기만 들어가므로 WCC(110) 및 UCC(130)에 산소가 저장되게 된다.Since the amount of air introduced into the WCC 110 exceeds the WCC OSC (OXYGEN STORAGE CAPACITY), and only air enters in the fuel cut state, oxygen is stored in the WCC 110 and the UCC 130 .

계속해서 상기 WCC(110)에 산소가 가득 채워지게 되면 WCC(110)의 후방에 설치된 제2 산소센서가 린상태를 감지하고 UCC(130)에 산소가 저장되어 NOx가 발생하게 된다.If the WCC 110 is continuously filled with oxygen, the second oxygen sensor installed at the rear of the WCC 110 detects a lean state, and oxygen is stored in the UCC 130 to generate NOx.

상기 NOx 발생을 방지하기 위해 연료컷 후 WCC(110)에 공기유입량이 OSC를 초과하면 연료를 분사하여 산소를 퍼지시켜 NOx를 저감한다. In order to prevent the generation of NOx, after the fuel is cut, when the amount of air introduced into the WCC 110 exceeds the OSC, fuel is injected to purge oxygen to reduce NOx.

본 발명의 실시예에서, 상기 UCC(130)는 TWC(115)(three way catalyst)과 FCNT(120)(fuel cut NOx trap)을 포함한다. 상기 TWC(115)은 촉매성분으로써 Pd와 Rh를 포함하는 브릭으로 구성되고, 상기 FCNT(120)은 Pt, Pd, 및 Rh를 포함하는 브릭으로 구성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the UCC 130 includes a three way catalyst (TWC 115) and a fuel cut NOx trap (FCNT 120). The TWC 115 may be composed of a brick containing Pd and Rh as catalyst components, and the FCNT 120 may be composed of a brick containing Pt, Pd, and Rh.

또한, 본 발명의 실시예에서, 도 1과 같이, 상기 TWC(115)이 앞에 배치되고, FCNT(120)이 뒤쪽에 배치되어 있으나, 다른 실시예에서, 상기 TWC(115)이 뒤쪽에 배치되고, FCNT(120)이 앞쪽에 배치될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 , the TWC 115 is disposed in the front, and the FCNT 120 is disposed in the back, but in another embodiment, the TWC 115 is disposed in the back , the FCNT 120 may be disposed in front.

본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템에서 WCC(110)는 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터(166)를 포함하고, 상기 엔진(100)의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인(170) 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시킬 수 있다. In the exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention, the WCC 110 includes an injector 166 for injecting fuel into the combustion chamber of the engine, and exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 100 is exhausted. It is installed on the line 170 and can convert HC and harmful substances including CO into CO2 and H2O, and the like.

아울러, UCC(130)(under floor catalyst converter)는 상기 WCC(110)의 후단부의 상기 배기라인(170) 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC(115)과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(120)(fuel cut NOx trap)를 포함할 수 있다. In addition, an under floor catalyst converter (UCC 130) is installed on the exhaust line 170 at the rear end of the WCC 110, and the TWC 115 for reducing harmful substances contained in the exhaust gas and the exhaust gas. It may include a FCNT 120 (fuel cut NOx trap) for reducing the contained NOx.

또한, 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)는 상기 WCC(110)의 전후방의 배기라인(170) 상의 양측과 상기 UCC(130)의 TWC(115)과 FCNT(120) 사이에 각각 설치되고, 제어기(150)는 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터(166)의 연료분사시간을 제어하고, 상기 연료컷 조건이 해제되면, 운행정보에 따라서 상기 인젝터(166)를 정상 제어할 수 있다. In addition, the first, second, and third oxygen sensors 181 , 182 , 183 are formed on both sides of the exhaust line 170 in the front and rear of the WCC 110 and the TWC 115 and FCNT of the UCC 130 ( 120), the controller 150 receives signals from the first, second, and third oxygen sensors 181, 182, 183 to determine a fuel cut condition, and the fuel cut condition is In the satisfied state, the fuel injection time of the injector 166 is controlled according to signals detected from the first, second, and third oxygen sensors 181, 182, and 183, respectively, and the fuel cut condition is released In this case, the injector 166 can be normally controlled according to the operation information.

상기 제어기(150)는 상기 UCC(130)의 TWC(115) 및 상기 FCNT(120) 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나에 저장된 산소와, 상기 WCC(110)에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달할 때까지 상기 인젝터(166)를 통한 O2 퍼지 상태를 유지하는 제어로직을 수행할 수 있다. The controller 150 sets the amount of oxygen stored in one of the TWC 115 and the FCNT 120 of the UCC 130 that is first exposed to the exhaust gas and the amount of oxygen stored in the WCC 110 below a set value. A control logic for maintaining the O2 purge state through the injector 166 may be performed until it is reached.

또한, 상기 제어기(150)는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC(130)의 TWC(115)과 상기 WCC(110)에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터(166)에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다. In addition, the controller 150 uses signals detected from the first, second, and third oxygen sensors 181 , 182 , and 183 in a state where the fuel cut condition is satisfied, and the UCC 130 ), the injector 166 may inject fuel for a set period to satisfy the state in which the oxygen stored in the TWC 115 and the WCC 110 is consumed.

뿐만 아니라, 상기 제어기(150)는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC(130)의 FCNT(120)와 상기 WCC(110)에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터(166)에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다. In addition, the controller 150 uses signals detected from the first, second, and third oxygen sensors 181 , 182 , and 183 in a state where the fuel cut condition is satisfied, and the UCC ( 130), fuel may be injected from the injector 166 for a set period to satisfy the state in which the oxygen stored in the FCNT 120 and the WCC 110 is consumed.

상기 제어기(150)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다. The controller 150 may be implemented as one or more microprocessors operated by a set program, and the set program may include a series of instructions for performing a method according to an embodiment of the present invention to be described later.

본 발명의 실시예에서, 상기 UCC(130)의 NOx정화 성능을 강화할 수 있다. 특히, FCNT(120)의 연료컷(fuel cut) 직후, NOx의 정화 성능을 강화할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the NOx purification performance of the UCC 130 may be enhanced. In particular, immediately after the fuel cut of the FCNT 120, the NOx purification performance may be enhanced.

여기서, 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)가 적용되며, UCC(130)는 두 개의 TWC(115)과 FCNT(120)으로 구성되고, 제3 산소센서(83)는 이들 사이에 위치한다. 따라서, 연료컷 이후에 상기 인젝터(166)에서 연료를 추가로 분사하여 UCC(130)의 앞브릭(TWC 또는 FCNT 중 하나)까지 산소퍼지가 완료된다. Here, the first, second, and third oxygen sensors 181 , 182 , 183 are applied, the UCC 130 is composed of two TWCs 115 and the FCNT 120 , and the third oxygen sensor 83 . ) is located between them. Accordingly, after fuel cut, fuel is additionally injected from the injector 166 to complete oxygen purge to the front brick (either TWC or FCNT) of the UCC 130 .

결과적으로, 앞브릭이 TWC(115)(Pd/Rh)이고 뒷브릭이 FCNT(120)(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 이후 산소퍼지로 인하여 NOx정화성능을 회복한 촉매의 부피가 커지므로, 다음 가속시 배출되는 NOx를 줄일 수 있다. As a result, when the front brick is TWC 115 (Pd/Rh) and the rear brick is FCNT 120 (Pt/Pd/Rh), the volume of catalyst recovering NOx purification performance due to oxygen purge after fuel cut is increased, so it is possible to reduce NOx emitted during the next acceleration.

또한, 뒷브릭이 TWC(115)(Pd/Rh)이고 앞브릭이 FCNT(120)(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 직후에 인젝터(166)에서 연료를 분사하여 농후한 분위기의 가스가 FCNT(120)에 주입되면 NOx재생에 의한 흡장 성능이 개선될 수 있고, 삼원촉매의 기능도 강화될 수 있다. In addition, when the rear brick is TWC 115 (Pd/Rh) and the front brick is FCNT 120 (Pt/Pd/Rh), fuel is injected from the injector 166 immediately after the fuel cut to create a rich atmosphere. When gas is injected into the FCNT 120 , the occlusion performance by NOx regeneration may be improved, and the function of the three-way catalyst may be strengthened.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다. 2 is a flowchart illustrating a method for controlling an exhaust system of a gasoline engine according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 엔진(100)이 시동되면, 제어기(150)는 S200에서 제어를 시작한다. S210에서 제어기(150)는 운행정보를 감지하고, S220에서 제어기(150)는 연료컷 조건이 만족되는지 판단한다. Referring to FIG. 2 , when the engine 100 is started, the controller 150 starts control in S200 . In S210, the controller 150 detects the driving information, and in S220, the controller 150 determines whether the fuel cut condition is satisfied.

S220의 조건이 만족되면, S230에서 제어기(150)는 상기 인젝터(166)의 연료분사를 중단한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 제어기(150)는 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)의 신호를 이용하여 연료컷 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. When the condition of S220 is satisfied, the controller 150 stops fuel injection of the injector 166 in S230 . In an embodiment of the present invention, the controller 150 may determine whether a fuel cut condition is satisfied using the signals of the first, second, and third oxygen sensors 181 , 182 , and 183 .

S220의 조건이 만족되지 않으면, S270에서 제어기(150)는 상기 인젝터(166)를 정상적으로 제어하여 연료를 분사한다. If the condition of S220 is not satisfied, the controller 150 normally controls the injector 166 to inject fuel in S270 .

S240에서 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)의 신호를 이용하여, 산소(O2)퍼지 조건이 만족되는지 판단하고, 이 조건이 만족되지 않으면, S220을 수행하고, 이 조건이 만족되면, S250에서 제어기(150)는 상기 인젝터(166)의 연료분사를 설정시간 동안 제어할 수 있다. 여기서, 설정시간은 WCC 또는 UCC의 산소저장량이 설정수치 이하로 떨어지는 시점에 의해서 설정될 수 있다. In S240, using the signals of the first, second, and third oxygen sensors 181, 182, and 183, it is determined whether an oxygen (O 2 ) purge condition is satisfied, and if this condition is not satisfied, S220 is performed And, if this condition is satisfied, the controller 150 may control the fuel injection of the injector 166 for a set time in S250. Here, the set time may be set by the time when the oxygen storage amount of WCC or UCC falls below a set value.

그리고, S260에서 상기 제어기(150)는 상기 UCC(130)의 앞브릭 및 WCC(110)의 산소를 제거하는 산소 퍼지 조건이 만족되는지 판단한다. Then, in S260, the controller 150 determines whether an oxygen purge condition for removing oxygen from the front brick of the UCC 130 and the WCC 110 is satisfied.

S260의 조건이 만족되면, 제어기(150)는 S250을 수행하고, S260의 조건이 만족되지 않으면, S220을 수행하여 제어기(150)는 산소퍼지를 더 수행한다. If the condition of S260 is satisfied, the controller 150 performs S250. If the condition of S260 is not satisfied, the controller 150 performs an oxygen purge by performing S220.

S270에서 제어기(150)는 운행정보에 따라서 상기 인젝터(166)의 연료분사량을 정상적으로 제어하고, S280에서 제어기(150)는 엔진(100)의 시동오프 조건이 만족되면, S290에서 제어를 종료하고, 엔진(100)의 시동오프조건이 만족되지 않으면, S210을 다시 수행할 수 있다. In S270, the controller 150 normally controls the fuel injection amount of the injector 166 according to the operation information, and in S280, the controller 150 terminates the control in S290 when the start-off condition of the engine 100 is satisfied, If the start-off condition of the engine 100 is not satisfied, S210 may be performed again.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다. Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and it is easily changed by a person skilled in the art from the embodiment of the present invention to equivalent Including all changes to the extent recognized as

160: 흡기라인 100: 엔진
162: 흡기매니폴드 164: 실린더
166: 인젝터 168: 배기매니폴드
170: 배기라인 181: 제1 산소센서
182: 제2 산소센서 183: 제3 산소센서
110: WCC 150: 제어기
130: UCC 115: TWC
120: FCNT 140: 머플러160: intake line 100: engine
162: intake manifold 164: cylinder
166: injector 168: exhaust manifold
170: exhaust line 181: first oxygen sensor
182: second oxygen sensor 183: third oxygen sensor
110: WCC 150: controller
130: UCC 115: TWC
120: FCNT 140: muffler

Claims (9)

엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터;
상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter);
상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter);
상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서; 및
상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터의 연료분사시간을 제어하고, 상기 연료컷 조건이 해제되면, 운행정보에 따라서 상기 인젝터를 정상 제어하는 제어로직을 갖는 제어기; 를 포함하는 가솔린 엔진의 배기시스템. an injector that injects fuel into the combustion chamber of the engine;
a warming up catalyst converter (WCC) installed on an exhaust line through which exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine is discharged and converting harmful substances including HC and CO into CO2 and H2O;
UCC (under floor) which is installed on the exhaust line at the rear end of the WCC and includes a TWC for reducing harmful substances contained in exhaust gas and a fuel cut NOx trap (FCNT) catalyst unit for reducing NOx contained in exhaust gas catalyst converter);
first, second, and third oxygen sensors respectively installed between both sides of the exhaust line of the front and rear of the WCC and the TWC and the FCNT of the UCC; and
By receiving signals from the first, second, and third oxygen sensors, a fuel cut condition is determined, and when the fuel cut condition is satisfied, the first, second, and third oxygen sensors sensed a controller having a control logic for controlling the fuel injection time of each of the injectors according to a signal, and for normally controlling the injectors according to operation information when the fuel cut condition is released; Exhaust system of a gasoline engine comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달할 때까지 상기 인젝터를 통한 산소 퍼지 상태를 유지하는 제어로직을 갖는 가솔린 엔진의 배기시스템.According to claim 1,
the controller
Among the TWC and the FCNT of the UCC, the oxygen stored in one unit exposed to the exhaust gas and the oxygen stored in the WCC are maintained in the oxygen purge state through the injector until the storage amount reaches a set value or less. Gasoline engine exhaust system with 제1항에 있어서,
상기 TWC은 Pd와 Rh를 갖는 브릭을 포함하고, 상기 FCNT은 Pt, Pd, 및 Rh를 갖는 브릭을 포함하는 가솔린 엔진의 배기시스템. According to claim 1,
The TWC includes a brick having Pd and Rh, and the FCNT includes a brick having Pt, Pd, and Rh. 제1항에 있어서,
상기 TWC이 상기 FCNT의 앞쪽에 배치되는 가솔린 엔진의 배기시스템. According to claim 1,
An exhaust system of a gasoline engine in which the TWC is disposed in front of the FCNT. 제4항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 TWC과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사하는 가솔린 엔진의 배기시스템. 5. The method of claim 4,
The controller satisfies the state in which the TWC of the UCC and the oxygen stored in the WCC are consumed by using the signals detected from the first, second, and third oxygen sensors when the fuel cut condition is satisfied An exhaust system of a gasoline engine that injects fuel from the injector for a set period to do so. 제1항에 있어서,
상기 TWC이 상기 FCNT의 뒤쪽에 배치되는 가솔린 엔진의 배기시스템. According to claim 1,
An exhaust system of a gasoline engine in which the TWC is disposed behind the FCNT. 제6항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 FCNT과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사하는 가솔린 엔진의 배기시스템. 7. The method of claim 6,
The controller satisfies the state in which the FCNT of the UCC and the oxygen stored in the WCC are consumed by using the signals detected from the first, second, and third oxygen sensors in a state where the fuel cut condition is satisfied An exhaust system of a gasoline engine that injects fuel from the injector for a set period to do so. 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터;
상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter);
상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter);
상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서; 및
상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하여, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 갖는 제어기; 를 포함하는 가솔린 엔진의 배기시스템. an injector that injects fuel into the combustion chamber of the engine;
a warming up catalyst converter (WCC) installed on an exhaust line through which exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine is discharged and converting harmful substances including HC and CO into CO2 and H2O;
UCC (under floor) which is installed on the exhaust line at the rear end of the WCC and includes a TWC for reducing harmful substances contained in exhaust gas and a fuel cut NOx trap (FCNT) catalyst unit for reducing NOx contained in exhaust gas catalyst converter);
first, second, and third oxygen sensors respectively installed between both sides of the exhaust line of the front and rear of the WCC and the TWC and the FCNT of the UCC; and
By receiving signals from the first, second, and third oxygen sensors, a fuel cut condition is determined, and when the fuel cut condition is satisfied, the first, second, and third oxygen sensors sensed A control logic for injecting fuel from the injectors according to a signal, oxygen stored in one unit exposed to exhaust gas first among the TWC of the UCC and the FCNT, and a storage amount of oxygen stored in the WCC reaching a set value or less a controller having; Exhaust system of a gasoline engine comprising a. 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서를 포함하는 배기시스템의 제어방법에 있어서,
상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하는 단계; 및
상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하는 단계; 를 포함하고,
상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 수행하는 배기시스템의 제어방법. An injector that injects fuel into the combustion chamber of the engine, a warming up catalyst (WCC) that is installed on the exhaust line through which the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine is discharged and converts harmful substances including HC and CO into CO2 and H2O converter), which is installed on the exhaust line at the rear end of the WCC, and includes a TWC for reducing harmful substances included in exhaust gas and a fuel cut NOx trap (FCNT) catalyst unit for reducing NOx included in exhaust gas In the control method of an exhaust system comprising an under floor catalyst converter, first, second, and third oxygen sensors respectively installed between both sides on the exhaust line of the front and rear of the WCC and between the TWC and the FCNT of the UCC,
determining a fuel cut condition by receiving signals from the first, second, and third oxygen sensors; and
injecting fuel from the injectors according to signals detected from the first, second, and third oxygen sensors, respectively, when the fuel cut condition is satisfied; including,
Among the TWC and the FCNT of the UCC, the oxygen stored in one unit exposed to the exhaust gas first, and the oxygen stored in the WCC, a control method for performing a control logic to reach a preset value or less.
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