KR20010079882A - 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법 - Google Patents

연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010079882A
KR20010079882A KR1020017003612A KR20017003612A KR20010079882A KR 20010079882 A KR20010079882 A KR 20010079882A KR 1020017003612 A KR1020017003612 A KR 1020017003612A KR 20017003612 A KR20017003612 A KR 20017003612A KR 20010079882 A KR20010079882 A KR 20010079882A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
control device
functional relationship
amount
combustion
Prior art date
Application number
KR1020017003612A
Other languages
English (en)
Inventor
로날트 노이페르트
Original Assignee
칼 하인쯔 호르닝어
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 칼 하인쯔 호르닝어, 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 칼 하인쯔 호르닝어
Publication of KR20010079882A publication Critical patent/KR20010079882A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질량을 촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법에 관한 것이다. 제어된 디젤 촉매 컨버터에서 반응제를 정확하게 도우징해야 하는 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해, 함수 관계를 이용하여 반응제(11)의 도우징을 연소 장치(1)의 작동에 관련된 파라미터에 매칭시키고, 유해 물질 측정에 의해 함수 관계를 보정한다. 유해 물질 측정 및 경우에 따라서 보정은 배기 가스 정화 장치(8)에 속하지 않은 배기 가스 테스트 장치(30)에 의해 실행된다.

Description

연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을 촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법 {EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM AND METHOD FOR CATALYTICALLY REDUCING THE CONTENT OF POLLUTANTS IN THE EXHAUST GAS OF AN INTERNAL COMBUSTION SYSTEM}
하나 또는 다수의 변수에 의해 정해진 상태에 하나의 값을 할당하는 수학적기능을 함수 관계라고 할 수 있다. 이러한 함수 관계는 특히 특성 곡선 또는 다차원 특성 필드의 형태를 가질 수 있다.
연소 장치, 특히 자동차 견인을 위한 내연 기관 내에 화석 연료 에너지 캐리어를 사용함으로써, 배기 가스 내에 함유된 유해 물질량에 의해 특히 공업 국가에서 큰 문제점이 야기된다.
오토모터의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을 감소시키기 위해 귀금속이 함유된 상이한 촉매 컨버터가 공지되어 있으며, 상기 촉매 컨버터에서 탄화수소 및 일산화탄소가 산화 질소 및 나머지 산소와 반응하여 이산화탄소, 질소 및 물로 변환된다. 현재 디젤 모터의 유해 물질 배출을 줄이기 위해, 많은 장소에서 제어된 디젤 촉매 컨버터가 발전되고 있다. 상기 디젤 촉매 컨버터에 의해, 디젤 모터의 배기 가스 내에 함유된 산화 질소량을 감소시킬 수 있을 것이다. 바람직하게는 소위 NOX제거 촉매 컨버터가 사용되며, 상기 촉매 컨버터는 배기 가스 내에 함유된 산화 질소를 선택적인 촉매 환원 방법(SCR)에 따라 적합한 반응제, 통상적으로 암모니아에 의해 무공해 질소 및 물로 변환시킨다. 여기서, 반응제 또는 반응제의 앞 단계는 배기 가스의 흐름 방향으로 볼 때 촉매 컨버터 앞에서 배기 가스 내로 공급되어, 바람직하게 배기 가스 내에 함유된 산화 질소와 균일하게 혼합되어 촉매 컨버터 내로 들어간다.
차량 견인을 위한 연소 장치는 가변성 부하 및 회전수로 작동된다. 즉, 단위 시간당 생성된 산화 질소량 및 배기 가스 질량 흐름 및 배기 가스 온도가 크게변동된다. 현재 내연 기관의 작동 상태와 상관없이 환경에 배출되는 반응제량의 감소시 산화 질소에 대한 높은 증착률이 달성되도록 단위 시간당 배기 가스 내에 공급되는 반응제량을 조절하는 해결책은 공지되어 있지 않다. 암모니아와 같은 반응제는 독성이 있고 아주 적은 ppm의 농도에서도 상당한 악취를 풍기기 때문에 더욱 해결되기 어렵다. 따라서, 암모니아가 환경에 배출되는 것, 소위 반응제 슬립은 무조건 피해져야만 한다.
독일 특허 출원 공개 제 DE 195 36 571 A1호에는 단위 시간당 배기 가스 내로 공급된 반응제량이 모터, 촉매 컨버터 및 배기 가스의 작동에 관련된 파라미터에 따라 조절되도록 구성된 장치 및 방법이 공지되어 있다. 제어 장치 내에 함수 관계가 특성 필드의 형태로 저장되며, 상기 함수 관계를 이용하여 작동에 관련된 파라미터로부터 모터의 산화 질소 배출 및 단위 시간당 분사된 반응제량이 산출된다. 예컨대 노화 현상 또는 그 밖의 장기간 효과에 의해 모터로부터 실제로 생성된 산화 질소량의 변화를 산화 질소량의 산출시 고려하기 위해, 작동시 특성 필드가 보정된다. 이를 위해, 센서는 적합한 조건하에서 내연 기관의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 농도를 측정하고 특성 필드에 의해 작동에 관련된 파라미터로부터 산출된 값과 측정값을 비교한다. 허용 한계치를 넘는 측정된 값과 산출된 값의 편차가 나타날 때 특성 필드의 보정이 실행된다.
예컨대 연소 장치의 노화 현상에 반응제 도우징을 매칭시키기 위한 방법을 실행하기 위해 배기 가스 내에 함유된 산화 질소량의 측정이 요구된다. 현재 신속하게 교체되는 작동 조건에서 확실한 측정값을 제공하기 위해 신속 정확하게 반응하는 산화 질소 감지 센서는 존재하지 않기 때문에, 독일 특허 출원 공개 제 DE 195 36 571 A1호에 기술된 방법은 불리하게도 실행되기 어렵다.
본 발명은 배기 가스가 관류할 수 있는 촉매 컨버터, 배기 가스 내로 반응제를 공급하기 위한 도우징 장치 및 상기 도우징 장치에 연결된 제어 장치를 갖는 연소 장치용 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다. 상기 제어 장치는 함수 관계를 이용하여 연소 장치의 작동에 관련된 파라미터로부터 단위 시간당 연소 장치로부터 방출된 유해 물질량을 산출할 수 있도록 설계된다.
또한 본 발명은 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을 촉매에 의해 감소시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서 반응제가 배기 가스에 첨가되어 촉매 컨버터에서 유해 물질과 반응한다. 함수 관계를 이용하여 연소 장치의 작동에 관련된 파라미터로부터 단위 시간당 연소 장치로부터 방출된 유해 물질량이, 그리고 상기 유해 물질량으로부터 반응제의 첨가량이 제어 장치에 의해 산출된다. 또한 함수 관계가 검사되고 필요시에는 보정된다.
도 1은 배기 가스 정화 장치(8) 및 상기 배기 가스 정화 장치(8)에 연결된 배기 가스 테스트 장치(30)를 갖는 연소 장치(1)의 개략도이다.
본 발명의 목적은 연소 장치용 배기 가스 정화 장치 및 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을 촉매에 의해 감소시키기 위한 방법을 제공하는데 있으며, 상기 방법에 의해 반응제 도우징이 간단한 방식으로 연소 장치의 노화 현상 또는 마멸에 따라 변화된 조건에 매칭될 수 있다.
배기 가스 정화 장치와 관련해서 볼 때, 상기 목적은 배기 가스가 관류할 수 있는 촉매 컨버터, 배기 가스 내로 반응제를 공급하기 위한 도우징 장치 및 상기 도우징 장치에 연결된 제어 장치를 포함하는 배기 가스 정화 장치에 의해 달성되며, 상기 제어 장치는 함수 관계를 이용하여 단위 시간당 내연 기관으로부터 방출된 유해 물질량을 연소 장치의 작동에 관련된 파라미터로부터 산출하기 위해 설계되며, 본 발명에 따라 상기 제어 장치는 외부 측정 장치 또는 외부 조절 장치가 연결될 수 있는 교차점을 갖는다.
연소 장치의 노화 현상 또는 마멸에 따라 변화된 조건에 반응제 도우징을 매칭시키기 위해, 함수 관계가 검사되어야만 한다. 상기 검사는 배기 가스 내에 함유된 유해 물질량을 측정함으로써, 그리고 함수 관계로부터 산출된 값과 측정된 값을 비교함으로써 이루어진다. 산출된 값이 측정된 값 만큼 허용치 밖에 놓일경우, 함수 관계는 보정 프로그램에 의해 보정된다.
본 발명은 제 1 단계에서, 현재 사용될 수 있는 산화 질소 감지 센서는 확실한 측정값을 달성하기 위해 긴 측정 시간 동안 누적해야하는 센서라는 숙고로부터 출발한다. 이러한 센서는 긴 시간 동안 동일하게 유지되는 작동 조건에 의해 확실한 결과를 갖는 측정을 실행하기 위해 사용된다. 이러한 작동 조건은 연소 장치의 정상 작동시에는 달성될 수 없다. 특히 자동차에서 내연 기관의 작동 조건들은 통상적으로 큰 변동을 받는다. 따라서, 작용 측정값을 확실히 제공하는 산화 질소 측정은 관련 센서에 개별적으로 할당된 내연 기관의 작동시에만 달성될 수 있다.
본 발명은 제 2 단계에서 산화 질소 측정을 위해 필요한 연소 장치의 테스트 작동은 규정된 작동 조건 때문에 전문가에 의해 실행된다는 숙고로부터 출발한다. 특히 자동차의 내연 기관의 산화 질소 방출을 검사할 때는 자동차 보유자가 아무 문제없이 테스트 작동을 실행할 수 있다는 사실로부터 출발할 수 없다. 산화 질소의 측정을 검사하는 것이 연소 장치의 오퍼레이터에 있어서 부가의 부당한 비용을 요구하는 것은 아니기 때문에, 상기 방식의 검사는 연소 장치에서 실행되는 관리 작업, 또는 특히 자동차 모터에서 법적으로 규정된 배기 가스 특수 검사와 함께 실행되는 것이 중요하다.
본 발명은 제 3 단계에서 전문가에 의해 실행되는 산화 질소 측정이 바람직하게 배기 가스 정화 장치의 도우징 장치에 속한 센서에 의해 실행되는 것이 아니라, 도우징 장치에 속하지 않은 외부 센서에 의해 실행된다는 사실로부터 출발한다. 이는 워크 스테이션에 있는, 예컨대 전문가에 의해 조작된 배기 가스 테스트 장치의 센서일 수 있다. 상기 배기 가스 테스트 장치에는 안전하고, 확실하고 비용이 비싼 센서가 저가로 사용될 수 있으며, 이는 센서가 배기 가스 정화 장치 내에 설치될 때와 마찬가지이다. 배기 가스 테스트 장치에 의해 실행되는 산화 질소 측정에 의한 함수 관계의 보정을 위해, 배기 가스 정화 장치의 제어 장치와 배기 가스 테스트 장치간의 데이터 교환이 필요하다. 이러한 데이터 교환을 가능하게 하기 위해, 제어 장치에는 배기 가스 테스트 장치의 측정 장치 또는 조절 장치를 연결할 수 있는 교차점이 설치되는 것이 중요하다.
배기 가스 정화 장치는 함수 관계의 검사를 위해 연소 장치의 유해 물질 방출을 측정하기 위한 센서를 필요로 하지 않으며, 상기 배기 가스 정화 장치의 제어 장치는 배기 가스 테스트 장치에 연결될 수 있다. 이에 따라, 특히 배기 가스 정화 장치로 내연 기관을 보완할 때 비용이 저렴해진다. 왜냐하면, 단지 센서 그 자체 뿐만 아니라 내연 기관의 배기 가스 채널 내로 센서가 설치될 필요도 없기 때문이다. 함수 관계의 검사 및 보정이 배기 가스 테스트 장치에 의해 실행될 수 있기 때문에, 배기 가스 정화 장치의 상기와 같은 제어 장치에서도 함수 관계의 보정을 위한 고유의 프로그램은 필요하지 않다. 이에 따라, 제어 장치가 간소화되고 제어 장치의 제조 비용이 저렴해진다.
바람직하게 상기 제어 장치의 교차점은 플러그 연결 또는 나사 연결로 형성된다. 이를 통해, 배기 가스 테스트 장치의 측정 장치 또는 조절 장치와 제어 장치와의 간단한 수동 연결이 가능해진다. 상기 교차점은 제어 장치에 쉽게 접근될 수 있음으로써, 커넥터의 연결은 수동으로 가능해진다.
상기 제어 장치는 바람직하게, 교차점을 통해 상기 제어 장치로부터 외부 측정 장치 또는 외부 조절 장치로 데이터를 전달할 수 있도록 설계된다. 이러한 방식으로 상기 제어 장치 내에 저장된 함수 관계는 배기 가스 테스트 장치의 데이터 형태로 전달될 수 있으며, 상기 데이터는 함수 관계를 측정값에 의해 검사하고 경우에 따라 보정한다. 이어서, 함수 관계는 제어 장치로 재전달된다. 이러한 방식으로 형성된 제어 장치는 함수 관계를 자동으로 검사하고 보정할 수 있는 상태에 있을 필요는 없다. 따라서, 제어 장치의 디자인이 매우 간소화된다.
바람직하게 제어 장치는, 연소 장치의 작동에 관련된 파라미터 및 경우에 따라 배기 가스의 순시 인가값이 데이터로서 교차점을 통해 전달될 수 있도록 설계된다. 이러한 값은 배기 가스 테스트 장치에 의해 함수 관계를 검사하기 위해 필요하다. 상기 값은 배기 가스 정화 장치의 작동시 모든 시점에 제어 장치에서 사용된다. 상기 값은 이러한 방식으로 복잡하지 않게 배기 가스 테스트 장치에서 사용될 수 있음으로써, 배기 가스 테스트 장치는 상기 값을 별도로 검출할 필요가 없다.
본 발명의 부가의 실시예에서, 제어 장치는 함수 관계의 보정하도록 설계된다. 본 발명의 이러한 형성에 있어서, 상기 제어 장치는 배기 가스 테스트 장치의 유해 물질 측정 값을 수용하도록 설계되며, 또한 이러한 측정값에 의해 함수 관계를 검사하도록 설계된다. 이러한 형성은, 함수 관계가 검사 및 보정을 위해 배기 가스 장치로 전달될 필요없이, 측정값이 전달된 직후 제어 장치에 의해 보정될 수 있다는 장점을 갖는다.
부가의 장점은, 제어 장치가 작동에 관련된 파라미터의 개별 지점에서 나타난 측정값을 기본으로 하여 함수 관계를 전체 파라미터 값 범위 또는 부분 범위에걸쳐 보정할 수 있도록 설계됨으로써 달성될 수 있다. 상기 방식으로 형성된 제어 장치는, 전체 파라미터 값 범위에 걸쳐 연소 장치의 유해 물질 방출에 대한 측정이 이루어질 필요 없이 함수 관계의 보정을 실행할 수 있다.
상기 방법은 두 번째로 언급된 목적에 관련해서 볼 때, 반응제가 배기 가스에 첨가되어 촉매 컨버터에서 유해 물질과 반응하며, 함수 관계를 이용하여 연소 장치의 작동에 관련된 파라미터로부터 단위 시간당 연소 장치로부터 방출된 유해 물질량이 산출되고 상기 유해 물질량으로부터 제어 장치의 반응제의 첨가량이 산출되며, 함수 관계가 검사되고 필요시에는 보정되며, 본 발명에 따라 유해 물질량이 외부 측정 장치에 의해 측정되고 측정값에 의해 검사가 실행됨으로써 달성된다.
연소 장치의 예컨대 노화 현상 또는 마멸과 같은 변경된 작동 조건에 반응제 도우징을 매칭시키기 위해, 작동에 관련된 파라미터의 값에 따라 연소 장치로부터 방출된 유해 물질량이 측정될 필요가 있다. 이러한 측정을 실행하기 위해 측정 장치에 매칭된 작동 조건이 요구됨으로써, 이를 위해 설치된 개별 장치에 의해 모니터링될 것이다. 상기 측정 장치 및 모니터링 장치는 바람직하게 하나의 유니트를 형성한다. 각각의 배기 가스 정화 장치에 이러한 측정 및 모니터링 장치를 설치하는 것은 비용이 많이 들기 때문에, 유해 물질 측정은 배기 가스 정화 장치에 속하지 않는 외부 측정 장치에 의해 측정되는 것이 중요하다. 상기 측정 장치 및 모니터링 장치는 예컨대 배기 가스 테스트 장치의 부분이다.
배기 가스 정화 장치에 고정 설치된 측정 장치는 과학적인 근거로 볼 때 배기 가스 테스트 장치에 속한 측정 장치 만큼 안전하고 확실하게 설계될 수 없기 때문에, 연소 장치의 유해 물질 방출에 대한 측정은 외부 측정 장치에 의해 특히 간단하게 실행될 수 있다.
함수 관계의 검사 및 경우에 따라서 보정은 간단한 방식으로 외부 장치, 예컨대 배기 가스 테스트 장치에 의해 실행된다. 이러한 장치는 과학적인 근거로 볼 때 배기 가스 정화 장치에서처럼, 함수 관계의 검사 및 보정을 위해 매우 안전하고 정확한 프로그램을 사용한다. 또한 배기 가스 테스트 장치에 속한 개별 보정 프로그램의 업데이트는 개별 배기 가스 정화 장치의 프로그램을 실행하는 것 보다 더 간단하고 저가로 실행될 수 있다. 따라서, 배기 가스 테스트 장치는 가장 현대적인 기술에 의해 저가로 사용될 수 있다.
바람직하게 함수 관계의 검사 및 경우에 따라서 보정은 연소 장치에서의 관리 작업과 함께 실행된다. 이는 자동차 내에 배치된 내연 기관에서 예컨대 법적으로 규정된 배기 가스 특수 검사, 일반 검사 또는 정밀 검사와 함께 사용될 수 있다. 이러한 방법은 자동차 보유자를 위해 최소한의 비용을 의미한다.
본 발명의 부가의 바람직한 실시예에서 함수 관계의 검사 및 보정은 제어 장치 자체에 의해 실행된다. 이러한 방법은 배기 가스 정화 장치의 제어 장치와 배기 가스 테스트 장치 간의 데이터 전달을 간소화하는 장점을 제공한다. 또한 상기 방법은 배기 가스 테스트 장치가 상이한 연소 장치의 다수의 상이한 함수 관계를 보정하도록 설계될 필요가 없다는 장점을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 함수 관계는 전체 파라미터 값 범위 또는 부분 범위에 걸쳐 작동에 관련된 파라미터의 개별 지점에서 나타나는 측정값을 기본으로 보정된다. 이러한 방법은 함수 관계의 검사를 위해 연소 장치의 유해 물질 방출을 작동에 관련된 개별 파라미터의 전체 값 범위에 걸쳐 측정할 필요없이, 몇 개의 선택된 파라미터 값에 대한 유해 물질 방출의 측정으로 충분하다는 장점을 갖는다. 보정은 예컨대 보간 또는 연소 장치에 할당된 개별 보정 알고리즘에 의해 실행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제어 장치는 함수 관계의 검사를 위해 적합한 작동에 관련된 파라미터의 값을 외부 측정 장치 또는 외부 조절 장치에 전달한다. 예컨대 파라미터의 변화가 적을 때 산출된 유해 물질 방출이 크게 변동되는 값이 적합하다. 또한 예컨대, 파라미터의 변동시 산출된 유해 물질 방출이 국부적으로 최대치를 형성하는 값이 적합하다. 제어 장치에 의해 검출된 값으로 유해 물질 방출을 측정함으로써 함수 관계의 보정 메카니즘이 매우 간단하게 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 배기 가스 흐름으로 볼 때 촉매 컨버터 앞에서 유해 물질 측정이 실행된다. 연소 장치와 촉매 컨버터 간의 영역에서 배기 가스 내에 함유된 유해 물질량이 직접 측정된다.
본 발명의 부가의 실시예에서 유해 물질 측정은 배기 가스 흐름으로 볼 때 촉매 컨버터 뒤에서 실행되고 촉매의 활성이 검출된다. 동시에 유해 물질 검출이 촉매 컨버터 앞에서 실행될 경우, 촉매의 활성은 간단한 방식으로 두 측정으로부터 검출될 수 있다. 유해 물질 측정이 촉매 컨버터 앞에서 실행되지 않을 경우, 촉매의 활성은 함수 관계를 이용하여 산출된, 연소 장치의 유해 물질 방출로부터, 그리고 배기 가스 흐름으로 볼 때 촉매 컨버터 뒤에서 측정된 유해 물질량으로부터 검출될 수 있다. 상기 촉매의 활성은 배기 가스 정화 장치의 정상 작동시 배기 가스 내로 공급된 반응제의 첨가량을 산출할 때 고려될 수 있다. 이는 활성이 파라미터로서 함수 관계의 보정에 관련됨으로써 발생한다. 이에 따라, 촉매의 활성이 감소될 때 배기 가스 정화 장치의 작동시 예컨대 배기 가스 내로 공급된 반응제의 적은 첨가량이 입력된다.
촉매의 활성이 정해진 값보다 적을 때 바람직하게 디스플레이 장치로 신호가 송출된다. 이러한 방식으로 노화 현상 때문에 나타나는 예컨대 촉매의 결함이 신호화된다. 이러한 방식으로 촉매가 교체되어야만 한다는 사실이 지적된다.
본 발명의 실시예는 도면에 의해 더 자세히 설명된다.
도 1은 배기 가스 정화 장치(8) 및 상기 배기 가스 정화 장치(8)에 연결된 배기 가스 테스트 장치(30)를 갖는 연소 장치(1)를 도시한다. 상기 연소 장치(1)는 자동차의 견인을 위한 디젤 모터이다. 상기 디젤 모터는 교차점(2)을 가지며, 상기 교차점(2)에서 작동에 관련된 파라미터의 실제값이 측정될 수 있다. 연료 공급 파이프(3) 및 공기 공급 파이프(4)를 통해 디젤 모터에 연료 공기 혼합물이 연소를 위해 제공된다. 상기 디젤 모터의 배기 가스(5)는 곡관을 통해, 그리고 부가로 촉매 컨버터(7)를 통해 배기 가스 채널(6) 내로 유도된다. 상기 촉매컨버터(7)는 공지된 SCR 방법에 따라 산화 질소를 반응제인 암모니아에 의해 분자 질소 및 물로 변환시키는 소위 NOX제거 촉매 컨버터로 형성된다. 필요한 암모니아의 양은 도우징된 우레아의 가수 분해에 의해 얻어진다.
상기 촉매 컨버터(7)는 배기 가스 정화 장치(8)의 부분이며, 상기 배기 가스 정화 장치(8)는 촉매 컨버터(7)와 더불어 도우징 장치(10) 및 제어 장치(20)를 포함한다. 상기 도우징 장치(10)는 반응제(11)(=우레아)를 도우징하기 위해 제공되고 우레아를 포함하는 저장 탱크(12), 공급 라인(13), 도우징 밸브(14) 및 분사 노즐(15)을 포함한다.
상기 도우징 장치(10)는 제어 장치(20)에 의해 조절된다. 디젤 모터의 교차점(2)과 제어 장치(20) 간의 연결부(21, 22, 23)에 의해 제어 장치(20)에는 작동에 관련된 파라미터로서 회전수, 엑셀러레이터의 위치 및 모터 온도에 대한 실제값이 사용된다. 이러한 값으로부터 제어 장치(20)는 다차원 특성 필드의 형태로 제어 장치(20) 내에 저장된 함수 관계를 이용하여 단위 시간당 디젤 모터로부터 방출된 유해 물질량을 산출한다. 상기 제어 장치(20)는 교차점(24)에 의해 도우징 장치(10)의 도우징 밸브(14)에 연결된다. 단위 시간당 작동에 관련된 파라미터로부터 산출된 반응제(11)의 양이 분사 노즐(15)을 통해 배기 가스(5)에 첨가된다.
상기 제어 장치(20)는 교차점(32)을 통해 배기 가스 테스트 장치(30)의 제어 장치(31)에 연결된다. 상기 교차점(32)은 수 플러그로 형성되며, 상기 수 플러그에는 제어 장치(20)와 제어 장치(32) 간의 접속 케이블의 상응하는 암 플러그가 쉽게 삽입될 수 있다.
배기 가스 테스트 장치(30)는 제어 장치(31), 배기 가스 배출관(33) 및 유해 물질 센서(34, 36)를 포함하며, 상기 센서(34, 36)는 교차점(35, 37)에 의해 조절 장치(31)에 연결된다. 상기 유해 물질 센서(34, 36)는 전도율 변화에 의한 산화 질소 농도를 측정하고 배기 가스 흐름으로 볼 때 촉매 컨버터(7)의 앞뒤에 배치된다. 상기 유해 물질 센서(36)는 모터의 배기 가스(5) 내에 함유된 산화 질소량을 측정하고 이를 위해 제공된 지점에서 배기 가스 채널(6) 내로 제공된다. 상기 유해 물질 센서(34)는 배기 가스 테스트 장치(30)의 배기 가스 배출관(33)에 연결된다.
특성 필드를 검사하기 위해 교차점(32)에 의해 배기 가스 정화 장치(8)의 제어 장치(20)와 배기 가스 테스트 장치(30)의 조절 장치(31) 간의 연결이 제조된다. 이는 모터 또는 차량에 실행되는 정비, 검사 또는 수리 작업의 범주에서 또는 법적으로 규정된 배기 가스 특수 검사와 함께 실행된다. 상기 제어 장치(20)는 저장된 특성 필드로부터 작동에 관련된 파라미터의 적합한 파라미터 값을 산출하며, 상기 파라미터 값에서 특성 필드가 검사되어야만 한다. 이러한 값은 배기 가스 테스트 장치(30)의 조절 장치(31)로 전달된다. 또한 상기 조절 장치(31)에는 제어 장치(20)의 작동에 관련된 파라미터의 실제로 인가된 값이 전달된다. 상기 조절 장치(31)에 의해, 적합한 값 중 하나가 인가되는지에 대한 여부 및 유해 물질 측정을 위해 적합한 작동 조건이 지배하는지에 대한 여부가 검사된다. 이러한 작동 조건을 제조하기 위해, 작동에 관련된 파라미터의 값은 예컨대 배기 가스 테스트 장치(30)에 속한 디스플레이에서 표시된다. 작동에 관련된 파라미터는 수동으로 조절될 수 있다. 적합한 작동 조건에서 하나 또는 다수의 유해 물질 측정이 센서(36)에 의해 실행되며, 상기 센서(36)는 배기 가스의 흐름 방향으로 볼 때 촉매 컨버터(7)의 앞에 배치된다. 측정으로부터 검출된 산화 질소 방출 및 상기 산화 질소 방출에 속하는 작동에 관련된 파라미터의 값은 이어서 조절 장치(31)로부터 제어 장치(20)로 전달된다.
특성 필드의 검사 및 보정을 위해 설계된 제어 장치(20)는 조절 장치(31)에 의해 검출된 값에 의해 특성 필드를 검사한다. 이를 위해, -조절 장치(31)로부터 절단된- 작동에 관련된 파라미터의 값에 속한, 연소 장치(1)의 유해 물질 방출이 산출되고 측정값과 비교된다. 허용치를 넘은 산출된 값이 측정에 의해 검출된 값과 차이날 경우, 측정에 의해 검출된 값의 다차원 특성 필드가 부분 범위에서 값에 근사하도록 보정된다. 이러한 방식으로 특성 필드는 측정에 의해 획득된 개별 유해 물질 값을 기본으로 하여 특성 필드의 전체 값 범위 또는 부분 범위에 걸쳐 보정된다.
대안적인 방법에서 특성 필드는 배기 가스 테스트 장치(30)의 조절 장치(31)에 의해 검사되고 경우에 따라서는 보정된다. 이를 위해, 작동에 관련된 파라미터의 데이터에 대해 부가로 특성 필드는 제어 장치(20)로부터 조절 장치(31)로 전달된다.
본 방법의 부가의 단계에서 유해 물질 측정은 배기 가스의 흐름 방향으로 볼 때 촉매 컨버터(7)의 앞뒤에 양 유해 물질 센서(36, 34)에 의해 실행된다. 측정값으로부터 촉매 컨버터(7)의 활성이 검출된다. 활성이 정해진 값 보다 낮을 경우, 신호가 배기 가스 테스트 장치(30)의 조절 장치(31)로부터 이를 위해 제공된-도면에 도시되지 않은- 디스플레이 장치로 송출된다. 이러한 방식으로, 상기 촉매 컨버터(7)는 결함이 있거나 노화에 따른 부식 의해 교체되어야만 한다는 사실이 표시된다.

Claims (14)

  1. 배기 가스가 관류할 수 있는 촉매 컨버터(7), 반응제(11)를 배기 가스(5) 내로 공급하기 위한 도우징 장치(10) 및 상기 도우징 장치(10)에 연결된 제어 장치(20)를 가지며, 상기 제어 장치(20)는 함수 관계를 이용하여 단위 시간당 연소 장치(1)로부터 방출되는 유해 물질량을 연소 장치(1)의 작동에 관련된 파라미터로부터 산출하도록 설계된, 연소 장치(1)용 배기 가스 정화 장치(8)에 있어서,
    상기 제어 장치(20)가 하나의 교차점(32)을 가지며, 상기 교차점(32)에 외부 측정 또는 조절 장치(31)가 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교차점(32)이 플러그 연결 또는 나사 연결로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 제어 장치(20)가, 상기 제어 장치(20)로부터 교차점(32)을 통해 외부 측정 또는 조절 장치(31)로 데이터를 전달할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어 장치(20)가 작동에 관련된 파라미터의 값을 데이터로서 전달할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(20)가 함수 관계의 보정을 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(20)에 의해 개별 측정 지점을 기초로 하는 함수 관계가 전체 파라미터 값 범위 또는 상기 값 범위의 부분 범위에 걸쳐 보정될 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  7. 연소 장치(1)의 작동에 관련된 파라미터로부터 얻어진 함수 관계를 이용하여 단위 시간당 연소 장치(1)로부터 방출되는 유해 물질량 및 상기 유해 물질량으로부터 반응제(11)의 첨가량을 제어 장치(2)에 의해 산출하고, 함수 관계를 검사하며 필요시에는 보정하도록 구성된,
    반응제(11)가 배기 가스(5)에 첨가되고 촉매 컨버터(7)에서 유해 물질과 반응하는, 연소 장치(1)의 배기 가스(5) 내에 함유된 유해 물질량을 촉매에 의해 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 유해 물질량을 외부 측정 장치에 의해 측정하고, 상기 측정값을 참고로 하여 검사를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 검사 및 경우에 따라서는 보정을 연소 장치(1)에서의 관리 작업과 함께 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항 또는 8항에 있어서,
    상기 함수 관계의 보정을 제어 장치(20)에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 함수 관계를 개별 측정 지점을 기초로 하여 작동에 관련된 파라미터의 전체 값 범위 또는 상기 값 범위의 부분 범위에 걸쳐 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(20)가 함수 관계의 검사를 위해 작동에 관련된 파라미터의 적합한 값을 외부 측정 장치 또는 외부 조절 장치(31)로 전달하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 7항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유해 물질 측정을 배기 가스 흐름으로 볼 때 촉매 컨버터(7)의 앞에서 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 7항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유해 물질 측정을 배기 가스 흐름으로 볼 때 촉매 컨버터(7)의 뒤에서 실행하고, 상기 촉매 컨버터(7)의 활성을 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 활성이 정해진 값 보다 낮을 때 신호를 디스플레이 장치로 송출하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020017003612A 1998-09-21 1999-09-21 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법 KR20010079882A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843136A DE19843136A1 (de) 1998-09-21 1998-09-21 Abgasreinigungsanlage und Verfahren zur katalytischen Verringerung des Schadstoffgehalts im Abgas einer Verbrennungsanlage
DE19843136.8 1998-09-21
PCT/DE1999/003008 WO2000017493A2 (de) 1998-09-21 1999-09-21 Abgasreinigungsanlage und verfahren zur katalytischen verringerung des schadstoffgehalts im abgas einer verbrennungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010079882A true KR20010079882A (ko) 2001-08-22

Family

ID=7881638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017003612A KR20010079882A (ko) 1998-09-21 1999-09-21 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20010014298A1 (ko)
EP (1) EP1117907B1 (ko)
JP (1) JP2002525478A (ko)
KR (1) KR20010079882A (ko)
AT (1) ATE228204T1 (ko)
DE (2) DE19843136A1 (ko)
DK (1) DK1117907T3 (ko)
ES (1) ES2188291T3 (ko)
WO (1) WO2000017493A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10148661C2 (de) * 2001-10-02 2003-12-24 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems
US7485272B2 (en) * 2005-11-30 2009-02-03 Caterpillar Inc. Multi-stage system for selective catalytic reduction
US7805929B2 (en) * 2005-12-21 2010-10-05 Caterpillar Inc Selective catalytic reduction system
JP4840703B2 (ja) * 2007-11-16 2011-12-21 トヨタ自動車株式会社 排気浄化システムの異常診断装置
DE102011087525A1 (de) * 2011-12-01 2013-06-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
US10125653B2 (en) * 2015-02-19 2018-11-13 General Electric Company System and method for engine emission control harness

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648310A (en) * 1987-06-29 1989-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Exhaust gas nox remover of diesel engine
DE4315278A1 (de) * 1993-05-07 1994-11-10 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Dosierung eines Reduktionsmittels in ein stickoxidhaltiges Abgas
DE59406551D1 (de) * 1993-11-04 1998-09-03 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Dosierung eines Reaktanten in ein Strömungsmedium
US5835974A (en) * 1994-08-22 1998-11-10 General Motors Corporation Method and means for blended multi-component gas calibration and diagnosis of multiple gas analyzers
US5522218A (en) * 1994-08-23 1996-06-04 Caterpillar Inc. Combustion exhaust purification system and method
DE19536571C2 (de) * 1995-09-29 1998-09-03 Siemens Ag Verfahren sowie Vorrichtung zur Dosierung der Eingabe eines Reduktionsmittels in den Abgas- oder Abluftstrom einer Verbrennungsanlage
US5750886A (en) * 1996-06-27 1998-05-12 General Motors Corporation Engine emissions analyzer with diagnostic
JPH1047048A (ja) * 1996-08-02 1998-02-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2900890B2 (ja) * 1996-08-09 1999-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化判別装置
DE19736384A1 (de) * 1997-08-21 1999-02-25 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Dosierung eines Reduktionsmittels in stickoxidhaltiges Abgas einer Brennkraftmaschine
US5996337A (en) * 1998-02-06 1999-12-07 Engelhard Corporation Dynamic calorimetric sensor system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000017493A2 (de) 2000-03-30
ATE228204T1 (de) 2002-12-15
DE59903493D1 (de) 2003-01-02
EP1117907B1 (de) 2002-11-20
US20010014298A1 (en) 2001-08-16
WO2000017493A3 (de) 2000-07-20
JP2002525478A (ja) 2002-08-13
DE19843136A1 (de) 2000-03-30
ES2188291T3 (es) 2003-06-16
EP1117907A1 (de) 2001-07-25
DK1117907T3 (da) 2002-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8694197B2 (en) Gain/amplitude diagnostics of NOx sensors
KR100373433B1 (ko) 연소 장치의 배기 가스에 함유된 질소 산화물을환원시키기 위한 방법 및 장치
US6694243B2 (en) Method and apparatus for determining oxygen storage capacity time of a catalytic converter
US6941746B2 (en) Mobile diesel selective catalytic reduction systems and methods
KR101574499B1 (ko) 내연 기관용 ｎｏｘ 센서의 진단 방법 및 장치
US20180164267A1 (en) Nox sensor diagnostic system and method
US6422005B2 (en) Process and apparatus for the catalytic elimination of a pollutant from the exhaust gas from a combustion installation
US6631611B2 (en) Methodology of robust initialization of catalyst for consistent oxygen storage capacity measurement
US20110146239A1 (en) Method for monitoring a pollutant conversion capacity in an exhaust gas aftertreatment system
US5133184A (en) Method and apparatus for monitoring the conversion ratio of a catalytic converter
US20100170226A1 (en) Diagnostic method for a reagent material to be introduced into an exhaust gas region of an internal combustion engine and device for performing the method
CN107542561A (zh) 用于对废气净化设备中的二次空气供给机构的功能进行控制和/或监控的方法和装置
JP5563602B2 (ja) 排気システムを作動するための方法
US20040203162A1 (en) Method and device for operating a metering unit of a catalytic converter
KR20010079882A (ko) 연소 장치의 배기 가스 내에 함유된 유해 물질의 양을촉매에 의해 감소시키기 위한 배기 가스 정화 장치 및 방법
Hofmann et al. Onboard emissions monitoring on a HD truck with an SCR system using NOx sensors
WO2014113567A2 (en) Method and apparatus for analysis and selective catalytic reduction of nox-containing gas streams
US4116053A (en) Thermal reactor/catalytic converter efficiency determination method
CN111307463A (zh) 一种发动机排气系统漏气检测方法和装置
US5431043A (en) Catalyst activity test
JP2002509784A (ja) 燃焼設備の排気ガス内の有害物質の触媒除去方法と装置
US4164142A (en) Method for setting side to side carburetor balance
EP3653853B1 (en) Nox slip detection
JPH11511825A (ja) 触媒コンバータおよび／またはラムダセンサの作用能力をモニタするシステム
CN220381072U (zh) 一种汽油车尾气二次催化检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid