KR20140006034A - 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법 - Google Patents

배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에서는 축 방향 및 방사 방향 온도 분포를 고려하여 정상 상태 작동과 비정상 상태 작동이 구분되며, 상기 후처리 유닛의 가상 분할을 기반하여 모델 기반 결정시, 정상 상태 작동들에 있어서는 특히 주변으로의 방사 방향 열전달이 열전달 계수(Rc)에 의해 고려되고, 비정상 상태 작동들에 있어서는 상기 후처리 유닛을 축 방향으로 관류하는 배기가스로부터 세그멘트들로의 열전달이 열전달 계수(k)에 의해 고려된다.

Description

배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법 {METHOD FOR MODEL-BASED DETERMINATION OF THE TEMPERATURE DISTRIBUTION OF AN EXHAUST GAS POST-TREATMENT UNIT}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 배기가스 후처리 유닛, 특히 촉매 장치, 바람직하게는 SCR-촉매 장치(Selective Catalytic Reduction catalyst) 또는 입자 필터의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 방법은 예를 들어 DE 10 36 942 B4호에 공지되어 있으며, 배기가스 후처리 유닛, 예컨대 촉매 장치의 관류 길이에 걸쳐 적어도 역학적 작동에서 검출된 평균 온도 및 그와 연관한 불균일한 온도 분포가, 정밀도가 필요한 배기가스 질(exhaust quality)에 대한 엄격한 요건들이 준수되도록 시스템을 엔진 배기가스 후처리 유닛에 맞추기 위한 충분한 기초를 나타내지 않는다는 것을 출발점으로 삼는다. 상기와 같은 방법은, 배기가스 후처리 유닛이 모델 기반하여 축 방향으로 다수의 디스크(disk)로 분할되고 각각의 디스크 온도가 디스크에 유입되는 가스의 온도 함수로 결정됨으로써 충족되어야 한다. 이러한 사실은, 방사 방향의 온도 분포가 일정하고 배기가스 후처리 유닛의 디스크들과 배기가스 사이에서 단열적인 열전달(adiabatic heat transfer)이 야기된다는 가정 하에 주어진다. 이러한 가정들은, 특히 상기 가정과 다르게 형성되는 방사 방향의 온도 기울기로 인해 재차 소정의 부정확성을 초래하는데, 상기와 같은 열 손실은 대략적으로 검출되고, 또한 대략적으로 고려되기 때문이다.
DE 10 2009 046 771 A1호에 공지된 배기가스 후처리 유닛들의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 추가의 방법에서는, 맨 먼저 축 방향 온도 프로파일이 적어도 국부적으로 결정되고, 그 다음에 재차 적어도 국부적으로 다차원적 온도 특성 필드가 분석적 관계(analytic relationship)를 토대로 산출된다. 예를 들어 이미 공지되어 있고 그리고 열 수송(heat transport)에 있어 중요한 배기가스 후처리 유닛의 온도 및/또는 특성들과 같은 상이한 경계 조건(boundary condition)들이 상기 분석적 관계의 기초가 될 수 있다. 축 방향 온도 프로파일 및 온도 특성 필드에 의해 배기가스 후처리 유닛 내부에서 임의의 위치에 주어진 적어도 하나의 온도가 각각 성취됨으로써, 산출된 온도 특성 필드로부터는 위치 의존적인 온도가 추론될 수 있다.
DE 10 2006 021 303 B4호에는 배기가스 후처리 유닛 내 온도 분포를 검출하는 것과 관련하여, 역학적 열 모델에 의해 축 방향 온도 분포를 결정하고, 배기가스 후처리 공정 동안 발생되고 그리고 배기가스 성분들의 전환으로 인해 초래되는 반응열을 역학적 모델을 이용하여 검출하는 내용이 공지되어 있다. 이는 가능한 한 적은 산출 필요 시간(time necessary for computing)에서 검출된 온도 분포 질을 개선하기 위한 것이다. 이 경우 메인 흐름(main stream)에 수직으로 주어진 방사 방향 온도 분포 검출에 의해서는 경우에 따라 추가의 품질 개선이 달성될 수 있지만, 그러나 이는 재차 더 많은 산출 필요 시간을 야기한다.
DE 103 47 132 A1호는 역학적 촉매 장치-모델을 토대로 하여 요소 기반 SCR-촉매 장치에 의해 저장된 암모니아 양을 추산하기 위한 방법을 기술하고, 측정된 그리고 추산된 값을 기초로 하여 상기 암모니아 양을 추산하며, 이 경우 암모니아 양의 추산을 위해 촉매 장치 상류 및 하류에 배치된 NOx 센서 및 온도 센서를 통해 측정값들이 공급될 수 있는데, 상기 측정값들은 촉매 장치 하류에 놓인 NOx 센서와 관련하여 암모니아에 대한 교차 감도(cross sensitivity)에 근거하여 상기 촉매 장치 하류에서의 배기가스 내 암모니아 비율에 대한 정보도 구현한다.
상응하는 방식으로 EP 2 025 388 A1호에서는 배기가스 정화 유닛에서 측정값들을 검출하기 위해 센서들이 사용되었으며, 이때 상기 배기가스 정화 유닛은 SCR-촉매 장치의 기능을 하고, 상기 SCR-촉매 장치는 암모니아의 계량 첨가(metered addition) 및 저장과 관련하여 측정값의 고려하에 모델 기반으로 제어된다.
DE 10 2007 045 263 A1호에는 SCR-촉매 장치, SCR-저장 모델, 제어 유닛 및 도징 장치를 갖는 내연 기관의 배기가스 후처리 시스템에 공급되는 환원제 공급을 제어하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 방법은 오로지 환원 반응 후에 결정될 수 있는 측정 변수들과는 무관하게 촉매 장치에 공급되는 환원제 양의 최적화를 가능하게 하고 그리고 상기 방법에 의해서는 SCR-촉매 장치와 관련하여 환원제 파괴가 절대적으로 방지된다. 상기 제어 유닛에 있어, 입력 변수들로는 일산화질소 -비가공 배출(raw emission: 촉매 장치/촉매 컨버터 이전에 배기가스가 배출되는 것을 의미함), 저장 온도 및 저장 충전 레벨이 검출된다. 이러한 변수들을 기초로 하여 최대 가능한 전환율 산출 및 환원제로서 소비되는 암모니아 산출이 이루어진다. 이러한 산출을 출발점으로 하여, 촉매 장치를 통해 배출되는 일산화질소의 양 및 암모니아의 양 그리고 제어 신호가 얻어지는데, SCR-저장 모델에 피드백되는 상기 제어 신호는 상기 저장 모델을 통해서 도징 장치에 의해 분사되는 환원제 양의 크기에 영향을 주고 그리고 상기 저장 모델을 통해 저장 모델에서 고려된 분사 양과 함께 제어 유닛의 입력 변수를 형성하는 저장 충전 레벨을 위해 고려된다.
DE 10 2010 025 382 A1호에는 환원제가 그의 상류로 분사되는 SCR-촉매 장치 장치가 나타나며, 상기 촉매 장치의 촉매 장치 바디는 DE 10 36 942 B4호와 유사하게 관류 방향에 대해 횡방향으로 디스크들로 세분되어 있다. 이러한 디스크 세분은 촉매 장치의 기능에 중요한 파라미터들을 디스크별로 검출하고, 전체 결과에 중요한 연속하는 디스크들에서의 변경을, 특히 상기 연속하는 디스크들의 환원제 저장 용량과 관련하여 상기 전체 결과에 이용할 수 있기 위한 것이다.
본 발명에 의해서는, 발생 가능한 복잡한 상황과 더불어 통상적인 경우에 미리 정해진 배기가스 한계값들, 특히 법률상 미리 정해진 배기가스 한계값들의 준수가 보장되도록 배기가스 후처리 유닛의 길이에 걸친 온도 분포를 고려하여 모델 기반 방식으로 시스템이 엔진 배기가스 후처리 유닛에 맞추어져야 한다.
이러한 본 발명의 과제는 청구항 1의 특징들에 의해서는 달성된다. 종속항들에서는 바람직한 개선예들이 제시된다. 본 발명에 따른 추가적인 세부 사항들은 상세한 설명 부분과 도면들에 나타난다.
본 발명은 배기가스 후처리 유닛, 바람직하게는 촉매 장치, 특히 SCR-촉매 장치와 관련하여 온도 분포의 모델 기반 결정 및 그와 더불어 SCR-촉매 장치의 경우에 연관된 NH3-저장 용량을 위해, 관류 방향에 대해 횡방향으로, 특히 수직으로 배기가스 후처리 유닛을 다수의 디스크로 분할하는 것에서 출발한다. 상기 각각의 디스크에 있어, 모델에서는 온도 및 가스 농도가 산출되고, 이때 관류 방향과 관련하여 각각 선행하는 디스크의 출력값들이 후속하는 디스크의 입력값들로서 사용된다.
각각의 디스크에 있어서는 공지된 방식으로 물질 균형(mass balance)이 실시된다. 상기 물질 균형의 결과들은, 배기가스 후처리 유닛으로서 SCR-촉매 장치의 예와 관련하여, NH3-저장 충전 레벨을 검출하고 영향을 주는데 사용된다. 기본적으로 상기와 같은 열적 모델에 의해서는 SCR-촉매 장치의 용적 및 그 안에 저장된 NH3-양이 더욱 유용하게 이용될 수 있고 환원제 도징 시, 즉 NH3-양의 SCR-촉매 장치와 관련하여 고려될 수 있음으로써 최적의 전환율에서 NH3-파괴가 방지될 수 있다.
그러므로 디스크와 연관하여 디스크로의 분할은 SCR-촉매 장치와 관련하여 가상 센서에 상응하게 NH3-농도 및/또는 NOx-농도의 가상 검출을 가능하게 한다. 모델에서 수행된 디스크로의 촉매 장치 바디 분할에 상응하게 NH3-저장 양, NOx-전환 및 NH3-산화의 공간적 분할을 통해서는 과도적(transient) 조건에서 NH3-저장 용적이 더욱 유용하게 이용되고 NH3-유출이 방지된다.
디스크의 방사 방향 온도 분포는 배기가스 후처리 유닛, 다시 말해 특히 SCR-촉매 장치의 입력 온도 및 출력 온도 측정에 의한 디스크별 축 방향 온도 산출 및 제어에 상응하게 모델링된다. 이 목적을 위해 각각의 디스크는 디스크로의 촉매 장치 바디의 축 방향 분할에 상응하게 가상으로 방사 방향으로 분리되는데, 바로 서로 동심인 링, 직육면체 또는 디스크 형태의 개개의 바디에 부가되는 다른 방식으로 형성된, 특히 규칙적으로 형성된 세그먼트들로 분리된다. 온도 검출을 위한 산출 방법은 축 방향 디스크 모델에서 각각의 디스크에 상응하며, 이때 어떠한 경우라도 측정된 주변 온도와 관련하여, 둘레로 발생되는 온도 손실이 고려된다.
산출된 방사 방향 온도 분포의 제어 및 보정을 위해서는, 바람직하게 특히 온도 센서들을 통해 유입구측과 배출구측에서 제공된 온도 측정 외에도 추가의 온도 측정이 배출구측에서 제공되고, 상기 추가의 온도 측정을 통해서는 배출구측에서 둘레에 대해 방사 방향으로 이격된 영역들에서 온도가 검출되는데, 특히 다른 방사 방향 위치들에 제공된 적어도 2개의 온도 센서가 배치됨으로써 온도가 검출된다. 상기와 같은 추가의 배출구측 온도 측정 대신에 단 하나의 센서만도 작동할 수 있는데, 이는 상기 하나의 센서가 촉매 장치에 대한 그의 위치 설정을 통해 상응하는 평균 온도가 성취되는 위치에, 예를 들어 촉매 장치에 대해 상대적으로 더 큰 축 방향 간격으로 배치된 경우에 그러하다.
조합 방식으로 이루어지는 방사 방향 및 축 방향의 온도 모델링에 의해서는 개개의 배기가스 후처리 유닛의 최적의 이용이 달성되는데, 그래서 예를 들어 설치 공간을 축소하기 위한 전위(potential) 촉매 장치들 및 그와 관련된 최적의 재생 방식에 의한 활성 재생을 갖는 입자 필터들에서 연료의 절약도 달성된다.
본 발명에 따른 해결책에서는 모델에서 세분된 배기가스 후처리 유닛 바디의 개개의 디스크들과 관련한 축 방향 및 방사 방향 온도 산출이 열전달 저항(Rc)에 의한 상기 후처리 유닛의 둘레로의 방사 방향 열전달을 고려하여 이루어지고, 배기가스로부터 배기가스 후처리 유닛의 물질로의, 즉 배기가스 후처리 유닛의 세그먼트들로의 열전달 산출시에는 열전달 계수(k)를 고려하여 이루어진다.
본 발명에 따르면 이러한 방식의 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포 모델 기반 결정이 제공하는 특수한 장점은, 온도 분포 모델 기반 결정시 조치에 의해, 후처리 유닛 이전에 미리 정해진 시간 간격으로 측정된 배기가스 온도가 바로 이 배기가스 온도의 시간상 평균값에 비해 변경되는지에 따라 모델에서 정상 상태 작동과 비정상 상태 작동을 구분하는 출력값들도 이용될 수 있다는 것이다.
동시에 본 발명은, 배기가스 후처리 유닛 이전에, 특히 규칙적인 시간 간격으로 측정된 배기가스 온도가 시간상 평균값에 비해 더 큰, 즉 미리 주어진 한계값보다 높은 편차들을 보이지 않으면 정상 상태 작동이 이루어진다는 점에서 출발한다. 상기 한계값은 가변적으로, 다시 말하자면 추가의 경계 조건에 따라 가변적으로 정해질 수 있고, 바람직하게는 예를 들어 적어도
Figure pct00001
이며, 물론 상기 한계값의 몇배에 달하는 범위 내에 놓일 수도 있다. 이러한 정상 상태 작동과 관련하여, 배기가스 후처리 유닛 이후에 측정된 평균 온도에 있어서 배기가스 후처리 유닛 이후에 평균 내어진 모델 온도가 한계값보다 낮은 차를 나타내면, 일치가 이루어질 때까지 모델 조정이 이루어지는데, 즉 열전달 저항(Rc) 변경에 의해 모델이 조정된다. 따라서 기술한 정상 상태 작동시에는 실제 상태에 맞게 모델이 조정되는데, 즉 이러한 조정은 열전달 저항(Rc) 변경에 의한 것이다.
배기가스 후처리 유닛의 온도 모델은 특히 SCR-온도 모델로 표현되는데, 전술한 정상 상태 작동에 있어서는 제어 루프로도 표현되며, 상기 제어 루프는 과도 상태에 도달하기 위해 열전달 저항(Rc)의 변동으로 일치될 수 있다. 실제로 빈번히 발생되는, 배기가스 후처리 유닛, 특히 촉매 장치의 과류 현상 비율의 단기 변경은 대체로 모델에 영향을 미치지 않는다.
그 밖에, 특히 상응하는 크기의 부하 변동 시, 배기가스 후처리 유닛의 작동 조건은 － 경우에 따라서는 추가로 － 배기가스 후처리 유닛 이전에, 다시 말해 예컨대 촉매 장치 이전에 측정된 배기가스 온도와 이러한 배기가스 온도의 시간상 평균값의 편차들이 발생한다라는 취지에서 변경되는 경우가 있다. 이러한 경우에는비교적 짧은 과도 진동 동안 웨이트(weight)가 더 적은 열전달 저항(Rc)이 동일하게 지속되지만, 그러나 배기가스 흐름 속도 그리고 그와 더불어 부하에 의해 좌우되는 열전달 계수(k)의 변동으로 인해 변경된 조건이 고려될 수 있다는 것에서 출발한다.
k-값, 즉 열전달 계수가 어떠한 방향으로 변경되는지는, 배기가스 후처리 유닛 이후 평균 온도들로부터 결정되는 방식으로, 시간 흐름에 따라 측정된 그리고 산출된 온도 프로파일들 및 이 온도 프로파일들의 2개의 제 1 파생(derivation)으로부터 얻어진다. 상기 k-값은 파생 곡선에서 최대로 또는 최소로 결정된 전환점들의 시간상 상대 위치에 따라 증대되거나 축소된다.
비정상 상태의 경우에서는, 즉 비정상 상태로 검출된 시간 동안에는 후처리 유닛의 주변 조건을 고려하는 열전달 저항(Rc)이 일정한 것으로 관찰됨에도 불구하고, 주변으로의 변경된 열 방출도 마찬가지로 비정상 상태의 경우에서 고려되는데, 그 이유는 디스크들의 내부 온도 변경으로 인해 방사 방향으로 변경된 열 흐름이 발생되기 때문이다.
배기가스 후처리 유닛 이후, 다시 말해 특히 촉매 장치 이후, 특히 SCR-촉매 장치 이후 주어지고 평균 내어진 모델 온도는, 마지막 디스크의 참조면(reference surface)들, 즉 예를 들어 링들에 있어 산출된 온도들이 상기 마지막 디스크의 표면 비율에 상응하게 평균 내어짐으로써 검출된다. 또한, 적어도 특정한 부하 상태들 및 상응하는 배기가스 흐름 상태들에 있어 열전달 계수(k)가 공지된 것으로서 － 그리고 또한 정확한 것으로서 － 전제될 수 있다는 점에서 출발함으로써, 이와 관련해 정상 상태 및 비정상 상태의 경우 동일한 임팩트에서 출발될 수 있으며, － k-값 변경에 의한 비정상 상태에서 － 모델 조정시 각각 동일한 참조 기준( reference basis)이 주어진다. 비정상 상태의 경우에는 SCR-모델의 조정 이외에 공급될 NH3-양이 변경될 수 있고/있거나 경우에 따라 내연 기관의 제어에도 연결될 수 있다.
본 발명의 범주에서 SCR-촉매 장치는 바람직하게 제어 구조에 결합되어 있으며, 상기 제어 구조는 SCR-모델 외에도 서보 제어(servo control) 및 제어기를 작동시키며 그리고 경우에 따라 모델 조정을 실시할 목적으로도 사용될 수 있다. 특히, 제어 구조는, SCR-모델에서 저장 용량 조정으로 충분한 전환율을 보장하고 요구되는 실제 전환율을 신속하게 조정한다라는 가정하에 부하 변동시 상기 SCR-모델을 통해 검출된 저장 용량을 조절할 목적으로 사용된다.
SCR-모델의 저장 용량 변경은 일반적으로 온도 변화가 큰 부하 변동시에만 필요하다. 저장 용량 검출을 위해 SCR-모델에서는 시간 단계마다 연속적으로 개개의 최대 저장 용량 그리고 촉매 장치 디스크들의 순간적인 로딩(loading)이 산출된다. 이와 같은 산출에 의해 SCR-모델은 NH3-로딩 상승에 의한 저장 또는 NH3-로딩 감소에 의한 배출 측면에서 조절이 이루어지는지 그 여부를 결경하기 위한 기본 데이터를 제공한다. 이러한 기본 데이터를 토대로 하고 그리고 그와 더불어 저장 용량에 따른 상기와 같은 SCR-모델 조절 여부의 결정은 각각 미리 주어진 NOx의 배출값, 특히 배출값으로 미리 주어진 NOx의 법적 배출 한계값과 모델에서 산출된 NOx-값의 비교로부터 얻어지며, 상기 모델에서 산출된 NOx-값은 서보 제어에서 추출된다.
이처럼 예컨대 모델 산출로부터 산출되고 그리고 목표값으로서 미리 주어진 배출값보다 높은 NOx-값은 조절될 수 있는데, 그 이유는 촉매 장치에서 너무 적게 전환이 이루어지고 도징되는 NH3-양 상승에 의해, 다시 말해 NH3의 저장에 의해 미리 주어진 배출값에 일치하는 목표 전환이 달성될 수 있기 때문이다. 상기 NH3의 저장을 위해서는 서보 제어를 통해 분사될 NH3-양이 상응하게 상승된다.
일반적으로 서보 제어를 통해 분사될 NH3-양은, 각각 미리 주어진 배출값, 특히 종종 국가 특유의 그리고 법적으로 미리 정해진 NOx 배출값이 예컨대 0.67 g/kWh로 준수되도록 정해지며, 이 경우 모델에서 산출된 NOx-값과 미리 주어진 배출값의 검출된 편차에 상응하게 SCR-모델에 저장된 NH3-양이 증대되거나 축소된다. 그러므로 예컨대 너무 많은 수치의 NOx가 전환되고 그로 인해 미리 주어진 배출값보다 낮은 NOx -값이 서보 제어에서 산출되면 서보 제어를 통해 NH3의 분사가 감소되는데, 즉 NH3 공급이 부족함으로 인해 NH3의 배출에 의한 NH3의 소비가 차단된다.
상대적으로 편차들이 더 작은 경우, 일반적으로 즉 정상 상태 작동시에는, 디스크들의 저장 용량과 관련하여 SCR-모델이 올바르게 설정되어 있다는 것에서 출발한다. 이러한 경우 제어기는 개개의 도징 양을 단계적으로 조정함으로써 SCR 이후에 측정된 실제값을 촉매 장치 이후에 산출된 NOx-목표값에 맞춘다. 편차들은 예컨대 도징 부정확성으로 인해 발생한다.
제어기에 의해서는 SCR-모델에서 산출된 NOx-값과 SCR-촉매 장치 이후에 측정된 NOx-값의 편차가 더 작을 때 NOx-배출값 준수 측면에서 신속한 조정을 보장하기 위해 분사된 NH3-질량 조정이 중첩적으로 이루어지고 그리고 경우에 따라 서보 제어의 고정(fix)과 무관하게 이루어진다.
적어도 SCR-모델로부터 제공되는 방식으로 서보 제어에서 처리되는 주요 입력 변수들은 다음과 같다: SCR 이후 NO ppm, SCR 이후 NO2 ppm, 최대 전환 가능한 NO mol/s, 최대 전환 가능한 NO2 mol/s, 전환된 NO mol/s, 전환된 NO2 mol/s, 저장 가능한 NH3 max. mol, 저장된 NH3 mol.
제어 구조에 통합된 모델 조정시, 미리 주어진 NOx-배출값과 모델에서 산출된 상응하는 NOx-값 차의 시간상 프로파일은 정해진 시점들에서 검출된다. 상기 값들이 일치하면, 다시 말해 시간 흐름에 따라 도면에 도시된, 상기 값들의 NOx-곡선들이 합동이 되면, NH3-저장 용량 및 NOx-전환율과 관련하여 모델이 올바르게 설정된다. 곡선들이 합동이 아닌 경우, 상기 곡선들 사이의 면적은 모델 오류의 척도를 나타낸다. 상기 모델 오류가 한계값을 초과하면, 저장 용량과 관련하여 모델이 변경된다.
저장 용량은 촉매 장치 노화에 따라 단지 서서히 변하기 때문에, 모델 조정은 바람직하게 배출시에만 수행되고, 특히 모델 오류는 저장에 비해 배출시에 더욱 명확하게 나타난다. 모델 조정이 수행되면, SCR-모델에서 노화에 의한 저장 용량 변경도 함께 검출되며, 결과적으로 본 발명에 따라 노화 변동에 의해 감소되는 NH3의 최대 저장 용량에도 불구하고 작동 동안에는 충분한 최대 전환율 보장이 확보될 수도 있다.
본 발명의 범주에서는, SCR-모델에서 환원제로서 요소와 관련하여 SCR-제어/조절을 위한 화학적 반응들로서 NOx-반응들이 알려져 있는 그리고 하기에 인용된 메인 반응들을 통해 검출된다.
1.) 빠른 반응
NO + NO2 + 2 NH3 → 2 N2 + 3 H2O,
2.) 표준 반응
4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O, 및
3.) 느린 반응
6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O,
촉매 물질을 위해 대상 시험(bench test)에서 검출된, NH3의 전환 및 저장 용량의 특성 필드값들은 SCR-모델의 주요 토대 그리고 상기 SCR-모델에서 검출된 흐름(course)들을 형성한다.
이를 기초로 하여 일산화질소의 전체 전환, 즉 촉매 장치 이후에 주어진 NOx-값이 검출되며, 이 경우 모델링 시 주어진 개별 촉매 장치 디스크들과 관련하여 흐름 속도, 온도, NOx-농도 그리고 디스크에서 사용될 수 있는 NH3-양이 특히 우선적으로 고려될 수 있다.
본 발명의 추가적인 세부 사항 및 특징들은 청구항들, 후속하는 설명 그리고 도면들에서 제시된다.
도 1은 마찬가지로 다른 형태의 촉매 장치들 및/또는 입자 필터들로 형성되는 배기가스 후처리 유닛들을 위한 예로서, 디스크들로 축 방향으로 가상 분류된 SCR 촉매 장치의 개략도이고,
도 2 및 도 3은 횡단면으로 볼 때 관류 방향에 대해 횡방향으로 분할된 촉매 장치 디스크들이며,
도 4는 SCR-모델의 열적 흐름들을 도시한 개략도이고,
도 5는 본 발명에 따른 제어 구조를 흐름도로 도시한 개략도이며,
도 6은 SCR-모델의 열적 흐름들과 관련한 역학적 보정에 대한 개략도이고,
도 7은 모델 기반으로 제어되는 본 발명에 따른 SCR-촉매 장치의 제어 구조를 도시한 개략도이며, 그리고
도 8 및 도 9는 모델 조정을 통해 보정되는 방식으로 저장 또는 배출될 NH3-양과 관련하여 NH3의 저장 양 및 배출 양의 그래픽 검출을 도시한 도면이다.
무엇보다 디젤 엔진들을 작동시키는 구동 시스템들은 실시예에 공지되어 있으며 그리고 또한 문헌, 특히 특허 문헌에서도 자주 기술되는데, 상기 구동 시스템들의 경우 엔진에 종속적으로 배기가스 후처리 장치들이 삽입되어 있으며, 상기 배기가스 후처리 장치들에 의해서는 일종의 배기가스 성분들, 특히 배기가스 내에 함유된 유해 물질들이 가급적 상기 배기가스로부터 제거되거나 적어도 무해하게 된다. 산소가 많은 디젤 내연 기관들의 배기가스 내에 함유된 일산화질소를 감소시기기 위해서는 특히 소위 SCR-기술이 사용되는데, 상기 SCR-기술에서는 일산화질소가 암모니아 또는 암모니아로 전환 가능한 상응하는 선구 물질(precursor chemical)의 도움으로 선택적으로 질소 및 물로 환원된다.
일산화질소의 높은 전환율을 이용하여 이러한 환원을 달성하기 위해서는, 특히 촉매 장치의 온도 의존적인 NH3-저장 용량이 고려되며, 상기 NH3-저장 용량은 무엇보다도 내연 기관의 작동 조건에 따라 변하는데, 물론 주변 조건에 따라서도 변하고 그리고 촉매 장치의 관류 길이 때문에도 변한다. 이러한 NH3-저장 용량 변경은 실제로, 특히 발생 가능한 복잡성으로 검출되지 않는다. 그 때문에, 계측학적으로 검출된 온도값들과 가상으로 검출된 온도값을 고려하여 온도 분포에 대한 가능한 한 정확한 상(傷)을 수득하고, 특히 상기 온도 분포를 고려하여 환원제, 즉 바람직하게는 암모니아의 분사를 형성하고 그리고 마찬가지로 촉매 장치의 저장 특성과도 관련한 물질을 제어 및/또는 조절할 수 있기 위해, 촉매 장치의 유입구측과 배출구측의 계측학적 온도 검출과 동시에 상기 촉매 장치에서의 온도 분포가 가상으로 모델 기반 검출된다.
도 1에는 다수의 디스크로의 축 방향 세분에 의한, 모델에서 주어지는 촉매 장치 바디의 분할이, 상기 촉매 장치의 관류 방향으로 연이어 놓인 3개의 디스크(1 내지 3)로 도시되어 있으며, 도면 부호 5는 촉매 장치 바디의 둘레측을 둘러싸는 케이싱(casing)을 나타낸다. 촉매 장치를 통과하는 배기가스 흐름에 상응하게, 개개의 디스크(1 내지 3)의 온도(Tgas)가 변경될 때 상기 디스크(1 내지 3)들에는 각각 상기 배기가스 흐름에 상응하는 질량 흐름(
Figure pct00002
)이 공급된다.
배기가스 흐름 안으로의 환원제 주입 및 엔진 배출에 상응하게, 상기 배기가스 흐름은 NO, NO2 및 NH3 질량 비율(m)을 포함하고, 이 질량 비율은 디스크(1 내지 3)들을 통과하는 동안 개개의 전환율에 상응하게 변경되는 상응하는 물질 양(n)과 상관 관계가 있다. 도 1에 도시된 바와 상응하게, 하나의 디스크, 예컨대 디스크(1)의 출력값들은 후속하는 디스크, 예컨대 디스크(2)의 입력값들을 나타낸다. 디스크들에서 각각 일어나는 반응들을 고려하여, 각각의 디스크에 대해 상응하는 온도(TScheibe) 그리고 또한 디스크에 저장된 물질 양(nNH3 mol)이 주어지는데, 이 경우 디스크들 내에서 일어나는 반응들에 의한 온도 효과는 배기가스 흐름으로부터 삽입되는 열 도입에 비해 현저히 더 적다.
디스크들에 대한 온도 검출 개량(improvement)(도시되어 있지 않음) 시 마찬가지로 연속하는 디스크들 간의 열전도가 검출될 수 있다. 촉매 장치에 저장된 NH3의 총 물질 양은 디스크들 내에 저장된 nNH3 물질 양의 합에 상응한다.
도 1에는 디스크들에 대한 촉매 장치 상에서의 축 방향 온도 프로파일이 모델링되어 있는데, 맨 먼저 각각의 디스크에 대해 개별 온도(TScheibe)가 검출되었지만, 각각의 디스크에 대한 방사 방향 온도 분포는 일정한 것으로 가정되었다. 방사 방향에서도 마찬가지로, 개별 디스크 내부에서는 각각 케이싱(5)에 비해 온도가 하강하는 온도 레이어링이 실제로 나타나며, 상기 케이싱에 있어 주변 온도는 통상적으로 촉매 장치의 온도보다 확실히 낮다.
본 발명에서와 같이, 각각의 가상 디스크에 있어서 방사 방향 온도 분포가 일정하지 않다고 가정되면, 이러한 것은 각각의 디스크(1 내지 4) 자체에 있어서 도 2 및 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 세크먼트들로의 가상 분할을 야기한다. 도 2는 이러한 분할과 관련하여 방사 방향으로 서로 둘러싸는 가상 세그먼트(6)들을 도시하며, 본 도면 2에서는 하나의 중심 세그먼트가 다수의 링 세그먼트에 의해 둘러싸여 있다.
도 3은 다른 방식의 분할을 도시하고 있는데, 이 경우 도 2의 도시와는 대조적으로 원형의 케이싱(5)이 제공되지 않고 사각형 케이싱(5)이 제공되었으며, 관류 방향에 대해 횡방향으로 상기 4각형 케이싱의 사각형 횡단면에 상응하게 디스크(1 내지 4)들은 직육면체(7)로 가상 분할되었다.
도 2 및 도 3에는 각각 모델에서 분할되는 촉매 장치 바디와 관련하여, 상기 촉매 장치 바디의 유입구측 그리고 배출구측에 주어진 배기가스 흐름의 온도를 검출하기 위해 온도 검출 부재들, 특히 센서(8, 9)들의 배치가 도시되어 있다.
모델에서 제공되는 방사 방향 분할 및 이러한 분할과 연관된 개별 가상 디스크 상에서의 방사 방향 온도 분포 검출 가능성과 관련해서는, 실제로 촉매 장치의 배출구측에서 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이 상이한 방사 방향 영역들에서의 온도 검출이 배출구측의 서로 다른 방사 방향 위치들에 배치된 2개의 센서(9 및 10)에 의해 이루어질 수 있다. 평균 내어진 배출구측 온도는 세크먼트들에 대해 산출된 온도들이 상기 세크먼트들의 면적 비율에 상응하게 검출되어 평균 내어짐으로써 결정될 수 있다. 이러한 검출에 대한 대안은 촉매 장치에 대해 간격을 두고 센서에 의해 배기가스 온도를 검출하는 것이며, 상기 촉매 장치에서는 발생되는 배기가스가 이미 혼합되어 평균 온도가 성취되는데, 상기 평균 온도는 하나의 센서에 의해 검출될 수 있다.
축 방향 그리고 방사 방향 온도 분포를 고려하기 위한 본 발명에 따른 가능성은 도 4에 도시되어 있으며, 이러한 가능성은 특히 하기에서도 거론되는 모델 기반 제어 구조 실현과 관련해서도 장점들을 제공한다.
도 4는 SCR-촉매 장치의 열적 모델의 아웃라인을 도시하며, 상기 모델에서는 도 1에 상응하게 촉매 장치 이전 온도(T vor KAT) 및 배기가스-질량 흐름(
Figure pct00003
)이 입력 변수들을 형성하고, 상기 입력 변수들은 폴 위치 보정(pole point compensation)(15)을 통해 센서 관성의 수학적 균등화를 위해 － 그리고 바람직하게는 또한 검정하고 그 타당성을 검사하여 － 가상의 축열기-가스 질량(16)에 공급되며, 상기 축열기-가스 질량에서는 주어진 온도에서의 가스 질량의 열함량이 개별 디스크 용적을 기준으로 검출되고 그리고 상기 축열기-가스 질량으로부터는 가스 질량 전달을 통해 후속하는 디스크로의 열 수송이 축열기-가스 질량(17)에 의해 기호화되는 방식으로 이루어진다. 발열 반응으로 인해 배기가스 내에서 온도 상승이 나타나는 한, 이러한 온도 상승은 블록(18)에서 고려되고 축열기-가스 질량(16)에서 축열기 가스 질량(17)으로 오버플로잉(overflow)되는 배기가스의 열함량과 관련하여 － 때때로 예컨대 DOC(Diesel Oxidation Catalyst) 효과에서는 더욱 강력한 － 경우에 따라서는 허용될 수 있는 소정의 온도 상승을 야기한다.
디스크 관련하여 각각 검출된 관류 가스 질량에 의해서는 열전달 계수(k)를 고려한 촉매 물질로의 열전달이 이루어지며, 이 경우 개별 디스크의 상기 촉매 물질은 축열기(19 또는 20)로서 기호화되어 도시되어 있다. 실제 촉매 장치용으로, 축열기(19, 20)로 기호화된 촉매 장치 바디에 있어서는 주어진 온도차에 상응하게 촉매 장치의 둘레 쪽으로 열 하강이 나타난다. 도 4에 따른 도시 그리고 도 4에서 기호로 표시된 케이싱(5)과 관련하여, 주변으로 열전달 저항이 나타나고, 이는 도 4에서 열전달 저항(Rc)으로 기호화되었다.
도 4에 의해 제공된 열적 모델 도시에서는, 실제 작동 시 상황들에 상응하게 정상 작동 단계 및 비정상 작동 단계들이 주어지는데, 배기가스 후처리 유닛 이전에, 특히 촉매 장치 이전에 규칙적인 시간 간격으로 측정된 배기가스 온도가 상응하는 시간 동안의 시간상 평균값에 비해 변동되는 경우에는 상기 두 작동 단계가 적어도 구분될 수 있고 그리고 구분되어야 한다는 사실을 출발점으로 삼는다. 그렇지 않은 경우, 정상 상태 또는 과도 상태에서 시작되고, 다른 경우에는 비정상 상태에서 시작된다. 따라서 상이한 제어 루프들이 사용될 수 있다.
특히 촉매 장치로서 형성된 배기가스 후처리 유닛의 온도에 대해 통상적으로는 더 적게 발생하는, 상기 배기가스 후처리 유닛의 바디, 특히 말하자면 촉매 장치 바디로부터 주변으로의 방사 방향 열전달에 대한 영향에 상응하게, 정상 상태 경우에서는 제어 장치(22)의 중개하에 열전달 저항(Rc)의 변동에 의한 조정이 이루어진다. 상기 정상 상태 경우는 전술한 상황들에 상응하게 모델에서 블록(21)에 표시된 정상 상태 검출을 통해 검출된다. 제어 장치(22)는 실시예에서와 같이 SCR-촉매 장치와 관련하여 배기가스 후처리 유닛 이후, 말하자면 촉매 장치 이후 센서에 의해 (측정된) 배출구측 온도(T)와 촉매 장치 이후 모델에서 (산출된) 온도(T)의 차가 고려된다. 배기가스 후처리 유닛 이전, 특히 촉매 장치 이전에 측정된 유입구측 배기가스 온도(T)가 시간상 평균값에 비해 현저한 편차들을 보이면, 열전달 계수(k)는 변경된다. 이러한 열전달 계수 변경은 상기 열전달 계수가 배기가스의 흐름 속도에 따라 그리고 그와 더불어 부하에 따라 변하고, 게다가 개개의 축열기 디스크의 열함량이 － 마찬가지로 배기가스 후처리 유닛 바디의 열함량, 특히 촉매 장치의 열함량도 모두 － 개개의 디스크로부터 주변으로의 열전달보다 관류되는 배기가스 온도에 의해 훨씬 더 많은 영향을 받기 때문이다. 열전달 계수(k)의 변경은 전술한 역학적 팩터들을 고려하여 블록(23)에서 시작된다.
도 5는 전술한 흐름을 블록 다이어그램으로 도시하며, 이 경우에도 마찬가지로 다른 배기가스 후처리 유닛들을 위한 예로서 재차 SCR-촉매 장치가 인용되었으며, 결과적으로 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT) 또는 촉매 장치 이전 온도(T vor KAT)는 측정되거나 산출된 배기가스 정화 유닛 이후 온도(T) 또는 배기가스 정화 유닛 이전 온도(T)를 나타낸다. 블록(30)에 따르면, 모델 산출에서는 배기가스 후처리 유닛의 배출구측에서 센서에 의해 측정된 촉매 장치 이후 배기가스 온도(T nach KAT Sensor)의 역학적 교정, 가스 온도 산출 및 촉매 장치 바디 내 온도 산출이 열전달 저항(Rc)을 통한 주변으로의 열전달 검출 및 열전달 계수(k)를 통한 배기가스로부터 촉매 장치 바디로의 열전달 검출시 횡방향 분포에 의해 이루어지며, 이 경우 상기 모델 산출은 전방에서 후방으로 실시된다.
블록(31)에서는 촉매 장치 이전 온도(T vor KAT)로 표기되는 측정된 유입구측 배기가스 온도가 검출되어 블록(32)에 따른 폴 위치 교정 실행 이후 블록(30)에 따른 모델 산출에서 처리된다. 블록(33)에 따른 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT)로 표기되는 측정된 배출구측 배기가스 온도는 블록(34)에 따른 폴 위치 교정을 거쳐 블록(35)에 제공되며, 상기 블록(35)에서는 모델에서 산출된 촉매 장치 이후 배기가스 온도(T nach KAT Modell)에 대하여 센서에 의해 측정된 촉매 장치 이후 배기가스 온도(T nach KAT Sensor)의 균등화가 이루어진다. 상기 산출된 배출구측 배기가스 온도, 즉 모델에서 산출된 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT Modell)와 관련하여서는 블록(30)에 따른 결과를 고려하여 블록(36)에서 웨이팅된 평균값 형성이 이루어지는데, 상기 평균값 형성은 상기 산출된 배출구측 온도, 즉 센서에 의해 측정된 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT Sensor)로서 블록(37)을 거친 결과로 블록(35)에 제공된다.
블록(35)에서 실시된, 센서에 의해 측정된 배출구측 온도, 즉 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT Sensor) 및 모델에서 산출된 배출구측 온도, 즉 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT Modell)의 균등화를 고려하여, 정상 상태 작동 특성과 비정상 상태 작동 특성이 구분되며, 이 경우 블록(38)에 따른 정상 상태 검출 및 열전달 저항(Rc)의 후속하는 균등화(블록(40))를 통해 상기 열전달 저항은 파라미터로서 블록(30)에 따른 모델 산출에 제공된다. 블록(35)에 따른, 측정된 그리고 산출된 배출구측 온도, 즉 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT)의 균등화에 의해 주어지는 블록(39)에 따른 비정상 상태 검출에서는, 블록(41)에서 열전달 계수(k)의 균등화가 블록(30)에 따른 모델 산출에 후속 제공됨으로써 이루어진다. 이러한 모델 산출시에는 블록(42)에 따라 사용될 수 있는 주변 온도(T)도 고려될 수 있다.
도 6은 블록(30)에서 고려된, 배기가스 후처리 유닛의 배출구측에서 센서에 의해 측정된 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT Sensor)의 역학적 보정을 도시할 목적으로 이용되는데, 즉 센서에 의해 검출되고 그와 더불어 센서 관성에 상응하게 변조된 온도값들의 역학적 보정을 도시한다. 상기 변조된 온도값들의 프로파일은 (파선으로 도시됨) － 센서 관성을 수학적으로 평준화하는, 블록(45)에서 기호화된 폴 위치 보정 이후에 － 시간 흐름에 따라 그리고 관련된 파생에서 저역의 평탄한 상태로 진행된다. 동일한 시간 동안 모델 기반하여 검출된 － 다시 말해 모델에서 산출된 － 촉매 장치 이후 온도(T nach KAT Modell)가 상응하는 방식으로 검출되고 다이어그램에서는 연속 라인으로 도시된다. 최대 또는 최저 파생 곡선들에 상응하게 전환점들의 시간상 위치의 상응하는 오프셋에서 보정에 대한 필요성을 나타나고, 이 경우 보정 측면에서 주어진 시간상 오프셋이 최소화된다. 이러한 것은 축소 또는 확대 측면에서 모델 산출시 k-값의 상응하는 변동에 의한 것이다. k-값 보정을 위해서는 이러한 k-값이 바람직하게 각각 동일한 크기만큼, 예컨대 대략 +% 또는 -%만큼 보정된다. 파생들에 상응하는 수치들은 블록들(46 및 47)에서 검출되어 다이어그램에 도시되어 있다.
배기가스 정화 유닛의 제어 구조, 특히 SCR-촉매 장치의 경우 배기가스 정화 유닛의 모델에서 온도 분포의 모델 기반 산출을 사용하여, 특히 전술한 모델 기반 산출을 사용하여 도 7에 따라 작동된다.
이미 앞에서 마찬가지로 다른 방식의 배기가스 정화 유닛들을 위한 예로서 SCR-촉매 장치로 기술된 바와 같이, 도 7에서는 SCR-촉매 장치가 50으로 표시되고, 특히 전술된 유형의 SCR-모델은 51로, 서보 제어는 52로, 제어기는 53으로 그리고 모델 조정은 54로 표시되었다.
SCR-모델에서는 보완적으로, 특히 모델링된 온도 산출과 동시에 배기가스 내 NH3 농도에 따라 온도 의존적인 NH3-저장 용량이 고려되는데, 특히 개개의 촉매 물질에 있어 시험에서 검출된 데이터를 토대로 한 특성 필드와 관련하여 온도 의존적인 NH3-저장 용량이 고려된다. 이러한 저장 특성 및 후속하여 묘사되는 메인 반응들을 고려하여 NH3의 전체 전환이 검출되고, 상기 전체 전환은 촉매 장치 이전의 NOx 비율과 촉매 이후 NOx 비율의 차와 상관 있으며, 그에 따라 목표값으로 각각 설정된 NOx-값, 예컨대 법적 규정으로 인해 준수되어야 할 배출값이 결정될 수 있다.
거론되는 주요 반응들은 다음과 같다:
1.) 빠른 반응
NO + NO2 + 2 NH3 → 2 N2 + 3 H2O,
2.) 표준 반응
4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O, 및
3.) 느린 반응
6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O,
모델 산출을 위해서는 대개 상대적으로 느린 반응이 시작되기 전에 상대적으로 더 빠른 반응이 각각 종료되는 것에서 출발 할 수 있으며, 그 결과 산술적으로 상기 반응들이 연속적으로 실행될 수 있다. 각각 상대적으로 더 빠른 반응 후에는 초기 양에서 NO 및 NO2의 전환 양이 공제되고, 각각의 반응 후 디스크 용적에서 계속해서 이용 가능한 NH3 양이 검출된다
따라서 도 7에 따른 제어 구조를 기준으로 하여, SCR 모델(51)은 마찬가지로 출력값들과 같은 처리되는 특성 변수들, 특히 NOx-값과 관련하여 SCR-촉매 장치(50)의 가능한 한 정확한 재생을 공급한다.
그에 상응하게 SCR-촉매 장치(50)를 통과하여 흐르는 배기가스와 관련하여 SCR-모델에 대한 입력 파라미터들은 다음과 같다: NO, NO2, 배기가스 양, 촉매 장치 이전 및 촉매 장치 이후 온도(T) 그리고 NH3. 배출구측에서는 다음과 같은 파라미터들이 검출된다: NOx, 전환된 NO/NO2, 최대 전환된 NO/NO2, 저장된 NH3 그리고 최대 저장된 NH3. 서보 제어(52)에서는 NH3의 전환 수요 산출 그리고 SCR-모델(51)과 SCR-촉매 장치(50)에 제공되는 저장 및 배출될 NH3-양 산출이 이루어진다. 경우에 따라 SCR-모델(51)로 SCR-촉매 장치(50)를 조정하기 위해, 제어기(53)는 SCR-촉매 장치(50)와 관련하여 만일의 추가적인 도징 양을 결정하는 기능을 갖는다.
SCR-모델(51)의 규정들을 토대로 한 서보 제어를 통해, 각각 미리 주어진 배출값, 즉 촉매 장치 이후 NOx에 일치된 환원제로서 분사될 NH3-양이 산출되고 상응하는 분사가 야기되는 것에서 출발하여, 모델 조정(54)을 통해 SCR-모델(51)과 SCR-촉매 장치(50) 사이에 더 큰 편차가 존재하는지 그 여부를 평가하기 위한 취지로 평가가 이루어지고 그리고 이는 서보 제어에서 "배출 양이 0이 아닌" 경우이다. 이러한 경우에는 모델에서 최대 저장 용량이 변경되고, 그와 더불어 다음 부하 변동을 위한 서보 제어를 적합하게 조정하는 과정도 실시되는데, 그 이유는 서보 제어(52)가 SCR-모델(51)로부터 공급된 데이터를 기초로 하여 작동되기 때문이다. 이러한 데이터는 다음과 같다: SCR-촉매 장치 이후 NO ppm, SCR-촉매 장치 이후 NO2 ppm, 최대 전환 가능한 NO mol/s, 최대 전환 가능한 NO2 mol/s, 전환된 NO mol/s, 전환된 NO2 mol/s, 저장 가능한 NH3 max mol 그리고 저장된 NH3 mol. 모델 조정이 단지 서보 제어에서 "배출 양이 0이 아닌" 경우에만 실시되도록 정한 것에 상응하게, 단지 배출 단계에서만 모델 조정이 수행될 수 있다.
SCR-모델(51)에 의해 미리 주어진 데이터에 상응하게, 서보 제어는 각각 미리 주어진 배출값, 즉 예를 들어 법적 배출값이 준수되도록 한다라는 취지로 분사된 NH3-양을 리셋한다. 이에 연속하여 서보 제어에서는 SCR-모델(51)로부터 공급된 데이터를 토대로 배출구측 NOx-값이 산출되어 미리 주어진 배출값과 비교된다. 더 큰 편차들이 존재하면, 서보 제어(52)에 의해 측정되고 분사될 NH3-양 변경을 통해 SCR-모델(51)에서 공급된 NH3-양이 확대되거나 축소된다.
예컨대, 배출값, 예를 들어 0.67 g/kWh의 법적 배출값을 기준으로 하여, 서보 제어(52)에 의해 산출된 0.5 g/kWh의 NOx-값이 NOx로 너무 많이 전환될 수 있다. 따라서 서보 제어(52)에 의해서는 NH3의 분사가 감소된다. NOx의 전환이 미리 주어진 배출값보다 작으면, 서보 제어(52)는 NH3-분사 양을 확대시킨다. NH3이 저장됨으로써 유출 위험은 제거된다.
모델 조정(54)을 통해 정해진 시점들에서는 실제 설정된 촉매 장치 이후 NOx와 모델 이후 산출된 NOx의 시간적 프로파일이 검출된다. 상기 값들 사이에서 차이가 발생하고 상기 값들이 다이어그램에서 시간 흐름에 따른 NOx-값으로서 곡선으로 도시되면, 곡선들 사이 면적은 모델 오류에 대한 척도이다. 상기 모델 오류가 한계값을 초과하면, 모델에서는 저장 용량이 변경된다. 상기와 같은 변동들은 본 발명에 따르면 바람직하게 단지 배출 동안에만 일어나는데, 그 이유는 저장 용량이 촉매 장치 노화에 의해 단지 서서히 변경되고, 그 외에도 모델 오류가 저장에 비해 더 명확하게 나타나기 때문이다. 모델 조정(54)을 통해 이루어지는 상기와 같은 교정과 관련해서는 촉매 장치의 노화 역시 바람직하게는 자동 고려된다.
각각의 상황에서 SCR-모델(51)이 마찬가지로 그 최대 저장 용량과 관련하여 보정되어야 하는지 여부, 다시 말해 저장 용량의 확대 또는 축소가 필요한지 여부는 센서에 의해 검출된, 즉 측정된 NOx-값들에 의해 좌우된다. 즉, 다음과 같다: NOx-모델 - 실제 NOx > 0:모델의 저장 용량 → 확대, NOx-모델 - 실제 NOx < 0: 모델의 저장 용량 → 축소.
제어기(53)는, 정상 작동시 SCR-촉매 장치(50) 이후 측정된 NOx-값들과 SCR-모델(51)에서 산출된 NOx-값들의 편차가 더 작을 경우, NOx-배출값들 준수와 관련하여 신속한 조절을 보장하기 위해 분사된 NH3-양의 조정을 중첩적으로 그리고 경우에 따라 서보 제어(52) 고정과 무관하게 수행하는 기능을 갖는다.
이러한 조정은, 바람직하게 NOx-전환 또는 NH3-전환이 저장 로딩 동안 검출되어 실제 로딩과 목표 전환에 상응하는 로딩의 편차들이 이에 대한 척도로서 어떠한 양으로 저장하고 배출할지 검출됨으로써 이루어진다. 저장시에는, 저장될 양이 실제-로딩값과 최대 로딩의 로딩 곡선 선형 보간과 관련한 실제-로딩과 목표 전환에 상응하는 로딩 간 차에 상응한다. 배출시에는, 배출될 양이 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 실제-로딩 및 이 실제 로딩 축들의 교차점 통과 사이 로딩 곡선의 선형 보간과 실제 로딩 차에 상응한다.
1: 디스크 2: 디스크
3: 디스크 4: 디스크
5: 케이싱 6: 세그먼트
7: 직육면체 8: 센서
9: 센서 10: 센서
15: 폴 위치 보정 16: 축열기-가스 질량
17: 축열기-가스 질량 18: 블록
19: 축열기 20: 축열기
21: 정상 상태 검출 블록 22: 제어 장치
23: 블록 - 도 6에 따른 역학
블록들
31: 촉매 장치 이전 온도 (측정된 온도) 32: 폴 위치 보정
33: 촉매 장치 이후 온도 (측정된 온도) 34: 폴 위치 보정
35: 온도 조정
(촉매 장치 이후 측정된 온도/ 촉매 장치 이후 산출된 온도)
36: 평균값 형성
37: 블록
38: 정상 상태 검출
39: 비정상 상태 검출
40: 열전달 계수(Rc) 조정
41: 열전달 계수(k) 조정
42: 주변 온도
45: 폴 위치 보정
46: 수치
47: 수치
50: SCR-촉매 장치 ) 제어 구조
51: SCR-모델 ) 제어 구조
52: 서보 제어 ) 제어 구조
53: 제어기 ) 제어 구조
54: 모델 조정 ) 제어 구조
m: 질량 비율
n: 물질 양 비율
Figure pct00004
: 배기가스 질량
Tgas: 배기가스 온도
Figure pct00005
NO [kg/h]: NO 질량 [kg/h]
Figure pct00006
NO2 [kg/h]: NO2 질량 [kg/h]
Figure pct00007
NH3: NH3 질량
nNO [g/mol]: NO 양 [g/mol]
nNO2 [g/mol]: NO2 양 [g/mol]
nNH3 [g/mol]: NH3 양 [g/mol]
nNH3Scheibe [g/mol]:디스크에 저장된 NH3 [g/mol]
RC: 열전달 저항/열전달 계수
T nach KAT Sensor (gemessen): 센서에 의해 (측정된) 촉매 장치 이후 온도
T nach KAT Modell (gerechnet): 모델에서 (산출된) 촉매 장치 이후 온도
T vor SCR (gemessen): (측정된) SCR 이전 온도
k; 열전달 계수

Claims (12)

  1. 배기가스가 축 방향으로 관류되고 그리고 후처리 유닛의 모델에서는 적어도 축 방향으로 분할되는 상기 후처리 유닛의 형성, 적어도 주로 배기가스를 통해 전달되는 세그먼트들 간의 축 방향 열전달, 그리고 후처리 유닛의 둘레에서 주변으로 전달되는 방사 방향 열전달을 갖는 배기가스 후처리 유닛, 특히 또한 SCR-촉매 장치(Selective Catalytic Reduction catalyst)로서 촉매 장치 또는 입자 필터의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법으로서,
    모델에서는, 상기 후처리 유닛 이전에 미리 정해진 시간 간격으로, 특히 동일한 시간 간격으로 측정된 배기가스 온도들이 바로 이 배기가스 온도들의 시간상 평균값에 비해 변경되는지 여부에 따라 정상 상태 작동과 비정상 상태 작동이 구분되고, 또한 상기 후처리 유닛의 둘레로의 방사 방향 열전달이 열전달 저항값(Rc)을 고려하여 산출되고 그리고 배기가스로부터 상기 후처리 유닛의 세그먼트들로의 열전달이 열전달 계수(k)를 고려하여 산출되며, 그리고 모델에서 산출된 후처리 유닛 이후 온도와 상기 후처리 유닛 이후에 측정된 평균 온도의 편차들이 상기 정상 상태 작동에서는 상기 열전달 계수(Rc)의 조정에 의해 그리고 상기 비정상 상태 작동에서는 상기 열전달 계수(k)의 조정에 의해 고려되고, 특히 고려되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리 유닛을 디스크(disk)들로 축 방향으로 분할하고 그리고 상기 디스크들을 특히 링(ring)들로 방사 방향으로 분할하는 것과 관련한 모델링(modelling)에 있어서, 후처리 유닛 이후 평균 산출 온도가 축 방향으로 마지막 디스크의 면적 비율에 대해 산출된 온도들을 토대로 평균내어지는 방식으로 결정되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    주어진 작동 상태를 출발점으로 삼는 정상 상태 작동에 있어서, 모델 산출시에는 이러한 작동 상태를 위해 주어진 열전달 계수(k)가 유지되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주어진 작동 상태를 출발점으로 삼는 비정상 상태 작동에서, 모델링 시에는 이러한 작동 상태를 위해 동일한 열전달 계수(RC)가 산출되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전달 계수(RC)가 상기 후처리 유닛의 주변 조건에 의해 좌우되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    시간이 흐름에 따라 후처리 유닛 이후 측정된 그리고 산출된 평균 온도 프로파일들이 검출되고 그리고 상기 온도 프로파일들의 파생(derivation)들이 형성됨으로써 상기 비정상 상태 작동에 있어 가변적인 열전달 계수(k)의 변경 방향이 결정되며, 상기 열전달 계수(k)는 최대 및 최소 파생들에 상응하는 전환점들의 시간상의 상대 위치에 따라 증대되거나 축소되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  7. SCR-촉매 장치를 사용하여, 특히 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 따른 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 방법에서는 상기 SCR-촉매 장치(50)가 적어도 하나의 SCR-모델(51), 서보 제어(servo control)(52) 및 제어기(53)를 포함하는 제어 구조에 결합되어 있으며, 상기 서보 제어(52)를 통해 상기 SCR-촉매 장치(50)에 공급될 NH3-양이 배출값, 특히 배출 한계값 준수에 적합하게 조정, 산출 및/또는 설정되고, 상기 SCR-모델(51)은 상기 서보 제어(52)를 위한 입력 변수들을 제공하며, 상기 서보 제어(52)에서는 제공된 데이터에 상응하는 NOx-값이 지속적으로 산출되어 미리 정해진 배출값과 비교되고, 그리고 상기 제어기(53)는 상기 SCR-촉매 장치(50)에 공급된 각각의 NH3-양을 조정하여 SCR-촉매 장치(50) 이후에 측정된 NOx-실제값을 SCR-촉매 장치(50) 이후에 산출된 NOx-목표값에 맞추는,
    SCR-촉매 장치를 사용하여 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    SCR-촉매 장치(50) 이후에 측정된 NOx-실제값과 SCR-촉매 장치(50) 이후에 산출된 NOx-목표값의 더 작은 편차들을 조정하기 위해 정상 상태 작동 시 점진적으로 상기 NOx-실제값이 상기 NOx-목표값에 맞추지는 것을 특징으로 하는,
    SCR-촉매 장치를 사용하여 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 서보 제어(52)를 위한 입력 변수로서 특히 다음의 값들: SCR 이후 NO 및 NO2 ppm, 주어진 부하에서 최대 전환 가능한 NO 및 NO2 mol/s, 전환된 NO 및 NO2 mol/s, 최대 NH3-저장 용량(storage capacity)으로 저장할 수 있는 NH3 max. mol 그리고 상기 NH3-저장 로딩으로 저장된 NH3 mol이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    SCR-촉매 장치를 사용하여 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 제어(52)에서 상기 입력 변수들을 토대로 검출된 NOx-값과 미리 정해진 배출값의 크기에 따라 발생되는 편차들은 상기 SCR-모델(51)에 저장된 NH3이 증대 또는 축소되는 방식으로 NH3의 공급 변경에 의해 고려되는 것을 특징으로 하는,
    SCR-촉매 장치를 사용하여 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 구조에는 모델 조정(54)이 통합되어 있으며, 상기 모델 조정에서는 정해진 시점에, 측정된 NOx-값과 모델에서 검출된 NOx-값 차의 시간상 흐름이 모델 오류의 척도로서 검출되는 것을 특징으로 하는,
    SCR-촉매 장치를 사용하여 SCR-촉매 장치를 사용하여 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SCR-모델(53)에서는
    1.) 빠른 반응
    NO + NO2 + 2 NH3 → 2 N2 + 3 H2O,
    2.) 표준 반응
    4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O, 및
    3.) 느린 반응
    6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O, 으로서 나타나는 메인 반응들을 통해 NOx-반응들이 검출되는 것을 특징으로 하는,
    SCR-촉매 장치를 사용하여 배기가스 후처리 유닛의 온도 분포를 모델 기반 결정하기 위한 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160035406A (ko) 2014-09-23 2016-03-31 한국가스안전공사 종합분석 기법을 기반으로 한 실시간 가스설비 자동 긴급차단장치

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9677493B2 (en) 2011-09-19 2017-06-13 Honeywell Spol, S.R.O. Coordinated engine and emissions control system
US20130111905A1 (en) 2011-11-04 2013-05-09 Honeywell Spol. S.R.O. Integrated optimization and control of an engine and aftertreatment system
US9650934B2 (en) 2011-11-04 2017-05-16 Honeywell spol.s.r.o. Engine and aftertreatment optimization system
DE102014007433A1 (de) * 2014-05-22 2015-12-17 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Kalibrierung eines Steuergerätes, das einen durch reaktionskinetische Gleichungen beschreibbaren technischen Prozess steuert oder regelt, insbesondere zur Kalibrierung eines eine Abgasnachbehandlung in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine steuernden oder regelnden Steuergerätes
EP3051367B1 (en) 2015-01-28 2020-11-25 Honeywell spol s.r.o. An approach and system for handling constraints for measured disturbances with uncertain preview
EP3056706A1 (en) 2015-02-16 2016-08-17 Honeywell International Inc. An approach for aftertreatment system modeling and model identification
KR101673352B1 (ko) 2015-03-30 2016-11-07 현대자동차 주식회사 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에서 발생되는 암모니아의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치
EP3091212A1 (en) 2015-05-06 2016-11-09 Honeywell International Inc. An identification approach for internal combustion engine mean value models
US9506390B1 (en) 2015-06-18 2016-11-29 Ford Global Technologies, Llc Distributed control of selective catalytic reduction systems
EP3125052B1 (en) 2015-07-31 2020-09-02 Garrett Transportation I Inc. Quadratic program solver for mpc using variable ordering
US10272779B2 (en) 2015-08-05 2019-04-30 Garrett Transportation I Inc. System and approach for dynamic vehicle speed optimization
CN105370354B (zh) * 2015-12-11 2018-03-27 中国北方发动机研究所(天津) 一种柴油机scr后处理稳态前馈控制方法
US10415492B2 (en) 2016-01-29 2019-09-17 Garrett Transportation I Inc. Engine system with inferential sensor
US10036338B2 (en) 2016-04-26 2018-07-31 Honeywell International Inc. Condition-based powertrain control system
US10124750B2 (en) 2016-04-26 2018-11-13 Honeywell International Inc. Vehicle security module system
EP3548729B1 (en) 2016-11-29 2023-02-22 Garrett Transportation I Inc. An inferential flow sensor
KR102227454B1 (ko) * 2016-12-08 2021-03-15 스카니아 씨브이 악티에볼라그 암모니아 피복 정도 프로파일 제어 시스템 및 방법
US11057213B2 (en) 2017-10-13 2021-07-06 Garrett Transportation I, Inc. Authentication system for electronic control unit on a bus
KR102383239B1 (ko) * 2017-10-16 2022-04-05 현대자동차 주식회사 환원제의 분사량을 제어하는 배기 정화 시스템
DE102019120054A1 (de) 2019-07-24 2020-01-16 FEV Group GmbH Abgasnachbehandlungssystem mit einem Steuergerät zum Berechnen einer Temperaturverteilung
CN110489863B (zh) * 2019-08-20 2023-05-26 成立航空技术(成都)有限公司 航空发动机主燃烧室出口温度场指标的确定方法
CN111365101A (zh) * 2020-03-13 2020-07-03 一汽解放汽车有限公司 一种测量发动机后处理后端气体温度的方法
DE102020211108B3 (de) * 2020-09-03 2021-11-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Recheneinheit zur Anpassung einer modellierten Reaktionskinetik eines Katalysators
CN112906195B (zh) * 2021-01-21 2024-04-02 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆接头的导体温度计算方法、系统、设备及存储介质
CN113593656B (zh) * 2021-07-19 2024-04-23 苏州西热节能环保技术有限公司 一种scr催化剂性能评价及寿命预估方法
DE102021208258A1 (de) * 2021-07-29 2023-02-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren, Recheneinheit und Computerprogramm zur Bestimmung eines Konvertierungsvermögens eines Abgaskatalysators
US11542849B1 (en) 2021-09-17 2023-01-03 Caterpillar Inc. Method and system for determining internal temperature of a mid-brick catalyst for machine control
CN114738093B (zh) * 2022-05-09 2023-03-31 一汽解放汽车有限公司 一种dpf再生控制方法
CN115263504B (zh) * 2022-07-25 2023-12-15 潍柴动力股份有限公司 一种传感器可信性判断方法及装置
EP4321741A1 (en) * 2022-08-11 2024-02-14 Cummins, Inc. Systems and methods for forecasting aftertreatment temperatures over a horizon
CN115138208B (zh) * 2022-09-06 2022-11-25 山东超华环保智能装备有限公司 数据处理器及包含该处理器的一种废气智能处理系统
CN117556386B (zh) * 2024-01-12 2024-04-05 济南海德热工有限公司 一种炉内精炼过程中的温度数据监测方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1036942B (de) 1956-08-21 1958-08-21 Marconi Wireless Telegraph Co Antennenanordnung
AT385915B (de) * 1986-07-30 1988-06-10 Jenbacher Werke Ag Verfahren zur katalysator-steuerung und -regelung
DE3720572A1 (de) 1987-06-22 1989-01-05 Basf Ag Amorphes pulverfoermiges siliciumnitrid
DE4315278A1 (de) 1993-05-07 1994-11-10 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Dosierung eines Reduktionsmittels in ein stickoxidhaltiges Abgas
DE19645202B4 (de) * 1995-12-23 2006-05-11 Volkswagen Ag Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators für eine Brennkraftmaschine
DE19726791A1 (de) * 1997-06-24 1999-01-07 Volkswagen Ag Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators für eine Brennkraftmaschine
DE19736384A1 (de) 1997-08-21 1999-02-25 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Dosierung eines Reduktionsmittels in stickoxidhaltiges Abgas einer Brennkraftmaschine
DE10036942B4 (de) * 2000-07-28 2009-12-24 Volkswagen Ag Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung eines NOx-Katalysators
DE10100420A1 (de) 2001-01-08 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems
JP3595541B2 (ja) 2002-02-07 2004-12-02 三菱重工業株式会社 脱硝装置のｎｈ３注入量制御方法及び制御装置
US7093427B2 (en) * 2002-11-21 2006-08-22 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
DE10305451A1 (de) * 2002-12-31 2004-07-29 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10301606A1 (de) 2003-01-17 2004-07-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators
JP4284087B2 (ja) 2003-02-18 2009-06-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気ガス浄化装置
DE102005012568A1 (de) 2005-03-18 2006-09-21 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Entfernung von Stickoxiden aus Brennkraftmaschinenabgas und Verfahren zur Dosierung eines Zuschlagstoffs für Brennkraftmaschinenabgas
DE102005062120B4 (de) 2005-12-23 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102006021303B4 (de) * 2006-05-08 2009-04-16 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung mindestens eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine
JP4483832B2 (ja) 2006-06-16 2010-06-16 トヨタ自動車株式会社 Ｐｍトラッパの故障検出システム
DE102006033929A1 (de) 2006-07-21 2008-01-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Adaption der Dosierung eines in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine einzubringenden Reagenzmittels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE602007005125D1 (de) * 2007-07-31 2010-04-15 Delphi Tech Inc r katalytischen Reduktion
DE102007045263A1 (de) 2007-09-21 2009-04-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Steuerung der Reduktionsmittelzufuhr in ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem SCR-Katalysator
DE102008040377B4 (de) 2008-07-11 2023-06-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR2938010A1 (fr) * 2008-11-04 2010-05-07 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de surveillance d'un filtre a particules
DE102009012093A1 (de) 2009-03-06 2010-09-09 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Einstellung der Dosierungen des Reduktionsmittels bei selektiver katalytischer Reduktion
US8333062B2 (en) * 2009-06-29 2012-12-18 GM Global Technology Operations LLC Method for monitoring ammonia storage in an exhaust aftertreatment system
DE102009046771A1 (de) * 2009-11-17 2011-05-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, Vorrichtung zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, Computerprogramm sowie Computer-Programmprodukt
JP5732297B2 (ja) * 2011-03-31 2015-06-10 エヌ・イーケムキャット株式会社 アンモニア酸化触媒、および排気ガス浄化装置並びに排気ガス浄化方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160035406A (ko) 2014-09-23 2016-03-31 한국가스안전공사 종합분석 기법을 기반으로 한 실시간 가스설비 자동 긴급차단장치

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