KR20000070868A - 연소 장치를 제어하고 배기 가스를 촉매 정화하기 위한 방법및 장치, 및 연소 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연소 장치를 제어하고 배기 가스를 촉매 정화하기 위한 방법 및 장치 그리고 연소 장치에 관한 것이다. 배기 가스(13) 중의 유해 물질을 유해 물질에 투여되는 유체(32)의 도움으로 연소 장치(10)로부터 촉매 제거하기 위해, 연소 장치(10)를 제어함에 있어서 배기 가스(13) 중의 유해 물질의 유동률(50)에 대한 목표값을 미리 설정하는 것이 제안된다. 이러한 방식으로, 유체(32)의 투여가 유해 물질의 유동률(50)에 상응하게 매우 간단해진다. 본 발명은 특히 내연 기관의 배기 가스(13)를 정화하는데 적합하다.
Description
연소 장치에서 화석 연료의 연소시 질소, 탄화 수소, 일산화 탄소, 황산화물과 같은 많은 양의 유해 물질이 발생하고, 상응하는 연소 온도에서 다이옥신 및 푸란이 발생하며, 상기 유해 물질들은 연소 장치의 배기 가스에 의해 주변 환경에 도달할 수 있다. 상기 방식의 연소 장치는 예를 들어 보일러 장치, 화력 발전소 및 내연 기관일 수 있다.
전술한 유해 물질의 배출을 제한하는 엄격한 법적 규정으로 전술한 연소 장치에 있어서 배기 가스에 포함된 유해 물질을 줄이기 위한 배기 가스의 추가 처리가 필요하다. 이를 위해, 과거에 다수의 촉매가 개발되었다. 이에 따라, 질소 산화물을 감소시키기 위해 전술한 DeNOx-촉매가 공지되어 있으며, 상기 DeNOx-촉매는 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 적합한 환원제, 대부분은 암모니아로 선택적 촉매 환원(SCR) 방법에 따라 환경 친화적인 질소 및 물로 변환한다. 상기 환원제 또는 상기 환원제의 전구 물질, 예를 들어 요소가 암모니아 암모니아 전구 물질로서 배기 가스의 흐름 방향으로 촉매 변환기 전에 배기 가스에 제공된 다음, 바람직하게 배기 가스에 포함된 질소 산화물과의 균등 혼합으로 촉매로 된다.
불꽃 점화 내연 기관의 배기 가스의 유해 물질을 감소시키는데 있어서 예를 들어 귀금속을 함유하는 촉매가 공지되어 있으며, 상기 촉매에서 탄화 수소 및 일산화탄소는 질소 산화물과 함께 이산화탄소, 질소 및/또는 물로 변환된다.
특히 요즘에는 많은 곳에서, 디젤 엔진의 배기 가스내의 질소 산화물 함량을 현저히 감소시킬 수 있는 제어된 디젤 촉매를 개발하고 있다. 그러나, 배기 가스내에서 질소 산화물을 감소시키는 것은 배기 가스 중의 대기 산소의 높은 잔류 함량으로 인해 불꽃 점화 내연 기관에 있어서 공지된 귀금속 함유 촉매로는 불가능하다. 그 대신, 디젤 엔진의 배기 가스내의 질소 산화물을 제거하기 위해 전술한 DeNOx-촉매가 사용될 수 있다. 그러나, 디젤 엔진이 특히 견인에 사용될 때에는 일반적으로 변동적인 부하 및 회전수로 작동하기 때문에, 시간 유닛당 형성되는 질소 산화물 양은 넓은 허용 범위에서 변동한다. 물론, 작동 상태가 변하는 다른 연소 장치에 대해서도 동일하게 적용된다.
한편으로 질소 산화물의 분해율을 높이기 위해 그리고 다른 한편으로 사용된 환원제의 손실을 방지하기 위해, 환원제의 투여가 적합한 조치에 의해 반응의 화학량에 상응하게 질소 산화물의 생성량에 정확히 매칭되어야 한다. 추가로, 환원제로 사용된 암모니아가 독성을 띄고 작은 농도에서 이미 사람들에게 현저한 사용 부담을 주게 되는 어려움이 나타난다. 제 1 반응제로서의 유해 물질이 배기 가스에 추가로 제공된 제 2 반응제로서의 유체과 반응하는 다른 촉매 정화 방법에서도 정확한 양의 투여가 필요하다.
유체의 이러한 정확한 양의 투여는 많은 기술적 비용과 연관된다. 왜냐 하면, 형성된 유해 물질의 모니터링 외에도 추가적으로 연소 장치의 작동에 관여하는 패러미터 예를 들어 온도 및 부하, 촉매의 작용에 관여하는 패러미터 예를 들어 촉매 온도 및 저장 능력 그리고 배기 가스 패러미터 예를 들어 압력 및 온도가 고려되어야 하기 때문이다. 질소 산화물 함유 배기 가스내에 유체의 제공을 제어하기 위한, 전술한 패러미터를 고려한 방법은 EP 0 697 062 B1에 공지되어 있다. 유체 제공을 위해 필요한 투여 시스템은, 연소 장치의 각각의 작동 상태에서 결점 없이 작동하기 위해, 바람직하게 못하게 유체의 넓은 유동률에 대해서 그리고 매우 유동적으로 설계될 수 밖에 없다. 이러한 투여 시스템은 많은 비용과 관련된다. 왜냐 하면, 상기 시스템이 각각의 장치에 적응되어야 하기 때문이다.
본 발명은 연소 장치를 제어하고 연소 장치에 의해 형성된 배기 가스 중의 유해 물질을 촉매 정화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 이 경우 유해 물질은 배기 가스에 투여된 유체와 화학적으로 반응한다. 이러한 반응은 예를 들어 소위 DeNOx-촉매 변환기에서 진행되는, 암모니아와 같은 환원제에 의해 질소 산화물이 질소 및 물로 변환되는 반응이다. 본 발명은 또한 연소 장치, 특히 상기 방식의 장치가 장착된 내연 기관에 관한 것이다.
도 1은 연소 장치의 유해 물질의 유동률 조절에 대한 제 1 경과 다이어그램이며,
도 2는 연소 장치의 유해 물질의 유동률 조절에 대한 제 2 경과 다이어그램이고,
도 3은 질소 산화물의 유동률이 조절되는, 배기 가스 중의 질소 산화물을 촉매 제거하기 위한 연결 장치를 갖는 디젤 엔진을 도시하며,
도 4는 제어되지 않은 상태에서 내연 기관의 배기 가스 중의 질소 산화물의 유동률 경과를 회전수와 부하의 함수로 도시하고,
도 5는 일정 목표값으로 제어한 상태에서 내연 기관의 배기 가스 중의 질소 산화물의 유동률 경과를 회전수와 부하의 함수로 도시하며,
도 6은 부하에 대한 1차 목표값으로 조절한 상태에서 내연 기관의 배기 가스 중의 질소 산화물의 유동률 경과를 부하와 회전수의 함수로 도시하고,
도 7은 부하 및 회전수에 대한 1차 목표값으로 조절한 상태에서 내연 기관의 배기 가스 중의 질소 산화물의 유동률 경과를 회전수와 부하의 함수로 도시한다.
본 발명의 목적은, 유체가 배기 가스에 투여되는, 배기 가스의 촉매 정화를 위한 방법 및 장치에 있어서 선행 기술에 비해 기술적으로 더 간단하고 저렴한 해결책을 제공하는 것이다. 이에 따라, 유체 또는 유체의 2차 생성물의 많은 손실이 없이 유해 물질의 높은 분해율어 얻어져야 한다. 또한, 본 발명의 목적은 상기 방식의 장치가 장착된 연소 장치를 제공하는 것이다.
방법과 관련한 상기 목적은 연소 장치를 제어하기 위한 방법 및 연료를 연소하기 위한 연소 장치의 배기 가스 중의 유해 물질을 촉매 제거하기 위한 방법에 의해 달성되며, 이 경우 유체는 유해 물질의 유동률에 상응하게 배기 가스에 투여되고 연소를 제어하기 위해 유해 물질의 유동률에 대한 목표값이 미리 설정된다.
이 경우 본 발명은, 연소시 생기는 유해 물질의 유동률이 상당 부분 압력 및 온도와 같은 연소시의 조건에 따라 달라진다는 생각으로부터 출발한다. 이 경우, 유해 물질의 유동률은 시간 유닛당 유해 물질의 흐름량으로 정의되며, kg/sec으로 측정한다. 따라서, 연소는 유해 물질의 유동률에 대해 설정된 목표값에 상응하게 제어된다. 상기 방식의 연소 제어에 의해 물론 유동률의 조절, 즉 설정된 목표값에 근사한 특정 허용 범위내에서의 유동률값 세팅이 가능하다. 유동률이 이러한 방식으로 연소 장치의 변동하는 작동 상태에서 더이상 넓은 허용 범위에서 변동하지 않기 때문에, 배기 가스 중의 유해 물질 촉매 제거에 필요한 유체의 투여량 제어가 간단해진다. 즉, 유해 물질의 목표값에 상응하게 유체의 작은 유동률에 대해서만 투여가 세팅될수 있고 상기 범위에 대해 최적화될 수 있다. 투여 장치(dosing device)의 유동성이 큰 세팅은 배제된다.
바람직하게, 연소에 제공되는 공기량 및/또는 연소에 제공되는 연료량 조절에 의한 연소의 제어가 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 상응하는 유해 물질에 대한 중요한 패러미터인 연소시의 온도가 제어된다. 화석 연료의 연소에서는, 연소시의 온도를 약간 하강시키는 것이 유해 물질의 생성을 현저히 감소시키는 결과를 가져온다는 것이 공지되어 있다. 내연 기관에서는 특히 연소에 제공되는 연료/공기-혼합물을 조절함으로써 출력 감소 없이 연소 온도가 변화될 수 있다. 연료/공기-혼합물의 조절은 내연 기관에서 공기 흡입구에 있는 드로틀 밸브에 의해 약간은 기계적으로 이루어질 수 있다. 연료/공기-혼합물의 직접 조절도 전자적 또는 기계적 방법으로 카부레터(carburetor)에 의해 가능하다.
내연 기관에서는 바람직하게 점화 시점 및/또는 연료 공급 시점 또는 분사 시점의 조절에 의해 연소를 제어할 수 있다. 이러한 방식으로 연소 스타트가 시간적으로 지연된다. 통상적으로 연소 스타트는 소위 피스톤의 상부 사점 전에 즉, 상부 전환점 전에 이루어진다. 연소 스타트가 시간적으로 앞쪽으로 이동하면, 연소는 압축 영역, 즉 상대적으로 높은 온도 및 상대적으로 높은 압력에서 이루어진다. 이와 반대로 연소 시타트가 시간적으로 뒤쪽으로 옮겨지면, 연소는 폭발 영역, 즉 상대적으로 낮은 온도 및 상대적으로 낮은 압력에서 이루어진다. 따라서, 적은 질소 산화물이 형성된다. 분사 장치를 갖는 현대적인 엔진에서는 출력에 손상을 주지 않고 그리고 연료 소비를 유지하거나 향상시키면서 이러한 방식의 제어가 가능하다. 자체 점화 디젤 엔진에서는 연소 시점의 세팅이 연료 공금 시점 또는 분사 시점의 세팅에 의해 이루어질 수 있다. 이에 비해, 불꽃 점화-엔진에서는 연소의 제어가 점화 시점의 조절에 의해 이루어질 수 있다.
촉매 작용에 있어서 필수적인 유체를 배기 가스에 제공하기 위한 투여 장치에 있어서, 배기 가스 중의 유해 물질의 유동률에 대해 일정한 목표값이 미리 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 투여 장치는 특히 간단하다. 즉, 작은 유동률에 대해 세팅될 수 있다. 이러한 방식으로 투여 장치의 저렴한 연속 제조가 가능하다. 상기 방식의 제어는 특히 예를 들어 전자 엔진 제어 장치를 갖는 현대적인 내연 기관에서 가능하다.
조립 구조 또는 기타 주변 조건으로 인해 유해 물질의 유동률이 일정한 목표값에 상응하게 조절될 수 없는 연소 장치에서는, 연소 장치의 작동 상태를 특징짓는 값에 대한 1차 종속성을 갖는 유동률에 대한 목표값을 미리 설정하는 것이 바람직하다. 작동 상태를 특징짓는 이러한 값은 예를 들어 부하 또는 내연 기관에서 엔진 회전수일 수 있다. 제거될 유해 물질의 유동률이 조절되지 않는 연소 장치에서 작동 상태를 특징짓는 값의 작은 변화, 예를 들어 온도의 작은 변화가 유동률의 큰 변화를 가져올 수 있기 때문에, 1차 매칭된 목표값으로의 제어가 이미 투여 장치 세팅의 관점에서 많은 향상을 가져온다. 제거될 유해 물질의 유동률에 대해, 연소 장치의 작동 상태를 특징짓는 다수의 값에 대해 1차 종속을 갖는 목표값이 미리 설정되는 것이 바람직하다.
배기 가스 정화 장치와 관련한 목적은 본 발명에 따라, 배기 가스를 안내하기 위한 배기 가스 채널, 유체를 배기 가스에 투여하기 위한 장치 및 유체로 유해 물질을 변환하기 위한, 배기 가스 채널에 내장된 촉매 변환기를 갖는 연소 장치의 배기 가스 중의 유해 물질을 촉매 제거하기 위한 장치에 의해 달성되며, 이 경우 제거될 유해 물질의 유동률을 결정하기 위한 장치, 유체를 투여하기 위한 장치, 그리고 유동률을 결정하기 위한 장치와 연결되고 제어 파이프에 의해 연소 장치에 연결될 수 있는 제어 유닛이 포함되며, 유동률을 조절하고, 상응하게 연소 장치의 연소를 제어하며, 유동률에 상응하게 유체를 투여하기 위한 제어 유닛이 제공된다.
바람직하게, 유해 물질의 유동률을 결정하기 위한 장치가 배기 가스 채널에서 배기 가스의 흐름 방향으로 촉매 변환기 앞에 배치된 유동률을 측정하기 위한 측정 장치로서 형성된다. 그러나, 전자 메모리에 특성 다이어그램이 저장되는 것도 가능하며, 상기 전자 메모리로부터 연소 장치의 각각의 작동 상태에 따라 유해 물질 유동률의 특성 다이어그램이 도출될 수 있다. 이러한 경우, 유동률을 결정하기 위한 장치는 작동 상태를 검출하기 위한 장치, 예를 들어 부하 또는 연료 소비와 같은 작동에 관여하는 패러미터의 측정에 의해 전술한 전자 메모리 및 상기 메모리로부터 도출된 특성 다이어그램을 판독하기 위한 컴퓨터 유닛을 포함한다.
상기 방식의 배기 가스 정화 장치는 존재하는 연소 장치의 배기 가스 파이프에 직접 연결되거나 배기 가스 파이프에 직접 내장될 수 있다.
측정된 유해 물질 유동률에 대한 측정값을 저장하기 위해 제어 유닛에 전자 메모리가 제공될 수 있다. 상기 방식의 메모리에는, 유동률에 대한 목표값 또는 1차 종속 목표값의 경우 연소 장치의 작동 상태를 특징짓는 하나 또는 다수의 값으로부터의 목표값을 계산하기 위한 미리 설정된 특성 곡선 또는 미리 설정된 특성 다이어그램이 저장될 수 있다. 또한, 연소 장치를 제어하기 위해 제어 유닛에 마이크로 칩이 장착될 수 있으며, 상기 마이크로 칩은 측정된 유동률의 실제값과 제어된 목표값 사이의 차이로부터 연소 장치에 대한 상응하는 제어 신호를 계산하거나 저장된 데이터를 산출한다. 또한, 제어 유닛은 조절된 제어 신호에 상응하게, 유해 물질의 촉매 제거에 필요한 유체의 상응하는 양을 배기 가스에 투여하는 데에도 적합하다.
제어 파이프는 바람직하게, 연소 장치로의 연결을 위한 그리고 연소에 제공되는 공기량 및/또는 연료량의 세팅을 위한 커플링 부재를 포함한다.
공지된 바와 같이 연소가 실린더에서 이루어지는 내연 기관의 배기 가스를 정화하는 데 있어서, 제어 파이프가 엔진으로의 연결을 위한 그리고 점화 시점 및/또는 연료의 공급 시점을 조절하기 위한 커플링 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방식의 커플링 부재는 예를 들어 전자 제어 케이블로 형성될 수 있으며, 상기 전자 케이블은 현대적인 내연 기관에 존재하는 전자 분사 장치와 직접 커플링될 수 있다.
연소 장치와 관련하여, 본 발명에 따른 목적은 연소 장치, 특히 청구항 제 6항 내지 제 8항의 특징부를 갖는, 배기 가스 중에 함유된 유해 물질을 촉매 제거하기 위한 장치가 제공된 내연 기관에 의해 달성된다.
도 1은 경과 다이어그램의 도움으로 연소 장치의 유해 물질의 유동률을 일정 목표값으로 조절하기 위한 방법을 설명한다. 제 1 공정 단계에서는 예를 들어 유해 물질 농도를 측정하고 배기 가스의 흐름 속도를 측정하기 위한 센서가 장착된 측정 장치에 의해 유해 물질의 유동률 계산을 위한 데이터가 검출된다. 제 2 공정 단계에서는 검출된 데이터로부터 유동률이 계산될 수 있다. 또한, 전자 메모리에 특성 다이어그램을 저장하는 것이 가능하며, 상기 전자 메모리로부터 연소 장치의 각각의 작동 상태에 따른 유해 물질의 유동률의 특성 다이어그램이 산출될 수 있다. 내연 기관의 경우, 예를 들어 회전수, 부하(토크), 충전 공기 온도, 충전 압력 또는 연료 소비와 같은 내연 기관의 작동 상태를 특징짓는 패러미터와 유해 물질의 유동률의 동시 측정에 의해 상기 방식의 특성 다이어그램이 테스트 상태에서 검출된다. 유동률은 전술한 패러미터 및 내연 기관의 배기 가스 중에 있는 유해 물질의 농도로부터 얻어진다. 특성 다이어그램을 사용하는 경우 제 1 공정 단계에서 연소 장치의 작동 상태를 특징짓는 적어도 하나의 패러미터가 측정될 수 있으며, 제 2 공정 단계에서는 그것으로부터 특성 다이어그램의 도움으로 유해 물질의 유동률값이 측정된다. 계산된 유동률값은 제 3 공정 단계에서 실제값으로 저장된다.
제 4 공정 단계에서는 연소 장치에 상응하게 미리 설정되고 예를 들어 메모리에 설정된 유동률에 대한 목표값이 호출된다. 검출되고 저장된 유동률에 대한 실제값이 그 다음 제 5 공정 단계에서 호출된 유동률의 목표값과 비교된다. 측정된 실제값과 저장된 목표값과의 차이가 주어진 허용값보다 작으면, Y 결정이 내려지고 제 7 공정 단계에 상응하게 유해 물질의 유동률에 대한 설정된 목표값에 상응하는, 촉매에서 유해 물질과 반응하는 유체의 양이 배기 가스에 투여된다. 그 다음, 제 1 내지 제 7 단계가 반복된다. 유동률에 대한 실제값과 목표값 사이의 차이가 설정된 허용값보다 크면, N 결정이 내려지고 제 6 공정 단계에서 유동률값을 보정하기 위해 상응하는 제어 신호가 연소 장치에 보내진다. 이러한 제어 신호는 예를 들어 내연 기관의 전자 분사 장치에 직접 사용되고 예를 들어 점화 시점 또는 분사 시점을 변경하는 전자 신호일 수 있다. 전체 공정은 분리되어 그리고 연속적으로 진행된다.
도 2는 제거될 유해 물질의 유동률을 목표값으로 조절하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 목표값은 연소 장치의 작동 상태를 특징짓는 값에 대한 1차 종속성을 갖는다. 작동 상태를 특징짓는 이러한 값은 예를 들어 내연 기관의 회전수, 제어 로드 구간 또는 부하일 수 있다. 도 2에 도시된 방법은 도 1에 도시된 방법과 비교하여, 제 4 공정 단계, 즉 주어진 목표값의 호출이 생략되고 제 8 및 제 9 공정 단계로 대체되는 것에서 차이가 있다. 제 9 공정 단계에서는 유해 물질의 유동률에 대한 목표값을 결정하기 위해 작동 상태를 특징짓는 하나 또는 다수의 값이 예를 들어 측정에 의해 검출된다. 제 8 공정 단계에서는 예를 들어 전자 메모리에 저장된 미리 설정된 특정 곡선 또는 특성 다이어그램에 상응하게 유동률에 대한 제어될 목표값이 얻어진다. 각각 실제 작동 상태에 매칭되는 유동률에 대한 이러한 목표값에 의해, 도 1에 이미 설명한 것 처럼, 제 5 공정 단계에서 유동률에 대한 실제값과 주어진 목표값의 비교가 이루어진다.
도 3은 연소 장치(10)로서 디젤 엔진을 도시하며, 상기 디젤 엔진에는 질소 산화물의 유동률을 일정한 목표값으로 조절한, 질소 산화물을 제거하기 위한 배기 가스 정화 장치가 제공된다. 상기 디젤 엔진은 연료-공급부(16) 및 공기 흡입부(18)를 갖는 전자 분사 장치(14)를 포함한다. 디젤 엔진에서 연료 연소시에 생기는 배기 가스(13)는 배기 가스 채널(12) 및 배기 가스 채널(12)에 내장된 촉매 변환기(catalytic converter)(20)를 통해 외부로 안내된다. 이 경우, 촉매 변환기(20)는 소위 DeNOx-촉매 변환기로 형성되며, 상기 DeNOx-촉매 변환기는 공지된 SCR-방법에 의해 질소 산화물을 암모니아와 같은 환원제의 도움으로 분자 질소 및 물로 변환한다. 필요한 양의 암모니아는 투여된 요소의 가수 분해 효소에 의해 얻어진다. 이 경우, 상기 요소는 유해 물질 제거에 필요하고 추가로 배기 가스(13)에 제공되는 유체(32)에 상응하며, 상기 유체(32)는 유해 물질과 화학적으로 반응한다.
요소의 투여를 위해 투여 장치(22)가 제공되며, 상기 투여 장치(22)는 저장 탱크(30), 공급 파이프(28), 투여 밸브(24) 및 분사 노즐(26)을 포함한다. 상기 투여 밸브(24)는 연결부(42)에 의해 전자적으로 제어될 수 있다. 요소의 가수 분해를 위해 추가로 분사 노즐(26) 뒤에 있는 배기 가스 채널(12)에 표시되지 않은 가수 분해-촉매 변환기가 제공될 수 있다. 또한, 디젤 엔진(10)의 배기 가스 채널(12)에는 질소 산화물의 유동률을 검출하기 위한 측정 장치(34)가 있다. 상기 측정 장치(34)는 질소 산화물의 농도를 측정하고 배기 가스의 흐름 속도를 결정하기 위한 센서를 포함한다. 측정 장치(34)에 의해 측정된, 질소 산화물의 유동률을 계산하기 위한 데이터는 연결부(38)를 통해 검출된다.
질소 산화물의 유동률을 조절하기 위해 제어 유닛(36)이 제공되고, 상기 제어 유닛(36)은 연결부(38)를 통해 측정 장치(34)에 의해 수용된 데이터를 검출하고 그것으로부터 질소 산화물의 유동률을 계산한다. 또한, 제어 유닛은 연소를 제어하기 위해 연결부(40)에 의해 디젤 엔진의 전자 분사 장치(14)와 연결된다.
질소 산화물의 유동률에 대한 계산된 실제값이 설정된 허용 범위내에 있고 질소 산화물의 유동률에 대한 설정된 목표값 위에 있으면, 연결부(40)를 통해 전자 제어 신호의 도움으로 디젤 엔진의 분사 시점이 폭발 영역으로, 즉 시간적으로 뒤로 지연된다. 배출되는 질소 산화물의 양이 이러한 방식으로 감소된 압력 및 감소된 온도로 인해 적어진다. 따라서, 반대로 분사 시점이 시간적으로 앞으로 옮겨지면, 질소 산화물의 유동률에 대한 실제값이 설정된 허용 범위 밖에 그리고 설정된 목표값 아래에 놓인다. 설명된 제어 방법이 분사 장치를 갖는 현대적인 엔진에서는 성능의 손상 없이 그리고 연료 소비의 증가 없이 가능하다.
도 4 내지 도 7에서는 내연 기관의 배기 가스 중의 질소 산화물의 유동률(50)이 각각 내연 기관의 회전수(51)와 부하(52)의 함수로 도시된다. 이 경우, 유동률(50)은 g/h로, 회전수(51) 및 부하(52)는 각각 용적값의 %로 표시된다. 유동률(50)이 도 4에 따라 조절되지 않으면, 조절되지 않은 질소 산화물의 유동률에 상응하게 유체를 배기 가스에 투여하도록 하는 방법의 실현이 기술적으로 어려울 것으로 예상된다. 유동률(50)의 큰 유동 범위로 인해 배기 가스 흐름에 유체를 일정한 양으로 투여하기 위한 투여 장치가 유동성이 크게 그리고 내연 기관의 넓은 작동 범위에서 정확히 작동하도록 설계되어야 한다. 상응하는 회전수(51) 또는 부하(52)에 따른 유체의 투여는 유동률(50)에 정확히 맞출 수 없다. 왜냐 하면, 회전수(51) 또는 부하(52)의 작은 변동이 유동률(50)의 큰 변화를 가져올 수 있기 때문이다.
이에 비해, 도 5에서는 전술한 유해 물질의 유동률(50)이 연소 장치의 연소 제어에 의해 일정한 목표값으로 제어된다. 회전수(51) 및 부하(52)에 상관 없이 유해 물질의 유동률은 거의 일정하게 유지된다. 분사 장치를 갖는 내연 기관에 있어서 비교적 간단하게 실현될 수 있는 이러한 방식의 제어에서 유체를 제공하기 위한 투여 장치가 작은 유동률에 대해서만 세팅될 수 있어서 저렴하게 설계될 수 있다. 이러한 방식의 투여 장치의 제조는 저렴한 연속 제조에서 가능하다.
내연 기관이 그것의 구조적 상태로 인해, 일정한 목표값으로의 질소 산화물의 유동률(50) 조절이 가능하도록 제어될 수 없는 경우에는, 유동률(50)이 작동 상태를 특징짓는 하나 또는 다수의 값에 대해 1차 종속을 갖는 목표값으로 조절될 수 있다. 이것은 일반적으로 구형 엔진에서도 가능하다. 도 6에서는 예를 들어 내연 기관의 부하(51)에 대해 1차 종속을 갖는 목표값으로의 유동률(50) 조절이 도시된다. 도 7에서는 목표값으로의 유동률(50) 조절이 도시되며, 이 경우 목표값은 회전수(51) 및 부하(52)에 대해 1차 종속을 갖는다. 도시된 2가지 경우에서도 투여 장치는 조절되지 않은 유동률에 따른 유체 투여를 위한 투여 장치에서보다 저렴하게 구현될 수 있다. 또한, 높은 투여 정확성을 얻을 수 있다. 왜냐 하면, 회전수(51) 또는 부하(52)의 변화가 1차 관계로 인해 동일한 요소만큼의 유동률(50) 변화를 가져오기 때문이다.
Claims (10)
- 연소 장치(10)를 제어하고 연소 장치(10)에서 형성된 배기 가스(13) 중의 유해 물질을 배기 가스(13)에 유체(32)를 투여함으로써 촉매 제거하기 위한 방법에 있어서,연소 장치(10)내에서의 연소를 제어하기 위해 유해 물질의 유동률(50)에 대한 목표값을 미리 설정하고 유동률(50)에 상응하게 유체(32)를 배기 가스(13)에 투여하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,연소에 공급되는 공기량 및/또는 연료량을 조절함으로써 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,점화 시점 및/또는 연료의 공급 시점을 조절함으로써 내연 기관의 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,유해 물질의 유동률(50)에 대해 일정한 목표값을 미리 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,유해 물질의 유동률(50)에 대해 연소 장치의 작동 상태를 특징짓는 값에 1차 종속적인 목표값을 미리 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 연소 장치(10)를 제어하며, 배기 가스(13)를 안내하기 위한 배기 가스 채널(12), 유체(32)를 배기 가스(13)에 투여하기 위한 장치(22) 및 배기 가스 채널(12)에 내장된, 유체(32)를 이용해 유해 물질을 변환하기 위한 촉매 변환기(20)를 갖는 연소 장치(10)의 배기 가스(13) 중의 유해 물질을 촉매 제거하기 위한 장치에 있어서,상기 장치에 유해 물질의 유동률(50)을 결정하기 위한 장치(34), 그리고 유체(32)를 투여하기 위한 장치(22) 및 유동률(50)을 결정하기 위한 장치(34)와 연결되고 제어 파이프를 통해 연소 장치(10)에 연결될 수 있는 제어 유닛(36)이 포함되며, 유동률(50)을 조절하고, 미리 설정될 수 있는 유동률(50)에 대한 목표값에 상응하게 연소 장치(10)의 연소를 제어하며, 유동률(50)에 상응하게 유체(32)를 투여하기 위한 제어 유닛(36)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항에 있어서,유동률(50)을 결정하기 위한 장치(34)가 배기 가스 채널(12)에서 배기 가스(13)의 흐름 방향으로 촉매 변환기(20) 앞에 배치된 측정 장치로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항 또는 제 7항에 있어서,제어 파이프가 연소 장치(10)로의 연결을 위한 및 연소에 공급되는 공기량 및/또는 연료량의 세팅을 위한 커플링 부재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항 또는 제 7항에 있어서,제어 파이프가 내연 기관으로의 연결을 위한 및 점화 시점 및/또는 연료 공급 시점의 조절을 위한 커플링 부재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 배기 가스(13) 중에 함유된 유해 물질을 촉매 제거하기 위한 제 6항 내지 제 9항에 따른 장치를 갖는 연소 장치(10), 특히 내연 기관.
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