KR20100125231A - 내연기관의 배기가스 유동에 요소 용액을 주입하기 위한 계량 시스템 - Google Patents

내연기관의 배기가스 유동에 요소 용액을 주입하기 위한 계량 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction)을 위하여 내연기관의 배기가스 스트림(9)에 요소 용액을 분무하는 계량 시스템과, 요소 용액을 압축 공기에 의해 분무하는 것을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상기 계량 시스템은 요소 용액을 배출하는 요소 용액 탱크(1)에 연결될 수 있고, 압축 공기 공급기(6)에 연결될 수 있으며, 또한 요소 용액을 압축 공기에 의해 배기가스 스트림(9) 안으로 분무할 수 있는 적어도 하나의 노즐(5)을 구비하고, 압축 공기 공급기(6)의 압력 및/또는 공기량 및/또는 밸브 개도 시간을 조절할 수 있는 공기 밸브(7)를 구비하며, 상기 공기 밸브(7)와 상기 노즐(5) 사이의 압축 공기 공급기(6)에는, 요소 용액을 무화하기 위하여 공급되는 압축 공기의 양을, 배기가스 온도 및 배기가스 집단체 스트림의 작동 매개변수들에 따라, 조절할 수 있고 소정 시각에서 요구되는 최소 공기량으로 낮출 수 있도록, 공기의 압력 및/또는 공기량을 측정하는 센서가 설치된다.

Description

내연기관의 배기가스 유동에 요소 용액을 주입하기 위한 계량 시스템{METERING SYSTEM FOR INJECTING A UREA SOLUTION INTO THE EXHAUST GAS FLOW OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 선택적 촉매 환원(SCR: selective catalytic reduction)을 위하여 내연기관의 배기가스 스트림에 요소 용액을 분무하는 계량 시스템에 관한 것으로, 상기 계량 시스템은, 요소 용액을 배출하는 요소 용액 탱크에 연결될 수 있고, 압축 공기 공급기에 연결될 수 있으며, 요소 용액을 압축 공기에 의해 배기가스 스트림 안으로 분무할 수 있는 적어도 하나의 노즐을 구비하는 것이다. 또한, 본 발명은 선택적 촉매 환원을 위해 내연기관의 배기가스 스트림 안으로 요소 용액을 압축 공기에 의해 분무하는 것을 제어하는 방법에 관한 것이다.
디젤 엔진으로부터 질소 산화물이 배출되는 것을 방지하기 위해 SCR 촉매가 사용되고 있다. 이와 관련하여, 환원제가 계량기에 의해서 배기가스 속으로 분무된다. 암모니아가 환원제로 사용되고 있다.
자동차 내로의 암모니아 혼입은 안전과 관련되므로, 요소는 통상적으로 요소 비율을 32.5%로 한 수용액 형태로 사용한다. 배기가스에 있어서, 요소는 150℃ 이상의 온도에서 액상 암모니아 및 이산화탄소로 분해된다. 요소 분해를 위한 매개변수들에는, 기본적으로는, 시간(증발 및 반응 시간), 온도, 및 분무된 요소 용액의 액적 크기가 있다. SCR 촉매에 있어서, 질소 산화물 배출은 선택적 촉매 환원(SCR)에 의해 대략 90% 감소된다.
요소를 분무하는 여러 가지 시스템들이 알려져 있다. 요소 분무는 압축 공기의 지원을 받는다. 압축 공기는 에너지 분배기로서 사용된다. 이는 작은 액적을 얻는 데에 유리하다.
요소는 대략 200℃ 이상의 고온에서 분해되어서 제거하기 곤란한 부착물을 형성한다. 그 부착물은 노즐을 막히게 한다. 따라서 압축 공기는 높은 배기가스 온도에 있는 요소 노즐 둘레를 냉각시키기 위해서도 추가로 사용될 수 있다. 요소 용액은 계량 시스템에 의해 계량되어, 배기가스 스트림 안으로 주입됨으로써, SCR 촉매에서 소망하는 화학 반응이 이루어지도록 한다. 이와 관련하여, 질소 산화물은 질소와 수증기로 분해된다.
현재 자동차에 사용되고 있는 상기와 같은 시스템에 있어서, 압축 공기와 요소는 혼합실에서 결합되어서, 단순하게 천공된 다이를 거쳐서 배기가스 안으로 분무된다. 이와 관련하여, 공기 집단체 스트림(air-mass stream)은 요소가 혼합실 앞에서 공기 스트림 안으로 되돌아 흘러들어가는 것을 방지하기 위해 일정한 값으로 조정된다. 이와 관련하여, 요소 담지 영역(urea-carrying area)과 요소 없는 영역(urea-free area) 사이의 한정 경계부를 마련하여, 혼합 시스템 내에서의 요소의 결정화를 피한다. 요소 수용액은 건조되어, 요소 결정을 만들어내어서, 공기 채널들 및 요소 채널들을 폐색하는 위험이 있기 때문에, 때때로 요소만 들어가는 계량 시스템의 영역들을 피해야 한다.
요소의 결정화에 따라 상기와 같이 폐색되는 경향은 공지 시스템에서의 단점이다. 액상 요소에 의하면 위와 같은 결정은 다시 분해될 수 있다. 그러나 시스템의 폐색은 적어도 때에 따라서는 피할 수 없다.
일반적으로 상용 차량들은 제동 장치용뿐만 아니라 여러 가지의 추가 사용 기기들 용의 압축 공기 시스템을 구비한다. 압축 공기 시스템의 압축 공기는 대부분의 경우에서는 10바 이상이다. 공지의 시스템에 있어서, 상용 차량의 압축 공기 시스템의 압축 공기는 또한, 공지의 계량 시스템에 의해서 요소를 무화 또는 분무시키는 데에도 사용된다.
그러나 이 경우에 있어서는 계량 시스템에서 공기를 연속적으로 사용하기 때문에 결과적으로 엔진에서의 연료 소비가 더 많아진다고 하는 것이 단점이다. 또 다른 단점으로는 압축 공기 공급기를 요소 계량 시스템 형태를 취하는 추가 사용처에 맞게 맞추어야 한다는 것이다. 이 경우에서의 특별한 단점으로는 출력을 증강시킨 다수의 압축기들이 필요하게 된다는 것이다.
본 발명의 목적은 압축 공기가 무화를 지원하며 그 압축 공기의 소비는 최소로 한 계량 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 계량 시스템 및 특허청구범위 제14항에 따른 요소 용액의 분무를 제어하는 방법에 의한 본 발명에 따라서 달성된다. 본 발명의 유리한 구성들은 상기 청구항 각각의 종속 청구항에 기재되었다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction)을 위하여 내연기관의 배기가스 스트림에 요소 용액을 분무하는, 본 발명의 계량 시스템에 있어서의 특히 바람직한 특징은, 상기 계량 시스템이, 요소 용액을 배출하는 요소 용액 탱크에 연결될 수 있고, 압축 공기 공급기에 연결될 수 있으며, 요소 용액을 압축 공기에 의해 배기가스 스트림 안으로 분무할 수 있는 적어도 하나의 노즐을 구비하고, 압축 공기 공급기의 공기압 및/또는 공기량 및/또는 밸브 개도 시간을 조정하는 공기 제어 밸브를 구비하는 것과, 그리고 상기 공기 제어 밸브와 상기 노즐 사이에는 압축 공기 공급기 내의 공기의 압력 및/또는 양을 측정하는 센서가 설치된 것이다.
따라서, 배기가스 스트림 안으로 요소 용액을 주입 또는 분무하는 본 발명에 따른 계량 시스템에 있어서는, 압축 공기 공급기의 공기 압력이 감시되고 그를 위한 여러 요건들에 상응하게 조정된다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction)을 위하여 내연기관의 배기가스 스트림으로 요소 용액을 압축 공기에 의해 분무하는 것을 제어하는 본 발명에 따른 방법에 있어서의 특히 바람직한 특징은, 요소 용액의 무화를 위해 그 요소 용액으로 공급되는 압축 공기의 양이, 배기가스의 온도 및 배기가스 집단체 스트림(exhaust gas mass stream)의 작동 매개변수들에 기초하여 각 작동점에서 제어되고, 분무된 요소 용액의 액적 품질이 촉매 작용에 충분하도록 각 경우에서 요구되는 최소 공기량으로 감소시키는 것이다.
본 발명에 따른 계량 시스템과 본 발명에 따른 요소 용액의 분무를 제어하는 방법에 있어서, 압축 공기는 상응하는 제어 밸브를 거쳐서 조절되어 공급된다. 공급되는 공기의 양은, 매 작동점에서, 액적의 품질이 촉매 작용을 하기에 겨우 충분할 정도까지만 대응해서 떨어진다. 이는 작동 매개변수들에 기초하여 엔진의 매 작동점에서 계량되는 양에 맞도록 실행된다. 이 경우에, 매개변수들, 특히 배기가스 온도 및/또는 배기가스 집단체 스트림을 취득하여 공기량 조절에 제공하므로, 공기량은 현재의 엔진 작동점에 기초하여 매 경우마다 재조정된다.
노즐 수단에 있어서의 공기량의 감소는 액적의 품질 저하, 즉 액적이 직경이 더 커지는 것을 의미한다. 최소로 요구되는 액적 품질은 각 작동점에서 요구되는 촉매의 효율 수준에 의존한다. 공기압의 크기는 최소 요건에 상응하는 각각의 요건까지 낮추어진다. 이를 위해, 자동차의 엔진의 연소는 더욱 현저하게 낮아진다.
계량 시스템의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 공기 제어 밸브는 비례 제어 밸브이다. 비례 제어 밸브를 사용하게 됨으로써, 압축 공기 공급기의 공기량, 즉 요소 용액을 분무하기 위해 배기가스 안으로 공급되는 공기의 양을 정확하게 조절할 수 있게 된다.
바람직하기로는, 공기 제어 밸브와 노즐 사이에 배치된 센서는 압력 센서인데, 압축 공기 시스템 내의 압력은 상기 공기 제어 밸브 뒤에서 상기 압력 센서에 의해 감시된다.
특히 바람직한 실시예에서, 계량 시스템은 엔진 제어 시스템으로부터 배기가스 집단체 스트림의 신호를 받는다. 배기가스 집단체 스트림은 엔진 제어기에 의해서 흡입 공기 집단체 스트림과 연료 집단체 스트림으로부터 계산되어, 배기가스 집단체 스트림의 신호로서 제공된다. 선택적으로, 계량 시스템에 배기가스 집단체 스트림을 측정하는 센서를 구비시킬 수도 있다. 선택적으로나 혹은 누적적으로, 계량 시스템에 배기가스 온도를 측정하는 센서를 구비시키는 것도 바람직하다.
각 엔진 작동점에 기초하여서 현재 주어진 배기가스 온도 및/또는 배기가스 집단체 스트림의 작동 매개변수들을 검출하는 것과, 계량 시스템의 상응한 제어 전자기기에 대해 평가하는 것과, 측정된 작동 매개변수들에 기초하여 압축 공기 공급기의 공기 압력 및/또는 공기량 및/또는 밸브 개도 시간을 조정하는 것은, 배기가스 집단체 스트림 신호 및/또는 배기가스 온도로부터 가능하다.
공기량의 계량을 일치시키기 위한 영향력 있는 인자들로는,
- 배기가스 온도,
- 배기가스 집단체 스트림,
- 요소 집단체(urea mass) 스트림,
- 촉매의 요구되는 효율 수준,
- 촉매 크기, 그리고
- 요소 계량과 촉매 사이의 준비부(preparation section)가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 계량 시스템에 의하면, 각 경계 조건에 기초하여 각 작동점마다의 공기량을 최적화하는 것이 가능해진다.
특히 바람직한 실시예에서, 압축 공기 공급기는 나비형 밸브를 구비한다. 나비형 밸브를 설치하게 되면, 공기압 시스템 내에 있는 공기압을 노즐로 공급되기 전에 대응해서 낮출 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 계량 시스템은 요소 용액을 이송하는 계량 펌프를 구비한다. 특히, 상기와 같은 계량 펌프는, 요소 용액의 요구되는 집단체 스트림(mass stream)에 대해서 제어될 수 있으되, 요소 용액 공급 속도를 계량 펌프의 대응하는 작동에 의해서 각 작동점에서 일치시킬 수 있게 하는 방식으로 제어될 수 있는 계량 펌프로 구성할 수 있다.
요소 배출부와 압축 공기 공급기의 도관 사이에 연결 도관을 설치하고, 상기 연결 도관은 논리턴 밸브를 구비하는 것이 바람직하다.
계량 중지 중에 공기 공급을 완전히 중단시키기 위해서는, 요소를 고온 영역에서 제거하여 액적이 형성되지 않도록 하는 것이 필요하다. 만일 이렇게 하지 않게 되면, 요소는 고온에서 분해되어 액적을 형성해서 폐색을 유발한다. 요소 도관과 압축 공기 공급기의 도관 사이에 압축 공기 도관, 즉 연결 도관을 설치하게 되면, 상기와 같은 액적은, 계량 중지 중에 요소가 압축 공기에 의해서 날리지 않게 함으로써 방지될 수 있다. 상기 연결 도관에는, 개방 압력이 공기 밸브 뒤에서의 계량 시에 설정된 공기압 이상인 논리턴 밸브가 삽착된다.
계량 작동 시에, 압축 공기 도관 내의 압력이 논리턴 밸브의 개방 압력보다 낮게 유지되므로, 상기 논리턴 밸브는 닫힌다. 요소 도관을 압축 공기로 깨끗하게 불어내기 위해, 요소 공급을 계량 펌프에 의해 끄고, 공기 밸브는 압력을 논리턴 밸브의 개방 압력 이상으로 상승시키기에 충분한 정도로 짧은 시간 동안 개방시킨다. 압축 공기 도관 내의 조절기로 인해 계량 도관 내에 압력 강하가 발생하고 압축 공기가 요소를 배기가스 시스템 안으로 몰아낸다. 따라서 도관이 깨끗하게 취출된다. 짧은 시간 동안 공기가 뿜어진 후에, 요소가 계량 노즐로부터 취출되고 나서, 공기 공급기가 완전히 꺼진다.
바람직하기로는, 계량 시스템은 압축 공기 압축기를 구비하는 것이 좋다. 압축 공기 압축기에 의하면, 계량 시스템의 설치 환경에 압축 공기 공급기가 존재하지 않거나 압축 공기 공급기가 불충분한 경우에 계량 시스템에 필요한 압축 공기를 제공할 수 있다.
계량 시스템은, 센서나 여러 센서들에 의해 얻어진 측정치들에 기초하여 공기 밸브 및/또는 나비형 밸브 및/또는 계량 펌프 및/또는 압축 공기 압축기를 제어하는 제어기를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제어기를 설치함으로써, 센서 측정치들, 즉 현재의 작동 매개변수들에 기초하여 계량 시스템의 하나 이상의 구성요소를 제어할 수 있게 되어서, 계량 시스템의 작동 최적화, 즉 공기 최적화가 특히 바람직하게 달성될 수 있게 된다. 상기 제어기에 의하면, 요소 공급 속도 및 공기 공급 속도를 내연기관의 현재 작동 매개변수들과 선택적 촉매 환원을 위한 촉매에 최적으로 맞추어서 조절할 수 있게 된다.
바람직하기로는, 계량 시스템은 요소 용액 탱크를 구비하는 것이 좋다. 계량 시스템 자체가 요소 용액 탱크를 구비하게 됨으로써, 요소 용액 탱크가 전에는 존재하지 않았던 대응하는 환경에 맞추어서 그에 맞게 계량 시스템을 개장(改裝)시킬 수 있다.
양호한 실시예에 있어서, 계량 시스템은 바이너리 노즐을 구비한다. 특히 바람직하기로는, 상기 바이너리 노즐은 외향 혼합 노즐(outward-mixing nozzle)인 것이 좋다.
선택적 촉매 환원을 위해 내연기관의 배기가스 스트림 안으로 요소 용액을 압축 공기에 의해 주입 또는 분무하는 것을 제어하는, 본 발명에 따른 방법은, 바람직하기로는, 요소 용액의 분무가 중지되거나 완료된 때에 요소 용액 이송 도관으로부터 요소 용액이 압축 공기에 의해서 청소될 수 있도록 구성하는 것이 좋다.
바람직하기로는, 상기 본 발명의 방법은, 요소 용액 공급의 완료 또는 중지를 압축 공기 공급이 완료 또는 중지되기 전의 시간에 걸쳐서 실행시키고, 상기 압축 공기는 이 압축 공기에 의해 요소 용액 이송 부분이 청소될 수 있도록 요소 용액 공급이 중지 또는 완료된 후에 사용할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 특히 계량 시스템의 고온 영역에서 요소를 제거시킨다. 이렇게 하지 않으면, 요소는 고온에서 분해되어 부착물을 형성해서, 폐색을 야기하게 된다.
요소 도관을 압축 공기로 깨끗하게 불어내기 위해, 요소 공급을 계량 펌프에 의해 끄고, 공기 제어 밸브는 압력을 요소 도관과 압축 공기 도관 사이의 연결 도관에 있는 논리턴 밸브의 개방 압력 이상으로 상승시키기에 충분한 정도로 짧은 시간 동안 개방된다. 이에 의해 계량 도관 내에 압력 강하가 발생하고, 이에 따라 압축 공기가 요소를 배기가스 시스템 안으로 몰아내게 되어, 요소 이송 도관이 깨끗하게 취출된다. 공기가 짧은 시간에 뿜어진 후에, 요소가 계량 노즐로부터 취출되고 나서, 공기 공급기도 완전히 꺼진다.
이에 따라 계량 펌프의 꺼짐에 의해 요소 용액의 분무가 중지되거나, 완료된다.
계량이 재시작되기 전에, 요소가 노즐 안으로 들어가기 전에 노즐이 냉각될 수 있도록 정상적인 계량 공기 공급량 이상의 양으로 압축 공기량을 먼저 설정하는 것이 유용하다.
전체 시스템이 꺼졌을 때에 요소를 도관으로부터 취출시키는 것도 유리하다. 요소는 -11℃ 이하의 온도에서 냉각된다. 이러한 냉각과 관련해서, 요소 수용액은 약 10% 팽창한다. 이러한 팽창은 구성부품들을 파괴시키는 빙압(frost pressure)을 유발한다. 따라서 시스템에 완전히 꺼지기 전에 노즐로부터 요소를 취출시키는 것이 필요하다.
이는, 요소 공급을 완료한 후에 전체 시스템을 압축 공기로 청소한다고 하는 점, 즉 압축 공기에 의해서 시스템으로부터 요소를 취출시킨다고 하는 점에서 특별하게 실행될 수 있는 것이다.
바람직하기로는, 적어도 하나의 계량 펌프 및/또는 적어도 하나의 압축 공기 압축기 및/또는 적어도 하나의 공기 제어 밸브의 작동은, 요소 용액의 분무 또는 주입을 제어하는 본 발명에 따른 방법에 따라서, 배기가스 온도 및 배기가스 집단체 스트림의 작동 매개변수들에 기초하여, 실행되는 것이 좋다. 이를 위해, 여러 가지의 획득된 작동 매개변수들이 그에 상응하는 제어 장치에 의해서 산출되고, 그에 따라 여러 구성부품들의 작동이 정확하게 실행될 수 있게 된다.
요소 용액을 내연기관의 배기가스 스트림 안으로 분무하는 본 발명에 따른 계량 시스템의 두 가지 실시예가 아래와 같은 도면에 도시되었고, 이에 대해서 아래에서 설명한다.
도 1은 계량 시스템의 제1 실시예의 설치도이다.
도 2는 계량 시스템의 제1 실시예의 설치도이다.
도면에서, 동일한 구성 부재 및 조립체는 동일한 도면 부호로 나타내었다. 도 1은 요소 계량 시스템의 제1 실시예의 개략도이다.
요소는 탱크(1)로부터 계량 펌프(3)에 의해서 흡입 도관(2)을 거쳐서 흡출된다. 계량 펌프(3)는 일례로, 각 행정마다 정해진 양의 요소를 이송하고 동일하게 계량하는 멤브레인 펌프 또는 왕복동 펌프로 할 수 있다. 요소는 압력 도관(4)을 거쳐서 바이너리 노즐(5)로 보내진다. 상기 바이너리 노즐(5)은 에어 제트가 요소를 무화하는 외향 혼합 노즐(outward-mixing nozzle)인 것이 바람직하다.
압축 공기는 압축 공기 용기(6)로부터 비례 공기 밸브(7)로 보내진다. 비례 공기 밸브(7)는 전자 장치(12)에 의해 정해진 값에서 압력 유체를 차단한다. 상기 전자 제어 장치(12)가 상기 값을 산출하는 데 필요한 입력치는, 엔진의 전자 시스템에 의해 전달되는 배기가스 집단체 스트림, 배기가스 온도, 그리고 바이너리 노즐(5) 앞에서의 압축 공기의 압력 등과 같은 엔진과 관련한 데이터이다. 바이너리 노즐(5) 앞에서의 압력은 받아들여진 공기 체적 유동의 측정치이다. 공기는 압축 공기 도관과 논리턴 밸브(8)를 거쳐서 바이너리 노즐(5)로 보내진다. 상기 바이너리 노즐(5) 내에서 요소가 압축 공기에 의해 무화되어 배기가스 스트림(9)으로 공급된다.
배기가스 집단체 스트림, 공기 압력 및 배기가스 온도의 작동 매개변수들을 얻기 위해, 다음의 장치들, 즉 배기가스 집단체 스트림을 검출하는 센서(11), 바이너리 노즐(5) 앞에서의 압축 공기의 압력을 검출하기 위한 압력 센서(16), 및 배기가스 스트림(9) 중의 배기가스 온도를 검출하기 위한 온도 센서(17)가 설치된다. 도시되지 않은 이에 대한 대안적 실시예에서, 엔진 관리 시스템에서 배기가스 집단체 스트림 신호를 제공하게 할 수도 있다.
센서(11, 16, 17)의 측정치들은 제어 장치(12)로 보내진다. 제어 장치(12)에서는 얻어진 센서 데이터와 엔진 데이터가 평가되고, 그 순간의 작동 데이터에 기초하여 비례 공기 밸브(7) 및 계량 펌프(3)의 작동이 실행된다. 바이너리 노즐(5)의 노즐 끝은 배기가스 스트림(9) 안에 배치된다. 요소는 배기가스 도관을 경유해서 SCR 촉매(10)로 보내진다. 이와 관련하여, 액적들의 더 많은 부분이 증발한다. 요소는 암모니아로 변환된다. 촉매(10) 내에서는 엔진으로부터 방출된 질소 산화물이 암모니아와 환원된다.
비례 공기 밸브(7)와 바이너리 노즐(5) 사이의 압력 도관 중의 논리턴 밸브(8)는 상기 바이너리 노즐(5)이 막힌 경우에 요소가 압축 공기 도관 안으로 압송되는 것을 방지한다.
도 2는 본 발명에 따른 계량 시스템의 제2 실시예를 도시하는 것으로, 이에 의하면, 능동적으로 작동하는 구성요소를 추가하지 않고도, 요소를 압력 도관 및 노즐로부터 압축 공기에 의해 빼냄으로써, 계량 중지 중에 고온 영역으로부터 요소가 제거될 수 있도록 하여, 요소가 고온에서 분해되어 부착물을 형성하게 되는 것을 방지할 수 있다.
이와 관련하여, 비례 공기 밸브(7) 뒤의 압축 공기 도관은 요소 도관(4)과 함께, 스프링 작용식 논리턴 밸브(14)를 거쳐서 도관(13)과 연결된다. 또한, 유량 조절기(15)가 비례 공기 밸브(7) 뒤의 도관(13)의 분지점을 지난 위치에 압축 공기 도관에 결합된다.
가장 간단한 경우로서, 도관을 충분히 길게 하면 그 도관 자체가 유량 조절기(15)의 기능을 취할 수 있다. 계량 작동 중에, 상기 유량 조절기(15)의 도관 내의 압력은 스프링 작용식 논리턴 밸브(14)의 개방 압력 이하이다. 압축 공기는 상기 바이너리 노즐(5)을 통해서 유동한다. 이와 관련해서, 첨가된 요소가 무화된다. 계량 펌프(3)가 작동하지 않고 있을 때에 비례 공기 밸브(7) 뒤의 압력이 상기 논리턴 밸브(14)의 개방 압력 이상의 값까지 상승한 경우, 공기가 요소 압력 도관(4) 안으로 유동한다. 요소가 상기 도관(4) 및 노즐(5)로부터 배출된다. 이에 따라, 엔진 뒤에 있는 노즐(5) 영역에는 요소가 없게 되고 동결 저항성이 유지된다. 계량이 없다 해도, 엔진이 작동하는 중에 높은 배기가스 온도에서 어떠한 부착물도 형성되지 않는다.

Claims (17)

  1. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction)을 위하여 내연기관의 배기가스 스트림(9)에 요소 용액을 분무하는 계량 시스템으로서, 요소 용액을 배출하는 요소 용액 탱크(1)에 연결될 수 있고, 압축 공기 공급기(6)에 연결될 수 있으며, 또한 요소 용액을 압축 공기에 의해 배기가스 스트림(9) 안으로 분무할 수 있는 적어도 하나의 노즐(5)을 구비하는 계량 시스템에 있어서,
    압축 공기 공급기(6)의 공기압 및/또는 공기량 및/또는 밸브 개도 시간을 조절할 수 있는 공기 밸브(7)를 구비하며,
    상기 공기 밸브(7)와 상기 노즐(5) 사이에, 압축 공기 공급기(6) 내의 압력 및/또는 공기량을 측정하는 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기 밸브(7)는 비례 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서(16)인 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    배기가스 집단체 스트림을 계산하는 수단 또는 배기가스 집단체 스트림을 측정하는 센서(11)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    배기가스 온도를 측정하는 센서(17)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 공기 공급기(6)는 나비형 밸브(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    요소 용액을 공급하는 계량 펌프(3)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    요소 도관(4)과 압축 공기 공급 도관 사이에 연결 도관(13)이 배치되고, 상기 연결 도관(13)은 논리턴 밸브(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 공기 압축기를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 또는 센서들(11, 16, 17)에 의해 얻어진 측정치 또는 측정치들에 기초하여 상기 공기 밸브(7) 및/또는 나비형 밸브(15) 및/또는 계량 펌프(3) 및/또는 압축 공기 압축기를 제어할 수 있는 제어 장치(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    요소 용액 탱크(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    바이너리 노즐(5)을 구비하는 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 바이너리 노즐(5)은 외향 혼합 노즐(outward-mixing nozzle)인 것을 특징으로 하는 계량 시스템.
  14. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction)을 위하여 내연기관의 배기가스 스트림(9)으로 요소 용액을 압축 공기에 의해 분무하는 것을 제어하는 분무 제어 방법으로서,
    요소 용액의 무화를 위해 그 요소 용액으로 공급되는 압축 공기의 양이, 배기가스의 온도 및 배기가스 집단체 스트림의 작동 매개변수들에 기초하여 각 작동점에서 제어되고, 분무된 요소 용액의 액적 품질이 촉매 작용에 충분하도록 각 경우에서 요구되는 최소 공기량으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 분무 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    요소 용액의 분무가 중지 또는 완료된 때에 요소 용액 이송 도관으로부터 요소 용액이 압축 공기에 의해서 청소되는 것을 특징으로 하는 분무 제어 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    계량 펌프(3)를 끔으로써 요소 용액의 분무를 중지 또는 완료시키는 것을 특징으로 하는 분무 제어 방법.
  17. 제14항 또는 제16항에 있어서,
    적어도 하나의 계량 펌프(3) 및/또는 적어도 하나의 압축 공기 압축기 및/또는 적어도 하나의 공기 제어 밸브(7)의 작동을, 배기가스 온도 및 배기가스 집단체 스트림의 작동 매개변수들에 기초하여 실행시키는 것을 특징으로 하는 분무 제어 방법.
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