KR20160068894A - 유체 주입 제어 시스템 - Google Patents

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게리 부츠크
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테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드
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Abstract

배기가스 후처리 시스템은, 탱크, 인젝터, 공급 도관, 펌프, 압력 센서 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 탱크는 일정 부피의 유체를 포함할 수 있다. 인젝터는, 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스의 스트림 내로 유체를 주입하도록 구성될 수 있다. 공급 도관은 탱크와 인젝터를 유체 연결할 수 있다. 펌프는 유체를 탱크로부터 인젝터로 보낼 수 있다. 제어 모듈은 압력 센서 및 펌프와 연통될 수 있으며, 압력 센서로부터의 제1 및 제2 측정값에 기반하여 펌프를 제어할 수 있다. 제1 측정값은 펌프가 작동 중일 때의 공급 도관 내부의 제1 압력을 나타낼 수 있다. 압력 센서로부터의 제2 측정값은 펌프가 작동 중이지 않을 때의 공급 도관 내부의 제2 압력을 나타낼 수 있다.

Description

유체 주입 제어 시스템{FLUID INJECTION CONTROL SYSTEM}
본 개시는, 연소 엔진의 후처리 시스템을 위한 유체 주입 제어 시스템에 관한 것이다.
이 항목은 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공하며, 반드시 선행 기술에 해당되는 것은 아니다.
내연기관 작동 중 대기 중으로 방출되는 입자상 물질 및 NOx의 양을 감소시키려는 시도로, 다수의 배기가스 후처리 장치가 개발되어 왔다. 배기가스 후처리 시스템에 대한 필요는 특히 디젤 연소 과정이 시행되는 경우에 발생한다. 디젤 엔진 배기가스를 위한 전형적인 후처리 시스템은, 디젤 미립자 필터(DPF), 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템(요소수 인젝터 포함), 탄화수소(HC) 인젝터, 및 디젤 산화 촉매(DOC) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
엔진 작동 중, 배기가스 스트림 내의 질소 산화물을 감소시키기 위해 배기가스 스트림 내에 요소수를 주입할 수 있다. DPF는 엔진에 의해 방출된 검댕을 포획하고 입자상 물질(PM)의 방출을 감소시킨다. 시간의 경과에 따라, DPF는 검댕이 축적되어 막히기 시작한다. 적절한 작동을 위해서는 DPF에 포획된 검댕의 주기적인 재생 또는 산화가 요구된다. DPF를 재생시키려면, 필터에 포획된 검댕을 산화시키기 위해 배기가스 스트림 내에서의 충분한 양의 산소와 함께 비교적 높은 배기가스 온도가 필요할 수 있다.
DOC는 전형적으로 열을 생성하여 검댕이 축적된 DPF를 재생하는 데에 사용된다. 특정 라이트 오프 온도 이상에서 탄화수소(HC)가 DOC 상에 살포되면, HC는 산화된다. 이러한 반응은 발열성이 높고, 배기가스는 라이트 오프 동안 가열된다. 가열된 배기가스는 DPF를 재생하는 데에 사용된다.
그러나, 많은 엔진 작동 조건 하에서, 배기가스는 대략 300℃의 DOC 라이트 오프 온도에 도달할 만큼 충분히 뜨겁지 않다. 이에 따라, DPF 재생은 수동적으로 일어나지 않을 수 있다. 또한, NOx 흡착기 및 선택적 촉매 환원 시스템은 전형적으로 적절히 작동하기 위한 최소 배기가스 온도를 필요로 한다. 그러므로, 다양한 후처리 장치들 상류의 배기가스 스트림을, 후처리 장치들의 재생 및 효율적인 작동을 용이하게 하기 위한 적정 온도로 가열하기 위해, 버너가 제공될 수 있다.
과거에 후처리 시스템이 (HC 인젝터 및 요소수 인젝터와 같은) 유체 인젝터를 포함하였지만, 다양한 여러 가지 차량 구성을 위한 배기가스 스트림 내로 주입되는 유체의 양을 더 정확하게 제어하는 유체 주입 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
이 항목은 본 개시의 전반적인 요약을 제공하며, 그 전체 범주 또는 특징부들 전부를 포괄적으로 개시하는 것은 아니다.
일 양태에서, 본 개시는 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스를 처리하기 위한 후처리 시스템을 제공한다. 후처리 시스템은 탱크, 인젝터, 공급 도관, 펌프, 압력 센서 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 탱크는 일정 부피의 유체를 포함할 수 있다. 인젝터는, 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스의 스트림 내로 유체를 주입하도록 구성될 수 있다. 공급 도관은 탱크와 인젝터를 유체 연결할 수 있다. 펌프는 탱크로부터 인젝터로 유체를 보낼 수 있다. 압력 센서는 공급 도관과 맞물릴 수 있다. 제어 모듈은 압력 센서 및 펌프와 유체 연통될 수 있으며, 압력 센서로부터의 제1 및 제2 측정값에 기반하여 펌프를 제어할 수 있다. 제1 측정값은 펌프가 작동 중일 때의 공급 도관 내부의 제1 압력을 나타낼 수 있다. 압력 센서로부터의 제2 측정값은 펌프가 작동 중이지 않을 때의 공급 도관 내부의 제2 압력을 나타낼 수 있다. 제1 압력 측정은 반드시 제2 압력 측정 전에 연속적으로 일어나는 것으로 해석되는 것은 아님을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 제2 측정값은 압력 센서와 인젝터 사이의 수직방향 높이 차이를 나타낸다.
일부 실시예에서, 제어 모듈은 제1 및 제2 압력의 합에 기반하여 펌프의 동작을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 측정값은 공급 도관이 유체로 채워져 있을 때 취해질 수 있다.
일부 실시예에서, 후처리 시스템은 인젝터와 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 포함할 수 있다. 제2 측정값은 복귀 도관에 실질적으로 유체가 없을 때 취해질 수 있다.
일부 실시예에서, 후처리 시스템은 인젝터와 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 포함할 수 있다. 제2 측정값은 복귀 도관이 실질적으로 유체로 채워져 있을 때 취해질 수 있다.
일부 실시예에서, 유체는 요소수, 에탄올, 메탄올, 디젤 연료, 또는 임의의 탄화수소 유체 또는 시약 유체, 또는 예를 들어, 배기가스를 처리하기 위한 임의의 다른 유체를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시는 탱크, 인젝터, 펌프 및 제어 모듈을 포함할 수 있는 후처리 시스템을 제공한다. 탱크는 일정 부피의 유체를 포함할 수 있다. 인젝터는 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스의 스트림 내로 유체를 주입하도록 구성될 수 있다. 펌프는 탱크로부터 인젝터로 유체를 보낼 수 있다. 제어 모듈은 펌프와 유체 연통하며 인젝터의 수직방향 높이에 기반하여 펌프를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 후처리 시스템은, 제어 모듈과 연통되고 탱크와 인젝터를 유체 연결하는 공급 도관에 맞물리는 압력 센서를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 압력 센서로부터 수신된 데이터에 기반하여 펌프를 제어할 수 있다.
후처리 시스템은 차량에 설치될 수 있다. 수직방향 높이는 압력 센서와 인젝터 사이의 수직방향 거리(즉, 인젝터와 차량이 위치된 지표면 사이의 제1 수직방향 거리 및 압력 센서와 지표면 사이의 제2 수직방향 거리 사이의 차이)일 수 있다.
일부 실시예에서, 압력 센서로부터 수신된 데이터는, 제1 및 제2 측정값을 포함할 수 있다. 제1 측정값은 상기 펌프가 작동 중일 때의 공급 도관 내부의 제1 압력을 나타낼 수 있다. 제2 측정값은 펌프가 작동 중이지 않을 때의 공급 도관 내부의 제2 압력을 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 후처리 시스템은 인젝터와 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 포함할 수 있다. 제2 측정값은 복귀 도관에 실질적으로 유체가 없을 때 취해질 수 있다.
일부 실시예에서, 후처리 시스템은 인젝터와 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 포함할 수 있다. 제2 측정값은 복귀 도관이 실질적으로 유체로 채워져 있을 때 취해질 수 있다.
일부 실시예에서, 유체는 요소수, 에탄올, 메탄올, 디젤 연료, 또는 임의의 탄화수소 유체 또는 시약 유체, 또는 예를 들어, 배기가스를 처리하기 위한 임의의 다른 유체를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 배기가스 후처리 시스템을 위한 유체 주입 시스템의 펌프를 제어하는 방법을 제공한다. 방법은, 유체 주입 시스템의 인젝터 및 펌프를 연결하는 공급 도관 내의 안정적인 목표 압력을 달성하도록 펌프를 작동하는 단계를 포함할 수 있다. 안정적인 목표 압력이 달성된 후 펌프를 차단할 수 있다. 펌프를 차단한 후 공급 도관 내부의 유체 압력을 안정시킬 수 있다. 유체 압력이 안정된 후, 공급 도관 내부의 제1 유체 압력 측정값을 획득할 수 있다. 제1 유체 압력을 획득한 후 펌프를 작동시킬 수 있다. 제1 유체 압력을 획득한 후 펌프의 작동 중 공급 도관 내부의 제2 유체 압력 측정값을 획득할 수 있다. 제1 및 제2 유체 압력 측정값에 기반하여 펌프의 동작을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 유체 압력 측정값에 기반하여 펌프의 동작을 제어하는 단계는, 제1 유체 압력 측정값을 제2 유체 압력 측정값에 더하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유체 주입 시스템은 인젝터를 탱크와 유체 결합하는 복귀 도관을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유체 압력 측정값은 상기 복귀 도관에 실질적으로 주입 유체가 없을 때 획득될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유체 압력 측정값은 복귀 도관이 실질적으로 주입 유체로 채워져 있을 때 획득될 수 있다.
일부 실시예에서, 유체는 요소수, 에탄올, 메탄올, 디젤 연료, 또는 임의의 탄화수소 유체 또는 시약 유체, 또는 예를 들어, 배기가스를 처리하기 위한 임의의 다른 유체를 포함할 수 있다.
본원에 제공되는 설명으로부터 추가적인 응용 분야들이 명백해질 것이다. 이러한 요약에서의 설명 및 구체적인 예는 오직 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 개시의 범주를 한정하려는 것이 아니다.
본원에 기술된 도면은 모든 가능한 구현예를 예시하는 것이 아니라 오직 선택된 실시예를 예시하고자 하는 목적을 위한 것이며, 본 개시의 범주를 한정하려는 것이 아니다.
도 1은 본 개시의 원리에 따른 유체 주입 제어 시스템을 구비한 배기가스 후처리 시스템 및 엔진의 개략도이다.
도 2는 도 1의 배기가스 후처리 시스템에서 유체의 주입을 제어하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도면들 중 일부 도면들에 걸쳐서 상응하는 참조 번호들은 상응하는 부분들을 나타낸다.
이제 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예들을 더욱 충분히 설명하기로 한다.
본 개시가 완전해지고 당업자에게 그 범주를 충분히 전달하도록 예시적인 실시예들이 제공된다. 본 개시의 실시예를 완전히 이해할 수 있도록 특정 구성요소, 장치 및 방법의 예와 같은 다수의 구체적인 상세가 제시된다. 구체적인 상세가 이용되지 않아도 되고, 예시적인 실시예들이 다수의 여러 가지 양태로 구현될 수 있으며, 어떤 것도 본 개시의 범주를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 예시적인 실시예에서, 주지의 공정, 주지의 장치 구조 및 주지의 기술은 상세하게 설명되지 않는다.
본원에서 사용된 용어는 오직 예시적인 특정 실시예를 설명하는 목적을 위한 것이며, 한정하고자 하는 것이 아니다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 문맥에서 명확히 다르게 표시하지 않는다면, 단수형("a", "an" 및 "the")은 복수형 또한 포함하는 것으로 의도될 수 있다. "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising, including)" 및 "갖는(having)"이라는 용어는 포괄적인 의미이므로, 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 및 추가를 배제하지 않는다. 본원에 설명된 방법 단계, 과정 및 작동은, 수행 순서로서 분명히 나타나 있지 않은 경우, 반드시 논의되거나 예시된 특정 순서로 수행할 필요가 있는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 추가적이거나 대안적인 단계가 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
어떤 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "위에(on)" 있거나, 이에 "맞물려(engaged to)" 있거나, "연결되어(connected to)" 있거나, "결합되어(coupled to)" 있다고 지칭되는 경우, 이는 다른 요소 또는 층의 바로 위에 있거나, 직접적으로 맞물리거나, 연결되거나, 결합되어 있을 수 있고, 또는 그 사이에 개재된 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반대로, 어떤 요소가 다른 요소 또는 층의 "바로 위에" 있거나, "직접적으로 맞물려" 있거나, "직접적으로 연결되어" 있거나, "직접 결합되어" 있는 것으로 지칭될 때, 그 사이에 개재된 요소 또는 층이 존재하지 않을 수 있다. 요소들 간의 관계를 기술하는 데 사용되는 다른 단어들은 마찬가지의 방식으로(예를 들면, "사이에"와 "사이에 직접적으로", "인접하여"와 "직접적으로 인접하여" 등) 해석되어야 한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 열거 항목들 중 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본원에서 다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 부분을 기술하기 위해, 제1, 제2, 제3 등의 용어가 사용될 수 있지만, 이들 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 부분이 이들 용어에 의해 한정되지 않아야 한다. 이 용어들은 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. 문맥에 의해 명확하게 나타나지 않는다면, "제1", "제2"와 같은 용어 및 숫자를 나타내는 다른 용어는 본원에서 사용될 때 차례 또는 순서를 의미하지 않는다. 따라서, 하기에 논의되는 제1 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분은, 예시적인 실시예의 교시를 벗어나지 않으면서 제2 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분으로 칭할 수 있다.
"내측", "외측", "아래", "하부", "하측", "상부", "상측" 등과 같이 공간적으로 상대적인 용어들이, 도면에 예시된 바와 같이, 하나의 요소 또는 특징부와 다른 요소 또는 특징부의 관계를 기술하기 위한 설명을 용이하게 하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 배향 외에도 사용 또는 작동 시의 장치의 상이한 배향들을 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들면, 도면에서 장치가 뒤집어진다면, 다른 요소 또는 특징부의 "아래" 또는 "하부"에 있는 것으로 기술된 요소가 다른 요소 또는 특징부의 "상부"에 배향될 것이다. 따라서, "하부"라는 예시적인 용어는 상부 및 하부의 배향을 둘 다 포함할 수 있다. 장치는 다르게 배향되어(90도 또는 다른 배향으로 회전됨), 본원에 사용된 공간적으로 상대적인 설명 어구가 이에 따라 해석될 수 있다.
도 1은 예시적인 엔진(12)으로부터 배기가스 통로(14)로의 배기가스 출력을 처리하기 위한 배기가스 후처리 시스템(10)을 도시한다. 터보차저(16)는 배기가스 스트림에 위치된 피동 부재(미도시)를 포함한다. 엔진 작동 중, 배기가스 스트림은 피동 부재를 회전시켜 엔진(12)의 흡기 통로(미도시)로 압축 공기를 제공하게 한다. 배기가스 후처리 시스템(10)은 자연 흡기 엔진 또는 터보차저를 포함하지 않는 임의의 다른 엔진으로부터의 배기가스 출력을 처리하는 데에도 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
배기가스 후처리 시스템(10)은 버너(18), 탄화수소 주입 시스템(20), 디젤 산화 촉매(DOC)(22), 디젤 배기 유체(DEF) 주입 시스템 또는 요소수 주입 시스템(24), 하나 이상의 혼합기(26), SCR 촉매(28), 디젤 미립자 필터(DPF)(30), 및 제어 모듈(32)을 포함할 수 있다. 버너(18)는 배기가스 통로(14)를 통해 흐르는 가스 스트림을 가열하기 위해 점화될 수 있는 연료를 주입하는 인젝터(미도시)를 포함할 수 있다. 탄화수소 주입 시스템(20)은 DOC(22) 상에 탄화수소를 분무할 수 있으며, 이는 전술된 바와 같이 DPF(30)를 재생(즉, 이로부터 검댕을 제거)하기 위해 열을 생성할 수 있다. 버너(18)는 터보차저(16)의 하류이자 DOC(22)의 상류에 위치될 수 있고, DOC(22)에서의 열-생성 반응을 촉진하기 위해 미리 결정된 온도로 배기가스 통로(14) 내의 배기가스를 가열하도록 선택적으로 작동될 수 있다. 후처리 시스템(10)의 특정 구성요소들 및 탄화수소 주입 시스템(20) 및/또는 요소수 주입 시스템(24)에 대한 그러한 구성요소들의 위치 지정은, 상기에 기술되고 도 1에 도시된 구성과 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 본 개시의 원리들은 이러한 변형예들에 적용 가능함을 이해할 것이다.
탄화수소 주입 시스템(20)은, 제1 탱크(34), 제1 펌프(36), 제1 인젝터(38), 제1 공급 도관(40), 제1 복귀 도관(42) 및 제1 압력 센서(44)를 포함할 수 있다. 제1 탱크(34)는 일정 부피의 탄화수소 유체를 포함할 수 있다. 제1 펌프(36)는 제1 공급 도관(40)을 통해 탄화수소 유체를 제1 탱크(34)로부터 제1 인젝터(38)로 보낼 수 있다. 제1 인젝터(38)로 보내진 탄화수소 유체의 제1 부분은 제1 인젝터(38)를 통해 배기가스 통로(14)의 배기가스 스트림 내로 흐를 수 있다. 제1 인젝터(38)로 보내진 탄화수소 유체의 제2 부분은 제1 복귀 도관(42)을 통해 다시 제1 탱크(34)로 흐를 수 있다. 제1 압력 센서(44)는 제1 공급 도관(40)을 따라 배치될 수 있고, 제1 공급 도관(40) 내부의 유체 압력을 측정하여 압력 측정값을 제어 모듈(32)에 전달할 수 있다. 이들 측정값은 제1 압력 센서(44)에 의해 연속적으로, 간헐적으로 또는 필요에 따라 만들어지고 전달될 수 있다.
요소수 주입 시스템(24)은, 제2 탱크(46), 제2 펌프(48), 제2 인젝터(50), 제2 공급 도관(52), 제2 복귀 도관(54) 및 제2 압력 센서(56)를 포함할 수 있다. 제2 탱크(46)는 일정 부피의 요소수를 포함할 수 있다. 제2 펌프(48)는 제2 공급 도관(52)을 통해 요소수를 제2 탱크(46)로부터 제2 인젝터(50)로 보낼 수 있다. 제2 인젝터(50)로 보내진 요소수의 제1 부분은 제2 인젝터(50)를 통해 배기가스 통로(14)의 배기가스 스트림 내로 흐를 수 있다. 제2 인젝터(50)로 보내진 요소수의 제2 부분은 제2 복귀 도관(54)을 통해 다시 제2 탱크(46)로 흐를 수 있다. 제2 압력 센서(56)는 제2 공급 도관(52)을 따라 배치될 수 있고, 제2 공급 도관(52) 내부의 유체 압력을 측정하여 압력 측정값을 제어 모듈(32)에 전달할 수 있다. 이들 측정값은 제2 압력 센서(56)에 의해 연속적으로, 간헐적으로 또는 필요에 따라 만들어지고 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 펌프(48)는 또한 물 및/또는 공기를 제2 인젝터(50)로 보내서 제2 인젝터(50)를 퍼징하거나 세정할 수 있다.
제어 모듈(32)은 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 프로그램을 실행하는 주문형 반도체(ASIC), 전자 회로, 프로세서(공유, 전용 또는 그룹) 및/또는 메모리(공유, 전용 또는 그룹), 및/또는 조합 논리 회로, 및/또는, 예를 들어, 기술된 기능을 제공하는 다른 적합한 구성요소들을 포함하거나 또는 이의 일부일 수 있다. 제어 모듈(32)은 하나 이상의 다른 차량 시스템을 제어하는 제어부를 포함하거나 또는 이의 일부일 수 있다. 대안적으로, 제어 모듈(32)은 배기가스 후처리 시스템(10) 전용의 제어부일 수 있다. 제어 모듈(32)은 탄화수소 주입 시스템(20) 및/또는 요소수 주입 시스템(24)의 동작과 통신하고 이를 제어할 수 있다. 하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 제어 모듈(32)은 압력 센서(44, 56)로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기반하여 펌프(36, 48)의 동작을 제어할 수 있다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 인젝터(38)와 제1 압력 센서(44) 사이의 제1 수직 높이 차이 및 제2 인젝터(50)와 제2 압력 센서(56) 사이의 제2 수직 높이 차이를 확인하기 위한 탄화수소 주입 시스템(20) 및/또는 요소수 주입 시스템(24)을 제어하기 위한 방법(100)을 설명한다. 탄화수소 주입 시스템(20) 및 요소수 주입 시스템(24)은 복수의 다양한 차량 중 어떤 차량에 설치되어도 된다. 주어진 차량에서 (차량이 위치한 지면에 상대적인) 인젝터(38, 50) 및 압력 센서(44, 56) 중 하나 이상의 수직방향 위치 지정은, 또 다른 차량에서의 인젝터(38, 50) 및 압력 센서(44, 56) 중 하나 이상의 수직방향 위치 지정과 상이할 수 있다. 방법(100)을 이용하여, 제어 모듈(32)은, 배기가스 후처리 시스템(10)이 설치될 수 있는 어떠한 차량에서도, 제1 인젝터(38)와 제1 압력 센서(44) 사이의 높이 차이 및/또는 제2 인젝터(50)와 제2 압력 센서(56) 사이의 수직방향 높이 차이를 확인할 수 있다.
탄화수소 주입 시스템(20)의 제어를 조정하기 위해 수행되는 방법(100)의 단계들은, 요소수 주입 시스템(24)의 제어를 조정하기 위해 수행되는 단계들과 유사하거나 동일할 수 있다. 방법(100)은 탄화수소 주입 시스템(20) 및 요소수 주입 시스템(24)에 대해 동시에 수행될 수 있거나 또는 방법(100)은 시스템(20, 24) 중 하나에만 수행될 수 있음을 이해할 것이다.
방법(100)의 단계 110에서, 제어 모듈(32)은 공급 도관(40, 52) 내의 압력이 미리 정해진 값에서 안정될 때까지 펌프(36, 48)를 작동시킬 수 있다(즉, 유체를 인젝터(38, 50)를 향해 보냄). 제어 모듈(32)은 압력 센서(44, 56)로부터 수신된 압력 데이터에 기반하여, 압력이 미리 정해진 값에서 안정되었는지를 판단할 수 있다. 압력 데이터는 연속적으로 또는 간헐적으로 제어 모듈(32)에 전달될 수 있다. 미리 정해진 값에서 압력이 안정된 후, 단계 120에서, 제어 모듈(32)은 펌프(36, 48)를 차단(또는 펌핑을 정지)시킬 수 있다.
단계 130에서, 제어 모듈(32)은 단계 120에서의 펌프(36, 48)의 차단 후에 공급 도관(40, 52) 내의 압력이 안정화되기를 기다릴 수 있다. 단계 140에서, 제어 모듈(32)은 펌프(36, 48)의 차단 후에 공급 도관(40, 52)에서 안정화되는 압력값을 제어 모듈(32)과 연관된 메모리에 기록할 수 있다.
단계 150에서, 제어 모듈(32)은 단계 140에서 기록된 압력값을 펌프(36, 48)가 작동 중일 때 압력 센서(44, 56)로부터 수신되는 미래의 압력 데이터에 적용할 수 있다. 즉, 시스템(20, 24)의 정상 작동 중, 제어 모듈(32)은 펌프(36, 48)의 작동을 제어(예컨대, 후처리 시스템(10)에 대해 원하는 효과를 달성하기 위해 펌프(36, 48)가 작동하는 기간 및/또는 속도를 조정)하기 위해 압력 센서(44, 56)로부터의 압력 데이터를 이용할 수 있다. 시스템(20, 24)의 정상 작동 중, 제어 모듈(32)은 압력 센서(40, 52)로부터 수신된 압력 데이터를 단계 140에서 기록된 압력의 값과 동일한 양만큼 조정할 수 있다. 단계 140에서 기록되고 단계 150에서 적용된 보정값은, 인젝터(38, 50)와 압력 센서(44, 56) 사이의 수직방향 높이의 차이에 해당하는 압력 수두에 상응할 수 있다.
예를 들어, 인젝터(38, 50)가 차량이 위치된 지면에서 압력 센서(44, 56)보다 수직방향으로 더 높이 배치된 경우, 제어 모듈(32)은, 단계 150에서, 펌프(36, 48)가 작동 중일 때 압력 센서(44, 56)로부터 수신된 미래의 압력 데이터로부터 단계 140에서 기록된 보정값을 추가할 수 있다. 그러므로, 제어 모듈(32)이 배기가스 스트림 내로 원하는 양의 유체를 주입하기 위해 시스템(20, 24)의 정상 작동 중 인젝터(38, 50)에서의 유체 압력 (예를 들어) 550 kPa가 바람직하다고 판단한 경우, (예를 들어, 단계 140에서 측정되고 기록된 정적 수두압 값이 100 kPa이라고 가정하면) 제어 모듈(32)은 압력 센서(44, 56)에서 650 kPa의 유체 압력을 목표로 하도록 펌프(36, 48)를 제어할 수 있다. 즉, 압력 센서(44, 56)와 인젝터(38, 50) 사이에서 공급 도관(40, 52)의 유체의 정적 수두압이 100 kPa인 구성에서, 압력 센서(44, 56)에서의 유체 압력이 650 kPa일 때, 인젝터(38, 50)에서의 유체 압력은 550 kPa일 것이다.
방법(100)은, 인젝터(38, 50)와 압력 센서(44, 56) 사이의 수직방향 거리를 처음부터 알고 있거나 또는 제어 모듈(32)의 저장부로 수동으로 입력할 필요 없이, 수직방향 거리를 확인하기 위해 주입 시스템(20, 24)의 제어를 자동으로 조정하는 수단을 제공한다. 즉, 전술한 방법(100)은, 특정한 차량 구성을 위한 제어 모듈(32)로 지정된 보정값을 입력할 필요 없이, 다양한 여러 가지 수직방향 공간을 사이에 갖는 인젝터(38. 50)와 압력 센서(44, 56)를 구비한 다양한 차량 중 어떠한 것에도 수행될 수 있다.
복귀 도관(42, 54)이 유체로 실질적으로 채워질 때 단계 140에서 기록된 보정값이 더욱 정확히 확인되는지, 또는 복귀 도관(42, 54)에 실질적으로 유체가 없을 때 단계 140에서 기록된 보정값이 더욱 정확히 확인되는지는 실험적으로 결정될 수 있다. 후자가 더 정확한 보정값을 산출한다고 결정된 경우, 제어 모듈(32)은 복귀 도관(42, 54) 내의 유체를 다시 탱크(34, 46)로 밀어냄으로써 대기압이 복귀 도관(42, 54)을 비우도록 하기 위해 인젝터(38, 50)를 작동시킬 수 있다. 복귀 도관(42, 54)을 비우는 이와 같은 단계는 단계 120 후에, 그리고 단계 130 전에 또는 단계 130 동안에 수행될 수 있다.
후처리 시스템(10)이 탄화수소 주입 시스템(20) 및 요소수 주입 시스템(24)을 포함하는 것으로 전술되었고, 방법(100)은 탄화수소 주입 시스템(20) 및/또는 요소수 주입 시스템(24)을 제어하는 방법인 것으로 전술되었지만, 본 개시의 원리들은 배기가스 후처리를 위해 배기가스 스트림 내로 임의의 다른 유형의 유체를 주입하는 배기가스 후처리 시스템의 주입 시스템에 적용 가능함을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시의 원리들은 버너(18) 내부에서의 점화를 위해 버너(18) 내에 연료를 주입하기 위한 주입 시스템에 적용 가능할 수 있다. 그러므로, 시스템(10) 및 방법(100)은, 본 개시의 시스템 및 방법의 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 탄화수소 주입 시스템(20) 및 요소수 주입 시스템(24)에 관하여 전술된 것이다.
실시예의 상기 설명이 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 포괄적이거나 본 개시를 한정하기 위한 것은 아니다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징부는 전반적으로 그러한 특정 실시예에 한정되지 않지만, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않더라도, 적용 가능한 경우, 상호 교환 가능하며, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 이는 또한 다수의 방식으로 변경될 수 있다. 이러한 변경은 본 개시로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 이러한 모든 변형은 본 개시의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스를 처리하기 위한 후처리 시스템에 있어서,
    일정 부피의 유체를 포함하는 탱크;
    상기 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스의 스트림 내로 상기 유체를 주입하도록 구성된 인젝터;
    상기 탱크 및 상기 인젝터를 유체 연결하는 공급 도관;
    상기 탱크로부터 상기 인젝터로 상기 유체를 보내는 펌프;
    상기 공급 도관에 맞물리는 압력 센서; 및
    상기 압력 센서 및 상기 펌프와 연통되고, 상기 압력 센서로부터의 제1 및 제2 측정값에 기반하여 상기 펌프를 제어하되, 상기 제1 측정값은 상기 펌프가 작동 중일 때의 상기 공급 도관 내부의 제1 압력을 나타내고, 상기 압력 센서로부터의 상기 제2 측정값은 상기 펌프가 작동 중이지 않을 때의 상기 공급 도관 내부의 제2 압력을 나타내는 것인, 제어 모듈을 포함하는, 후처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정값은 상기 압력 센서와 상기 인젝터 사이의 수직방향 높이 차이를 나타내는, 후처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 제1 및 제2 압력의 합에 기반하여 상기 펌프의 동작을 제어하는, 후처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정값은 상기 공급 도관이 상기 유체로 채워져 있을 때 취해지는, 후처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인젝터와 상기 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 더 포함하되,
    상기 제2 측정값은 상기 복귀 도관에 실질적으로 상기 유체가 없을 때 취해지는, 후처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인젝터와 상기 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 더 포함하되,
    상기 제2 측정값은 상기 복귀 도관이 실질적으로 상기 유체로 채워져 있을 때 취해지는, 후처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 요소수를 포함하는, 후처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 탄화수소 유체를 포함하는, 후처리 시스템.
  9. 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스를 처리하기 위한 후처리 시스템에 있어서,
    일정 부피의 유체를 포함하는 탱크;
    상기 연소 엔진으로부터 배출된 배기가스의 스트림 내로 상기 유체를 주입하도록 구성된 인젝터;
    상기 탱크로부터 상기 인젝터로 상기 유체를 보내는 펌프; 및
    상기 펌프와 유체 연통되며 상기 인젝터의 수직방향 높이에 기반하여 상기 펌프를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 후처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 모듈과 연통되고 상기 탱크와 상기 인젝터를 유체 연결하는 공급 도관에 맞물리는 압력 센서를 더 포함하되,
    상기 제어 모듈은 상기 압력 센서로부터 수신된 데이터에 기반하여 상기 펌프를 제어하는, 후처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수직방향 높이는 상기 압력 센서와 상기 인젝터 사이의 수직방향 거리인, 후처리 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 압력 센서로부터 수신된 데이터는, 상기 펌프가 작동 중일 때의 상기 공급 도관 내부의 제1 압력을 나타내는 제1 측정값, 및 상기 펌프가 작동 중이지 않을 때의 상기 공급 도관 내부의 제2 압력을 나타내는 제2 측정값을 포함하는, 후처리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인젝터와 상기 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 더 포함하되, 상기 제2 측정값은 상기 복귀 도관에 실질적으로 상기 유체가 없을 때 취해지는, 후처리 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 인젝터와 상기 탱크를 유체 결합하는 복귀 도관을 더 포함하되,
    상기 제2 측정값은 상기 복귀 도관이 실질적으로 상기 유체로 채워져 있을 때 취해지는, 후처리 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 유체는 요소수를 포함하는, 후처리 시스템.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 유체는 탄화수소 유체를 포함하는, 후처리 시스템.
  17. 배기가스 후처리 시스템을 위한 유체 주입 시스템의 펌프를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 유체 주입 시스템의 인젝터 및 상기 펌프를 연결하는 공급 도관 내의 안정적인 목표 압력을 달성하도록 상기 펌프를 작동시키는 단계;
    상기 안정적인 목표 압력이 달성된 후 상기 펌프를 차단하는 단계;
    상기 펌프를 차단한 후 상기 공급 도관 내부의 유체 압력을 안정시키는 단계;
    상기 유체 압력이 안정된 후, 상기 공급 도관 내부의 제1 유체 압력 측정값을 획득하는 단계;
    상기 제1 유체 압력을 획득한 후 상기 펌프를 작동시키는 단계;
    상기 제1 유체 압력을 획득한 후 상기 펌프의 작동 중 상기 공급 도관 내부의 제2 유체 압력 측정값을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 유체 압력 측정값에 기반하여 상기 펌프의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유체 압력 측정값에 기반하여 상기 펌프의 동작을 제어하는 단계는, 상기 제1 유체 압력 측정값을 상기 제2 유체 압력 측정값에 더하는 것을 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 유체 주입 시스템은 상기 인젝터를 탱크와 유체 결합하는 복귀 도관을 포함하며, 상기 제2 유체 압력 측정값은 상기 복귀 도관에 실질적으로 주입 유체가 없을 때 획득되는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 유체 주입 시스템은 상기 인젝터를 탱크와 유체 결합하는 복귀 도관을 포함하며, 상기 제2 유체 압력 측정값은 상기 복귀 도관이 실질적으로 주입 유체로 채워져 있을 때 획득되는, 방법.
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