KR102394626B1

KR102394626B1 - 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법

Info

Publication number: KR102394626B1
Application number: KR1020170163044A
Authority: KR
Inventors: 한경찬; 이준용; 유준; 이경민; 민경덕; 이승하; 이영복
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 서울대학교산학협력단
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-05-09
Also published as: CN109858058A; KR20190063903A; US10989701B2; US20190162710A1

Abstract

본 발명은 본 발명은 차량의 엔진에서 발생되는 질소산화물 중에서 이산화질소의 배출량을 실물센서 없이도 실시간으로 예측할 수 있는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법은, 엔진으로부터 배출되는 질소산화물(NO_X)중에서 이산화질소(NO₂)의 배출량을 예측하는 방법에 있어서, 엔진에서 연소시 ECU가 이산화질소(NO₂)의 생성모델을 이용하여 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량(NO_2,formation)을 예측하는 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)와, 상기 ECU가 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성된 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소(NO₂)로부터 상기 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 계산하는 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)와, 상기 ECU가 상기 이산화질소 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 고려하여 엔진에서 최종적으로 발생하는 이산화질소의 양을 계산하는 최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법{METHOD FOR PREDICTING OF NITROGEN DIOXIDE EMISSION IN DIESEL ENGINE}

본 발명은 차량의 엔진에서 발생되는 질소산화물 중에서 이산화질소의 배출량을 실물센서 없이도 실시간으로 예측할 수 있는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법에 관한 것이다.

차량에 탑재된 엔진에서 연소에 의해 발생되는 각종 유해물질은 규제에 의해 그 배출량이 정해져 있고, 이러한 규제는 점점 더 엄격해지고 있다.

상기 차량에서 배출되는 유해물질을 감소시키기 위해서는 엔진의 각 실린더에서 연소시 발생하는 유해물질을 원천적으로 감소시키게 된다.

또한, 후처리 장치를 통하여, 상기 엔진에서 발생한 유해물질을 무해한 물질로 변환하거나, 포집한 후 제거한다.

상기 차량에서 배출되는 유해물질 중에는 일산화질소(NO), 이산화질소(NO₂)와 같은 질소산화물(Nnitrogen, NOX)가 포함되어 있다. 상기 질소산화물은 상기 실린더 내부에서 연소를 제어하여 발생량을 감소키거나, 후처리 장치에 장착된 촉매를 이용하여 배출량을 저감시킨다. 상기 후처리 시스템의 일례로 LNT, SCR 등이 있는데, 이를 장착하여, 상기 질소산화물을 후처리함으로써, 강화되는 규제 기준을 만족하도록 하고 있다.

한편, 상기 후처리 장치에서는 대분분 촉매가 적용되어 유해물질을 무해한 물질로 변환하는데, 상기 촉매는 화학적인 반응에 기반하기 때문에 상기 후처리 장치의 효율 증대를 위해서는 상기 질소산화물 중에서 일산화질소와 이산화질소의 발생량이 구분되어야 할 필요가 있다.

예컨대, 상기 SCR에서는 하기의 반응식1~3에 의해 일산화질소와 이산화질수의 정화가 진행된다.

<반응식-1> :　

<반응식-2> :　

<반응식-3> :　

상기 <반응식-1>은 표준 SCR 반응시의 반응식이고, 상기 <반응식-2>은 고속 SCR 반응시의 반응식이며, 상기 <반응식-3>은 저속 SCR 반응시의 반응식이다.

이를 통해 보면, 상기 질소산화물 내에서 일산화질소와 이산화질소의 비율에 따라 상기 질소산화물의 환원 반응 속도에 차이가 있을 뿐만 아니라, 사용되는 암모니아(NH₃)의 양이 달라짐을 알 수 있다.

그러나, 상기 엔진에서 연소에 의해 발생하는 질소산화물중에서, 상기 이산화질소(NO₂)는 별도의 센서로 측정이 용이하지 않기 때문에, 상기 질소산화물 중에서, 상기 이산화질소(NO₂)의 배출량의 산출이 필요하다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '내연 기관의 상태량 추정 장치, 내연 기관의 제어 장치 및 내연 기관의 상태량 추정 방법'에 관한 기술이 개시되어 있다.

JP 2007-127004 A

본 발명은 실물의 센서없이도, 차량에 탑재된 엔진으로부터 배출되는 질소산화물 중에서 이산화질소의 배출량을 예측할 수 있는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법은, 엔진으로부터 배출되는 질소산화물중에서 이산화질소의 배출량을 예측하는 방법에 있어서, 엔진에서 연소시 이산화질소의 생성모델을 이용하여 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량을 예측하는 초기 이산화질소 생성량 예측 단계와, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계에서 생성된 이산화질소의 생성량에서 상기 이산화질소로부터 상기 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량을 계산하는 이산화질소 환원량 예측 단계와, 상기 이산화질소 생성량에서 상기 이산화질소 환원량을 고려하여 엔진에서 최종적으로 발생하는 이산화질소의 양을 계산하는 최종 이산화질소 배출량 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법은, 실물 센서 장착되지 않더라도, 엔진의 내부에서 발생되는 질소산화물(NOx)중에서 이산화질소(NO₂)의 양의 배출량을 실시간으로 예측할 수 있어서, 후처리 장치에서 추가로 분사되는 물질의 양과 반응속도를 정밀하게 제어할 수 있다.

이에 따라, 후처리 장치의 효율을 높일 수 있어서, 차량에서 최종적으로 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 배출량을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법에 의하여 예측된 결과를 실제 측정된 결과와 비교한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법은, 엔진으로부터 배출되는 질소산화물(NO_X)중에서 이산화질소(NO₂)의 배출량을 예측하는 방법에서, 엔진에서 연소시 이산화질소(NO₂)의 생성모델을 이용하여 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량(NO_2,formation)을 예측하는 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)와, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성된 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소(NO₂)로부터 상기 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 계산하는 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)와, 상기 이산화질소 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 고려하여 엔진에서 최종적으로 발생하는 이산화질소의 양을 계산하는 최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)를 포함한다.

엔진에 설치된 센서로부터 측정된 값이 입력되고, 입력된 측정값을 이용하여 상기 엔진을 제어하는 제어부, 예컨대 ECU(electronic control unit)에 의해 수행된다. 상기 ECU는 후술되는 일련의 과정이 로직으로 미리 저장되어 있어 하기의 각 단계를 수행하여, 상기 엔진에서 연소에 의해 원천적으로 생성되는 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)을 예측하고, 상기 엔진에서 상기 이산화질소가 환원되는 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})을 예측한 후, 상기 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)과 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})의 차이로 상기 엔진으로부터 배출되는 이산화질소의 배출량(NO_2,out)을 예측한다.

따라서, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 상기 엔진에서 연소에 의해 원천적으로 생성되는 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)을 예측하고, 상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})을 예측한 후, 상기 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)과 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})의 차이가 상기 엔진으로부터 배출되는 이산화질소의 양으로 예측될 수 있다.

상기 이산화질소의 배출량을 이를 감지하는 별도의 센서 없이도, 이미 엔진에 장착된 센서를 이용하여 상기 이산화질소의 배출량을 실시간으로 예측하도록 한다.

초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)는 상기 엔진에서 연소시 이산화질소 생성모델을 이용하여 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량을 예측한다.

상기 이산환질소 생성모델은 하기의 반응식 중 어느 하나가 될 수 있다.

<반응식-4> :

<반응식-5> :

<반응식-6> :

<반응식-7> :

상기 엔진에서 연소가 진행되면, 상기의 반응식 4 내지 7에 의해 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO₂)로 생성되고, 일부는 그 역반응으로 상기 이산화질소(NO₂)가 일산화질소(NO)로 환원된다. 이때, 대부분은 상기 <반응식-4>에 의해 진행된다.

여기서, 상기 일산화질소(NO)의 생성량은 각종 엔진의 운전 변수를 통하여 예측되거나, 센서를 이용하여 실제 측정된 값을 이용한다.

상기 <반응식-4> ~ <반응식-7>로부터 일산화질소(NO)의 생성량을 기반으로 이산화질소(NO₂)의 생성이 진행되는데, 이때, 온도, 산소의 농도, 일산화질소의 농도, 각 라디칼(radical)이 영향을 미친다.

상기 초기 이산화질소 생성량 예측단계(S110)에서 생성되는 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)은 하기의 수식에 기반하여 구해질 수 있다.

<수식-1> :

단, 상기 A,　B는 상수, NO_Q는 엔진 내의 일산화질소의 양, T는 실린더 내 온도가 된다.

여기서, 상기 상수 B는 E_A로 대체될 수도 있다. 상기 E_A는 활성화 에너지로서, 온도에 따라 일산화질소가 이산화질소로 바뀌는 화학식에 관련된 변수 또는 실험식의 반응계수로 변경되어 적용될 수도 있고, 이는 반복되는 실험결과에 따라 구해진다.

이때, 상기 <수식-1>에 이산화질소의 생성과 관련된 각종 엔진 운전 변수가 적용될 수 있다.

또한, 상기 실린더 내 온도는 단일화염온도, 실린더 내 최고 온도 중 어느 하나가 될 수 있다. 또는 상기 실린더 내 온도는 주분사 직전의 연료와 산소의 원소비에 따라 미리 설정된 온도가 될 수도 있다.

한편, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측단계(S110)에서는 각 라디칼(radical)에 엔진 운전 변수의 영향을 고려하여 상기 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)을 예측할 수 있다.

예컨대, HO₂ 라디칼은 연료량과 흡입공기량으로 대체하여 하기의 식으로부터 구해질 수 있다.

<수식-2> :

단, C, D는 상수이다.

또한, 각 라디칼은 차량 또는 엔진에 설치된 센서를 이용하여 측정된 연료량, 람다(λ), 산소량, 흡입 공기량, EGR, 엔진 회전수(RPM), 엔진 연소압력을 이용하여 상기 ECU가 상기 ECU에 저장된 로직에 의해 예측될 수 있는 것으로 상기 엔진 운전 변수 중 적어도 하나 이상을 상기 <수식-1>에 추가적으로 적용하여 이용할 수 있다.

예컨대, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성되는 이산화질소(NO₂)의 생성량(NO_2,formation)은 하기의 <수식-3>에 의해 구해질 수 있다. 즉, 상기 <수식-1>에 연료량의 거듭제곱과 실린더의 산소농도의 거듭제곱을 계수로 적용할 수 있다.

이는 상기 <수식-1>에 화학반응과 관련된 라디칼을 운전 변수로 적용한 것으로서, 연료량과 산소량을 고려한 예이다.

<수식-3> :

여기서, A, B, C는 상수, E_A는 활성화 에너지, T는 실린더 내 온도, Q_main+post는 연료량, O_2,Q는 산소의 양이 된다. 상기 연료량은 주분사와 주분사 이외의 연료분사를 포함한다. 상기 A, B, C의 일례로, A=736.358, B=3855.357, C=-1.018로 설정될 수 있다.

아울러, 상기 실린더 내 온도는 상기 <수식-1>에서와 마찬가지로, 단일화염온도, 실린더 내 최고 온도, 주분사 직전의 연료와 산소의 원소비에 따라 미리 설정된 온도 중 어느 하나가 될 수 있다.

이산화질소 환원량 예측 단계(S120)는 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성된 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소(NO₂)로부터 상기 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 계산하여, 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})을 예측한다.

상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서는 이산화질소(NO₂)의 생성 모델의 역반응을 이용하여 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})을 예측하는 것으로서, 상기 <반응식-4> ~ <반응식-7> 중 적어도 어느 하나의 역반응으로 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})을 예측한다.

이때, 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})은 하기의 수식을 기반으로 하여 계산된다.

<수식-4> :

여기서, E, F는 상수, T는 실린더 내 온도가 된다. 상기 실린더 내 온도는 단일화염온도, 실린더 내 최고 온도, 주분사 직전의 연료와 산소의 원소비에 따라 미리 설정된 온도 중 어느 하나가 될 수 있다.

상기 상수 F는 활성화 에너지로 대체될 수 있다. 즉, 온도에 따라 이산화질소가 일산화질소로 바뀌는 화학식에 관련된 변수 또는 실험식의 반응계수로 변경되어 적용될 수도 있고, 이는 반복되는 실험결과에 따라 구해진다.

한편, 상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서는 각 라디칼(radical)에 엔진 운전 변수의 영향을 고려하여 상기 이산화질소의 환원량(NO_{2,decomposition})을 예측할 수 있다.

<수식-5> :

여기서, G, H는 상수이다.

상기 <수식-4>에 연료량의 거듭제곱과 실린더의 산소농도의 거듭제곱을 계수로 적용할 수 있다.

또한, 상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서는 상기 <수식-4>에 실린더 내 환경요인이 적용되도록 한다. 여기서, 상기 실린더 내 환경요인은 상기 엔진이 압축구간과 팽창구간 중 어느 구간인지, 또는 연소 생성물의 주변 희석 상태를 고려할 수 있다. 즉, 연소 생성물의 주변 희석 상태를 고려하는 경우, 상기 엔진의 속도, 스월율, 레일압력, 분사시기, 특정시간 중 적어도 어느 하나가 선택되어 적용 될 수 있다. 여기서, 특정시간은 연소 시작 시점으로부터 연소가 진행되어 특정 위치d가지 도달하는 시간 간격 사이의 임의의 시간으로 설정할 수 있는데, 예를 들어 MFB 40-80 구간 (Mass Fraction Burn, 질량연소분율, 40%~80%)이 될 수 있다.

또한, 온도, 산소의 농도, 일산화질소의 농도, 각 라디칼(radical)의 영향을 받는다.

이에 따라, 상기 <수식-4>는 각 라디칼(radical)에 엔진 운전 변수의 영향과 실린더 내 환경 변수를 고려하여, 다음의 <수식-6>을 이용하여 상기 이산화질수의 환원량(NO_{2,decomposition})을 구할 수 있다.

<수식-6> :

단, E, F, G, H, I, J는 상수, T는 실린더 내 온도, Q_main+post는 연료량, O_2,Q는 산소의 양, Speed는 엔진의 회전수, MI_[CA]는 주분사시의 크랭크 각도가 된다. 상기 실린더 내 온도는 단일화염온도, 실린더 내 최고 온도, 주분사 직전의 연료와 산소의 원소비에 따라 미리 설정된 온도 중 어느 하나가 된다. 여기서, 상기 E=3.721, F=-219.982, G=0.004, H=0.006, I=-0.0067, J=-0.200로 설정될 수 있다.

최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)는 엔진으로부터 배출되는 이산화질소의 배출량(N_2,out)을 계산한다. 상기 최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)는 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 구한 이산화질소 생성량(NO_2,formation)과 상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서 구한 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})의 차이를 계산함으로써, 상기 엔진으로부터 배출되는 이산화질소의 배출량(N_2,out)을 계산할 수 있다.

이를 수식으로 표현하면, 다음과 같다.

<수식-7> :

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는, 상기 이산화질소의 생성량(NO_2,formation), 상기 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition}) 및 상기 이산화질소의 배출량(N_2,out)은 상기 이산화질소를 측정하기 위한 별도의 센서를 이용하는 것이 아니라, 상기 엔진의 연소를 위해 제어되는 값 및 상기 엔진에 장착된 기존의 센서들로부터 ECU(electronic control unit)로 입력되는 값을 통하여 예측된다. 이에 따라 별물의 센서없이도 상기 ECU는 상기 엔진으로부터 배출되는 이산화질소의 배출량(N_2,out)을 실제 배출량과 실질적으로 동일하게 실시간으로 예측할 수 있고, 이렇게 예측된 이산화질소의 배출량(N_2,out)을 이용하여 후처리 장치에서 촉매반응속도와 추가 물질(예를 들면 암모니아)의 분사량을 정밀하게 제어할 수 있어서 상기 후처리 장치의 정화성능을 향상시킬 수 있다.

도 3는 본 발명에 따라 예측된 이산화질소(NO₂)의 배출량(N_2,out)을 측정된 일산화질소값을 결합하여, 상기 엔진으로부터 배출되는 질소산화물(NOx)을 예측한 결과를 도시한 그래프이다.

이를 통해서, 예측된 배출량과 측정된 배출량이 실질적을 일치하고, 예측된 배출량(N_2,out)의 분산도 적음을 알 수 있다.

S110 : 초기 이산화질소 생성량 예측 단계
S120 : 이산화질소 환원량 예측 단계
S130 : 최종 이산화질소 배출량 계산 단계

Claims

엔진으로부터 배출되는 질소산화물(NO_X)중에서 이산화질소(NO₂)의 배출량을 예측하는 방법에 있어서,
엔진에서 연소시 ECU(electronic control unit)가 이산화질소(NO₂)의 생성모델을 이용하여, 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량(NO_2,formation)을 예측하는 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)와,
상기 ECU가 상기 이산화질소(NO₂)의 생성모델의 역반응을 이용하여, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성된 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소(NO₂)로부터 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 계산하는 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)와,
상기 ECU가 상기 이산화질소 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 고려하여 엔진에서 최종적으로 발생하는 이산화질소의 양을 계산하는 최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)를 포함하고,
상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성되는 이산화질소(NO₂)의 생성량(NO_2,formation)은 하기의 반응식 중 적어도 어느 하나의 반응식에 의해 일산화질소(NO)의 생성량을 기반으로 하여 구해지며,

상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성되는 이산화질소(NO₂)의 생성량(NO_2,formation)은 하기의 수식에 의해 일산화질소(NO)의 생성량을 기반으로 하여 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, A, B는 상수, NO_Q는 엔진 내의 일산화질소의 양, T는 실린더 내 온도)
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 실린더 내 온도는 단일화염온도, 실린더 내 최고 온도, 주분사 직전의 연료와 산소의 원소비에 따라 미리 설정된 온도 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제4항에 있어서,
상기 HO₂ 라디칼(radical)은 연료량과 흡입공기량으로부터 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제5항에 있어서,
상기 이산화질소 생성전의 HO₂ 라디칼(radical)은 하기의 식으로 변환되어 적용되는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, C, D는 상수)
제6항에 있어서,
상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성되는 이산화질소(NO₂)의 생성량(NO_2,formation)은 하기의 수식에 의해 일산화질소(NO)의 생성량을 기반으로 하여 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, A, B, C, D는 상수, NO_Q는 엔진 내의 일산화질소의 양, T는 실린더 내 온도, Q_main+post는 연료량, O_2,Q는 산소의 양)
제1항에 있어서,
상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성되는 이산화질소의 생성량은 엔진 연소압력 및 엔진 운전 변수를 이용하여 예측되는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제8항에 있어서,
상기 엔진 운전 변수는 연료량, 엔진 회전수(RPM), 공연비(AF) 및 EGR 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제1항에 있어서,
상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서 환원되는 상기 이산화질소(NO₂)의 환원량(NO_{2,decomposition})은 하기의 반응식 중 어느 하나의 반응식의 역반응에 의해 이산화질소(NO₂)의 생성량을 기반으로 하여 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제1항에 있어서,
상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서 배출되는 이산화질소(NO₂)의 환원량(NO_{2,decomposition})은 하기의 수식에 의해 예측되는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, E, F는 상수, T는 실린더 내 온도)
제11항에 있어서,
상기 HO₂ 라디칼(radical)은 연료량과 흡입공기량으로부터 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제12항에 있어서,
상기 이산화질소 생선전의 HO₂ 라디칼(radical)은 하기의 식으로 변환되어 적용되는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, G, H는 상수)
제13항에 있어서,
상기 이산화질소의 환원량은 상기 청구항 제11항의 수식에 실린더 내 환경요인을 적용하는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제14항에 있어서,
상기 실린더 내 환경요인은 상기 엔진이 압축구간와 팽창구간 중 어느 구간인지, 또는 연소 생성물의 주변 희석 상태를 고려하는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제15항에 있어서,
상기 연소 생성물의 주변 희석 상태를 고려하는 경우, 상기 엔진의 속도, 스월율, 레일압력, 분사시기, MFB 40-80 구간 (Mass Fraction Burn, 질량연소분율 40%~80%) 중 적어도 어느 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제13항에 있어서,
상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서 배출되는 이산화질소(NO₂)의 환원량은 하기의 수식에 의해 예측되는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, E, F, G, H, I, J는 상수, T는 실린더 내 온도, Q_main+post는 연료량, O_2,Q는 산소의 양, Speed는 엔진의 회전수, MI_[CA]는 주분사시의 크랭크 각도)
엔진으로부터 배출되는 질소산화물(NO_X)중에서 이산화질소(NO₂)의 배출량을 예측하는 방법에 있어서,
엔진에서 연소시 ECU(electronic control unit)가 이산화질소(NO₂)의 생성모델을 이용하여, 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량(NO_2,formation)을 예측하는 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)와,
상기 ECU가 상기 이산화질소(NO₂)의 생성모델의 역반응을 이용하여, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성된 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소(NO₂)로부터 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 계산하는 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)와,
상기 ECU가 상기 이산화질소 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 고려하여 엔진에서 최종적으로 발생하는 이산화질소의 양을 계산하는 최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)를 포함하고,
상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서는 상기 ECU가 상기 이산화질소의 생성모델에서 라디칼에 상기 이산화질소의 생성에 관련된 엔진 운전 변수를 적용하는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제18항에 있어서,
상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성되는 이산화질소(NO₂)의 생성량(NO_2,formation)은 하기의 수식에 의해 일산화질소(NO)의 생성량을 기반으로 하여 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, A, B, C, D는 상수, NO_Q는 엔진 내의 일산화질소의 양, T는 실린더 내 온도, Q_main+post는 연료량, O_2,Q는 산소의 양)
엔진으로부터 배출되는 질소산화물(NO_X)중에서 이산화질소(NO₂)의 배출량을 예측하는 방법에 있어서,
엔진에서 연소시 이산화질소(NO₂)의 생성모델을 이용하여, 상기 엔진으로부터 원천적으로 생성되는 이산화질소 생성량(NO_2,formation)을 예측하는 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)와,
상기 이산화질소(NO₂)의 생성모델의 역반응을 이용하여, 상기 초기 이산화질소 생성량 예측 단계(S110)에서 생성된 이산화질소의 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소(NO₂)로부터 일산화질소로 환원되는 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 계산하는 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)와,
상기 이산화질소 생성량(NO_2,formation)에서 상기 이산화질소 환원량(NO_{2,decomposition})을 고려하여 엔진에서 최종적으로 발생하는 이산화질소의 양을 계산하는 최종 이산화질소 배출량 계산 단계(S130)를 포함하고,
상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서는 상기 이산화질소의 생성모델의 역반응에서 라디칼에 상기 이산화질소의 환원에 관련된 엔진 운전 변수와, 상기 엔진의 실린더 내부에서 연소 생성물의 주변 희석 상태를 적용하는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.
제20항에 있어서,
상기 이산화질소 환원량 예측 단계(S120)에서 환원되는 이산화질소(NO₂)의 환원량(NO_{2,decomposition})은 하기의 수식에 의해 일산화질소(NO)의 환원량을 기반으로 하여 구해지는 것을 특징으로 하는 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법.

(단, E, F, G, H, I, J는 상수, T는 실린더 내 온도, Q_main+post는 연료량, O_2,Q는 산소의 양, Speed는 엔진의 회전수, MI_[CA]는 주분사시의 크랭크 각도)