KR20070015229A - 내연기관의 배기가스 배출 제어 시스템 및 배기가스 배출제어 시스템의 정화 능력 재생 방법 - Google Patents

내연기관의 배기가스 배출 제어 시스템 및 배기가스 배출제어 시스템의 정화 능력 재생 방법 Download PDF

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Abstract

NOx 또는 SOx 가 환원되는 NOx 촉매에 환원제로서의 연료가 공급될 때, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 변화하고, 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기 (ΔT1, ΔT2) 에 배기 통로를 흐르는 배기가스에 연료가 공급된다.
NOx 촉매

Description

내연기관의 배기가스 배출 제어 시스템 및 배기가스 배출 제어 시스템의 정화 능력 재생 방법 {PURIFICATION CAPACITY RECOVERY METHOD OF EXHAUST GAS EMISSION CONTROL SYSTEM}
본 발명은 내연기관의 배기가스 배출 제어 시스템 및 배기가스 배출 제어 시스템의 정화 능력 재생 방법에 관한 것이다.
내연기관에서 방출되는 배기가스는 NOx 와 같은 유해한 물질을 포함한다. 통상적으로, NOx 촉매가 엔진의 배기 시스템에 제공된다. 흡장/환원형 NOx 촉매가 사용되는 경우, 흡장된 NOx 의 양이 증가할수록 NOx 촉매의 배기가스 정화 능력은 저하된다. 이에 대해, 환원제의 역할을 하는 연료가 흡장/환원형 NOx 촉매에 공급되어, NOx 촉매에 흡장된 NOx 를 환원을 통해 배출하도록 한다. 이하, 전술한 방법을 "NOx 환원 방법" 라 한다. NOx 촉매가 배기가스에 포함된 SOx 를 흡장하기 때문에, S-피독을 격을 수 있어 NOx 촉매의 배기가스 정화 능력이 저하될 수 있음이 잘 공지되어있다. 환원제의 역할을 하는 연료가 NOx 촉매에 공급되어 S-피독을 해소하도록 한다. 이하, 전술한 방법을 "S-피독 해소 방법" 이라 한다.
환원제로서 연료를 공급할 때, NOx 촉매로 유입되는 배기가스의 유량이 적당 하지 않으면, 공급된 연료의 일부가 NOx 촉매에서의 산화반응에 충분히 사용될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이는 NOx 환원 방법 및 S-피독 해소 방법 (이하, 총칭하여 NOx 촉매 재생 방법이라 한다) 의 실행이 실패로 돌아가게 하거나 연료 효율을 저하시킬 수 있다.
JP-A-2003-74328 의 공보는 NOx 촉매 재생 방법을 위해 환원제로서 공급되는 연료를 효율적으로 사용하는 기술을 개시하는데, 이 공보에서, 2 개의 NOx 촉매가 배기 배출 제어 시스템 (NOx 촉매와 같은 배기 촉매 시스템, 및 이를 위한 제어 시스템) 에 제공되어있으며, 이 2 개의 NOx 촉매 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 배기 통로의 단면적을 변화시킬 수 있는 밸브에 의해 소정치로 제어되어, 배기가스의 유량이 제어되는 통로의 NOx 촉매에 환원제로서의 연료를 공급하도록 한다. 따라서, 공급된 연료가 NOx 촉매 재생 방법에 효율적으로 사용될 수 있다.
그러나, 전술한 기술에 있어서, 환원제의 역할을 하는 연료가 하류부를 포함하는 NOx 촉매에 모두 공급될 수 없다. 이는, 특히 NOx 촉매가 배기가스의 유동 방향으로 실질적으로 길 경우 또는 다수의 NOx 촉매가 직렬로 제공되어있을 경우, NOx 촉매 재생 방법을 효율적으로 실행하는 것을 어렵게 만든다.
본 발명의 목적은 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법이 효율적으로 실행될 수 있는 NOx 촉매가 제공된 배기 배출 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 양태에 따른 배기 배출 제어 시스템에서, 환원제가 공급되는 NOx 촉매상의 NOx 또는 SOx 를 환원하기 위해 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 시기에 배기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제를 공급하도록 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 변화된다.
보다 자세하게는, 내연기관에서 방출된 배기가스가 흐르는 내연기관에 연결된 일단부를 구비하는 배기 통로, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 배기가스 유동 제어 유닛, 배기가스에 포함된 NOx 를 정화하는 배기 통로에 제공된 NOx 촉매, 및 배기가스의 공연비가 일시적으로 리치 상태로 되는 리치 스파이크 (spike) 제어시 배기 통로를 흐르는 배기가스에 1 이상의 환원제 방출 작동에 의해 환원제를 공급하는 환원제 공급 수단을 포함하는 본 발명의 양태에 따른 내연기관의 배기 배출 제어 시스템에 있어서, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 배기가스 유동 제어 유닛은 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 변화시킨다. 그때, 배기가스의 유량이 변화하는 동안 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기에 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급된다.
배기 통로에 제공된 NOx 촉매에 환원제가 공급되는 경우, 환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제의 일부가 배기가스와의 접촉으로 산화될 수 있다. 따라서, 이와 같은 환원제는 NOx 촉매 재생 방법에 사용될 수 없다. 배기 통로의 배기가스의 유량이 클수록, 환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제의 양 중 NOx 촉매 재생 방법에 사용될 수 없는 환원제의 비율이 더 증가한다. 따라서, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 감소시켜 NOx 촉매 재생 방법하에서 연료 효율을 향상시키는 것이 바람직하다.
환원제를 NOx 촉매의 하류측에 분포시킬 만큼 충분히 큰 유량의 배기가스에 의해 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제가 운반될 수 있다. 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 적으면, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제가 NOx 촉매의 전 영역에 분포될 수 없다.
본 발명의 양태에 따라, 환원제가 공급되는 NOx 촉매상에서 NOx 또는 SOx 가 환원될 때, 배기가스 유동 제어 유닛에 의해 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 변화한다. 배기가스의 유량이 변화하는 동안 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기에 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 배기가스에 공급된다.
이는, 배기 통로에서 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 상태에서 환원제를 배기가스에 공급할 수 있게 하고 환원제가 NOx 촉매의 특정부에 불균일하게 분포되는 것을 방지한다. 따라서, 환원제가 NOx 촉매의 전 영역에 균일하게 분포될 수 있다.
환원제 방출 작동은 환원제 공급 수단으로부터 연료를 방출하는 작동을 나타내는데, 이 방출 작동은 환원제 공급 수단으로부터의 연료 분사를 포함한다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 환원제 공급 수단으로부터 환원제를 공급하는 시기는 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분에 따라 결정될 수 있고, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분에 대해 요구되는 환원 레벨에 따라 결정될 수 있다.
환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제는 NOx 촉매의 하류측에 분포되도록 상대적으로 많은 유량의 배기가스에 의해 운반된다. 한편, 상대적으로 적은 유량의 배기가스에 의해 운반되는 환원제는 NOx 촉매의 상류측에 분포된다.
환원제가 분포되는 NOx 촉매의 부분과 배기가스에 환원제를 공급할 때 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량 사이에는 큰 상관관계가 있다. 배기가스 유동 제어 유닛에 의해 실행되는 제어에서, 시간에 따른 배기가스의 유량의 변화가 미리 정해진다고 하면, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 NOx 또는 SOx 가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분에 대응하는 값이 되는 시기에 환원제가 환원제 공급 수단으로부터 공급되면, 환원제는 NOx 또는 SOx 가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분에 우선적으로 분포될 수 있다.
NOx 촉매상에 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 다수의 부분 또는 더 넓은 범위가 있는 경우, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 그러한 부분 또는 더 넓은 범위에 대응하는 다수의 시기에 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급될 수 있다. 이는 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 다수의 부분 또는 넓은 범위에 환원제를 분포할 수 있게 한다.
환원제가 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 다수의 부분에 도달할 수 있을 뿐만 아니라 NOx 촉매의 더 넓은 범위에 분포될 수 있어, NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법이 효율적으로 실행된다.
환원제 공급 수단으로부터 환원제를 공급하는 각각의 시기에, NOx 촉매상에서 환원되어야 하는 NOx 또는 SOx 의 환원 레벨에 따라 환원제의 양이 결정된다. 이는, NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분에서 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법을 충분히 실행할 수 있게 한다. 요구되는 환원 레벨에 따라 결정되는 환원제의 양은 NOx 또는 SOx 에 대해 요구되는 환원을 실행하기에 충분한 양의 환원제에 대응하는 값 또는 소정의 마진을 포함하는 더 많은 양의 환원제에 대응하는 값으로 설정될 수 있다.
이전의 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법의 완료 직후에 획득되는 엔진이 제공된 차량의 주행 거리, NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법이 실행되는 NOx 촉매상의 위치, 및 이전 주기에 획득된 NOx 촉매에서의 온도 분포의 경향과 관련된 요구 환원 레벨 간의 상관관계를 저장하는 맵을 이용하여, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양이 NOx 촉매에서 환원되어야 하는 NOx 또는 SOx 의 요구 환원 레벨에 따라 결정될 수 있다. 즉, 분포되는 위치에 대해 요구되는 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양은 맵과 관련하여 차량의 주행 거리에 따른 값을 판독함으로써 획득될 수 있다.
환원제 공급 수단으로부터 환원제를 공급하는 각각의 시기 및 그로부터 공급되는 환원제의 양은, 환원제 공급 수단으로부터 환원제를 공급하는 시기 및 그때의 환원제의 양과 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 엔진의 밸브 구동 속도 등과 같은 변수와의 상관관계를 저장하는 맵을 참조하여 결정될 수 있다. 환원제를 공급하는 시기, 및 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양이 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 및 엔진의 밸브 구동 속도에 의해 영향을 받을 수 있기 때문이 이러한 결정이 이루어질 수 있다.
상기 구성의 시스템에 있어서, NOx 촉매는 일군의 다수의 NOx 촉매로 형성될 수 있고, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분이 1 개 이상의 다수의 NOx 촉매에 대해 결정된다.
배기 통로에 다수의 NOx 촉매가 직렬로 제공된 경우, NOx 촉매 군의 일부만이 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분으로서 결정될 수 있다. 이는, 상기 부분에 환원제를 우선적으로 공급함으로써 환원되어야 하는 NOx 촉매의 일부를 환원하는 것을 가능하게 한다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 배기 통로는 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고, 배기가스 유동 제어 유닛은 이 2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하고, 2 개의 분기 통로 각각에는 1 개 이상의 NOx 촉매가 개별적으로 제공되어 있으며, 환원제 공급 수단이 NOx 촉매 상류부의 2 개의 분기 통로 각각에 개별적으로 제공된다. NOx 및 SOx 중 하나를 환원하기 위해 환원제를 NOx 촉매에 공급할 때, 대략 0 으로 환원되어야 하는 NOx 및 SOx 중 하나를 지닌 NOx 촉매가 제공되는 2 개의 분기 통로 중 하나에서 배기가스 유동 제어 유닛은 배기가스의 유량을 감소시킨다. 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급되는 시기는, 환원되어야 하는 NOx 및 SOx 중 하나를 지닌 NOx 촉매가 제공된 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 대략 0 이 될때, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제가 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 일부분에 분포되도록 결정된다.
전술한 구성에 있어서, 엔진의 배기 통로는 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘는데, 이 분기 통로 각각에는 NOx 촉매 및 환원제 공급 수단을 포함하는 배기 배출 제어 시스템이 제공되어있다. 이 2 개의 분기 통로에 배치된 NOx 촉매 각각은 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법을 개별적으로 받게되어 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법의 실행이 엔진의 작동 상태에 영향을 주지 않는다. 환원제가 NOx 촉매에 공급되어 NOx 또는 SOx 를 환원시킬 때, 배기가스 유동 제어 유닛은 분기 통로 중 하나를 통하여 흐르는 배기가스의 유량을 감소시키는데, 이 분기 통로에는 실질적으로 0 으로 환원되어야하는 NOx 또는 SOx 를 지닌 NOx 촉매가 제공되어있다.
엔진의 작동 상태에 따라 결정된 배기가스의 유량이 배기가스 유동 제어 유닛의 시동 직후, 실질적으로 0 으로 변화한다. 유량 변화의 과정에서, 환원되어야하는 NOx 촉매가 제공된 분기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급된다. 공급된 환원제는, 배기가스에 의해 분기 통로의 하류측으로 운반되고 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 되는 시점에 멈춘다. 환원제가 유동을 멈추는 부분에서 NOx 또는 SOx 가 환원된다.
환원되어야하는 NOx 또는 SOx 가 포함되어있는 NOx 촉매가 제공된 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 되는 시기에 환원제가 NOx 또는 SOx 가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분에 도달하도록 환원제 공급 수단에 의한 환원제 공급 시기가 결정된다. 이는 간단한 제어 방법의 실행을 통해 NOx 또는 SOx 가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분에 환원제를 확실하게 공급하게 한다. 따라서, NOx 촉매의 필요한 위치에서 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법이 실행될 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 배기 배출 제어 시스템에 있어서, 배기 통로는 NOx 촉매 및 환원제 공급 수단이 개별적으로 제공된 2 개의 분기 통로로 나뉜다. NOx 촉매 재생 방법의 실행 직후, 배기가스 유량 역전 제어가 실행된다. 배기가스 유량 역전 제어시, 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 나머지 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량보다 많은 상태가, 더 많은 유량의 배기가스는 감소하고 더 적은 유량의 배기가스는 증가하는 상태로 변화한다. 이러한 시기에, 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급될 수 있다.
더 명확하게는, 내연기관용 배기 배출 제어 시스템에 있어서, 이 배기 배출 시스템은, 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고 내연기관으로부터 방출된 배기가스가 흐를 수 있게 하며 내연기관에 연결된 일단부를 구비하는 배기 통로, 2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 배기가스 유동 제어 유닛, 배기가스의 NOx 를 정화하기 위해 2 개의 분기 통로 각각에 제공된 1 개 이상의 NOx 촉매, 및 2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제를 공급하기 위한 NOx 촉매의 상류에서 2 개의 분기 통로 각각에 제공된 환원제 공급 수단을 포함한다. 상기 구성의 시스템에 있어서, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 배기가스 유동 제어 유닛은, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스 유량이 나머지 하나에서의 배기가스 유량보다 더 큰 상태를 2 개의 분기 통로 중 유량이 더 큰 쪽의 배기가스 유량은 감소하고 나머지 한쪽의 배기가스의 유량은 증가하는 상태로 변화시키는 배기가스 유량 역전 제어를 실행한다. 배기가스 유량 역전 제어시, 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매 상류의 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급된다.
전술한 배기 통로의 경우에서와 같은 방법으로 분기 통로 각각에 제공된 NOx 촉매에 환원제가 공급되는 경우, 환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제의 일부가 NOx 환원 방법에 사용되지 않고 배기가스와 접촉하여 산화된다. 분기 통로 각각에서 배기가스의 유량이 많아질수록, 환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제 중 NOx 환원 방법에 사용되지 않는 환원제의 비율이 더 증가한다. 따라서, NOx 환원 방법하에서, 각각의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량은 연료 효율을 향상시키기 위해 감소되어야 한다.
한편, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제는 큰 유량의 배기가스에 의해 운반되어 NOx 촉매의 하류측에 도달한다. 분기 통로 각각에서의 배기가스의 유량이 적어지면, 환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제가 NOx 촉매의 전 영역에 분포되지 않을 수 있다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 배기 통로는 그 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고, 배기가스 유동 제어 유닛은 2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하고, 1 개 이상의 NOx 촉매가 2 개의 분기 통로 각각에 개별적으로 제공되며, 환원제 공급 수단은 NOx 촉매의 상류의 2 개의 분기 통로 각각에 제공된다. NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 배기가스 유동 제어 유닛은, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스의 유량이 나머지 하나에서의 배기가스의 유량보다 큰 상태를 2 개의 분기 통로 중 유량이 더 큰 쪽의 배기가스 유량은 감소하고 나머지 한쪽의 배기가스 유량은 증가하는 상태로 변화시킨다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 분기 통로 중 하나를 흐르는 더 많은 유량의 배기가스가 더 적은 상태가 되도록 감소한다. 한편, 나머지 다른 분기 통로를 흐르는 더 적은 유량의 배기가스가 더 많은 상태가 되도록 증가한다.
이는 배기가스의 유량이 더 많은 상태 및 더 적은 상태 모두에서 NOx 촉매에 환원제를 공급할 수 있게 한다. 더 많은 유량의 배기가스의 경우, NOx 촉매의 전 영역에 환원제가 분포될 수 있다. 한편, 더 적은 유량의 배기가스의 경우에는, NOx 촉매 재생 방법하에서 환원제 소비 효율의 저하를 억제할 수 있다.
배기가스 유량 역전 제어의 실행 직후, 이 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 나머지 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량보다 더 많을 때, 분기 통로의 더 많은 유량의 배기가스가 더 많아지는 것이 바람직하다. 분기 통로를 흐르는 더 많은 유량의 배기가스가 감소한 이후에는, 감소한 유량의 배기가스가 더 적어지는 것이 바람직하다. 즉, 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량 변화가 가능한 한 커져야 한다.
배기가스 유량의 큰 변화는 환원제 공급 수단으로부터 NOx 촉매에 환원제를 공급할 수 있게 하여, 배기가스 유량 역전 제어시, 환원제 공급 시기에 대한 자유도를 증가시킨다.
엔진의 작동 상태가 일정하게 유지되면, 2 개의 분기 통로의 배기가스 각각의 유량의 합계가 실질적으로 일정해진다. 따라서, 분기 통로 중 하나에서의 배기가스 유량의 큰 변화는 나머지 분기 통로의 배기가스 유량의 큰 변화가 된다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어시, 배기가스 유동 제어 유닛은, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스 유량에 대한 2 개의 분기 통로에서의 배기가스의 총 유량의 비율이 최대치를 이루고 나머지 분기 통로에서의 배기가스의 유량에 대한 총 유량의 비율이 최소치를 이루는 상태를 최대치를 이루는 비율은 최소화되고 최소치를 이루는 비율은 최대화되는 상태로 변화시킨다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 각각의 분기 통로에 환원제가 공급될 때, 배기가스의 유량은 최대치에서 최소치로 또는 최소치에서 최대치로 변화될 수 있기 때문에, 배기가스 유량의 변화가 최대화 된다. 따라서, 배기가스 유량 역전 제어시, 환원제 공급 시기에 대한 자유도를 더 증가시킬 수 있다. 이는, NOx 촉매 재생 방법하에서, 환원제 소비 효율의 저하를 억제할 뿐만 아니라 환원제를 NOx 촉매의 전 영역에 분포시킬 수 있게 한다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 배기가스 유동 제어 유닛은 2 개의 분기 통로 각각에 배기가스 유동 제어 밸브를 포함하고, 배기가스 유량 역전 제어시, 배기가스 유동 제어 유닛은, 2 개의 분기 통로 중 하나의 배기가스 유동 제어 밸브가 완전 개방되고 나머지 분기 통로의 배기가스 유동 제어 밸브가 완전 밀폐되는 상태를 완전 개방된 배기가스 유동 제어 밸브는 완전 밀폐되고 완전 밀폐된 배기가스 유동 제어 밸브는 완전 개방되는 상태로 변화시키도록 구성될 수 있다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 분기 통로 모두를 흐르는 유량의 합계에 대한 분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량의 비율이 최대이고 유량의 합계에 대한 나머지 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량의 비율이 최소인 상태는, 최대율이 최소율로 역전되고 최소율이 최대율로 역전되는 상태로 변화될 수 있다.
상기 구성의 시스템에 있어서, NOx 촉매상의 NOx 및 SOx 중 하나를 환원하기 위해, 각각의 환원제 공급 수단으로부터 2 개의 분기 통로에서 환원제 공급 수단의 하류에 있는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 수 있다. 따라서, NOx 환원 방법이 2 개의 분기 통로에서 한번에 실행될 수 있다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 배기가스 유동 제어 유닛은 소정 기간 동안 배기가스 유량 역전 제어를 반복적으로 실행하도록 구성될 수 있다. 즉, 배기가스 유량 역전 제어의 주기가 실행되는 시간 이내에 NOx 촉매 재생 방법이 완료되지 않은 경우, NOx 촉매 재생 방법이 종료될 때까지 배기가스 유량 역전 제어가 반복적으로 실행된다. 이와 달리, 배기가스 유량 역전 제어시, 환원제가 공급되어야 하는 NOx 촉매의 상류부에 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급될 수 있다. 이는 NOx 촉매 재생 방법이 확실하게 완료되게 한다.
상기 구성의 시스템에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어시, 분기 통로 각각의 환원제 공급 수단은, 분기 통로의 배기가스 유량이 감소함에 따라 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양을 감소시킬 수 있고, 분기 통로의 배기가스 유량이 증가함에 따라 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양을 증가시킬 수 있다.
각각의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 많은 경우, 환원제 공급 수단으로부터 공급된 환원제의 양에 대한 NOx 촉매 재생 방법에 사용된 환원제의 양의 비율은 작다. 많은 유량의 배기가스에 공급되는 환원제는 NOx 촉매의 하류측에서 먼 곳에 분포하게 된다. 따라서, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양은 분기 통로에서의 배기가스 유량이 감소함에 따라 감소한다. 즉, 배기가스의 유량이 커질수록, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양이 증가한다. 이는 NOx 촉매의 전 영역에 환원제를 분포할 수 있게 한다. 그 결과, NOx 촉매 재생 방법이 효율적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 양태에 따라, 내연기관에 연결된 일단부를 구비하고 내연기관으로부터 방출되는 배기가스가 흐를 수 있게 하는 배기 통로, 배기 통로에 제공된 NOx 촉매, 및 배기가스의 공연비가 일시적으로 리치 상태가 되는 리치 스파이크 제어시 1 이상의 환원제 방출 작동으로 배기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급 수단을 포함하는 배기 배출 제어 시스템의 정화 능력 재생 방법에 있어서, 상기 방법은 NOx 및 SOx 중 하나가 감소하는 NOx 촉매에 환원제를 공급할 때 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 단계; 및 배기가스의 유량이 변화하는 동안 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기에 NOx 촉매의 상류부에 환원제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 방법이 배기 배출 제어 시스템에 사용됨에 따라, NOx 촉매의 특정부에 환원제가 불균일하게 분포되는 것을 억제하면서, 환원되어야 하는 NOx 또는 SOx 를 포함하는 NOx 촉매가 제공되어있는 배기 통로를 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기에 환원제가 배기가스에 공급될 수 있다. 따라서, 환원제가 NOx 촉매의 전 영역에 고르게 분포될 수 있다.
상기 방법에 있어서, 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급되는 다수의 시기는, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 소정의 제 1 유량이 되는 제 1 시기 및 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 소정의 제 2 유량이 되는 제 2 시기를 포함한다. 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 제 1 유량이 될 때, 소정의 제 1 환원제량이 배기 통로를 흐르는 배기가스에 공급된다. 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 제 2 유량이 될 때, 소정의 제 2 환원제량이 배기 통로를 흐르는 배기가스에 공급된다. 배기가스의 제 1 유량 및 제 2 유량은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분에 따라 결정될 수 있고, 제 1 환원제량 및 제 2 환원제량은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분에 요구되는 환원 레벨에 따라 결정될 수 있다.
제 1 배기 가스 유량 및 제 2 배기 가스 유량 각각은 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분에 따라 결정된다. 즉, 공급된 환원제가 NOx 또는 SOx 가 환원되어야 하는 NOx 촉매의 2 부분에 분포되도록 제 1 배기가스 유량 및 제 2 배기가스 유량이 최적치로 실험적으로 미리 정해진다. 제 1 환원제량 및 제 2 환원제량은 NOx 촉매상의 2 개의 각각의 부분에서의 NOx 또는 SOx 의 환원 레벨에 따라 결정된다.
상기 방법에 있어서, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량은 검출되거나 예측된다. 검출되거나 예측된 유량이 제 1 배기가스 유량이 될 때, 제 1 환원제량에 대응하는 양의 환원제가 공급된다. 그 유량이 제 2 배기가스 유량이 될 때, 제 2 환원제량에 대응하는 양의 환원제가 공급된다. 이러한 단순한 제어로, 환원되어야 하는 NOx 또는 SOx 를 포함하는 NOx 촉매의 각각의 2 부분에 필요한 값에 대응하는 양만큼 환원제가 개별적으로 공급될 수 있다. 이는 NOx 촉매에 대한 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법을 더 효율적으로 실행할 수 있게 한다.
전술한 경우에 있어서, 제 1 환원제량 및 제 2 환원제량은 NOx 촉매상에서 환원되어야 하는 NOx 또는 SOx 의 환원 레벨에 따라 결정된다. 더 명확하게는, 이전의 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법의 완료 후에 획득된 엔진을 포함하는 차량의 주행 거리, 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분, 및 필요한 환원제량 사이의 상관관계가 NOx 촉매의 온도 분포의 경향을 고려하여 맵에 저장되는데, 이 맵에 기초하여 주행 거리에 따른 각각의 부분에 필요한 환원제량이 획득될 수 있다.
상기 방법에 있어서, 제 1/제 2 배기가스 유량 및 제 1/제 2 환원제량과 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 및 엔진의 밸브 구동 속도 등의 변수와의 상관관계가 맵에 저장된다. 제 1/제 2 배기가스 유량 및 제 1/제 2 환원제량은 맵을 참조하여 변수에 대응하는 값을 판독함으로써 결정될 수 있다.
상기 방법에 있어서, NOx 촉매는 일군의 NOx 촉매로 형성되고, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되어야 하는 NOx 촉매상의 부분은 1 개 이상의 NOx 촉매에 대해 결정된다.
직렬로 배치된 다수의 NOx 촉매의 특정부의 NOx 또는 SOx 가 환원되어야하는 경우, 환원제가 그러한 NOx 촉매의 특정부에 바람직하게 공급될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘는 배기 통로를 포함하는 배기 배출 제어 시스템의 정화 능력 재생 방법에 있어서, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 내연기관으로부터 방출되는 배기가스의 유량 전체가 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 상태에서 내연기관으로부터 방출되는 배기가스의 유량 전체가 나머지 다른 분기 통로를 흐르는 상태로 변화한다. 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매의 상류에 환원제가 공급될 수 있다.
상기 방법은 큰 유량의 배기가스 및 적은 유량의 배기가스 모두가 흐르는 각각의 분기 통로의 NOx 촉매에 환원제를 공급할 수 있게 한다. 따라서, 많은 유량의 배기가스가 흐르는 분기 통로에서는, NOx 촉매의 전 영역에 환원제가 공급될 수 있고, 적은 유량의 배기가스가 흐르는 분기 통로에서는, NOx 촉매 재생 방법하에서 환원제 소비 효율의 저하가 억제될 수 있다.
전술한 바와 같은 시스템에 통합된 다양한 유닛 또는 수단이 임의로 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 NOx 촉매가 제공된 배기 배출 제어 시스템은 NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법을 효율적으로 실행할 수 있게 한다.
첨부한 도면을 참조한 다음의 바람직한 실시예의 설명으로부터 본 발명의 전술한 목적, 다른 목적, 특징 및 장점이 명확해지며, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타내는데 사용된다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 내연기관, 배기 시스템 및 제어 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2 는 관련 기술에 있어서의 제 1 밸브의 작동, 제 1 연료 공급 밸브의 작동, 및 제 1 필터로 흐르는 배기가스의 양을 도시하는 타임 차트이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 제 1 밸브의 작동, 제 1 연료 공 급 밸브의 작동, 및 제 1 필터로 흐르는 배기가스의 유량을 도시하는 타임 차트이다.
도 4A 내지 도 4C 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 필터 각각의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 제 1 밸브의 작동, 제 1 연료 공급 밸브의 작동, 및 제 1 필터로 흐르는 배기가스의 유량을 도시하는 타임 차트이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 NOx 환원 방법하에서 배기가스 유동 제어 밸브 각각의 작동, 이로 인한 각각의 분기 통로를 흐르는 배기가스 각각의 유량의 변화, 및 각각의 연료 공급 밸브의 작동을 도시하는 타임 차트이다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 NOx 환원 방법의 제어 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 8 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 NOx 환원 방법하에서 배기가스 유동 제어 밸브 각각의 작동, 이로 인한 각각의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 각각의 유량의 변화, 및 각각의 연료 공급 밸브의 작동을 도시하는 타임 차트이다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.
제 1 실시예
도 1 은 제 1 실시예에 따른 내연기관 그리고 배출 시스템 및 제어 시스템의 구성를 도시하는 개략도이다. 도 1 에 도시된 내연기관 (1) 은 디젤 엔진이다. 도 1 에서, 내연기관 (1) 의 내부 구조 및 흡기 시스템은 생략되었다.
도 1 에 의하면, 내연기관 (1) 에서 배출된 배기가스가 흐르는 배기관 (5) 에 내연기관 (1) 이 연결되어있다. 배기관 (5) 의 경로 중간에 입자상 물질 (예컨대, 그을음) 및 배기가스에 포함된 NOx 를 정화하는 배기가스 정화 유닛 (10) 이 제공되어있다. 배기 정화 유닛 (10) 상류의 배기관 (5) 부분 및 배기 정화 유닛 (10) 하류의 배기관 (5) 부분을 각각 제 1 배기관 (5a) 및 제 2 배기관 (5b) 이라 한다. 배기 정화 유닛 (10) 에서, 제 1 배기관 (5a) 은 제 1 분기 통로 (10a) 및 제 2 분기 통로 (10b) 로 각각 나뉜다. 제 2 배기관 (5b) 을 형성하기 위해 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 는 하류에서 합쳐진다. 제 1 분기 통로 (10a) 에는, 배기가스에 포함된 입자상 물질 (예컨대, 그을음) 을 포집하며 또한 배기가스의 NOx 를 흡장하여 이를 감소시키는 제 1 필터 (11a) 가 제공되어있다. 제 2 분기 통로 (10b) 에는 제 1 분기 통로 (10a) 와 마찬가지로 제 2 필터 (11b) 가 제공되어있다. 본 실시예에서, 제 1 배기관 (5a), 제 1 분기 통로 (10a), 제 2 분기 통로 (10b), 및 제 2 배기관 (5b) 은 배기 통로를 구성한다.
다공성계 재료로 형성된 월 플로우형 (wall flow type) 미립자 필터에 흡장/환원형 NOx 촉매를 더함으로써 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 가 형성된다. 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 를 형성하기 위해 미립자 필터에 흡장/환원형 NOx 촉매가 더해지지 않아도 된다. 흡장/환원형 NOx 촉매를 미립자 필터에 더하지않고 흡장/환원형 NOx 촉매를 미립자 필터에 직렬로 배치함으로써 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 가 형성될 수 있다. 촉매는 흡장/환원형 NOx 촉매로 한정되지 않고 다른 형태의 촉매로 형성될 수 있다.
제 1 필터 (11a) 하류의 제 1 분기 통로 (10a) 부분에는 제 1 분기 통로 (10a) 로 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 제 1 밸브 (12a) 가 제공되어있다. 마찬가지로, 제 2 필터 (11b) 하류의 제 2 분기 통로 (10b) 부분에도 제 2 밸브 (12b) 가 제공되어있다. 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 각각은 본 실시예의 배기가스 유동 제어 밸브로서 형성된다.
도 1 에 의하면, 제 1 필터 (11a) 의 제 1 분기 통로 (10a) 상류부에는 제 1 필터 (11a) 의 NOx 촉매 재생 방법하에서 환원제로서의 연료를 배기가스에 공급하는 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 가 제공되어있다. 마찬가지로, 제 2 필터 (11b) 의 제 2 분기 통로 (10b) 상류부에는 제 2 연료 공급 밸브 (14b) 가 제공되어있다. 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 각각은 본 실시예의 환원제 공급 수단으로서 형성된다.
상기 구성의 내연기관 (1) 및 그에 제공된 배기 시스템은 내연기관 (1) 및 배기 시스템을 제어하는 전자 제어 유닛 (ECU) (35) 을 포함한다. ECU (35) 는 엔진 (1) 의 배기가스 정화부 (10) 의 작동뿐만 아니라 작동 조건, 운전자의 요구에 대한 엔진 (1) 의 작동 상태 등을 제어하는 유닛이다.
ECU (35) 는 엔진 (1) 의 작동 상태를 제어하기 위해 사용된 다양한 센서, 예컨대 크랭크 위치 센서, 엑셀러레이터 위치 센서 등 (비도시) 에 전기적으로 연결되어있다. 이 센서들의 출력 신호가 ECU (35) 에 입력된다. 한편, ECU (35) 가 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b), 그리고 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 각각 뿐만 아니라 엔진 (1) 의 연료 분사 밸브 등 (비도시) 에 전기적으로 연결되어있어, 이들이 ECU (35) 에 의해 제어된다. 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 그리고 ECU (35) 는 본 실시예의 배기가스 유동 제어 유닛을 구성한다.
ECU (35) 는 CPU, ROM, RAM 등을 포함한다. ROM 은 엔진 (1) 과 관련된 다양한 제어 루틴을 실행하기 위한 프로그램 및 데이터를 포함하는 맵을 저장한다. ECU (35) 의 ROM 에 저장된 프로그램은 또한 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 에 흡장된 NOx 를 환원하여 방출하기 위한 NOx 환원 방법, S-피독 해소 방법 (설명은 생략함) 등에 대한 루틴을 포함하다.
도 2 와 관련하여, 제 1 밸브 (12a) 의 작동, 제 1 연료 공급 밸브 (14a), 및 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량 각각의 변화를 참조하여 엔진 (1) 의 배기 시스템에서의 NOx 환원 방법에 대한 일반적인 제어 루틴의 예를 설명한다. 도 2 는 횡축을 시간으로 하여 제 1 밸브 (12a) 의 작동, 제 1 연료 공급 밸브 (14a), 및 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량을 도시하는 타임 차트이다.
제 1 필터 (11a) 에 적용되는 NOx 환원 방법의 실행 직후, ECU (35) 는 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령을 내리고 제 2 밸브 (12b) 에 완전 개방 지령을 내린다. 실질적으로 제 1 배기관 (5a) 을 흐르는 모든 배기가스가 제 2 분기 통로 (10b) 를 흐르게 된다. 따라서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 이후에는, 제 1 필터 (11a) 를 흐르는 배기가스 의 유량이 실질적으로 0 으로 감소한다.
제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 이후 소정의 지연 시간 (ΔT) 이 경과한 직후, 환원제로서의 연료가 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 배기가스에 공급된다. 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 감소하는 과정에서, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 배기가스에 공급되는 연료가 배기가스에 의해 하류측으로 운반되어, 연료가 제 1 필터 (11a) 에 도달할 때 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 됨에 따라 환원제로서의 연료가 제 1 필터 (11a) 내에 분포되도록 지연 시간 (ΔT) 이 결정된다.
환원제가 제 1 필터 (11a) 내에 분포되면서, 제 1 필터 (11a) 의 NOx 가 감소한다. 소정의 시간이 경과한 이후, ECU (35) 는 제 1 밸브 (12a) 에 대한 완전 밀폐 지령 및 제 2 밸브 (12b) 에 대한 완전 개방 지령을 해제한다. 그때, 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 NOx 환원 방법의 실행 이전의 값과 동등한 값으로 증가하기 시작한다.
제 1 밸브 (12a) 가 완전 밀폐 상태가 되고 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 되어있는 때에, 제 1 밸브 (12a) 의 완전 밀폐 상태가 해제된다. 제 1 밸브 (12a) 의 완전 밀폐 상태의 해제로부터 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 증가하기 시작할 때까지 측정된 시간을 "유동 정지 기간" 이라 한다.
엔진 (1) 의 작동 상태, 제 1 밸브 (12a) 의 밸브 밀폐 속도, 및 지연 시간 (ΔT) 에 변화가 있는 경우, 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적 으로 0 이 될 때, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료는 제 1 필터 (11a) 내에 균일하게 분포되지 않고 제 1 필터 (11a) 의 일부에 불균일하게 분포될 수 있다. 예를 들어, 지연 시간 (ΔT) 이 너무 짧으면, 유동 정지 기간 이전의 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급된 연료가 분포되는 간격이 길어진다. 따라서, 연료가 유동 정지 기간 동안 제 1 필터 (11a) 의 하류측에 불균일하게 분포된다. 한편, 지연 시간 (ΔT) 이 너무 길면, 유동 정지 기간 이전에 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료가 분포되는 간격이 짧아진다. 따라서, 연료는 제 1 필터 (11a) 의 상류측에 불균일하게 분포된다. 이는 제 1 필터 (11a) 의 전 영역에 흡장된 NOx 를 충분히 감소시킬 수 없게 한다.
본 실시예에 있어서, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터의 연료 공급은 2 회 실행된다. 더 명확하게는, 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려져 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 으로 감소하는 때에, 배기가스가 상이한 유량으로 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 시기에 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터의 연료 공급이 2 회 실행된다.
도 3 은 제 1 밸브 (12a) 및 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 의 작동, 및 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량을 도시하는 타임 차트이다. 도 3 에 의하면, 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려지고 나서 소정의 제 1 지연 시간 (ΔT1) 이 경과한 직후, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터의 제 1 연료 공급이 실행된다. 소정의 지연 시간 (ΔT2) 이 경과한 직후, 제 2 연료 공급이 더 실행된다.
제 1 지연 시간 (ΔT1) 은, 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 으로 감소하는 때에, 공급된 연료가 제 1 필터 (11a) 의 하류측에 분포되도록 실험적으로 미리 정해진다. 마찬가지로, 제 2 지연 시간 (ΔT2) 은, 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 으로 감소하는 때에, 공급된 연료가 제 1 필터 (11a) 의 상류측에 분포되도록 실험적으로 미리 정해진다.
제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 은 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 및 엔진 (1) 의 밸브 구동 속도에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 흡기량이 증가함에 따라 동일한 지연 기간 동안의 제 1 분기 통로 (10a) 의 흡기량이 증가하기 때문이다. 배기가스 온도 또는 촉매 온도가 증가함에 따라, 공급된 연료의 분포 속도가 증가하고, 밸브 구동 속도가 증가함에 따라 제 1 분기 통로 (10a) 의 흡기량이 감소한다. 따라서, 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 엔진 (1) 의 밸브 구동 속도 등과 같은 변수와 지연 시간과의 상관관계를 저장하는 맵을 참조하여 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 이 결정될 수 있다.
단일 주기의 연료 공급 작동에서는, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터의 단일 방출 작동을 통해 연료가 공급될 수 있다. 이와 달리, 순차적으로 실행되는 다수의 방출 작동을 통해 연료가 공급될 수 있다.
본 실시예는, 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 때부터 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 될 때까지의 기간 동안 연 료가 2 회 공급되도록 구성되어있다. 즉, 완전 밀폐 지령을 내리고나서 제 1 지연 시간 (ΔT1) 이 경과한 때에 제 1 시간 동안 연료가 공급되고, 제 2 지연 시간 (ΔT2) 이 경과한 때에 제 2 시간 동안 연료가 공급된다.
따라서, 연료가 제 1 필터 (11a) 의 상류측 및 하류측에 공급될 수 있어 제 1 필터 (11a) 의 전 영역에 연료가 고르게 분포된다.
제 2 실시예
본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예의 배기 배출 제어 시스템은, 본 실시예의 제 1 필터 및 제 2 필터 각각의 구조가 도 1 에 도시된 것과 상이하다는 것을 제외하고 도 1 에 도시된 것과 실질적으로 동일하다.
도 4A 내지 도 4C 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 필터 (21a) 각각의 구조를 도시한다. 도 5 는 제 1 밸브 (12a) 의 작동, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 유량, 및 제 1 필터 (21a) 로 흐르는 배기가스의 유량을 도시하는 타임 차트이다. 제 2 필터 (21b) 는 필터 (21a) 의 구조와 동일한 구조를 갖기 때문에 도 4A 내지 도 4C 에 도시하지 않는다. 도 4A 는 제 2 실시예의 제 1 필터 (21a) 의 제 1 형태를 도시한다. 이 형태에 있어서, 흡장/환원형 NOx 촉매 (이하, 상류측 NOx 촉매라 함) (210a), 필터부 (210b), 및 흡장/환원형 NOx 촉매 (이하, 하류측 NOx 촉매라 함) (210c) 가 단일의 케이스에 직렬로 배치된다. 필터부 (210b) 는 NOx 촉매가 구비되지않은 다공성계 재료로 형성된 월 플로우형 파티귤레이트 필터이다.
제 1 필터 (21a) 에서 NOx 환원 방법이 실행된 직후에, 도 5 의 타임 차트 (이 경우에 있어서, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 의 작동에 관한 타임 차트는 도 3 에 도시된 타임 차트와 동일하다) 에 도시된 제 1 연료 공급 밸브로부터 공급되는 연료량 (A) 과 같이, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 연료가 2 회 공급된다. 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 은, 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 때부터 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 될 때까지의 기간 동안, 제 1 필터 (21a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 소정의 제 1 배기가스 유량 및 제 2 배기가스 유량 (F1, F2) 이 되도록 실험적으로 미리 정해진 값이다.
제 1 필터 (21a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 되는 때에 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료가 제 1 필터 (21a) 의 하류측 NOx 촉매 (210c) 에 분포되도록 제 1 배기가스 유량 (F1) 이 배기가스의 유량으로서 실험적으로 미리 정해진다.
마찬가지로, 제 1 필터 (21a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 되는 때에 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료가 상류측 NOx 촉매 (210a) 에 도달하도록 제 2 배기가스 유량 (F2) 이 실험적으로 미리 정해진다.
제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 때부터 제 1 필터 (21a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 될 때까지의 기간 동안, 완전 밀폐 지령이 내려지고 나서 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 이 경과한 직후 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 가 연료를 공급하여 제 1 분기 통로 (10a) 를 흐르는 배기가스에 연료가 첨가되도록 한다. 따라서, 연료가 상류측 NOx 촉매 (210a) 또는 하류측 NOx 촉매 (210c) 에 선택적으로 공급될 수 있다. 즉, NOx 환원 방법이 필요하지않은 필터부 (210b) 에 연료를 불필요하게 공급하는 것을 회피할 수 있게 한다.
이는 NOx 환원 방법의 환원 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, NOx 환원이 필요한 부분에서 NOx 환원 방법을 확실하게 실행하면서 연료 효율을 향상시킨다.
도 4B 를 참조하여 본 실시예의 제 1 필터 (21a) 의 제 2 형태를 설명한다. 이 형태에서는, 제 1 필터 (21a) 의 하류측 NOx 촉매 (210c) 의 용량이 상류측 NOx 촉매 (210a) 의 용량보다 더 큰 것으로 상정하고 있다. 이 경우, 하류 NOx 촉매 (210c) 에 대해 요구되는 환원 레벨이 상류 NOx 촉매 (210a) 에 대해 요구되는 환원 레벨보다 커진다.
전술한 경우에 있어서, 도 5 의 타임 차트에 도시된 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 유량 (B, C) 과 같이, 제 1 지연 시간 (ΔT1) 에 대한 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 유량이 제 2 지연 시간 (ΔT2) 에 대한 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료 유량보다 많아져, 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간에 대해 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 각각의 연료의 유량이 하류측 NOx 촉매 (210c) 및 상류측 NOx 촉매 (210a) 에서 요구되는 환원 레벨을 충족시키게 된다.
이는 상류측 NOx 촉매 (210a) 및 하류측 NOx 촉매 (210c) 각각의 위치 및 용량에 따라 지연 시간에서의 환원제량에 맞게 연료를 공급할 수 있게 한다. 따라서, 불필요한 연료 공급에 의한 연료 효율의 저하가 회피될 수 있고, 다수의 NOx 촉매에 대한 NOx 환원 방법이 확실하게 실행된다.
제 1 연료 공급 밸브 (14a) 가 단일 주기에서 연료를 공급하는 경우, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 유량이 변화하는 때에, 단일 주기에서 연료를 공급하는 시간이 증가하는데, 즉 제 1 연료 밸브 (14a) 의 밸브 개방 기간이 증가한다. 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 유량에 대한 타임 차트가 도 5 에 (B) 와 같이 도시되어있다. 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 가 여러번 작동하여 연료가 공급되는 경우, 그 다수 연료 공급 작동의 빈도가 증가하는데, 즉 연료 공급 작동 간의 시간 간격이 짧아질 수 있다. 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 유량에 대한 타임 차트가 도 5 에 (C) 와 같이 도시되어있다.
도 4C 를 참조하여 본 실시예에 따른 제 1 필터 (21a) 의 제 3 형태를 설명한다. 제 1 형태 및 제 2 형태의 제 1 필터 (21a) 는 각각 다수의 NOx 촉매 및 필터부가 단일의 케이스에 직렬로 배치되어있는 구조를 갖는다. 이 형태의 구성에 있어서, 제 1 필터 (21a) 는, 개별 케이스에 저장되며 제 1 분기 통로 (10a) 와 직렬로 연결되는 상류측 NOx 촉매 (210a), 필터부 (210b), 및 하류측 NOx 촉매 (210C) 로 형성된다.
제 2 형태의 제 1 필터 (21a) 에 적용된 것과 동일한 연료 공급 제어가 제 3 형태의 제 1 필터 (21a) 에 적용될 수 있다. 이는 상류측 NOx 촉매 (210a) 및 하류측 NOx 촉매 (210c) 각각의 위치 및 용량에 따라 지연 시간에서의 환원제의 양에 맞게 연료를 공급할 수 있게 한다. 따라서, 불필요한 연료 공급으로 인한 연료 효율의 저하가 회피될 수 있고, NOx 환원 방법 또는 S-피독 해소 방법이 다수의 NOx 촉매에 대하여 실행될 수 있다.
제 2 실시예에서의 제 1 지연 시간 (ΔT1), 제 2 지연 시간 (ΔT2) 및 각각의 지연 시간에 대해 요구되는 연료 공급량은 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 엔진 (1) 의 밸브 구동 속도 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제 1 지연 시간 (ΔT1), 제 2 지연 시간 (ΔT2), 및 각각의 지연 시간에 대해 요구되는 연료 공급량은 흡기량, 배기가스 온도, 촉매 온도, 및 엔진 (1) 의 밸브 구동 속도와 같은 변수와 지연 시간 또는 연료 공급량과의 상관관계를 저장하는 맵을 참조하여 판독함으로써 획득될 수 있다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, 연료가 2 회 공급되는데, 즉 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 때부터 제 1 필터 (11a) 로 흐르는 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 될 때까지의 기간 동안, 완전 밀폐 지령으로부터 제 1 지연 시간 (ΔT1) 이 경과한 직후 그리고 제 2 지연 시간 (ΔT2) 이 경과한 직후에 연료가 공급된다. 연료 공급 회수는 전술한 것처럼 2 회로 한정되지 않는다. 제 1 실시예에서 제 1 필터 (11a) 의 길이가 더 긴 경우 또는 제 2 실시예에서 제 1 필터 (11a) 가 직렬로 배치된 더 많은 NOx 촉매 및 필터로 구성된 경우, 연료 공급은 2 회 이상 실행될 수 있다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 은 미리 정해지거나 소정의 맵으로부터 판독된다. 이러한 소정치 또는 맵은 NOx 환원 방법을 실행할 때마다 갱신될 수 있다. 예컨대, 제 1 필터 에서의 NOx 환원 방법 완료 직후, 제 1 필터를 흐르는 배기가스의 NOx 정화율이 NOx 센서에 의해 검출된다. 그때, NOx 정화율이 낮으면, 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 이 적정치의 범위에서 벗어나 있는 것으로 판정되어 이러한 값 또는 맵이 갱신된다. 이 경우에 있어서, 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 의 조정, 즉 이러한 시간을 지연할지 또는 앞당길지는, 시간 지연이나 압당김 중 하나의 갱신이 있은 후에 검출되는 NOx 정화율의 변화에 따라 결정될 수 있다.
이는 제 1 지연 시간 및 제 2 지연 시간 (ΔT1, ΔT2) 의 적정치를 사용할 수 있게 하고, NOx 환원 방법이 효과적이고 확실하게 실행될 수 있게 한다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, 제 1 밸브 (12a) 에 완전 밀폐 지령이 그리고 제 2 밸브 (12b) 에 완전 개방 지령이 내려진 후, 제 1 필터 (11a, 21a) 에서 NOx 환원 방법이 실시된다. 제 1 밸브 (12a) 에 완전 개방 지령이 그리고 제 2 밸브 (12b) 에 완전 밀폐 지령이 내려진 후, 제 2 필터 (11b, 21b) 에 대한 NOx 환원 방법하에서 동일한 제어가 실행될 수 있다. 따라서, 제 2 필터 (11b, 21b) 에 대한 NOx 환원 방법이 효과적이고 확실하게 실행된다. 제 1 필터 (11a, 21a) 에서 NOx 환원 방법이 실시되는 경우와 마찬가지로, 동일한 제어가 제 2 필터 (12b, 21b) 에 적용될 수 있다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, NOx 환원 방법이 제 1 필터 (11a, 21a) 에 대해 실행된다. 제 1 필터 (11a, 21a) 또는 제 2 필터 (11b, 21b) 에 대한 S-피독 해소 방법의 실행 직후 동일한 제어가 적용될 수 있다.
제 3 실시예
이하, NOx 환원 방법하에서 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배기 배출 제어 시스템에서 실행되는 제어 루틴을 설명한다. 도 6 은, NOx 환원 방법하에서의 배기가스 유동 제어 밸브 각각의 작동, 배기가스 유동 제어 밸브의 작동시 분기 통로 각각에서의 배기가스 유량의 변화, 및 연료 공급 밸브 각각의 작동을 개별적으로 나타내는 타임 차트이다. 도 6 의 타임 차트의 횡축은 시간을 나타낸다.
도 6 에 의하면, NOx 환원 방법의 실행 직후, 지점 (t1) 에서 우선적으로, 제 1 밸브 (12a) 는 완전 밀폐되고 제 2 밸브 (12b) 는 완전 개방된다. 그때, 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량은 실질적으로 0 으로 급격하게 감소한다. 제 1 분기 통로 (10a) 를 흐르던 배기가스는 제 2 분기 통로 (10b) 를 흐르게 된다. 따라서, 제 2 분기 통로 (10b) 를 흐르는 배기가스의 유량은 실질적으로 그때의 엔진의 작동 상태에서의 최대치에 도달하도록 증가한다. 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 를 흐르는 배기가스의 유량의 합계는 엔진 (1) 의 작동 상태에 의해 실질적으로 정해진다. 그러므로, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 를 흐르는 배기가스의 유량의 합계에 대한 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스 유량의 비율은 최소가 된다. 이 2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량의 합계에 대한 제 2 분기 통로 (10b) 의 배기가스의 유량의 비율는 최대가 된다.
제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 의 배기가스의 각각의 유량이 안정화되는 시점 (t2) 에서, 제 1 밸브 (12a) 는 완전 개방되고 제 2 밸브 (12b) 는 완전 밀폐된다. 그때, 실질적으로 최대 유량으로 제 2 분기 통로 (10b) 를 흐르던 거의 모든 배기가스가 제 1 분기 통로 (10a) 로 유입된다. 따라서, 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량이 실질적으로 0 에서 실질적으로 최대치로 급격하게 증가한다. 반대로, 제 2 분기 통로 (10b) 의 배기가스의 유량은 실질적으로 최대치에서 실질적으로 0 으로 급격하게 감소한다.
배기가스 유량의 급격한 변화가 발생하는 시점 (t2) 으로부터 급격한 변화가 실질적으로 멈추는 시점 (t3) 까지의 기간 동안, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 를 흐르는 배기가스에 환원제로서의 연료가 첨가되도록 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 가 개별적으로 개방된다. 그 다음, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 의 배기가스의 유량이 다시 안정화되는 시점 (t4) 에서, 제 1 밸브 (12a) 는 다시 완전 밀폐되고 제 2 밸브 (12b) 는 완전 개방된다. 따라서, 실질적으로 최대 유량으로 제 1 분기 통로 (10a) 를 흐르던 거의 모든 배기가스가 제 2 분기 통로 (10b) 로 유입된다. 이와 같이, 제 2 분기 통로 (10b) 의 배기가스의 유량은 실질적으로 0 에서 실질적으로 최대치로 급격하게 증가한다. 반대로, 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량은 실질적으로 최대치에서 실질적으로 0 으로 급격하게 감소한다.
배기가스 유량의 급격한 변화가 발생하는 시점 (t4) 으로부터 배기가스 유량의 급격한 변화가 실질적으로 멈추는 시점 (t5) 까지의 기간 동안, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 의 배기가스에 환원제로서의 연료가 첨가되도록 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 가 개방된다.
이 실시예에 있어서, NOx 환원 방법의 실행 직후, 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량이 실질적으로 0 이 되고 제 2 분기 통로 (10b) 의 배기가스의 유량이 실질적으로 최대가 되도록 제 1 밸브 (12a) 는 완전 밀폐되고 제 2 밸브 (12b) 는 완전 개방된다. 전술한 상태에 있어서, 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량이 실질적으로 0 에서 실질적으로 최대치로 증가하고 제 2 분기 통로 (10b) 의 배기가스의 유량이 실질적으로 최대치에서 실질적으로 0 으로 급격하게 감소하도록 제 1 밸브 (12a) 는 완전 개방되고 제 2 밸브 (12b) 는 완전 밀폐된다.
전술한 바와 같은 각각의 분기 통로에서의 배기가스의 유량 변화 과정에서, 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 각각으로부터 환원제로서의 연료가 공급된다. 이는 배기가스의 유량이 대략 최대치인 시기에 첨가된 연료가 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 의 하류부에 분포되게 한다. 배기가스의 유량이 감소하는 시기, 예컨대 유량이 최대치의 절반 이하가 되는 시기에 연료가 첨가되는 때에, 연료는 배기가스와 접촉하는데, 그 연료는 산화에 의해 좀처럼 소비되지 않는다. 따라서, 연료가 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a,11b) 의 상류부에 효율적으로 분포될 수 있다.
이는 산화에 의해 불필요하게 소비되는 연료를 감소시킬 뿐만 아니라 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터 공급되는 연료가 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 의 전 영역에 분포될 수 있게 하여 연료 효율을 향상시킨다.
도 6 의 타임 차트에 도시된 NOx 환원 방법하에서, 배기가스 유동 제어 유닛 에 의해, 엔진으로부터 방출되는 모든 배기가스가 2 개의 분기 통로 중 하나로 유입되는 상태가 엔진으로부터 방출되는 모든 배기가스가 나머지 다른 분기 통로로 유입되는 상태로 변화하고, NOx 촉매의 상류에 있는 환원제 공급 수단에 의해 환원제로서의 연료가 공급된다.
본 실시예의 NOx 환원 방법을 도 7 을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7 은 본 실시예에 따른 NOx 환원 방법에 대한 제어 루틴을 도시하는 순서도이다. 본 루틴은 엔진 (1) 이 작동하는 동안 소정의 시간 간격으로 실행되는 ECU (35) 의 ROM 에 저장된 프로그램이다.
제어 루틴의 개시 직후, S101 에서는, NOx 환원 방법을 개시하기 위한 조건이 성립되었는지가 판정된다. 이전 NOx 환원 방법의 종료로부터 차량의 주행 거리 또는 차량의 주행 기간이 소정치를 초과하는 경우, 이러한 조건이 성립 중인 것으로 판정될 수 있다. 이와 달리, 검출된 필터 하류의 배기가스의 NOx 농도가 소정치를 초과하는 경우, 이러한 조건이 성립중인 것으로 판정될 수 있다. S101 에서 NO 가 획득되면, 즉 NOx 환원 방법을 개시하기 위한 조건이 성립되지 않은 것으로 판정되면, 제어 루틴은 종료된다. 한편, S101 에서 YES 가 획득되면, 즉 상기 조건이 성립된 것으로 판정되면, 상기 방법은 S102 로 진행된다.
S102 에서는, 엔진 (1) 의 작동 상태가 획득된다. 더 명확하게는, 크랭크 위치 센서 (비도시) 의 출력으로부터 엔진 속도를 유추할 수 있거나 가속기 위치 센서 (비도시) 의 출력 신호로부터 엔진 부하를 유추할 수 있다. 그 다음, 상기 방법은 S102 에서 S103 으로 진행된다.
S103 에서는, 배기가스 유량 역전 제어 (후술되어 있음) 의 실행 직후, 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 의 개도를 각각 역전시키기 위한 기준 시간 (dt1, dt3), 및 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터 연료를 공급하기 위한 기준 시간 (dt2) 이 판독된다. 엔진으로부터 방출되는 배기가스의 유량에 영향을 주는 엔진 (1) 의 작동 상태에 따른 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 의 개도를 역전시키기 위한 시간 및 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터 연료를 공급하기 위한 시간 각각의 변화에 대처하기 위해서 상기 기준 시간이 획득된다. 기준 시간 (dt1, dt2, dt3) 과 엔진 (1) 의 작동 상태와의 관계가 맵의 형태로 미리 저장되어있다. 엔진 (1) 의 작동 상태에 대응하는 기준 시간 (dt1, dt2, dt3) 이 맵으로부터 판독될 수 있다.
S104 에서는, 제 1 밸브 (12a) 가 완전 밀폐되고 제 2 밸브 (12b) 가 완전 개방된다. 이는 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량을 실질적으로 0 으로 급격하게 감소시킬 수 있다. 한편, 제 2 분기 통로 (10b) 의 배기가스의 유량은 실질적으로 최대치로 급격하게 증가한다. S104 가 실행되는 시기는 도 6 의 타임 차트의 시점 (t1) 에 대응한다. S104 에서는, 시점 (t1) 이후의 시간의 경과를 계산하기 위한 타이머가 활성화된다.
상기 방법은 시점 (t1) 으로부터의 경과 시간 (tp1) 이 기준 시간 (dt1) 이상 인지를 판정하는 S105 로 진행된다. 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 의 개도를 역전시키는 근거가 되는 S103 에서의 판독치로 기준 시간 (dt1) 이 설정된다. 기준 시간 (dt1) 은, S104 에서 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 의 제 어를 실행한 직후, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 에서의 배기가스의 유동이 안정화되어있는 동안의 시간으로 설정될 수 있다. 기준 시간 (dt1) 은 도 6 의 타임 차트에 도시된 시점 (t1) 으로부터 시점 (t2) 까지의 시간에 대응한다. 경과 시간 (tp1) 이 기준 시간 (dt1) 보다 짧은 것으로 판정되면, 상기 방법은 경과 시간 (tp1) 이 기준 시간 (dt1) 이상 인지를 판정하는 S105 로 복귀한다. 경과 시간 (tp1) 이 기준 시간 (dt1) 이상 이라는 판정이 나올 때까지 S105 의 실행이 계속된다. S105 에서 경과 시간 (tp1) 이 기준 시간 (dt1) 이상 이라는 판정이 나오면, 상기 방법은 S106 으로 진행된다.
단계 S106 에서는, 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 의 개도가 역전되는데, 즉 제 1 밸브 (12a) 는 완전 개방되고 제 2 밸브 (12b) 는 완전 밀폐된다. 그 결과, 제 1 분기 통로 (10a) 를 흐르는 배기가스의 유량은 실질적으로 0 에서 실질적으로 최대치로 급격하게 증가한다. S106 에서의 제어의 실행은 이 실시예의 배기가스 유량 역전 제어에 대응한다. S106 의 실행이 개시되는 시기는 도 6 의 타임 차트에 도시된 시점 (t2) 에 대응한다. S106 의 방법하에서, 시점 (t2) 으로부터의 경과 시간을 계산하기 위한 타이머가 활성화된다. 그 다음, 상기 방법은 S107 로 진행된다.
S107 에서는, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 를 흐르는 배기가스에 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터 연료가 개별적으로 공급된다. 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료는 상대적으로 낮은 유량의 배기가스에 의해 제 1 필터 (11a) 에 도달하도록 운반된다. 이 경우에 있어서, 배기가스와의 접촉으로 산화에 의해 소비되는 연료의 비율이 작아지고, 연료가 제 1 필터 (11a) 에 효율적으로 공급되게 된다. 그 다음, 제 1 분기 통로 (10a) 를 흐르는 배기가스의 유량이 급격하게 증가한다. 따라서, 연료가 제 1 필터 (11a) 에 도달할 때까지 산화에 의해 소비되는 연료의 양이 증가한다. 비록 효율은 저하되지만, 이는 제 1 필터 (11a) 의 하류부에 연료가 확실하게 분포된다.
한편, 제 2 연료 공급 밸브 (14b) 로부터 공급되는 연료가 더 많은 유량의 배기가스에 의해 운반된다. 연료가 제 2 필터 (11b) 에 도달할 때까지 산화에 의해 소비되는 연료의 양은 많아진다. 비록 효율은 저하되지만, 이는 제 2 필터 (11b) 의 하류부에 연료가 확실하게 분포되게 한다. 이후에, 제 2 분기 통로 (10b) 를 흐르는 배기가스의 유량은 급격하게 감소한다. 이는 배기가스와의 접촉으로 산화에 의해 소비되는 연료의 비율을 감소시킬 수 있기 때문에, 연료를 제 2 필터 (11b) 에 효율적으로 공급하게 된다.
그 다음, 상기 방법은 시점 (t2) 으로부터 경과한 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt2) 이상 인지를 판정하는 S108 로 진행된다. 기준 시간 (dt2) 은 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터의 연료 공급을 멈추는데 근거가 되는 기준치로서 설정된다. 즉, 기준 시간 (dt2) 은 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 의 배기가스에서의 급격한 유량 변화가 실질적으로 멈출 때까지 측정되어 설정된다. 기준 시간 (dt2) 은 도 6 의 타임 차트에 도시된 시점 (t2) 으로부터 시점 (t3) 까지의 기간에 대응한다. 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt2) 보다 짧은 것으로 판정되면, 상기 방법은 시점 (t2) 으로부터의 경과 시간이 기준 시간 (dt2) 이상 인지를 판정하는 S108 로 복귀한다. S108 에서의 실행은 시점 (t2) 으로부터의 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt2) 이상 이라는 판정이 나올 때까지 계속된다. 한편, 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt2) 이상인 것으로 판정되면, 상기 방법은 S109 로 진행된다.
단계 S109 에서는, 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터의 연료 공급이 멈추고, 방법이 S110 으로 진행된다.
단계 S110 에서는, 시점 (t2) 으로부터의 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt3) 이상 인지가 판정된다. 기준 시간 (dt3) 은 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 의 작동 제어로부터 그들의 개/폐 상태의 역전까지의 기준 기간으로서 설정된다. 배기가스 유량 역전 제어의 실행 이후 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 의 배기가스의 유량이 안정화될 때까지의 기간으로서 기준 시간 (dt3) 이 설정될 수 있다. 기준 시간 (dt3) 은 도 6 의 타임 차트에 도시된 바와 같이 시점 (t2) 으로부터 시점 (t4) 까지의 기간에 대응한다. 기준 시간 (dt3) 은 기준 시간 (dt1) 에 거의 2 배인 것으로 생각된다.
경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt3) 보다 짧은 것으로 판정되면, 방법은 시점 (t2) 으로부터의 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt3) 이상 인지가 판정되는 S110 으로 복귀한다. 시점 (t2) 으로부터의 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt3) 이상 이라는 판정이 나올 때까지 전술한 판정이 계속된다. 한편, S110 에서 경과 시간 (tp2) 이 기준 시간 (dt3) 이상인 것으로 판정되면, 방법은 S111 로 진행된다.
S111 에서는, NOx 환원 방법 종료 조건이 성립되었는지가 판정된다. 배기가스 유량 역전 제어 방법의 실행 횟수 또는 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터의 연료 공급 동안 측정된 시간의 합계가 소정치를 초과하는 경우에 NOx 환원 방법 종료 조건이 성립되는 것으로 생각된다. NOx 환원 방법의 실행 동안 측정된 시간이 소정 시간을 초과하는 경우에 NOx 환원 방법 종료 조건이 성립되는 것으로 생각될 수 있다. 이와 달리, 필터 하류부에서 검출된 배기가스의 NOx 농도가 소정치 이하가 되는 경우에 NOx 환원 방법 종료 조건이 성립되는 것으로 생각될 수 있다. NOx 환원 방법 종료 조건이 성립된 것으로 판정되면, 루틴은 종료된다. 한편, NOx 환원 방법 종료 조건이 성립되지 않은 것으로 판정되면, 방법은 배기가스 유량 역전 제어가 실행되는 S106 으로 다시 복귀한다.
배기가스 유량 역전 제어가 2 회 실행될 경우에 NOx 환원 방법 종료 조건이 성립되는 것으로 생각하면, 루틴은 도 6 의 타임 차트에 도시된 시점 (t5) 에서 종료될 것이다. NOx 환원 방법 실행 동안 측정된 시간이 소정 시간을 초과하는 경우에 상기 조건이 성립되는 것으로 생각하면, 소정 시간 동안 배기가스 유량 역전 제어가 반복적으로 실행된다.
상기와 같은 실시예에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어시, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 를 흐르는 배기가스의 유량이 급격하게 증가하는 시간, 즉 시점 (t2) 과 시점 (t3) 또는 시점 (t4) 과 시점 (t5) 사이에, 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터의 연료 공급이 계속된다. 연료는 시점 (t2) 과 시점 (t3) 또는 시점 (t4) 과 시점 (t5) 사이의 전체 기간 동안 계속 공급될 필요가 없고 전술한 기간의 일부 동안 공급될 수 있다. 이와 달리, 짧은 기간 동안의 연료 공급이 여러번 실행될 수 있다. 이는 환원제로서의 연료가 쉽게 운반될 수 있게 하여 연료의 분산을 향상시킨다. 부가적으로는, 본 발명의 효과를 제공하도록 시점 (t2, t3) 또는 시점 (t4, t5) 사이의 기간 동안만이 아니라 시점 (t2, t3) 또는 시점 (t4, t5) 사이의 시간을 포함하는 더 긴 기간 동안에도 연료가 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어를 실행할 때마다 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 모두로부터 환원제로서의 연료가 공급된다. 그러나, 이 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 중 어느 하나로부터 연료 공급이 실행될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어를 실행할 때마다 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 각각의 작동 상태는 완전 개방 상태에서 완전 밀폐 상태로 또는 완전 밀폐 상태에서 완전 개방 상태로 개별적으로 변화한다. 배기가스 유량 역전 제어시, 배기가스 유동 제어 밸브의 각 상태가 완전 밀폐 상태와 완전 개방 상태 사이에서 제어될 필요는 없다. 배기가스 유동 제어 밸브는, 중간 상태 사이에서, 예컨대 개도가 상대적으로 큰 상태와 개도가 상대적으로 작은 상태 사이에서 제어될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 분기 통로 각각에 필터가 제공되어있다. 분기 통로 에 제공된 필터의 수가 임의로 정해질 수 있다. 즉, 직렬로 배치된 다수의 필터가 각각의 분기 통로에 제공될 수 있다. 이 경우에 있어서, 환원제로서의 연료가 직렬로 배치된 필터들의 하류측 필터에 도달할 수 있도록 배기가스의 유량이 대략 최대치인 시기에 연료 공급 밸브로부터 연료가 공급된다.
배기가스 유동 제어 수단은 각각의 분기 통로에 각각 제공된 제 1 밸브 및 제 2 밸브 (12a, 12b) 를 포함한다. 그러나, 배기가스 유동 제어 수단이 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제 1 배기관 (5a) 과 제 1/제 2 분기 통로 (10a, 10b) 사이의 접속부에, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 로 유입되는 배기가스의 유량에 대한 제 1 배기관 (5a) 을 흐르는 배기가스의 유량의 비를 제어할 수 있는 1 개의 제어 밸브를 제공하여 배기가스 유동 제어 수단을 구성할 수 있다.
제 4 실시예
본 발명의 제 4 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는, 제 1 분기 통로 및 제 2 분기 통로 (10a, 10b) 를 흐르는 배기가스의 유량이 급격하게 변화하는 시간에, 배기가스 유량 역전 제어시의 배기가스의 유량에 의해 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터 공급되는 연료의 양이 각각 변화한다.
도 8 은, NOx 환원 방법하에서의 각각의 배기가스 유동 제어 밸브의 작동, 배기가스 유동 제어 밸브의 작동과 함께 각각의 분기 통로를 각각 흐르는 배기가스의 유량의 변화, 및 연료 공급 밸브의 작동을 각각 나타내는 타임 차트이다. 도 8 에 도시된 타임 차트의 횡축은 시간을 나타낸다. 각각의 배기가스 유동 제어 밸브의 작동은 도 6 의 타임 차트에 도시된 것과 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다. 도 8 의 타임 차트는 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 의 작동 제어의 특성을 보여준다.
더 명확하게는, 시점 (t2) 에서, 제 1 밸브 (12a) 가 완전 개방되고, 제 2 밸브 (12b) 가 완전 밀폐된다. 그 다음, 제 1 분기 통로 (10a) 의 배기가스의 유량이 실질적으로 0 에서 실질적으로 최대치로 급격하게 증가한다. 전술한 유량의 증가와 함께, 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 로부터 공급되는 연료의 양이 증가하도록 제어가 실행된다.
시점 (t2, t3) 사이의 시간 동안, 펄스방식으로 제 1 연료 공급 밸브 (14a) 를 개방 및 밀폐하여 밸브 개방 기간을 점진적으로 증가시키도록 제어가 실행된다. 따라서, 배기가스의 유량이 많은 기간 동안은, 더 많은 연료가 공급될 수 있다. 비록 배기가스와의 접촉으로 산화되어 소비되는 연료의 양이 증가하지만, 충분한 양의 연료가 제 1 필터 (11a) 의 하류부에 분포될 수 있어 제 1 필터 (11a) 의 전 영역에 연료가 공급되게 된다. 배기가스의 유량이 적은 기간 동안은, 공급되는 연료의 양은 적다. 배기가스와의 접촉으로 산화되어 소비되는 연료의 양이 적을 경우, 과도한 양의 연료 공급 없이 연료 효율이 향상될 수 있다.
한편, 시점 (t2, t3) 사이의 시간 동안, 펄스방식으로 제 2 연료 공급 밸브 (14b) 를 개방 및 밀폐하여 밸브 개방 기간을 점진적으로 감소시키도록 제어가 실행된다. 배기가스의 유량이 많은 기간 동안은, 배기가스에 더 많은 연료가 공급될 수 있다. 비록 배기가스와의 접촉으로 산화되어 소비되는 연료의 양이 증 가하지만, 충분한 양의 연료가 제 2 필터 (11b) 의 하류부에 분포될 수 있어 제 2 필터 (11b) 의 전 영역에 연료가 공급되게 된다. 배기가스의 유량이 적은 시간 동안은, 공급되는 연료의 양이 적다. 배기가스와의 접촉으로 산화되어 소비되는 연료의 양이 적을 경우, 과도한 양의 연료 공급 없이 연료 효율이 향상될 수 있다.
시점 (t4, t5) 사이의 시간 동안은, 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 의 작동이 역전되고, 상기와 동일한 제어가 실행된다. 도 8 의 타임 차트의 시점 (t2, t3) 사이의 시간 동안, 제 1 연료 공급 밸브 및 제 2 연료 공급 밸브 (14a, 14b) 로부터의 연료 공급이 각각 5 개의 펄스로 실행된다. 상기 펄스의 수는 5 개로 한정되지 않고 그 수가 2 이상인 한은 임의의 값으로 설정될 수 있다.
전술한 설명에 있어서, 내연기관 (1) 은 디젤 엔진이다. 그러나, 내연기관 (1) 은 가솔린 엔진일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제 1 필터 및 제 2 필터 (11a, 11b) 는 NOx 환원 방법 (S-피독 해소 방법을 포함함) 을 받게 된다. 동일한 제어가 PM 재생 방법 (입자상 물질을 포집하는 능력을 재생하기 위한 방법) 에 적용될 수 있어 각각의 필터의 온도를 증가시킨다. 이 경우에 있어서, 환원제로서의 연료가 필터의 상류에 제공된 NOx 촉매가 아닌 산화 촉매에 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 환원제로서의 연료가 흡장/환원형 NOx 촉매에 공급되어 NOx 환원 방법이 실행된다. 그러나, 본 발명은 환원제로서 우레익 수 (ureic water) 가 배기 통로에 공급되어 배기가스에 포함된 NOx 를 감소시키는 선택 환원형 NOx 촉매 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 내연기관의 배기가스 배출 제어 시스템에 있어서,
    내연기관에서 방출되는 배기가스가 흐르며 내연기관에 연결된 일단부를 구비하는 배기 통로;
    배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 배기가스 유동 제어 유닛;
    배기가스에 포함된 NOx 를 정화하는 배기 통로에 제공된 NOx 촉매; 및
    배기가스의 공연비가 일시적으로 리치 상태가 되는 리치 스파이크 (spike) 제어시 1 이상의 환원제 방출로 배기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급 수단을 포함하며,
    여기서, 배기가스 유동 제어 유닛은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 변화시키고, 환원제 공급 수단은 배기가스의 유량이 변화하는 동안 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기에 배기 통로에 환원제를 공급하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 환원제 공급 수단으로부터 환원제를 공급하는 시기는 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분에 따라 결정되고, 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분에 요구되는 환원 레벨에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 NOx 촉매는 일군의 다수의 NOx 촉매를 포함하고, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분은 1 개 이상의 다수의 NOx 촉매에 대해 결정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 배기 통로는 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고;
    상기 배기가스 유동 제어 유닛은 2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하고;
    상기 2 개의 분기 통로 각각에는 1 개 이상의 NOx 촉매가 개별적으로 제공되어있고;
    상기 환원제 공급 수단은 NOx 촉매 상류의 2 개의 분기 통로의 각각의 부분에 개별적으로 제공되어있고;
    상기 배기가스 유동 제어 유닛은, NOx 및 SOx 중 하나를 환원시키기 위해 환원제가 NOx 촉매에 공급될 때, 대략 0 의 값으로 환원되어야하는 NOx 및 SOx 중 하나를 포함하는 NOx 촉매가 제공되어있는 2 개의 분기 통로 중 하나의 배기가스의 유량을 감소시키며;
    환원되어야하는 NOx 및 SOx 중 하나를 포함하는 NOx 촉매가 제공되어있는 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 대략 0 이 될 때, 환원제 공 급 수단으로부터 공급되는 환원제가 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매상의 부분에 도달하도록 환원제 공급 수단으로부터 환원제가 공급되는 시기가 결정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  5. 내연기관용 배기가스 배출 제어 시스템에 있어서,
    중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고 내연기관에서 방출되는 배기가스가 흐르며 내연기관에 연결된 일단부를 구비하는 배기 통로;
    2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 배기가스 유동 제어 유닛,
    배기가스의 NOx 를 정화하기 위해 2 개의 분기 통로 각각에 제공된 1 개 이상의 NOx 촉매; 및
    2 개의 분기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제를 공급하기 위해 NOx 촉매의 상류에서 2 개의 분기 통로 각각에 제공된 환원제 공급 수단을 포함하며,
    여기서, 배기가스 유동 제어 유닛은, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스의 유량이 나머지 분기 통로에서의 배기가스의 유량보다 더 많은 상태가 2 개의 분기 통로 중 배기가스의 유량이 더 많은 하나에서의 배기가스 유량은 감소하고 나머지 분기 통로에서의 배기가스 유량은 증가하는 상태로 변화되는 배기가스 유량 역전 제어를 실행하며, 환원제는, 배기가스 유량 역전 제어시에, 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매의 상류에 있는 환원제 공급 수단에서 공급되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 통로는 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고, 상기 배기가스 유동 제어 유닛은 2 개의 분기 통로 각각을 흐르는 배기가스의 유량을 제어하고;
    상기 1 개 이상의 NOx 촉매는 2 개의 분기 통로 각각에 개별적으로 제공되어있고;
    상기 환원제 공급 수단은 NOx 촉매 상류에서 2 개의 분기 통로 각각에 제공되어있고;
    상기 배기가스 유동 제어 유닛은, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스의 유량이 나머지 분기 통로에서의 배기가스의 유량보다 더 많은 상태가 2 개의 분기 통로 중 배기가스의 유량이 더 많은 하나에서의 배기가스 유량은 감소하고 나머지 분기 통로에서의 배기가스 유량은 증가하는 상태로 변화되는 배기가스 유량 역전 제어를 실행하며;
    상기 환원제는, 배기가스 유량 역전 제어시에, 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매의 상류에 있는 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어시, 상기 배기가스 유동 제어 유닛은, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스의 유량에 대한 2 개의 분기 통로에서의 배기가스의 총 유량의 비율이 최대치가 되고 나머지 분기 통로에서의 배기가스의 유량 대한 총 유량의 비율이 최소치가 되는 상태를 최대치인 비율이 최소화되고 최소치인 비율은 최대화되는 상태로 변화시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배기가스 유동 제어 유닛은 2 개의 분기 통로 각각에 있는 배기가스 유동 제어 밸브를 포함하고, 배기가스 유량 역전 제어시, 배기가스 유동 제어 유닛은, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스 유동 제어 밸브는 완전 개방되고 나머지 분기 통로에 있는 배기가스 유동 제어 밸브는 완전 밀폐되는 상태를 완전 개방된 배기가스 유동 제어 밸브는 완전 밀폐되고 완전 밀폐된 배기가스 유동 제어 밸브는 완전 개방되는 상태로 변화시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, NOx 촉매상의 NOx 및 SOx 중 하나를 환원하기 위해, 2 개의 분기 통로에 있는 각각의 환원제 공급 수단으로부터 환원제 공급 수단의 하류에 있는 NOx 촉매에 상기 환원제가 공급되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기가스 유동 제어 유 닛은 소정의 기간 동안 배기가스 유량 역전 제어를 반복적으로 실행하고, 배기가스 유량 역전 제어시, 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매의 상류부에 환원제 공급 수단으로부터 상기 환원제가 공급되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 배기가스 유량 역전 제어시, 각각의 분기 통로에 있는 상기 환원제 공급 수단은, 분기 통로에서의 배기가스의 유량이 감소함에 따라 환원제 공급 수단에서 공급되는 환원제의 양을 감소시키고 분기 통로에서의 배기가스의 유량이 증가함에 따라 환원제 공급 수단으로부터 공급되는 환원제의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출 제어 시스템.
  12. 내연기관에서 방출되는 배기가스가 흐르며 내연기관에 연결된 일단부를 구비하는 배기 통로 및 배기가스에 포함된 NOx 를 정화하기 위해 배기 통로에 제공된 NOx 촉매를 포함하는 배기가스 배출 제어 시스템의 정화 능력 재생 방법에 있어서,
    NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량을 변화시키는 단계; 및
    배기가스의 유량이 변화하는 동안 배기가스가 상이한 유량으로 흐르는 다수의 시기에, 배기가스의 공연비가 일시적으로 리치 상태가 되는 리치 스파이크 (spike) 제어시, 1 이상의 환원제 방출로 배기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 능력 재생 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    배기 통로를 흐르는 배기가스에 환원제가 공급되는 다수의 시기는, 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매가 제공되어있는 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 소정의 제 1 유량이 되는 제 1 시기 및 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매가 제공되어있는 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 소정의 제 2 유량이 되는 제 2 시기를 포함하는 2 번의 시기를 포함하고;
    환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매가 제공되어있는 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 제 1 유량이 될 때, 소정의 제 1 환원제량이 배기 통로를 흐르는 배기가스에 공급되고;
    환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매가 제공되어있는 배기 통로를 흐르는 배기가스의 유량이 제 2 유량이 될 때, 소정의 제 2 환원제량이 배기 통로를 흐르는 배기가스에 공급되고;
    배기가스의 제 1 유량 및 제 2 유량은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분에 따라 결정되며;
    제 1 환원제량 및 제 2 환원제량은 NOx 및 SOx 중 하나가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분에 요구되는 환원 레벨에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 정화 능력 재생 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 NOx 촉매는 일군의 다수의 NOx 촉매를 포함하고, NOx 및 SOx 중 하나가 환원되어야하는 NOx 촉매상의 부분은 1 개 이상의 다수의 NOx 촉매에 대해 결정되는 것을 특징으로 하는 정화 능력 재생 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 통로는 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘고;
    상기 방법은,
    NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 내연기관에서 방출되는 배기가스의 총 유량이 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 상태를 내연기관에서 방출되는 배기가스의 총 유량이 나머지 분기 통로를 흐르는 상태로 변화시키는 단계, 및
    환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매의 상류에 환원제를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 능력 재생 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 감소함에 따라, 환원제가 공급되는 2 개의 분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스에 공급되는 환원제의 양을 감소시키는 단계,
    분기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스의 유량이 증가함에 따라, 2 개의 분 기 통로 중 하나를 흐르는 배기가스에 공급되는 환원제의 양을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 능력 재생 방법.
  17. 내연기관에서 방출되는 배기가스가 흐르며 중간에서 2 개의 분기 통로로 나뉘는 내연기관에 연결된 일단부를 구비하는 배기 통로 및 배기가스에 포함된 NOx 를 정화하기 위해 2 개의 분기 통로 각각에 제공되는 NOx 촉매를 포함하는 배기가스 배출 제어 시스템의 정화 능력 재생 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    NOx 및 SOx 중 하나가 환원되는 NOx 촉매에 환원제가 공급될 때, 2 개의 분기 통로 중 하나에서의 배기가스의 유량이 나머지 분기 통로에서의 배기가스의 유량보다 더 많은 상태가 2 개의 분기 통로 중 배기가스의 유량이 더 많은 하나에서의 배기가스 유량은 감소하고 나머지 분기 통로에서의 배기가스 유량은 증가하는 상태로 변화하는 배기가스 유량 역전 제어를 실행하는 단계, 및
    배기가스 유량 역전 제어시, 환원제가 공급되어야하는 NOx 촉매의 상류에 환원제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 능력 재생 방법.
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