KR20030036695A - 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

NOx 포획 촉매(13)와, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화(S13)된 때 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화(S13)되지 않은 때 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록, 배기 가스 정화 시스템을 제어하기 위한 공기/연료비 제어기(20)를 포함하는 내연 기관(1)용 배기 가스 정화 시스템이 제공된다. 또한, 배기 가스 정화 방법이 제공된다.

Description

내연 기관용 배기 가스 정화 시스템 및 방법{EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM AND METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
디젤 엔진에서, 실린더 내로의 연료의 분사가 개시될 때, 분사된 연료는 기화하며 혼합기를 형성한다. 실린더 내부의 온도 및 압력이 소정의 값에 도달할 때 실린더 내부에 존재하는 혼합기는 초기 연소(예혼합 연소)를 수행한다. 이러한 연소에 의해, 실린더 내부의 온도 및 압력이 높아지게 되어서, 초기 연소 후에 분사된 연료는 분사와 동시에 기화되고 발화(확산 연소)된다. 연소 분사의 개시로부터 예혼합 연소의 발생까지의 주기(점화 지연 주기)는 일반적으로 엔진 연소 주기에 비해 짧기 때문에, 확산 연소가 주 연소이다.
이에 반해서, 일본 특허 제2,864,896호는 EGR 비를 현저하게 증가시킴으로써 연소 온도를 낮게 억제하는 한편, 연료 분사 시기를 상사점 이후의 시점으로 지연시켜서 점화 지연 주기는 현저하게 보다 길어지게 하고 예혼합 연소가 주 연소로서작용하여 배기 가스 내의 NOx 및 연기를 감소시킬 수 있게 하기 위해 점화 지연 주기 내에 모든 양의 연료가 분사되도록 하는 기술을 개시한다.
한편, 주 연소가 확산 연소인 연소 조건(이는 본 명세서에서 간단히 확산 연소 또는 확산 연소 모드로서 참조됨)과 주 연소가 예혼합 연소인 연소 모드(이는 본 명세서에서 간단히 예혼합 연소 또는 예혼합 연소 모드로서 참조됨)는 일반적으로 구동 조건에 의존하여 서로 절환된다(예컨대, 도8에서, EGR을 구비한 영역은 예혼합 연소 영역에 대응하고, EGR이 없는 영역은 확산 연소 영역에 대응한다).
다른 한편으로, 일본 특허 제3,079,933호는 배기 통로에 NOx 포획 촉매가 제공되고 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기에, 디젤 엔진의 연소 모드가 확산 연소 모드로부터 예혼합 연소 모드로 절환되어 과잉 공기비를 낮추고 포획된 NOx를 감소시키고 정화하는 경우를 개시한다.
본 발명은 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템에 관한 것이며, 특히 배기 공기/연료비가 희박할 때 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하여, 배기 가스를 정화하는 NOx 포획 촉매를 가지는 종류에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 내연 기관용 배기 가스 정화 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 정화 시스템을 가지는 디젤 엔진을 도시한 블록도.
도2는 도1의 배기 가스 정화 시스템에 의해 실행된 배기 가스 정화 제어를 도시한 플로우차트.
도3은 도2로부터 계속되는 배기 가스 정화 제어를 도시한 플로우차트.
도4는 도2로부터 계속되는 배기 가스 정화 제어를 도시한 플로우차트.
도5는 확산 연소에서 농후 조건 및 예혼합 연소에서 농후 조건에 있을 때 엔진의 성능 특성을 도시한 다이어그램.
도6은 배기 가스 온도와 NOx 정화비 사이의 관계를 도시한 다이어그램.
도7은 예혼합 연소에서 농후 작동시에 목표 흡기 공기량을 도시한 다이어그램.
도8은 예혼합 연소에서 농후 작동시에 목표 EGR 비를 도시한 다이어그램.
도9는 확산 연소에서 농후 작동시에 목표 흡기 공기량을 도시한 다이어그램.
도10은 확산 연소에서 농후 작동시에 PM 연소를 위한 목표 DPF 입구 λ를 도시한 다이어그램.
일본 특허 제3,079,933호에 개시된 기술은 NOx 포획 촉매 내에 포획된 NOx의 정화의 시기에 예혼합 연소 동안 농후한 스파이크 제어를 실행하기 위해 구성된다. 그렇지만, 상기 기술은 배기 가스 온도가 낮게 유지되고 낮은 배기 가스 온도로 인해 NOx 정화 효율이 낮게 유지되기 때문에, 즉, 촉매가 충분히 활성화되지 않기 때문에, 차량이 저 하중 주행 조건에 있을 때 배기 공기/연료비가 농후하게 되는 때조차도, 농후한 스파이크 제어에 의해 충분한 정화 효과가 이뤄질 수 없다는 문제점을 가진다.
따라서 본 발명의 목적은 NOx 포획 촉매의 활성화 조건에 의존하여 NOx 포획촉매의 포획된 NOx의 정화를 실행함으로써 개선된 배기 가스 정화 능력을 달성할 수 있는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술된 특성의 배가 가스 정화 시스템에 의해 실행되는 배기 가스 정화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 태양에 따르면,
배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매와,
NOx 포획 촉매의 활성화 조건에 따라 NOx 포획 촉매를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템이며,
상기 제어 유닛은
NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화해야 할 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 섹션과,
NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하기 위한 촉매 활성화 결정 섹션과,
엔진의 작동 조건에 따라 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하기 위한 연소 모드 절환 섹션과,
NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 포함하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면,
배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매를 가지는 내연 기관용 배기 가스 정화 방법이며,
NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기인지 여부를 결정하는 단계와,
NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계와,
엔진의 작동 조건에 따라 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하는 단계와,
NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 포함하는 내연 기관용 배기 가스 정화 방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 태양에 따르면,
배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매와,
NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화해야 할 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 수단과,
NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하기 위한 촉매 활성화 결정 수단과,
확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하기 위한 연소 모드 절환 수단과,
NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 제어하기 위한 공기/연료비 제어 수단을 포함하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템이 제공된다.
도1을 참조하면, 흡기 파이프(2)를 경유하여 디젤 엔진(1) 내로 공급되는 흡기 공기는 다양한 노즐 형태의 터보 과급 장치(3)의 흡기 공기 압축기에 의해 과급된다. 흡기 공기는 중간 냉각기(4)에 의해 냉각되고 그후 흡기 스로틀 밸브(5) 및 수집기(6)를 통해 각 실린더의 연소 챔버 내로 유동한다. 연료는 고압 연료 펌프(7)에 의해 가압되고 공통 레일(8)에 이송된다. 그후, 연료는 각 실린더에 있는 연료 분사기(9)로부터 연소 챔버 내로 분사된다. 따라서, 연소 챔버 내로 공급된 공기와 연료의 혼합기는 압축 점화에 의해 발화되고, 배기 가스는 배기 통로(10)를 통해 방출된다.
배구 통로(10) 내로 유동한 배기 가스의 일부는 EGR 파이프(11)를 통해 EGR 제어 밸브(12)를 경유하여 흡기측으로 역류될 수 있다. 배기 가스의 나머지는 배기 터빈을 구동하기 위한 다양한 노즐 형태의 터보 과급 장치(3)의 배기 터빈을 지나가게 된다.
이 경우에, 배기 가스의 정화를 위한 배기 터빈의 하류에 배기 공기/연료비가 희박할 때 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 공기-연료비가 농후할 때 NOx를 배출 또는 감소시키는 NOx 포획 촉매(13)가 배치된다. 또한, NOx 포획 촉매(13)는 배기 가스 내의 HC 및 CO를 산화시키는 기능을 가지도록 산화 촉매를 수반해서, 산화 기능을 구비한 NOx 포획 촉매로서 기능하도록 구성된다.
또한, NOx 포획 촉매(13)의 하류에 배기 가스 내의 미세 물질(particular matter, PM)을 소기하기 위해 디젤 미세 필터(DPF)가 배치된다. 또한, DPF(14)는 배기 가스 내의 HC 및 CO를 산화시키는 기능과 배기 가스 내의 NOx를 감소시키는 기능을 가지도록 3원 촉매(three way catalytic)를 수반해서, 3원 촉매 기능을 구비한 DPF를 구성하도록 구성된다.
엔진(1)을 제어하기 위해, 엔진 속력(Ne)을 검출하기 위한 엔진 속력 센서(21), 가속기 개방도(APO)를 검출하기 위한 가속기 개방도 센서(22) 등으로부터의 신호가 제어 유닛(20)에 입력된다.
또한, 본 실시예에서, NOx 포획 촉매(13)의 온도(촉매 온도)를 검출하기 위한 촉매 온도 검출 센서(23), 배기 통로(10) 내의 DPF(14)의 입구 측에서의 배기 압력을 검출하기 위한 배기 압력 센서(24), DPF(14)의 온도(DPF 온도)를 검출하기 위한 DPF 온도 센서(25), 및 배기 통로(10) 내의 DPF(14)의 출구 측에서의 산소 농도를 검출하기 위한 산소 농도 센서(26)가 제공된다. 또한, 이러한 센서들로부터의 신호는 제어 유닛(20)에 입력된다. 그렇지만, NOx 포획 촉매(13)의 온도 및DPF(14)의 온도는 NOx 포획 촉매(13) 및 DPF(14)에 인접하게 존재하는 배기 가스의 온도를 검출함으로써 검출될 수 있다.
이러한 신호에 의거하여, 제어 유닛(20)은 주 분사 및 주 분사 전의 파일럿 분사에 대한 연료 분사량과 연료 분사기(9)의 연료 분사 시기를 제어하기 위해 연료 분사기(9)에 연료 분사 명령 신호를, 흡기 스로틀 밸브에 개방도 명령 신호를, EGR 제어 밸브(12)에 개방도 명령 신호등을 출력한다.
본 실시예의 배기 가스 정화 시스템은 NOx 포획 촉매에 의해 포획되고 이에 축적된 NOx를 해제하고, 황의 유독 작용(황의 유독 작용의 제거)으로 인해 NOx 포획 촉매(13) 상에 축적된 황(S)을 발화해서 제거하고, DPF(14)(DPF의 회복)에 의해 소기된 PM을 발화해서 제거하기 위한 배기 가스 정화 제어를 실행한다. 배기 가스 정화 제어는 이하의 명세서에서 설명될 것이다.
도2 내지 도4는 제어 유닛(20)에서 실행된 배기 가스 정화 제어의 플로우차트를 도시한다.
스텝(S1)에서, 엔진 작동 조건(엔진 속력(Ne) 및 가속기 개방도(APO))이 엔진 속력 센서(21) 및 가속기 개방도 센서(22)로부터 판독된다.
스텝(S2)에서, NOx 포획 촉매(13)에 의해 포획되고 이에 축적된 NOx의 양이 검출된다. NOx의 축적량을 직접적으로 검출하는 것은 어렵기 때문에, NOx의 축적량은 엔진 속력(Ne) 및 연료 분사량(Q)에 의거하여 단위 시간당 NOx의 발생량을 추정하고, NOx 포획 속도를 고려하여 단위 시간당 NOx의 축적량을 얻고, 단위 시간당 NOx의 축적량을 총합하므로써 간접적으로 검출된다. 물론, NOx의 축적량이 전술된방식으로 총합하여 얻어지는 경우에, 총합된 값은 이하의 명세서에서 설명될 NOx 정화 프로세스가 실행될 때 초기화 또는 삭제된다.
스텝(S4)에서, 황-유독 작용으로 인해 NOx 포획 촉매(13) 상의 황의 축적량이 검출된다. 그렇지만, 황의 축적량을 직접적으로 검출하는 것은 어렵기 때문에, 황의 축적량은 이하의 방식으로 간접적으로 검출된다. 황의 축적량은 배기 가스 내의 황의 농도에 의존하여 결정된다. 따라서, 황의 축적량은 만약 연료가 동일하다면, 연료 소비에 의존하여 결정될 수 있다는 것이 고려된다. 따라서, 연료 소비가 검출되고 연료 소비에 의거하여 황의 축적량이 추정될 수 있다. 또한, 연료의 소비량의 증가에 따라 이동 거리가 증가하기 때문에, 연료의 소비량 및 이동 거리는 서로 등가로서 고려될 수 있다. 따라서, 황의 축적량은 본 명세서에서 이동 거리에 의존하여 추정된다.
스텝(S5)에서, DPF(14)에 의해 소기되고 그 위에 축적된 PM의 양이 검출된다. 그렇지만, PM의 축적량을 직접적으로 검출하는 것은 어렵기 때문에 PM의 축적량은 이하의 방식으로 간접적으로 검출된다. DPF(14) 상의 PM의 축적량의 증가는 자연적으로 DPF(14)의 상류측 배기 압력이 보다 높아지는 것을 야기한다. 따라서, DPF(14)의 상류측 배기 압력은 배기 압력 센서(24)에 의해 검출되고 현재 작동 조건(엔진 속력(Ne) 및 연료 분사량(Q))에서의 참조 배기 압력과 비교되어서, PM의 축적량을 추정한다.
스텝(S6)에서, NOx 포획 촉매(13)의 NOx 정화에 대한 예혼합 농후 스파이크 조건 플래그(SP1)가 1로 설정되는지 여부가 결정된다. 만약, SP1 = 1이라면, 프로그램은 스텝(S7)으로 진행한다.
스텝(S7)에서, NOx 포획 촉매(13)의 NOx 정화에 대한 확산 농후 스파이크 조건 플래그(SP2)가 1로 설정되는지 여부가 결정된다. 만약 SP2 = 0이라면, 프로그램은 스텝(S8)으로 진행한다.
스텝(S8)에서, DPF(14)의 회복(또는 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매(13)의 해제)에 대한 회복 온도 상승 플래그(reg1)가 1로 설정되는지 여부가 결정된다. 만약 reg1 = 0이라면, 프로그램은 스텝(S9)으로 진행한다.
스텝(S9)에서,DPF(14)의 회복(또는 NOx 포획 촉매(13)의 황-유독 작용으로부터 해제)에 대한 회복 연소 플래그(reg2)가 1로 설정되는지 여부가 결정된다. 만약 reg2 = 0이라면, 프로그램은 스텝(S10)으로 진행한다.
스텝(S10)에서, NOx 포획 촉매(13)의 축적량이 소정의 값(NOx1)과 동일한지 또는 보다 큰지 여부가 결정된다. 만약, NOx 포획 촉매(13)의 NOx의 축적량이 소정의 값(NOx1) 보다 작다면, 프로그램은 스텝(S17)으로 진행한다,
스텝(S17)에서, 스텝(S4)에서 검출된 NOx 포획 촉매(13)의 황의 축적량이 소정의 값(S1)과 동일하게 되는지 또는 보다 커지는지 여부(차량이 소정 거리를 이동하였는지 여부)가 결정된다. 만약, NOx 포획 촉매의 황의 축적량이 소정의 값(S1) 보다 작다면, 프로그램은 스텝(S18)으로 진행한다.
스텝(S18)에서, 스텝(S5)에서 검출된 DPF(14)의 PM의 축적량이 소정의 값(PM1)과 동일하게 되는지 여부(DPF(14)의 상류측 배기 압력이 현재 엔진 작동 조건에 대응하는 배기 압력 입구 값을 초과하는지 여부)가 결정된다. 만약 DPF(14)의 PM의 축적량이 소정의 값(PM1)보다 작다면, 이 플로우는 종료된다.
한편, 만약, 이 플로우에 의해 어떤 특정 제어도 실행되지 않는다면, 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이의 절환이 엔진(1)의 작동 조건에 따라 수행된다. 구체적으로, 도8에 도시된 바와 같이, 엔진(1)이 EGR이 실행되는 중저속 및 중저하중 범위에 있을 때 예혼합 연소가 수행되고, EGR이 실행되지 않는 고속 및 고하중 범위에 있을 때 확산 연소가 수행된다.
이후, 스텝(S10)에서 NOx 포획 촉매(13)의 NOx의 축적량이 소정의 값(NOx1)과 동일하거나 보다 커진(즉, NOx 포획 촉매(13)의 NOx 정화를 위한 시기가 된) 것이 결정되는 경우와, 스텝(S17)에서 NOx 포획 촉매(13)의 황의 축적량이 소정의 값(S1)과 동일하거나 보다 커진(즉, 황-유독 작용으로부터 해제를 위한 시기가 된) 것이 결정되는 경우와, 스텝(S18)에서 DPF(14)의 PM의 축적량이 소정의 값(PM1)과 동일하거나 보다 커진(즉, DPF의 회복을 위한 시간이 된) 것이 결정되는 경우에 대해 설명한다.
[NOx 포획 촉매의 NOx 정화를 위한 시기인 경우]
만약, NOx 포획 촉매(13)의 NOx의 축적된 값이 소정의 값(NOx1)과 동일하거나 보다 크다는 것이 결정된다면, 프로그램은 NOx 포획 촉매(13)의 NOx를 정화하기 위하여 스텝(S11)으로 진행한다.
본 명세서에서, 먼저 NOx 포획 촉매의 NOx의 정화에 대하여 설명한다.
NOx 포획 촉매(13)의 NOx 정화를 위해, NOx 포획 촉매(13)에 의해 포획되고 이에 축적된 NOx를 해제하기 위해 엔진(1)의 농후 작동이 실행된다
만약, 예혼합 연소(다량의 EGR 및 큰 와류)동안 엔진(1)의 농후 작동이 실행된다면, 도5에 도시된 바와 같이, 배기 온도는 점화 지연 주기가 짧은 확산 연소 동안의 농후 작동에서의 것과 비교해서 보다 낮다. 반대로 말하면, 확산 연소에서 농후 조건이 실현된다면, 배기 온도는 예혼합 연소의 농후 조건에서의 것과 비교해서 보다 높게 될 수 있다.
그렇지만, 확산 연소에서의 농후 조건은 연료 소비율을 증가시키고, 따라서 연료 소비를 열화시킨다. 또한, NOx 포획 촉매(13)는 만약 과잉되게 가열된다면 균열이 발생할 수도 있고, 따라서, 포획 및 정화 능력이 열화될 수 있다.
따라서, 촉매(13)의 활성화가 충분히 높을 때, NOx 포획 촉매(13)에 의해 포획된 NOx의 정화를 위해, 예혼합 연소에서의 농후 스파이크 작동이 연료 소비 및 촉매(13)의 열화를 억제할 수 있기 때문에 양호하다.
이와 반대로, 만약 촉매(13)의 활성화가 낮을 때 농후 스파이크 명령이 있다면, 보다 높은 배기 온도를 얻을 수 있는 확산 연소에서의 농후 스파이크 작동이 실행된다. 이는 NOx 정화비를 개선할 수 있게 한다. 그렇지만, 확산 연소에서의 농후 스파이크는 열화된 연소 소음을 야기시킨다는 우려가 있다. 연소 소음은 파일럿 분사를 수행함으로써 억제될 수 있다.
상기 설명된 조건에서, 스텝(S11)에서의 제어가 계속 실행될 것이다.
스텝(S11)에서, 촉매 온도 센서(23)에 의해 검출된 촉매 온도가 판독되고 촉매 온도가 촉매(13)의 활성화 온도보다 낮은 값으로 설정된 소정의 온도(Tlow)와 동일한지 또는 보다 높은지 여부가 결정된다.
또한, 스텝(S12)에서, 촉매 온도가 소정의 온도(Tlow)와 동일하거나 보다 높을 때, 촉매 온도가 NOx 포획 촉매(13)의 활성화 온도에 대응하는 소정의 온도(Tdif)와 동일한지 또는 보다 높은지 여부가 결정된다.
이로 인해서, 경우는 3 가지, 즉, 촉매 온도≥Tdif 인 경우, Tlow≤촉매 온도<Tdif 인 경우, 및 촉매 온도 <Tlow 인 경우로 나누어진다.
이 경우에, 도6에 도시된 바와 같이, 촉매 온도가 Tdif 보다 높은 범위 내에 있을 때, NOx 포획 촉매(13)의 NOx의 정화비는 충분히 크다. 그렇지만, 촉매 온도가 Tdif 보다 낮아질 때, NOx의 정화비는 보다 낮아지고, 촉매 온도가 Tlower 보다 낮아 질 때, NOx의 정화가 예측할 수 없을 정도까지 더욱 낮아진다.
따라서, 만약 촉매 온도 ≥ Tdif(즉, 스텝(S12)에서의 결정이 긍정일 때), NOx 포획 촉매(13)가 충분히 활성화된 상태라는 것이 결정되고 프로그램은 스텝(S13)으로 진행한다. 스텝(S13)에서, 예혼합 연소에서 농후 작동이 실행되어서, 연료 소비 및 촉매의 열화를 방지하면서 NOx를 정화한다.
이 경우에, 스텝(S13)에서, 예혼합 연소에서 농후 작동을 실현하기 위해 엔진 작동 조건의 파라미터로서 엔진 속력(Ne) 및 연료 분사량(Q)을 사용하고, 도7의 목표 흡기 공기량 맵 및 도8의 목표 EGR 맵을 참조하여 목표 흡기 공기량 및 목표 EGR 비가 설정된다. 따라서, 설정 목표 흡기 공기량 및 목표 EGR 비에 의거하여, 흡기 스로틀 밸브(15) 및 EGR 제어 밸브(12)가 제어되어, 예혼합 연소에서 농후 작동을 실현한다. 스텝(S14)에서, 예혼합 농후 스파이크 조건 플래그(SP1)가 1로 설정되고 이 플로우는 종료된다.
또한, 만약, Tlow ≤ 촉매 온도 < Tdif (즉, 스텝(S12)에서의 결정이 부정일 때), NOx 포획 촉매(13)는 충분히 활성화된 상태에 있지 않다고 결정되고, 프로그램은 스텝(S15)으로 진행한다. 스텝(S15)에서, 예혼합 연소의 것 보다 그 배기 온도가 높은 확산 연소에서 농후 작동이 실행된다. 이는 배기 온도가 Tdif와 동일하거나 보다 높은 온도까지 상승하게 하고, 따라서 농후 스파이크 작동을 실행하는 것을 가능하게 하여 NOx 정화비를 개선한다.
이 경우에, 스텝(S15)에서, 목표 흡기 공기량은 확산 연소에서 농후 작동을 실현하기 위해 도9의 목표 흡기 공기량 맵을 참조하여 설정된다. 따라서, 설정 목표 흡기 공기량에 의거하여, 연료 분사기(9)에 의해 파일럿 분사가 실행되는 동시에 흡기 스로틀 밸브(5)가 제어되어 확산 연소에서 농후 작동을 실현한다.
또한, 만약 촉매 온도<Tlow 라면(즉, 스텝(S11)에서의 결정이 부정일 때), 이 플로우는 종료된다. 이 경우에, 확산 연소에서 농후 작동이 실현되더라도, 즉, Tlow≤촉매 온도<Tdif의 조건하에서 농후 스파이크 작동이 NOx의 정화에 거의 영향을 주지 않더라도 NOx 포획 촉매(13)의 활성화 조건이 나빠서 촉매 온도를 Tdif 보다 높게 상승시키기가 어렵기 때문에, 농후 스파이크 작동은 실행되지 않고 NOx의 방출은 예혼합 연소에 의해서만 억제된다. 예혼합 연소의 시기에 예혼합 연소가 계속 되고 있는 동안 촉매 온도가 Tlow보다 높아지도록 예외를 두고 배기 온도가 Tlow로부터 Tdif까지 분포한다.
예혼합 연소에서 농후 작동이 개시된 경우(S13)에, 예혼합 농후 스파이크 조건 플래그(SP1)는 스텝(S14)에서 1로 설정된다. 따라서, 다음부터 스텝(S6)에서의결정 이후에, 프로그램은 소정 시간 동안 예혼합 연소에서 농후 작동이 계속되는 스텝(S21)으로 계속 진행한다(도3).
스텝(S21)에서, NOx 정화에 필요한 소정의 시간(tsp1)이 경과했는지 여부가 결정된다. 만약 소정의 시간(tsp1)이 아직 경과하지 않았다면, 이 플로우는 즉시 종료한다. 만약, 소정의 시간(tsp1)이 경과했다면, 예혼합 연소에서 농후 작동은 스텝(S22)에서 취소되고 예혼합 농후 스파이크 조건 플래그(SP1)는 스텝(S23)에서 0으로 설정된다. 그후, 이 플로우는 종료된다.
또한, 확산 연소에서 농후 작동이 개시되는 경우에(S15), 확산 농후 조건 플래그(SP2)는 스텝(S16)에서 1로 설정된다. 따라서, 다음부터, 스텝(S7)에서의 결정 이후에, 프로그램은 확산 연소에서 농후 작동이 소정 시간 동안 계속되는 스텝(S24)으로 계속 진행한다(도3).
스텝(S24)에서, NOx 정화를 위해 필요한 소정의 시간(tsp2)이 경과했는지 여부가 결정된다. 만약 소정의 시간(tsp2)이 아직 경과하지 않았다면, 이 플로우는 즉시 종료된다. 만약 소정의 시간(tsp2)이 경과했다면, 확산 연소에서 농후 작동이 스텝(S25)에서 취소되고 확산 농후 스파이크 조건 플래그(SP2)는 스텝(S26)에서 0으로 설정된다. 그후, 이 플로우는 종료된다.
[황-유독 작용으로부터 회복을 위한 시기일 때] 및 [DPF의 회복을 위한 시기일 때]
만약, NOx 포획 촉매(13)의 황의 축적량이 소정의 값(S1)과 동일하거나 보다 크다는 것이 스텝(S17)에서 결정된다면, 황-유독 작용으로부터 회복을 위해 프로그램은 스텝(S19) 및 스텝(S20)으로 진행한다.
만약, DPF(14)의 PM의 축적량이 소정의 값(PM1)과 동일하거나 보다 크다는 것이 스텝(S18)에서 결정된다면, 프로그램은 DPF(14)의 회복을 위해 스텝(S19) 및 스텝(S20)으로 진행한다.
본 명세서에서, 먼저, DPF(14)의 회복 및 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복에 대해 설명한다.
DPF의 회복 및 황-유독 작용으로부터의 회복을 위해, 배기 온도를 상승시켜 DPF(14)의 온도가 PM의 가연 온도보다 높게 상승되도록 농후 작동이 실행된다. 한편, 황의 가연 온도는 PM의 가연 온도보다 낮다. 또한 본 실시예에서 황이 축적된 NOx 포획 촉매(13)가 DPF(14)의 상류에 배치되기 때문에, DPF(14)의 온도를 PM의 가연 온도보다 높게 상승시킴으로써 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매(13)의 회복이 얻어질 수 있다.
만약, 농후 작동이 예혼합 연소(다량의 EGR + 큰 와류)에서 실행된다면, 결과 배기 온도는 EGR에 의해 제공된 작용 가스의 비열 등으로 인해 점화 지연 주기가 짧은 확산 연소의 농후 조건에서의 것과 비교해서 보다 낮다. 다시 말해서, 만약 확산 연소 동안 농후 조건이 실현된다면, 예혼합 연소에서의 농후 조건에서의 것과 비교해서 보다 높은 배기 온도가 얻어질 수 있다.
DPF(14)의 회복 및 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 위해 높은 배기 온도(즉, 600℃ 이상)가 요구되기 때문에, 보다 높은 배기 온도가 예상될 수 있는 확산 연소에서의 농후 조건에 의해 DPF(14)의 온도를 상승시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, 만약 확산 연소 동안 농후 스파이크 제어가 실행된다면, 연소 소음이 열화된다는 우려가 있다. 연소 소음은 파일럿 분사를 실행함으로써 억제될 수 있다.
따라서, 스텝(S19)에서, DPF(14)의 회복 또는 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매(13)의 회복을 위한 시기라는 것이 이미 결정되었기 때문에 보다 높은 배기 온도가 예상되는 확산 연소에서의 농후 작동이 PM의 가연 온도 보다 높게 DPF(14)의 온도를 상승시키는 관점에서 실행된다. 또한, 이 경우에, 파일럿 분사가 실행된다.
그후, 스텝(S20)에서, 회복 온도 상승 플래그(reg1)가 1로 설정되고, 이 플로우는 종료된다.
이로 인해, 다음부터, 스텝(S8)에서 reg1=1로 결정되었기 때문에, 프로그램은 스텝(S27)을 향해 진행한다.
스텝(S27)에서, DPF(14)의 온도가 확산 연소에서의 농후 조건에 의해 상승될 때, DPF(14)의 출구에서의 산소 농도, 즉, 배기 공기/연료비(DPF 출구 λ)가 산소 농도 센서(26)에 의해 검출되고 배기 공기/연료비가 화학량론적이 되도록 흡기 스로틀 밸브(5)가 제어된다. 이 경우에, 만약 DPF(14)가 3원 촉매를 수반한다면, DPF 출구 λ가 화학량론적이 되도록 제어됨으로써 3원 촉매 기능이 실현되고, 따라서 DPF(14)의 온도의 상승 동안에조차도 배기 가스의 정화를 계속할 수 있게 만들 수 있다.
스텝(S28)에서, DPF 온도 센서(25)에 의해 검출된 DPF(14)의 온도가 판독되고 DPF(14)의 온도가 PM의 가연 온도(T2)를 초과하는지 여부가 결정된다.
만약, DPF(14)의 온도가 아직 T2를 초과하지 않았다면, 이 플로우는 즉시 종료되고 DPF 출구 λ제어 하에서 확산 연소의 농후 작동이 계속된다. 만약, DPF(14)의 온도가 T2를 초과한다면, 프로그램은 스텝(S29)으로 진행한다.
스텝(S29)에서, DPF(14)의 온도가 PM이 가연되게 하는 온도(T2)에 도달했기 때문에, DPF 출구 λ 제어는 종료된다.
스텝(S30)에서, DPF(14)의 입구에서의 배기 공기/연료비(DPF 입구 λ) 제어가 시작된다. 즉, 도10에 도시된 바와 같이, 엔진 작동 조건의 파라미터로서 엔진 속력(Ne) 및 연료 분사량(Q)을 사용하고 PM을 발화하여 제거하기 위한 목표 DPF 입구 λ를 한정하는 맵을 참조하여, 흡기 스로틀 밸브(15)는 목표 DPF 입구 λ를 얻어서 산소의 소정량을 DPF(14)에 공급하고 DPF(14) 상에 축적된 PM을 태워 없애도록 제어된다. DPF(14)의 온도가 이미 PM의 가연 온도에 도달했기 때문에, DPF(14)로의 산소의 공급은 DPF(14) 상에 축적된 PM이 즉시 전소되는 것을 야기한다. 한편, DPF 입구 λ를 제어함으로써 PM의 연소 속도가 제어될 수 있기 때문에, 따라서 DPF(14)의 용융 및 발화를 방지하는 것이 가능하다.
스텝(S31)에서, DPF(14)가 회복 온도 상승 조건에서 벗어났기 때문에, 회복 온도 상승 플래그(reg1)는 0으로 설정된다.
스텝(S32)에서, DPF(14)가 회복 연소 조건 내에 있기 때문에, 회복 연소 플래그(reg2)는 1로 설정되고 이 플로우는 종료된다.
이로써, 다음부터, 스텝(S9)에서 reg2=1이라는 것이 결정되었기 때문에, 프로그램은 스텝(S33)으로 진행한다(도4).
스텝(S33)에서, DPF 온도 센서(25)에 의해 검출된 DPF(14)의 온도가 판독되고 DPF(14)에서의 PM의 연소가 거의 완결되었기 때문에 DPF(14)의 온도가 비정상 발화를 유발하지 않는 온도(T1)보다 낮은 지 여부가 결정된다.
만약 DPF(14)의 온도가 아직 T1까지 떨어지지 않았다면, 이 플로우는 즉시 종료되고 DPF 입구 λ 제어는 계속된다. 이는 비정상 연소의 가능성으로 인해 DPF 입구 λ 제어를 계속하여 DPF(14)의 온도가 온도(T1) 아래로 낮아질 때까지 DPF 입구 λ를 소정의 값으로 유지해야 할 필요가 있기 때문이다.
만약 DPF(14)의 온도가 T1 아래로 떨어진다면, 프로그램은 스텝(S34)으로 진행한다.
스텝(S34)에서, DPF 입구 λ 제어가 종료된다.
스텝(S35)에서, DPF(14)가 회복 연소 조건을 벗어났기 때문에, 회복 연소 플래그(reg2)는 0으로 설정되고 이 플로우는 종료된다.
상기에서, 제어 유닛(20)에 저장된 프로그램의 스텝(S11)은 NOx 포획 촉매(13)에 의해 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 섹션에 대응한다는 것에 유의해야 한다.
또한, 제어 유닛(20)에 저장된 프로그램의 스텝(S12)은 NOx 포획 촉매(13)의 활성화 조건을 결정하기 위한 활성화 조건 결정 섹션에 대응한다는 것에 유의해야 한다.
또한, 제어 유닛(20)에 저장된 프로그램의 스텝(S13 및 S15)은 NOx 포획 촉매(13)의 포획된 NOx를 정화하기 위해 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션과 엔진(1)의 연소 모드를 절환하기 위한 연소 모드 절환 섹션을 구성한다는 것에 유의해야 한다.
또한, 제어 유닛(20)에 저장된 프로그램의 스텝(S18)은 DPF(14)의 회복을 실행하기 위한 시기인지 여부를 결정하기 위한 회복 시기 결정 섹션을 구성한다는 것에 유의해야 한다.
또한, 제어 유닛(20)에 저장된 프로그램의 스텝(S17)은 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행하기 위한 시기인지 여부를 결정하기 위한 황-유독 작용 회복 시기 결정부에 대응한다는 것에 유의해야 한다.
또한, 제어 유닛(20)에 저장된 프로그램의 스텝(S19)은 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매(13)의 회복을 위해 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션에 대응한다는 것에 유의해야 한다.
상기로부터, NOx 포획 촉매(13)의 포획된 NOx가 정화되야하고 낮은 배기 온도로 인해 촉매(13)의 활동이 낮을 때, 확산 연소 모드에서 농후 작동이 실행되어서 배기 온도가 급격하게 상승하도록 유발하고 촉매(13)는 활성화되므로, 따라서 촉매(13) 상에 축적된 NOx를 정화하는 것, 즉, 촉매(13)로부터 포획된 NOx를 해제하는 것이 가능하게 된다는 것을 알 수 있다. 또한, 촉매 온도가 높고 촉매(13)가 충분히 활성화된 조건하에서, 예혼합 연소 모드에서 농후 작동이 실행된다. 이는 연료 소비의 열화를 방지하고 촉매를 과열로부터 보호하여 촉매(13)의 열화를 억제하는 것을 가능하게 한다.
또한, 배기 온도를 낮추고 점화 지연 주기를 보다 길게 만들어서 얻어진 예혼합 연소 모드에서, 농후 조건은 예혼합 연소의 정도를 증진시키는 것에 의해 설정될 수 있고, 따라서 연기의 열화를 초래하지 않으면서 농후 조건을 설정하는 것이 가능해진다는 것을 알 수 있다. 또한, 예혼합 연소가 농후한 시기와 예혼합 연소가 희박한 시기 사이에서 연소의 어떤 변동성도 유발되지 않기 때문에, 농후 조건으로부터 희박 조건으로 또는 그 역으로의 절환 시기에 야기되는 연소 소음의 변동성을 억제하면서 예혼합 연소의 농후 조건을 설정하는 것이 가능하게 된다.
배기 가스 내의 PM의 소기, 즉, 발화 및 이로 인한 DPF(14)에 의해 소기되고 축적된 배기 가스의 PM의 제거를 위한 필터(14)의 회복을 위하여, 저 산소 농도의 조건하에서 높은 배기 온도가 필요하다. 따라서, DPF(14)의 온도는 확산 연소 모드에서의 농후 조건하에서 상승된다. 이는 단시간 내에 DPF(14)의 온도를 목표 값까지 상승시키고 연료 소비의 열화를 최소치로 감소시킬 수 있게 한다.
일본 특허 출원 제2001-254517호의 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 통합되었다.
본 발명의 임의의 실시예를 참조로 하여 상기 설명되었지만, 본 발명은 상기 설명된 실시예로 한정되지 않는다. 상기 교시의 견지에서, 본 기술분야의 숙련자들에게 상기 설명된 실시예의 변경과 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 범위는 이하의 청구항을 참조하여 한정된다.

Claims (34)

  1. 배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매와,
    NOx 포획 촉매의 활성화 조건에 따라 NOx 포획 촉매를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템이며,
    상기 제어 유닛은
    NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화해야 할 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 섹션과,
    NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하기 위한 촉매 활성화 결정 수단과,
    엔진의 작동 조건에 따라 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하기 위한 연소 모드 절환 섹션과,
    NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 연소 모드 절환 섹션은 엔진의 작동 조건에 따라 엔진의 연소 온도를 낮추기 위한 연소 온도 제어 섹션과,
    예혼합 연소 모드와 확산 연소 모드 중 어느 하나에 의해 열 발생 패턴이 달성되도록 연소 온도 제어 섹션이 작동 상태에 있는 시기 동안 점화 지연 주기를 현저하게 보다 길어지게 만들기 위한 점화 지연 주기 제어 섹션을 포함하며,
    예혼합 연소 모드는 연소 온도 제어 섹션 및 점화 지연 주기 제어 섹션에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 배기 가스 내의 미세 물질(PM)을 소기하기 위해 배기 통로 내에 배치된 필터를 더 포함하고, 제어 유닛은 필터의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하기 위한 회복 시기 결정 섹션을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 필터의 회복을 실행할 시기일 때 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 만들어지도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 희박 대기 내에 위치될 때 산화 능력을 보이고 농후 대기 내에 위치될 때 감소 능력을 보이는 촉매 기능과 희박 대기 내에 위치된 NOx를 흡수하고 감소시켜 농후 대기 내에 위치된 때 흡수된 NOx를 정화하는 촉매 기능 중 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 촉매 활성화 결정 섹션은 NOx 포획 촉매의 온도를 검출하기 위한 검출 섹션을 가지며 NOx 포획 촉매의 온도에 의거하여 NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 촉매 활성화 결정 섹션은 NOx 포획 촉매의 온도를 추정하기 위한 추정 섹션을 가지며 NOx 포획 촉매의 추정된 온도에 의거하여 NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 공기/연료비 제어 섹션은 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 될 때 파일럿 분사를 실행하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  8. 제2항에 있어서, 흡기 스로틀 밸브 및 엔진의 EGR 제어 밸브를 더 포함하고, 공기/연료비 제어 섹션은 배기 공기/연료비가 예혼합 연소 모드에서 농후하게 될 때 흡기 스로틀 밸브 및 EGR 제어 밸브에 의하여 배기 공기/연료비를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 제어 유닛은 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하기 위한 황-유독 작용 회복 시기 결정 섹션과 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기일 때 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  10. 배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매와,
    NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화해야 할 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 수단과,
    NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하기 위한 촉매 활성화 결정 수단과,
    확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하기 위한 연소 모드 절환 수단과,
    NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 제어하기 위한 공기/연료비 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템.
  11. 배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매를 가지는 내연 기관용 배기 가스 정화 방법이며,
    NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기인지 여부를 결정하는 단계와,
    NOx 포획 촉매가 활성화되었는지 여부를 결정하는 단계와,
    엔진의 작동 조건에 따라 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하는 단계와,
    NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기 가스 정화 방법.
  12. 제11항에 있어서, 연소 모드 절환 단계는 엔진의 작동 조건에 따라 엔지의 연소 온도를 낮추는 단계와,
    예혼합 연소 모드와 확산 연소 모드 중 어느 하나에 의해 열 발생 패턴이 달성되도록 연소 온도 제어 섹션이 작동 상태에 있는 시기 동안 점화 지연 주기를 현저하게 보다 길게 만드는 단계를 포함하며,
    예혼합 연소는 연소 온도를 낮추는 단계 및 점화 지연 주기를 현저하게 보다 길게 만드는 단계에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  13. 제11항에 있어서, 엔진은 배기 가스 내의 미세 물질(PM)을 소기하기 위해 배기 통로 내에 배치된 필터를 더 포함하고, 배기 가스 정화 방법은 필터의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하며, 필터의 회복을 실행할 시기일 때 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 만들어지도록 배기 공기/연료비를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  14. 제11항에 있어서, NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계는 NOx 포획 촉매의 온도를 검출하는 단계와 NOx 포획 촉매의 온도에 의거하여 NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  15. 제11항에 있어서, NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계는 NOx 포획 촉매의 온도를 추정하는 단계와 추정된 NOx 포획 촉매의 온도에 의거하여 NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  16. 제11항에 있어서, 배기 공기/연료비를 제어하는 단계는 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 될 때 파일럿 분사를 실행하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  17. 제12항에 있어서, 엔진은 흡기 스로틀 밸브 및 엔진의 EGR 제어 밸브를 더 포함하고, 배기 공기/연료비를 제어하는 단계는 배기 공기/연료비가 예혼합 연소 모드에서 농후하게 될 때 흡기 스로틀 밸브 및 EGR 제어 밸브에 의하여 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  18. 제11항에 있어서, 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하는 단계와 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기일 때 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  19. 배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매와,
    NOx 포획 촉매의 활성화 조건에 따라 NOx 포획 촉매를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템이며,
    상기 제어 유닛은
    NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화해야 할 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 섹션과,
    NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하기 위한 촉매 활성화 결정 수단과,
    엔진의 작동 조건에 따라 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하기 위한 연소 모드 절환 섹션과,
    NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 연소 모드 절환 섹션은 엔진의 작동 조건에 따라 엔진의 연소 온도를 낮추기 위한 연소 온도 제어 섹션과,
    예혼합 연소 모드와 확산 연소 모드 중 어느 하나에 의해 열 발생 패턴이 달성되도록 연소 온도 제어 섹션이 작동 상태에 있는 시기 동안 점화 지연 주기를 현저하게 보다 길어지게 만들기 위한 점화 지연 주기 제어 섹션을 포함하며,
    예혼합 연소 모드는 연소 온도 제어 섹션 및 점화 지연 주기 제어 섹션에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 배기 가스 내의 미세 물질(PM)을 소기하기 위해 배기 통로 내에 배치된 필터를 더 포함하고, 제어 유닛은 필터의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하기 위한 회복 시기 결정 섹션을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 필터의 회복을 실행할 시기일 때 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 만들어지도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 희박 대기 내에 위치될 때 산화 능력을 보이고 농후 대기 내에 위치될 때 감소 능력을 보이는 촉매 기능과 희박 대기 내에 위치된 NOx를 흡수하고 감소시켜 농후 대기 내에 위치된 때 흡수된 NOx를 정화하는 촉매 기능 중 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화 조건 결정 섹션은 NOx 포획 촉매의 온도를 검출하거나 추정하기 위한 검출 또는 추정 섹션을 가지며 NOx 포획 촉매의 온도에 의거하여 NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 공기/연료비 제어 섹션은 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 될 때 파일럿 분사를 실행하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  25. 제20항에 있어서, 흡기 스로틀 밸브 및 엔진의 EGR 제어 밸브를 더 포함하고, 공기/연료비 제어 섹션은 배기 공기/연료비가 예혼합 연소 모드에서 농후하게 될 때 흡기 스로틀 밸브 및 EGR 제어 밸브에 의하여 배기 공기/연료비를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하기 위한 황-유독 작용 회복 시기 결정 섹션과 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기일 때 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하기 위한 공기/연료비 제어 섹션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 시스템.
  27. 배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매와,
    NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화해야 할 시기인지 여부를 결정하기 위한 정화 시기 결정 수단과,
    NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하기 위한 촉매 활성화 결정 수단과,
    확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하기위한 연소 모드 절환 수단과,
    NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 제어하기 위한 공기/연료비 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기 가스 정화 시스템.
  28. 배기 가스의 공기/ 연료비가 희박할 때 유입 배기 가스 내의 NOx를 포획하고 배기 가스의 공기/연료비가 농후할 때 포획된 NOx를 해제하기 위해 기관의 배기 통로 내에 배치된 NOx 포획 촉매를 가지는 내연 기관용 배기 가스 정화 방법이며,
    NOx 포획 촉매에 의해 포획된 NOx를 정화하기 위한 시기인지 여부를 결정하는 단계와,
    NOx 포획 촉매의 활성화 조건을 결정하는 단계와,
    엔진의 작동 조건에 따라 확산 연소 모드와 예혼합 연소 모드 사이에서 엔진의 연소 모드를 절환하는 단계와,
    NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 활성화된 때에는 예혼합 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되고, NOx 포획 촉매의 포획된 NOx를 정화해야 할 시기이며 NOx 포획 촉매가 비활성화된 때에는 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기 가스 정화 방법.
  29. 제28항에 있어서, 연소 모드 절환 단계는 엔진의 작동 조건에 따라 엔지의 연소 온도를 낮추는 단계와,
    예혼합 연소 모드와 확산 연소 모드 중 어느 하나에 의해 열 발생 패턴이 달성되도록 연소 온도 제어 섹션이 작동 상태에 있는 시기 동안 점화 지연 주기를 현저하게 보다 길게 만드는 단계를 포함하며,
    예혼합 연소는 연소 온도를 낮추는 단계 및 점화 지연 주기를 현저하게 보다 길게 만드는 단계에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 엔진은 배기 가스 내의 미세 물질(PM)을 소기하기 위해 배기 통로 내에 배치된 필터를 더 포함하고, 배기 가스 정화 방법은 필터의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하며, 필터의 회복을 실행할 시기일 때 확산 연소 모드에서 배기 공기/연료비가 농후하게 만들어지도록 배기 공기/연료비를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계는 NOx 포획 촉매의 온도를 검출 또는 추정하는 단계와 NOx 포획 촉매의 온도에 의거하여 NOx 포획 촉매가 활성화되는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  32. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 배기 공기/연료비를 제어하는 단계는 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 될 때 파일럿 분사를 실행하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  33. 제29항에 있어서, 엔진은 흡기 스로틀 밸브 및 엔진의 EGR 제어 밸브를 더 포함하고, 배기 공기/연료비를 제어하는 단계는 배기 공기/연료비가 예혼합 연소 모드에서 농후하게 될 때 흡기 스로틀 밸브 및 EGR 제어 밸브에 의하여 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
  34. 제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기인지 여부를 결정하는 단계와 황-유독 작용으로부터 NOx 포획 촉매의 회복을 실행할 시기일 때 배기 공기/연료비가 확산 연소 모드에서 농후하게 되도록 배기 공기/연료비를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 방법.
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