KR102406044B1 - Scr purifying system and method for improving purifying efficiency of scr purifying system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저속, 저부하 운행조건에서 정화 효율이 향상되고 우레아 고형물이 저감되도록 한 SCR 정화 시스템 및 SCR 정화 효율 개선 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 SCR 정화 효율 개선 방법은, 차량의 엔진(10)이 저속 또는 저부하로 운행되고 있는지를 판단하는 저속/저부하 운행 판단단계(S110)와, 상기 엔진(10)이 저속/저부하로 작동하고 있다면, 엔진(10)이 충분히 워밍업 되었는지를 판단하는 냉간 운행 판단단계(S120)와, 상기 엔진(10)이 충분히 워밍업되었다면, 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 현재 운행 상태에 따라 미리 설정된 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율로 설정하는 목표 개도율 설정단계(S130)와, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 초기 개도율로부터 상기 목표 개도율 설정단계(S130)에서 설정된 목표 개도율로 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 축소하는 개도율 축소 단계(S140)와, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율이 감소됨에 따라 과급 부스터 압력이 저감되는 과급 부스트 압력 축소 단계(S150)와, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 요소수를 분사개시하기로 설정된 온도에 도달하였는지를 판단하는 SCR 승온 완료 판단단계(S160)와, 상기 SCR 장치(50)가 활성화 온도에 도달하였다면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사하는 요소수 분사단계(S170)를 포함한다.
The present invention relates to an SCR purification system and a method for improving the SCR purification efficiency that improve purification efficiency and reduce urea solids under low-speed, low-load operating conditions.
The method for improving SCR purification efficiency according to the present invention includes a low-speed/low-load operation determination step (S110) of determining whether the engine 10 of a vehicle is operating at a low speed or a low load, and the engine 10 is operated at a low speed/low load If the load is operating, the cold operation determination step (S120) of determining whether the engine 10 is sufficiently warmed up, and if the engine 10 is sufficiently warmed up, the opening rate of the air quantity control valve 11 is set to the current operating state. A target opening rate setting step (S130) of setting the target opening rate of the air quantity control valve 11 set in advance according to each other, and the target opening rate setting step of setting the opening rate of the air quantity control valve 11 from the initial opening rate (S130) An opening rate reduction step (S140) of reducing the opening rate of the air quantity control valve 11 to the target opening rate set in A pressure reduction step (S150), an SCR temperature increase determination step (S160) of determining whether the temperature of the SCR device 50 has reached a temperature set to start spraying urea water (S160), and the SCR device 50 activates the temperature If it is reached, it includes a urea water injection step (S170) of spraying an aqueous urea solution into the SCR device.

Description

SCR 정화 시스템 및 SCR 정화 효율 개선 방법{SCR PURIFYING SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING PURIFYING EFFICIENCY OF SCR PURIFYING SYSTEM}SCR PURIFYING SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING PURIFYING EFFICIENCY OF SCR PURIFYING SYSTEM

본 발명은 저속, 저부하 운행조건에서 정화 효율이 향상되고 우레아 고형물이 저감되도록 한 SCR(Selective Catalytic Reduction) 정화 시스템 및 SCR 정화 효율 개선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an SCR (Selective Catalytic Reduction) purification system and a method for improving the SCR purification efficiency in which purification efficiency is improved and urea solids are reduced in low-speed, low-load operating conditions.

차량의 배기가스에는 각종 유해물질이 포함되고, 이러한 유해물질은 법규에 의해 배출량이 제한되고 있다.Exhaust gas of vehicles includes various harmful substances, and emission of these hazardous substances is limited by laws and regulations.

상기 유해물질은 엔진의 연소과정에서도 저감되도록 하고 있지만, 이를 통하여 배기가스 규제 조건을 만족하지 못하므로, 각종 후처리 장치를 통하여 저감되도록 하고 있다.Although the harmful substances are reduced in the combustion process of the engine, the exhaust gas regulation conditions are not satisfied through this, and thus the harmful substances are reduced through various post-treatment devices.

예컨대, 디젤 엔진으로부터 배출된 배기가스를 배출하는 배기관에는 배기가스에 포함된 입자상 물질(Particulate Matter, PM)을 저감하기 위한 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF(Diesel Particulate Filter)등이 설치되고, 질소산화물(NOx)를 저감하기 위해 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치가 장착된다. 상기 DOC, DPF, SCR이 배기관은 순차적으로 통과하면서, 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하여 규제를 만족하는 배기가스가 최종적으로 배출되도록 하고 있다. 특히, 상기와 같은 정화장치들은 배기가스의 온도가 충분히 상승하였을 때, 정화성능이 향상된다.For example, Diesel Oxidation Catalyst (DOC), Diesel   Particulate Filter (DPF), etc. for reducing particulate matter (PM) contained in exhaust gas are installed in the exhaust pipe for discharging exhaust gas discharged from the diesel engine, and nitrogen A Selective Catalytic Reduction (SCR) device is installed to reduce oxide (NOx). As the DOC, DPF, and SCR exhaust pipes pass sequentially, harmful substances contained in the exhaust gas are removed so that the exhaust gas satisfying the regulations is finally discharged. In particular, the purification performance of the above purification devices is improved when the temperature of the exhaust gas is sufficiently increased.

그러나, 일부 차량의 저속, 저부하 구간을 반복하여 주행하는 경우가 있다. 예컨대, 도심지에서 주로 주행하는 버스는 단거리를 운행해야 하고 잦은 정차로 인하여, 배기가스에 포함된 이물질을 효과적으로 정화하지 못하는 문제점이 있다.However, there is a case where the vehicle repeatedly travels in a low-speed and low-load section of some vehicles. For example, there is a problem in that a bus mainly running in a city center has to operate a short distance and cannot effectively purify foreign substances contained in exhaust gas due to frequent stops.

특히, 상기 차량이 저속/저부하 구간 또는 냉간조건에서 운행되는 구간이 늘어나면, 질소산화물(NO)을 제거하는 상기 SCR 장치의 정화효율이 높이지 못하므로, 차량에서 다량의 질소산화물이 배출되는 문제점이 있다.In particular, if the number of sections in which the vehicle is operated in a low speed/low load section or in cold conditions increases, the purification efficiency of the SCR device for removing nitrogen oxides (NO) does not increase, so a large amount of nitrogen oxides are emitted from the vehicle. There is a problem.

또한, 상기 SCR 장치의 정화효율이 낮아져 상기 SCR 장치로 분사되는 요소수 용액이 잔존하게 되어, 상기 SCR 장치의 내부에 우레아 고형물이 형성된다.In addition, since the purification efficiency of the SCR device is lowered, the urea solution injected into the SCR device remains, and urea solids are formed in the SCR device.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '디젤 후처리 시스템'에 관한 기술이 개시되어 있다.On the other hand, the following prior art literature discloses a technology related to a 'diesel post-treatment system'.

KR 10-2012-0017018 AKR 10-2012-0017018 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 엔진으로 유입되는 공기량을 제어하는 공기량 제어 밸브를 개도를 제어하여, SCR 장치 내부의 온도를 상승시킨 상태에서 요소수 용액을 분사하도록 하여, 질소산화물(NOx)의 정화효율을 높이고, 내부에 우레아 고형물이 잔존하지 않도록 하는 SCR 정화 시스템 및 SCR 정화 효율 개선 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was invented to solve the above problems, and by controlling the opening degree of the air amount control valve that controls the amount of air flowing into the engine, spraying the urea solution while raising the temperature inside the SCR device, An object of the present invention is to provide an SCR purification system and a method for improving the SCR purification efficiency that increase the purification efficiency of nitrogen oxides (NOx) and prevent urea solids from remaining therein.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SCR 정화 시스템은, 엔진으로부터 배출되는 배기관에 설치된 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치가 설치되어, 상기 엔진으로부터 배출된 질소산화물을 정화시키는 SCR 정화 시스템에 있어서, 상기 엔진을 제어하는 ECU(electronic control unit)는, 상기 엔진이 저속/저부하로 운행되면서, 상기 엔진이 충분히 워밍업되지 않은 것으로 판단되면, 상기 SCR 장치의 온도가 상승하도록 상기 엔진으로 유입되는 공기량을 제어하는 공기량 제어 밸브의 개도를 축소시키고, 상기 SCR 장치의 온도가 정해진 온도에 도달하면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사시키는 것을 특징으로 한다.The SCR purification system according to the present invention for achieving the above object is an SCR purification system in which a Selective Catalytic Reduction (SCR) device installed in an exhaust pipe discharged from an engine is installed to purify nitrogen oxides discharged from the engine. , an electronic control unit (ECU) controlling the engine, when it is determined that the engine is not sufficiently warmed up while the engine is running at low speed/low load, the amount of air introduced into the engine to increase the temperature of the SCR device Reduces the opening degree of the air amount control valve for controlling the, and when the temperature of the SCR device reaches a predetermined temperature, characterized in that the urea aqueous solution is injected into the SCR device.

상기 ECU는, 상기 엔진의 회전수, 상기 차량의 속도, 액셀의 개도량, 연료소모량, 및 엔진 부하 정보 중 어느 하나가 미리 설정된 값 이하이면, 상기 차량이 저속/저부하로 운행되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The ECU determines that the vehicle is operated at low speed/low load when any one of the engine rotation speed, the vehicle speed, the accelerator opening degree, the fuel consumption, and the engine load information is less than or equal to a preset value characterized in that

상기 ECU는, 엔진 냉각수의 온도, 상기 엔진의 배기관에 설치된 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)의 입구 온도, 상기 엔진으로 유입되는 공기의 온도 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 차량의 엔진이 냉간 운전 중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The ECU, when at least one of the temperature of the engine coolant, the inlet temperature of Diesel Oxidation Catalyst (DOC) installed in the exhaust pipe of the engine, and the temperature of the air flowing into the engine is lower than a preset value, the engine of the vehicle It is characterized in that it is determined that the cold operation is in progress.

상기 ECU는, 상기 공기량 제어 밸브의 개도율을 최대로 개방된 상태로부터 상기 엔진의 운행상태에 따라 결정된 목표 개도율로 축소시키는 것을 특징으로 한다.The ECU may reduce an opening rate of the air amount control valve from a maximum open state to a target opening rate determined according to an operating state of the engine.

상기 ECU는 연료 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라 목표 개도율이 저장된 맵핑 데이터로부터 상기 공기량 제어 밸브의 목표 개도율을 설정하는 것을 특징으로 한다.The ECU sets the target opening rate of the air quantity control valve from mapping data in which the target opening rate is stored according to a fuel injection timing, an injection amount of fuel, and an air amount required for combustion.

한편, 본 발명에 따른 SCR 정화 효율 개선 방법은, 차량의 엔진이 저속 또는 저부하로 운행되고 있는지를 판단하는 저속/저부하 운행 판단단계와, 상기 엔진이 저속/저부하로 작동하고 있다면, 엔진이 충분히 워밍업 되었는지를 판단하는 냉간 운행 판단단계와, 상기 엔진이 충분히 워밍업되었다면, 공기량 제어 밸브의 개도율을 현재 운행 상태에 따라 미리 설정된 공기량 제어 밸브의 목표 개도율로 설정하는 목표 개도율 설정단계와, 상기 공기량 제어 밸브의 개도율을 초기 개도율로부터 상기 목표 개도율 설정단계에서 설정된 목표 개도율로 상기 공기량 제어 밸브의 개도율을 축소하는 개도율 축소 단계와, 상기 공기량 제어 밸브의 개도율이 감소됨에 따라 과급 부스터 압력이 저감되는 과급 부스트 압력 축소 단계와, 상기 SCR 장치의 온도가 요소수를 분사개시하기로 설정된 온도에 도달하였는지를 판단하는 SCR 승온 완료 판단단계와, 상기 SCR 장치가 활성화 온도에 도달하였다면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사하는 요소수 분사단계를 포함한다.On the other hand, the method for improving SCR purification efficiency according to the present invention includes a low speed/low load operation determination step of determining whether the engine of a vehicle is operating at low speed or low load, and if the engine is operating at low speed/low load, the engine a cold operation determination step of determining whether the engine has been sufficiently warmed up, and a target opening rate setting step of setting the air amount control valve opening rate to the target opening rate of the air amount control valve preset according to the current operating state, if the engine is sufficiently warmed up; , an opening rate reduction step of reducing the opening rate of the air quantity control valve from the initial opening rate to the target opening rate set in the target opening rate setting step; and the opening rate of the air quantity control valve is reduced A supercharging boost pressure reduction step in which the supercharging booster pressure is reduced according to the If so, it includes a urea water injection step of injecting an aqueous urea water solution into the SCR device.

상기 저속/저부하 운행 판단단계는 상기 엔진의 회전수, 상기 엔진의 속도, 스로틀밸브의 개도량, 연료소모량, 및 엔진 부하 정보 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값 이하이면, 상기 차량이 저속/저부하로 운행되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the low-speed/low-load driving determination step, when at least one of the engine rotation speed, the engine speed, the throttle valve opening degree, fuel consumption, and engine load information is less than or equal to a preset value, the vehicle is set at low speed/low load. It is characterized in that it is judged to be driven by a load.

상기 냉간 운행 판단단계는 엔진 냉각수의 온도, 상기 엔진의 배기관에 설치된 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)의 입구 온도, 상기 엔진으로 유입되는 공기의 온도 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 차량의 엔진이 냉간 운전 중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the cold driving determination step, when at least one of the temperature of the engine coolant, the inlet temperature of Diesel Oxidation Catalyst (DOC) installed in the exhaust pipe of the engine, and the temperature of the air flowing into the engine is lower than a preset value, the It is characterized in that it is determined that the engine is running cold.

상기 개도율 축소 단계는, 상기 공기량 제어 밸브가 최대로 개방된 상태로부터 상기 목표 개도율로 상기 공기량 제어 밸브의 개도율이 축소되는 것을 특징으로 한다.In the step of reducing the opening rate, the opening rate of the air quantity control valve is reduced from a state in which the air quantity control valve is maximally opened to the target opening rate.

상기 SCR 승온 완료 판단단계에서 상기 SCR 장치의 활성화 온도는 240 내지 260 로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the step of determining the completion of the SCR temperature increase, the activation temperature of the SCR device is set to 240 to 260.

상기 목표 개도율 설정단계는 연비가 증가하고 배기가스가 감소하는 방향으로 미리 저장된 맵핑 데이터로부터 설정되는 것을 특징으로 한다.The target opening rate setting step is characterized in that it is set from mapping data stored in advance in a direction in which fuel efficiency increases and exhaust gas decreases.

상기 목표 개도율 설정단계에서는 연료의 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라 상기 맵핑 데이터가 설정되는 것을 특징으로 한다.In the target opening rate setting step, the mapping data is set according to an injection timing of fuel, an injection amount of fuel, and an amount of air required for combustion.

상기 저속/저부하 운행 판단단계에서, 상기 차량이 저속/저부하가 아닌 상태로 운행되면, 상기 요소수 분사단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.In the low speed/low load driving determination step, when the vehicle is driven in a state other than low speed/low load, the urea water injection step is performed.

상기 냉간 운행 판단단계에서 상기 엔진이 워밍업된 것으로 판단되면, 상기 상기 요소수 분사단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.When it is determined that the engine is warmed up in the cold driving determination step, the urea water injection step is performed.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 SCR 정화 시스템 및 SCR 정화 효율 개선 방법에 따르면, 차량이 저속, 저부하 상태로 운전하는 것으로 판단되면, 공기량 제어 밸브의 개도를 축소하여, 터보 부스터 압력이 축소되도록 함으로써, SCR 장치의 온도가 상승되도록 한다.According to the SCR purification system and the method for improving SCR purification efficiency of the present invention having the above configuration, when it is determined that the vehicle is operating at a low speed and a low load state, the opening degree of the air amount control valve is reduced to reduce the turbo booster pressure. By doing so, the temperature of the SCR device is increased.

저속, 저부하 상태에서는 SCR 장치의 온도가 질소산화물의 정화 효율을 높일 수 있는 온도를 유지하게 됨으로써, 상기 SCR 장치 내에서의 질소산화물의 정화효율이 향상된다.In the low-speed, low-load state, the temperature of the SCR device is maintained at a temperature capable of increasing the nitrogen oxide purification efficiency, thereby improving the nitrogen oxide purification efficiency in the SCR device.

또한, 상기 SCR 장치내에 우레아 고형물이 발생하는 현상도 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the occurrence of urea solids in the SCR device.

도 1은 본 발명에 따른 SCR 정화 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 정화 효율 개선 방법을 도시한 순서도.
1 is a block diagram showing an SCR purification system according to the present invention;
2 is a flowchart illustrating a method for improving SCR purification efficiency according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 SCR 정화 시스템 및 SCR 정화 효율 개선 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an SCR purification system and a method for improving SCR purification efficiency according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 SCR정화 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같은 엔진(10)이 구비된 차량의 배기계에 설치된다.The SCR purification system according to the present invention is installed in the exhaust system of a vehicle equipped with an engine 10 as shown in FIG.

엔진(10)의 일측에는 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기량을 제어하는 공기량 제어 밸브(ACV; Air Control Valve, 11)가 설치된다. 상기 공기량 제어 밸브(11)는 평상시에는 최대로 개방된 상태이지만, ECU(electrnic control unit, 60)의 제어에 따라 개도율이 축소되어 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기량을 제어할 수 있다.An air control valve (ACV; Air Control Valve, 11 ) for controlling the amount of air introduced into the engine 10 is installed on one side of the engine 10 . The air amount control valve 11 is normally open to the maximum, but the opening rate is reduced according to the control of an electronic control unit (ECU) 60 to control the amount of air flowing into the engine 10 .

상기 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스는 상기 엔진(10)의 배기매니폴드에 연결된 배기관(12)을 통하여 외부로 배출된다. 상기 배기관(12)에는 상기 배기가스에 포함된 유해물질을 저감하기 위한 각종 후처리 장치가 구비될 수 있는데, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배기관(12)에는 DOC(Diesel Oxidation Catalyst, 30), DPF(Diesel Particulate Filter, 40), SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치(50)이 설치될 수 있다. 상기 DOC(30)와 상기 DPF(40)는 상기 배기가스에 포함된 입자상 물질(Particulate Matter, PM)을 저감시키는데 사용되고, 상기 SCR 장치(50)는 상기 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)를 저감하는데 사용된다.The exhaust gas discharged from the engine 10 is discharged to the outside through the exhaust pipe 12 connected to the exhaust manifold of the engine 10 . The exhaust pipe 12 may be provided with various post-treatment devices for reducing harmful substances contained in the exhaust gas. For example, as shown in FIG. 1 , the exhaust pipe 12 has a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) 30 ), Diesel   Particulate   Filter (40), SCR (Selective Catalytic Reduction) device 50 may be installed. The DOC 30 and the DPF 40 are used to reduce particulate matter (PM) included in the exhaust gas, and the SCR device 50 removes nitrogen oxides (NOx) included in the exhaust gas. used to reduce

상기 DOC(30)에서는 연료탱크(21)의 증발가스를 분사하여 상기 DOC(30)에 포집된 입자상 물질(PM)을 연소시킨다. 상기 연료탱크(21)에서는 연료펌프(22)를 통하여 가압된 연료를 상기 엔진(10)에 설치된 인젝터를 통하여 분사하는데, 상기 연료탱크(21) 또는 상기 연료펌프(22)에서 증발된 연료증발가스(HC; hydrocarbon)는 필터(23)를 통하여 HC도징모듈(24)에 포집된 후, 상기 HC도징모듈(24)에 연결된 에어탱크(26)에서 공기가 분사되면, 공기와 함께 상기 연료증발가스가 주기적으로 HC분사노즐(25)을 통하여 상기 DOC(30)의 전단으로 분사되어, 상기 DOC(30)에 포집된 입자상 물질을 연소시킨다. 상기 DOC(30)의 전단과 후단에는 각각 온도센서(31)(32)가 설치된다.The DOC 30 burns particulate matter (PM) collected in the DOC 30 by injecting boil-off gas from the fuel tank 21 . In the fuel tank 21 , the fuel pressurized through the fuel pump 22 is injected through the injector installed in the engine 10 , and the fuel evaporation gas evaporated in the fuel tank 21 or the fuel pump 22 . (HC; hydrocarbon) is collected in the HC dosing module 24 through the filter 23 and then, when air is injected from the air tank 26 connected to the HC dosing module 24, the fuel boil-off gas together with the air is periodically sprayed to the front end of the DOC 30 through the HC injection nozzle 25 to burn the particulate matter collected in the DOC 30 . Temperature sensors 31 and 32 are installed at the front and rear ends of the DOC 30, respectively.

또한, 상기 DPF(40)의 전단과 후단의 압력의 차압을 압력센서(41)를 통하여 측정하여, 상기 차압이 정해진 차압 이상이면, 상기 연료증발가스를 연소시키거나, 상기 엔진(10)의 배기가스의 온도를 상승시켜 상기 DPF(40)에 포집된 입자상 물질을 연소시킨다. 상기 DPF(40)의 후단에 설치된 PM센서(42)를 통하여 상기 DOC(30)와 상기 DPF(40)를 통과한 배기가스에 포함된 입자상물질의 농도를 측정한다.In addition, the differential pressure between the pressure at the front end and the rear end of the DPF 40 is measured through the pressure sensor 41 , and when the differential pressure is equal to or greater than a predetermined differential pressure, the fuel boil-off gas is burned or the exhaust of the engine 10 . By increasing the temperature of the gas, the particulate matter collected in the DPF 40 is burned. The concentration of particulate matter included in the exhaust gas passing through the DOC 30 and the DPF 40 is measured through the PM sensor 42 installed at the rear end of the DPF 40 .

한편, 질소산화물(NOx)를 정화하는 SCR 장치(50)는 상기 요소수 탱크(51)에 저장된 요소수를 요소수 공급모듈(52)을 통하여, 상기 SCR 장치(50)의 전단에 설치된 요소수 분사노즐(53)로 분사하여 상기 SCR 장치(50)에 질소산화물이 정화되도록 한다. 상기 SCR 장치(50)의 전단과 후단에는 각각 배기가스에 포함된 질소산화물의 농도를 측정하기 위한 전방NOx센서(56)와 후방NOx센서(57)가 설치되고, 또한, 상기 SCR 장치(50)의 온도를 측정하는 온도센서(54)(55)가 상기 SCR 장치(50)의 전단과 후단에 설치된다.On the other hand, the SCR device 50 for purifying nitrogen oxides (NOx) uses the urea water stored in the urea water tank 51 through the urea water supply module 52, urea water installed at the front end of the SCR device 50 It is sprayed with the injection nozzle 53 to purify the nitrogen oxides in the SCR device 50 . A front NOx sensor 56 and a rear NOx sensor 57 for measuring the concentration of nitrogen oxide contained in the exhaust gas are installed at the front and rear ends of the SCR device 50, respectively, and the SCR device 50 Temperature sensors 54 and 55 for measuring the temperature of are installed at the front and rear ends of the SCR device 50 .

상기 SCR 장치(50)는 요소수 분사를 제어하는 도징컨트롤유닛(Dosing Control Unit, DCU, 70)에 의해 제어된다. 즉, 상기 DCU(70)는 상기 전방NOx센서(56)와 상기 후방NOx센서(57)로부터 질소산화물의 농도를 입력받고, 상기 온도센서(54)(55)를 통하여 상기 SCR 장치(50)의 입구와 출구의 온도를 입력받고, 상기 요소수 분사노즐(53)의 작동을 제어하여, 상기 SCR 장치(50)의 내부로 요소수가 분사되도록 한다. 상기 DCU(70)는 상기 ECU(60)에 의해 제어된다.The SCR device 50 is controlled by a dosing control unit (DCU, 70) for controlling the injection of urea water. That is, the DCU 70 receives the nitrogen oxide concentration from the front NOx sensor 56 and the rear NOx sensor 57 , and controls the SCR device 50 through the temperature sensors 54 and 55 . The temperature of the inlet and outlet is input, and the operation of the urea water injection nozzle 53 is controlled, so that the urea water is injected into the SCR device 50 . The DCU 70 is controlled by the ECU 60 .

상기 ECU(60)는 상기 엔진(10)저속/저부하로 운행되면서, 상기 엔진(10)이 충분히 워밍업되지 않은 것으로 판단되면, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 상승하도록 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기량을 제어하는 공기량 제어 밸브(11)의 개도를 축소시키고, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 정해진 온도에 도달하면, 상기 SCR 장치(50)의 내부로 요소수 수용액을 분사시키도록 제어한다.When it is determined that the engine 10 is not sufficiently warmed up while the engine 10 is operated at low speed/low load, the ECU 60 returns to the engine 10 so that the temperature of the SCR device 50 rises. Reduce the opening degree of the air amount control valve 11 for controlling the amount of air introduced, and when the temperature of the SCR device 50 reaches a predetermined temperature, control to spray the aqueous urea solution into the SCR device 50 do.

상기 ECU(60)는 상기 엔진(10)의 회전수, 상기 차량의 속도, 액셀의 개도량, 연료소모량, 및 엔진 부하 정보 중 어느 하나가 미리 설정된 값 이하이면, 상기 차량이 저속/저부하로 운행되는 것으로 판단하여, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도를 축소시켜 상기 SCR 장치(50)의 온도가 승온되도록 제어한다.The ECU 60 sets the vehicle to low speed/low load when any one of the rotation speed of the engine 10, the speed of the vehicle, the accelerator opening degree, fuel consumption, and engine load information is less than or equal to a preset value. It is determined that the operation is performed, and the temperature of the SCR device 50 is controlled so that the temperature of the SCR device 50 is increased by reducing the opening degree of the air amount control valve 11 .

또한, 상기 ECU(60)는 엔진 냉각수의 온도, 상기 엔진(10)의 배기관(12)에 설치된 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)의 입구 온도, 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기의 온도 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 차량의 엔진이 냉간 운전 중인 것으로 판단하여, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도를 축소시켜 상기 SCR 장치(50)의 온도가 승온되도록 제어할 수 있다.In addition, the ECU 60 determines at least one of a temperature of engine coolant, an inlet temperature of Diesel Oxidation Catalyst (DOC) installed in the exhaust pipe 12 of the engine 10 , and a temperature of air flowing into the engine 10 . When is lower than a preset value, it is determined that the engine of the vehicle is running in a cold state, and the opening degree of the air amount control valve 11 is reduced to control the temperature of the SCR device 50 to rise.

상기 ECU(60)는 상기 공기량 제어 밸브(11)를 제어할 때, 상기 공기량 제어 밸브(11)가 최대로 개방된 상태로부터, 연료 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라 목표 개도율이 저장된 맵핑 데이터로부터 상기 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율을 설정하여, 상기 공기량 제어 밸브(11)를 제어한다.When the ECU 60 controls the air amount control valve 11 , the target opening rate depends on the fuel injection timing, the amount of fuel injected, and the amount of air required for combustion from a state in which the air amount control valve 11 is maximally opened. Based on the stored mapping data, a target opening rate of the air amount control valve 11 is set, and the air amount control valve 11 is controlled.

상기 ECU(60)가 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도를 제어하여, 상기 SCR 장치(50)에서 질소산화물이 저감되도록 하는 로직은 후술되는 SCR 정화 효율 개선 방법에 구체적으로 개시되어 있다.The logic for the ECU 60 to control the opening degree of the air amount control valve 11 to reduce nitrogen oxides in the SCR device 50 is specifically disclosed in the SCR purification efficiency improvement method to be described later.

한편, 도 2에는 본 발명에 따른 SCR 정화 효율 개선 방법이 개시되어 있다.On the other hand, Figure 2 discloses a method for improving SCR purification efficiency according to the present invention.

본 발명에 따른 SCR 정화 효율 개선 방법은, 차량의 엔진(10)이 저속 또는 저부하로 운행되고 있는지를 판단하는 저속/저부하 운행 판단단계(S110)와, 상기 엔진(10)이 저속/저부하로 작동하고 있다면, 엔진(10)이 충분히 워밍업 되었는지를 판단하는 냉간 운행 판단단계(S120)와, 상기 엔진(10)이 충분히 워밍업되었다면, 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 현재 운행 상태에 따라 미리 설정된 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율로 설정하는 목표 개도율 설정단계(S130)와, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 초기 개도율로부터 상기 목표 개도율 설정단계(S130)에서 설정된 목표 개도율로 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 축소하는 개도율 축소 단계(S140)와, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율이 감소됨에 따라 과급 부스터 압력이 저감되는 과급 부스트 압력 축소 단계(S150)와, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 활성화 온도에 도달하였는지를 판단하는 SCR 승온 완료 판단단계(S160)와, 상기 SCR 장치(50)가 활성화 온도에 도달하였다면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사하는 요소수 분사단계(S170)를 포함한다.The method for improving SCR purification efficiency according to the present invention includes a low-speed/low-load operation determination step (S110) of determining whether the engine 10 of a vehicle is operating at a low speed or a low load, and the engine 10 is operated at a low speed/low load If the load is operating, the cold operation determination step (S120) of determining whether the engine 10 is sufficiently warmed up, and if the engine 10 is sufficiently warmed up, the opening rate of the air amount control valve 11 is set to the current operating state. A target opening rate setting step (S130) of setting the target opening rate of the air quantity control valve 11 set in advance according to each other, and the target opening rate setting step of setting the opening rate of the air quantity control valve 11 from the initial opening rate (S130) An opening rate reduction step (S140) of reducing the opening rate of the air quantity control valve 11 to the target opening rate set in The pressure reduction step (S150), the SCR temperature increase completion determination step (S160) of determining whether the temperature of the SCR device 50 has reached the activation temperature, and the SCR device 50. If the activation temperature has been reached, the SCR device It includes a urea water injection step (S170) of spraying an aqueous urea water solution into the inside.

저속/저부하 운행 판단단계(S110)는 차량에 탑재된 엔진(10)이 저속 또는 저부하로 운행되고 있는지를 판단한다. 상기 엔진(10)이 고속 또는 고부하로 운행되고 있는 상태라면, 상기 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 높아 SCR 장치(50)를 고온으로 유지할 수 있어서, 상기 SCR 장치(50)에서 질소산화물(NOx)을 정상적으로 정화할 수 있다. 하지만, 도심지를 운행하는 버스는 도로 정체와 잦은 정차로 인하여, 저속 또는 저부하로 운행되는 구간이 길고, 이때 배기가스에 포함된 질소산화물이 충분히 정화되지 않는 문제점이 있다. 본 발명은 이를 해결하기 위한 것인 바, 상기 엔진(10)이 저속 또는 저부하로 운행되고 있는지를 판단한다.In the low-speed/low-load operation determination step S110, it is determined whether the engine 10 mounted on the vehicle is being operated at a low speed or a low load. If the engine 10 is operating at a high speed or a high load, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 is high so that the SCR device 50 can be maintained at a high temperature, so that the nitrogen in the SCR device 50 is Oxide (NOx) can be purified normally. However, due to road congestion and frequent stops, buses running downtown have a long section operated at low speed or low load, and at this time, there is a problem in that nitrogen oxides contained in exhaust gas are not sufficiently purified. The present invention is intended to solve this problem, and it is determined whether the engine 10 is being operated at a low speed or a low load.

이때, 상기 저속/저부하 운행 판단단계(S110)에서는 상기 엔진(10)의 회전수, 상기 엔진(10)의 속도, 스로틀밸브의 개도량, 연료소모량, 및 엔진 부하 정보 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값 이하이면, 상기 엔진(10)이 저속/저부하로 운행되는 것으로 판단한다.At this time, in the low-speed/low-load operation determination step (S110), at least one of the rotation speed of the engine 10, the speed of the engine 10, the opening degree of the throttle valve, fuel consumption, and engine load information is preset If it is less than the set value, it is determined that the engine 10 is operated at low speed/low load.

냉간 운행 판단단계(S120)는 상기 엔진(10)이 저속/저부하로 작동하고 있다면, 엔진(10)이 충분히 워밍업 되었는지를 판단한다. 상기 엔진(10)은 워밍업이 되어야 정상적으로 작동할 수 있으므로, 상기 엔진(10)이 저속/저부하로 작동하고 있더라도, 워밍업이 되었는지를 판단하여, 워밍업이 완료된 이후에 상기 SCR 장치(50)의 온도를 높이기 위하여 후술되는 각 단계가 진행되도록 한다.In the cold driving determination step ( S120 ), if the engine 10 is operating at a low speed/low load, it is determined whether the engine 10 is sufficiently warmed up. Since the engine 10 can operate normally only when it is warmed up, even if the engine 10 is operating at a low speed/low load, it is determined whether the engine 10 has been warmed up and the temperature of the SCR device 50 after the warming up is completed. In order to increase the , each step described later is allowed to proceed.

여기서, 상기 냉간 운행 판단단계(S120)는 엔진 냉각수의 온도, 상기 엔진의 배기관(12)에 설치된 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)의 입구 온도, 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기의 온도 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 차량의 엔진이 냉간 운전 중인 것으로 판단한다.Here, in the cold driving determination step ( S120 ), at least one of the temperature of the engine coolant, the inlet temperature of Diesel Oxidation Catalyst (DOC) installed in the exhaust pipe 12 of the engine, and the temperature of the air flowing into the engine 10 . When is lower than a preset value, it is determined that the engine of the vehicle is cold driving.

목표 개도율 설정단계(S130)는 상기 엔진(10)이 충분히 워밍업되었다면, 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 현재 운행 상태에 따라 미리 설정된 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율로 설정한다.In the target opening rate setting step ( S130 ), if the engine 10 is sufficiently warmed up, the opening rate of the air quantity control valve 11 is set as the target opening rate of the air quantity control valve 11 set in advance according to the current operating state.

상기 공기량 제어 밸브(11)는 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기량을 제어하기 위한 것으로서, 초기에는 최대로 개방된 상태가 되고, 상기 SCR 장치(50)의 온도를 높이기 위해서는 과급 부스트 압력을 낮춰야 하므로, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도를 줄이도록 한다.The air amount control valve 11 is for controlling the amount of air flowing into the engine 10, and is initially in the maximum open state, and in order to increase the temperature of the SCR device 50, the supercharging boost pressure must be lowered. , to decrease the degree of opening of the air amount control valve 11 .

따라서, 상기 목표 개도율 설정단계(S130)에서는 상기 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율을 설정한다.Accordingly, in the target opening rate setting step ( S130 ), the target opening rate of the air amount control valve 11 is set.

이때, 상기 목표 개도율 설정단계(S130)는 연비가 증가하고 배기가스가 감소하는 방향으로 상기 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율을 설정하고, 이는 미리 저장된 맵핑된 데이터로부터 설정될 수 있다. In this case, in the target opening rate setting step S130 , the target opening rate of the air amount control valve 11 is set in a direction in which fuel efficiency increases and exhaust gas decreases, which may be set from previously stored mapped data.

특히, 맵핑된 데이터에는 연료의 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율이 맵핑되어 있고, 이러한 맵핑 데이터는 상기 ECU(60)의 내부에 저장되어 있는바, 연료의 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 목표 개도율을 설정한다.In particular, in the mapped data, the opening rate of the air amount control valve 11 is mapped according to the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the amount of air required for combustion, and this mapping data is stored in the ECU 60 and is Accordingly, the target opening rate of the air amount control valve 11 is set according to the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the amount of air required for combustion.

개도율 축소 단계(S140)는, 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 상기 목표 개도율 설정단계(S130)에서 설정한 목표 개도율로 조정한다. 상기 공기량 제어 밸브(11)의 초기 개도율, 즉 최대 개방에서 상기 목표 개도율 설정단계(S130)에서 설정된 목표 개도율로 조정한다.In the step of reducing the opening rate ( S140 ), the opening rate of the air quantity control valve 11 is adjusted to the target opening rate set in the step of setting the target opening rate ( S130 ). The initial opening rate of the air amount control valve 11, that is, the target opening rate set in the target opening rate setting step S130 at the maximum opening is adjusted.

과급 부스트 압력 축소 단계(S150)는 흡기관에 설치된 터보차저의 컴프레서 전단의 압력, 즉 과급 부스트 압력이 축소되도록 한다. 상기 과급 부스트 압력은 상기 개도율 축소 단계(S140)에서 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도율을 낮춤으로써, 달성될 수 있다.The supercharging boost pressure reduction step S150 reduces the pressure in front of the compressor of the turbocharger installed in the intake pipe, that is, the supercharging boost pressure. The supercharging boost pressure may be achieved by lowering the opening rate of the air amount control valve 11 in the opening rate reducing step ( S140 ).

상기 과급 부스트 압력이 낮아지면, 상기 엔진(10)에서 공연비가 낮아지게 되어, 상기 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 상승하게 되며, 온도가 상승한 배기가스가 상기 SCR 장치(50)로 유입됨으로써, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 상승된다.When the supercharging boost pressure is lowered, the air-fuel ratio in the engine 10 is lowered, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 is increased, and the exhaust gas having the increased temperature is sent to the SCR device (50). By being introduced, the temperature of the SCR device 50 is increased.

SCR 승온 완료 판단단계(S160)는 상기 SCR 장치(50)의 온도가 상승하여 상기 SCR 장치(50)의 내부로 요소수 용액을 분사하여, 우레아 고형물이 형성을 방지할 수 있는 온도로 승온되었는지를 확인한다. 상기 SCR 장치(50)는 그 온도가 적정 온도로 승온되어야 상기 SCR 장치(50)의 내부로 요소수 분사노즐(53)을 이용하여, 요소수 용액을 분사하였을 때, 상기 요소수 용액이 상기 SCR 장치(50)의 촉매와 반응하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화시킬 수 있는 바, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 상기 SCR 장치(50)에서 질소산화물을 정화시킬 수 있는 활성화온도로 승온되었는지를 판단한다.In the SCR temperature increase determination step (S160), the temperature of the SCR device 50 rises and the urea solution is sprayed into the SCR device 50 to determine whether the temperature is raised to a temperature that can prevent the formation of urea solids. Check it. In the SCR device 50, when the urea solution is injected using the urea water injection nozzle 53 into the SCR device 50 only when the temperature is raised to an appropriate temperature, the urea solution is Since it is possible to purify nitrogen oxides contained in exhaust gas by reacting with the catalyst of the device 50 , the temperature of the SCR device 50 is raised to an activation temperature capable of purifying nitrogen oxides in the SCR device 50 . determine whether

상기 SCR 장치(50)의 전단에 설치된 온도센서(54)를 이용하여 상기 SCR 장치(50)가 활성화온도로 승온되었는지를 판단한다.It is determined whether the temperature of the SCR device 50 is raised to an activation temperature using the temperature sensor 54 installed at the front end of the SCR device 50 .

여기서, 상기 SCR 승온 완료 판단단계(S160)에서 상기 SCR 장치의 활성화 온도는 240℃ 내지 260 ℃로 설정되는 것이 바람직하고, 250℃로 설정되는 것인 특히 바람직하다. 이는 250℃ 가 되면, 상기 SCR 장치(50)로 요소수가 분사되면, 상기 SCR 장치(50)의 내부에 우레아 고형물이 존재하지 않고, 질소산화물이 정화되기 때문이다.Here, the activation temperature of the SCR device in the SCR temperature rising completion determination step (S160) is preferably set to 240 °C to 260 °C, particularly preferably set to 250 °C. This is because, when the temperature reaches 250° C., when urea water is injected into the SCR device 50, urea solids do not exist in the SCR device 50 and nitrogen oxides are purified.

한편, 상기 SCR 승온 완료 판단단계(S160)에서 상기 SCR 장치(50)의 온도가 요소수를 분사개시하기로 설정된 활성화 온도까지 상승한 것으로 판단되면, 하기의 요소수 분사단계(S170)가 수행된다. 하지만, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 요소수를 분사개시하기로 설정된 활성화 온도까지 상승하지 않은 것으로 판단되면, 상기 SCR 장치(50)로 고온의 배기가스가 지속적으로 공급되도록 상기 공기량 제어 밸브(11)의 개도를 목표 개도율로 유지한 상태에서 상기 엔진(10)을 제어하면서, 상기 SCR 승온 완료 판단단계(S160)를 반복해서 수행한다.On the other hand, when it is determined that the temperature of the SCR device 50 has risen to an activation temperature set to start spraying of urea water in the SCR temperature increase completion determination step (S160), the following urea water injection step (S170) is performed. However, if it is determined that the temperature of the SCR device 50 has not risen to the activation temperature set to start injecting urea water, the air amount control valve ( While controlling the engine 10 while maintaining the opening degree of 11) at the target opening rate, the SCR temperature increase determination step S160 is repeatedly performed.

요소수 분사단계(S170)는 상기 SCR 장치(50)가 활성화 온도에 도달하였다면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사한다. 상기 SCR 장치(50)의 내부에는 질소산화물을 정화시킬 수 있는 SCR 촉매가 도포되어 있는 바, 상기 요소수 분사노즐(53)을 이용하여 상기 SCR 장치(50)의 내부에 요소수를 분사함으로써, 상기 엔진(10)에서 배출된 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 정화시킬 수 있다.In the urea water injection step (S170), when the SCR device 50 has reached the activation temperature, the urea water solution is injected into the SCR device. An SCR catalyst capable of purifying nitrogen oxide is coated inside the SCR device 50. By injecting urea water into the SCR device 50 using the urea water injection nozzle 53, It is possible to purify nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the engine 10 .

한편, 상기 저속/저부하 운행 판단단계(S110)에서 상기 엔진(10)이 저속 또는 저부하로 운행되고 있지 않는 것으로 판단되면, 상기 요소수 분사단계(S170)가 바로 수행된다.On the other hand, if it is determined that the engine 10 is not operating at a low speed or a low load in the low speed/low load operation determination step S110, the urea water injection step S170 is performed immediately.

또한, 상기 냉간 운행 판단단계(S120)에서 상기 엔진(10)이 워밍업된 상태로 판단되는 경우에도, 상기 요소수 분사단계(S170)가 바로 수행된다.In addition, even when it is determined that the engine 10 is in a warmed-up state in the cold driving determination step S120 , the urea water injection step S170 is performed immediately.

상기 엔진(10)의 저속/저부하가 아니거나, 상기 엔진(10)의 워밍업이 완료된 상태라면, 상기 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 상기 SCR 장치(50)를 충분히 승온시킬 수 있는 상태이므로, 상기 SCR 장치(50)로 요소수 용액을 분사더라도, 정화효율이 낮아지거나 우레아 고형물이 형성되지 않는다.If it is not the low speed/low load of the engine 10 or the warming-up of the engine 10 is completed, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 can sufficiently increase the temperature of the SCR device 50 Since there is a state, even if the urea solution is sprayed to the SCR device 50, the purification efficiency is lowered or urea solids are not formed.

앞서 설명한 바와 같은 각 단계를 상기 차량의 엔진이 중지되기 전까지 계속해서 수행됨으로써, 도심지를 주행중인 버스와 같이, 저속/저부하로 운행하는 구간이 많은 차량에서도, 상기 SCR 장치(50)의 온도가 높아지도록 배출가스의 온도가 높아지도록하여 SCR 장치(50)의 온도가 충분히 상승한 상태에서 요소수 용액을 분사함으로써, 상기 질소산화물(NOx)의 정화효율을 높일 수 있다.As each step as described above is continuously performed until the engine of the vehicle is stopped, even in a vehicle with many sections running at low speed/low load, such as a bus running downtown, the temperature of the SCR device 50 is By spraying the urea solution in a state in which the temperature of the SCR device 50 is sufficiently increased by increasing the temperature of the exhaust gas to increase, the purification efficiency of the nitrogen oxides (NOx) can be increased.

10 : 엔진 11 : 공기량 제어밸브
12 : 배기관 21 : 연료탱크
22 : 연료펌프 23 : 필터
24 : HC도징모듈 25 : HC분사노즐
26 : 에어탱크 30 : DOC
31 : 온도센서 32 : 온도센서
40 : DPF 41 : 압력센서
42 : PM센서 50 : SCR 장치
51 : 요소수 탱크 52 : 요소수 공급모듈
53 : 요소수 분사노즐 54 : 온도센서
55 : 온도센서 56 : 전방 NOx 센서
57 : 후방 NOx 센서 60 : ECU
70 : DCU
S110 : 저속/저부하 운행 판단단계
S120 : 냉간 운행 판단단계
S130 : 목표 개도율 설정단계
S140 : 개도율 축소 단계
S150 : 과급 부스트 압력 축소 단계
S160 : SCR 승온 완료 판단단계
S170 : 요소수 분사단계
10: engine 11: air amount control valve
12: exhaust pipe 21: fuel tank
22: fuel pump 23: filter
24: HC dosing module 25: HC injection nozzle
26: air tank 30: DOC
31: temperature sensor 32: temperature sensor
40: DPF 41: pressure sensor
42: PM sensor 50: SCR device
51: urea water tank 52: urea water supply module
53: urea water injection nozzle 54: temperature sensor
55: temperature sensor 56: front NOx sensor
57: rear NOx sensor 60: ECU
70: DCU
S110: Low speed/low load operation judgment stage
S120: cold operation judgment step
S130: Target opening rate setting step
S140: Reduction of the opening rate
S150: Supercharge boost pressure reduction stage
S160: SCR temperature increase completion judgment step
S170: urea water injection step

Claims (14)

엔진으로부터 배출되는 배기관에 설치된 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치가 설치되어, 상기 엔진으로부터 배출된 질소산화물을 정화시키는 SCR 정화 시스템에 있어서,
상기 엔진을 제어하는 ECU(electronic control unit)는,
상기 엔진이 저속/저부하로 운행되면서, 상기 엔진이 충분히 워밍업되지 않은 것으로 판단되면, 상기 SCR 장치의 온도가 상승하도록 상기 엔진으로 유입되는 공기량을 제어하는 공기량 제어 밸브의 개도를 축소시키고, 상기 SCR 장치의 온도가 정해진 온도에 도달하면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사시키는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 시스템.
In the SCR purification system, the SCR (Selective Catalytic Reduction) device installed in the exhaust pipe discharged from the engine is installed to purify the nitrogen oxides discharged from the engine,
ECU (electronic control unit) for controlling the engine,
When it is determined that the engine is not sufficiently warmed up while the engine is running at a low speed/low load, the opening degree of the air amount control valve controlling the amount of air flowing into the engine is reduced to increase the temperature of the SCR device, and the SCR When the temperature of the device reaches a predetermined temperature, the SCR purification system, characterized in that for injecting the aqueous urea solution into the SCR device.
제1항에 있어서,
상기 ECU는, 상기 엔진의 회전수, 차량의 속도, 액셀의 개도량, 연료소모량, 및 엔진 부하 정보 중 어느 하나가 미리 설정된 값 이하이면, 상기 차량이 저속/저부하로 운행되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 시스템.
According to claim 1,
The ECU determines that the vehicle is operated at low speed/low load when any one of the engine rotation speed, vehicle speed, accelerator opening degree, fuel consumption, and engine load information is less than or equal to a preset value SCR purification system characterized.
제1항에 있어서,
상기 ECU는, 엔진 냉각수의 온도, 상기 엔진의 배기관에 설치된 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)의 입구 온도, 상기 엔진으로 유입되는 공기의 온도 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값보다 낮으면, 차량의 엔진이 냉간 운전 중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 시스템.
According to claim 1,
When at least one of a temperature of engine coolant, an inlet temperature of Diesel Oxidation Catalyst (DOC) installed in an exhaust pipe of the engine, and a temperature of air flowing into the engine is lower than a preset value, the engine of the vehicle is cooled SCR purification system, characterized in that it is determined that it is in operation.
제1항에 있어서,
상기 ECU는, 상기 공기량 제어 밸브의 개도율을 최대로 개방된 상태로부터 상기 엔진의 운행상태에 따라 결정된 목표 개도율로 축소시키는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 시스템.
According to claim 1,
and the ECU reduces an opening rate of the air amount control valve from a maximum open state to a target opening rate determined according to an operating state of the engine.
제1항에 있어서,
상기 ECU는 연료 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라 목표 개도율이 저장된 맵핑 데이터로부터 상기 공기량 제어 밸브의 목표 개도율을 설정하는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 시스템.
According to claim 1,
The ECU sets the target opening rate of the air quantity control valve from mapping data in which the target opening rate is stored according to a fuel injection timing, an injection amount of fuel, and an air quantity required for combustion.
차량의 엔진이 저속 또는 저부하로 운행되고 있는지를 판단하는 저속/저부하 운행 판단단계와,
상기 엔진이 저속/저부하로 작동하고 있다면, 엔진이 충분히 워밍업 되었는지를 판단하는 냉간 운행 판단단계와,
상기 엔진이 충분히 워밍업되었다면, 공기량 제어 밸브의 개도율을 현재 운행 상태에 따라 미리 설정된 공기량 제어 밸브의 목표 개도율로 설정하는 목표 개도율 설정단계와,
상기 공기량 제어 밸브의 개도율을 초기 개도율로부터 상기 목표 개도율 설정단계에서 설정된 목표 개도율로 상기 공기량 제어 밸브의 개도율을 축소하는 개도율 축소 단계와,
상기 공기량 제어 밸브의 개도율이 감소됨에 따라 과급 부스터 압력이 저감되는 과급 부스트 압력 축소 단계와,
SCR 장치의 온도가 요소수를 분사개시하기로 설정된 활성화 온도에 도달하였는지를 판단하는 SCR 승온 완료 판단단계와,
상기 SCR 장치가 활성화 온도에 도달하였다면, 상기 SCR 장치의 내부로 요소수 수용액을 분사하는 요소수 분사단계를 포함하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
A low-speed/low-load operation determination step of determining whether the engine of the vehicle is being operated at a low speed or a low load;
If the engine is operating at a low speed/low load, a cold operation determination step of determining whether the engine is sufficiently warmed up;
a target opening rate setting step of setting the opening rate of the air quantity control valve to the target opening rate of the air quantity control valve preset according to the current operating state when the engine is sufficiently warmed up;
an opening rate reducing step of reducing the opening rate of the air quantity control valve from the initial opening rate to the target opening rate set in the target opening rate setting step;
a supercharging boost pressure reduction step in which the supercharging booster pressure is reduced as the opening rate of the air amount control valve is reduced;
SCR temperature increase completion determination step of determining whether the temperature of the SCR device has reached the activation temperature set to start spraying urea water;
If the SCR device has reached the activation temperature, SCR purification efficiency improvement method comprising a urea water injection step of spraying an aqueous urea solution into the SCR device.
제6항에 있어서,
상기 저속/저부하 운행 판단단계는 상기 엔진의 회전수, 상기 엔진의 속도, 스로틀밸브의 개도량, 연료소모량, 및 엔진 부하 정보 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값 이하이면, 상기 차량이 저속/저부하로 운행되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
7. The method of claim 6,
In the low-speed/low-load driving determination step, when at least one of the engine rotation speed, the engine speed, the throttle valve opening degree, fuel consumption, and engine load information is less than or equal to a preset value, the vehicle is set at low speed/low load. A method for improving SCR purification efficiency, characterized in that it is determined that the vehicle is operated with a load.
제6항에 있어서,
상기 냉간 운행 판단단계는 엔진 냉각수의 온도, 상기 엔진의 배기관에 설치된 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)의 입구 온도, 상기 엔진으로 유입되는 공기의 온도 중 적어도 어느 하나가 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 차량의 엔진이 냉간 운전 중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
7. The method of claim 6,
In the cold driving determination step, when at least one of the temperature of the engine coolant, the inlet temperature of Diesel Oxidation Catalyst (DOC) installed in the exhaust pipe of the engine, and the temperature of the air flowing into the engine is lower than a preset value, the A method for improving SCR purification efficiency, characterized in that it is determined that the engine is in cold operation.
제6항에 있어서,
상기 개도율 축소 단계는, 상기 공기량 제어 밸브가 최대로 개방된 상태로부터 상기 목표 개도율로 상기 공기량 제어 밸브의 개도율이 축소되는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
7. The method of claim 6,
In the step of reducing the opening rate, the SCR purification efficiency improvement method, characterized in that the opening rate of the air quantity control valve is reduced from a state in which the air quantity control valve is maximally opened to the target opening rate.
제6항에 있어서,
상기 SCR 승온 완료 판단단계에서 상기 SCR 장치의 활성화 온도는 240℃ 내지 260 ℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
7. The method of claim 6,
SCR purification efficiency improvement method, characterized in that the activation temperature of the SCR device in the step of determining the completion of the SCR temperature increase is set to 240 °C to 260 °C.
제6항에 있어서,
상기 목표 개도율 설정단계는 연비가 증가하고 배기가스가 감소하는 방향으로 미리 저장된 맵핑 데이터로부터 설정되는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
7. The method of claim 6,
The target opening rate setting step is a method for improving SCR purification efficiency, characterized in that it is set from mapping data stored in advance in a direction in which fuel efficiency is increased and exhaust gas is decreased.
제11항에 있어서,
상기 목표 개도율 설정단계에서는 연료의 분사시기, 연료의 분사량 및 연소에 필요한 공기량에 따라 상기 맵핑 데이터가 설정되는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
12. The method of claim 11,
In the target opening rate setting step, the method for improving SCR purification efficiency, characterized in that the mapping data is set according to an injection timing of fuel, an injection amount of fuel, and an amount of air required for combustion.
제6항에 있어서,
상기 저속/저부하 운행 판단단계에서,
상기 차량이 저속/저부하가 아닌 상태로 운행되면, 상기 요소수 분사단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.
7. The method of claim 6,
In the low-speed/low-load operation determination step,
SCR purification efficiency improvement method, characterized in that the urea water injection step is performed when the vehicle is driven in a state other than low speed/low load.
제6항에 있어서,
상기 냉간 운행 판단단계에서 상기 엔진이 워밍업된 것으로 판단되면, 상기 상기 요소수 분사단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 SCR 정화 효율 개선 방법.

7. The method of claim 6,
When it is determined that the engine is warmed up in the cold driving determination step, the urea water injection step is performed.

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