KR20160116570A - 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160116570A
KR20160116570A KR1020150044459A KR20150044459A KR20160116570A KR 20160116570 A KR20160116570 A KR 20160116570A KR 1020150044459 A KR1020150044459 A KR 1020150044459A KR 20150044459 A KR20150044459 A KR 20150044459A KR 20160116570 A KR20160116570 A KR 20160116570A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lnt
nox
flow rate
mass flow
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020150044459A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101684531B1 (ko
Inventor
이진하
박진우
임세라
샤우브 요스카
비트카 토마스
보프크 알렉산데르
Original Assignee
현대자동차주식회사
훼브 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 훼브 게엠베하 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020150044459A priority Critical patent/KR101684531B1/ko
Priority to US14/956,245 priority patent/US9803525B2/en
Priority to DE102015224635.3A priority patent/DE102015224635B4/de
Priority to CN201610046403.9A priority patent/CN106014565B/zh
Publication of KR20160116570A publication Critical patent/KR20160116570A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101684531B1 publication Critical patent/KR101684531B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885—Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1463—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases downstream of exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3827—Common rail control systems for diesel engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1406—Exhaust gas pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1614—NOx amount trapped in catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1622—Catalyst reducing agent absorption capacity or consumption amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0806—NOx storage amount, i.e. amount of NOx stored on NOx trap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/36—Control for minimising NOx emissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는 연료를 그 내부로 분사하기 위한 인젝터를 포함하며, 공기와 연료의 혼합기를 태워 동력을 생산하고, 연소 과정에서 발생한 배기 가스를 배기 파이프를 통하여 외부로 배출하는 엔진; 상기 배기 파이프에 장착되어 있으며, 공연비가 희박(lean)한 분위기에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 흡장하고, 농후(rich)한 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기 가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 배기가스에 포함된 탄소 또는 수소를 포함한 환원제를 이용하여 환원시키는 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT); 그리고 상기 LNT에 흡장되는 질소산화물과 배기가스의 온도에 따라 공연비를 제어하여 LNT에서의 질소산화물의 흡장 및 탈착을 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 제어기는 LNT에 저장되는 NOx 질량 유량에서 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량 및 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 뺀 값을 적분하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하도록 되어 있을 수 있다.

Description

배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치{METHOD OF CALCULATING NOx MASS ABSORBED IN LEAN NOx TRAP OF EXHAUST PURIFICATION DEVICE AND EXHAUST PURIFICATION DEVICE}
본 발명은 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT)에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치에 관한 것으로, LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 정확히 계산함으로써 질소산화물의 정화 효율과 연비를 향상시킬 수 있는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에서 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기 가스는 배기 파이프에 설치된 촉매 컨버터(Catalytic Converter)로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 파이프를 통해 대기 중으로 배출된다. 상기한 촉매 컨버터는 배기 가스에 포함되어 있는 오염물질을 정화한다. 그리고 배기 파이프 상에는 배기 가스에 포함된 입자상 물질(Particulate Matters: PM)을 포집하기 위한 매연 필터가 장착된다.
질소산화물 저감 촉매(Denitrification Catalyst; DeNOx Catalyst)는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 정화시키는 촉매 컨버터의 한 형식이다. 우레아(Urea), 암모니아(Ammonia), 일산화탄소 및 탄화수소(Hydrocarbon; HC) 등과 같은 환원제를 배기 가스에 제공하면 질소산화물 저감 촉매에서는 배기 가스에 포함된 질소산화물이 상기 환원제와의 산화-환원 반응을 통해 환원되게 된다.
최근에는, 이러한 질소산화물 저감 촉매로 LNT(Lean NOx Trap)가 사용되고 있다. LNT는 엔진의 공연비가 희박(lean)한 분위기에서 작동되면 배기 가스에 포함된 질소산화물을 흡착하고, 엔진의 공연비가 농후(rich)한 분위기에서 작동되면 흡착된 질소산화물을 탈착하며, 탈착된 질소산화물과 배기 가스에 포함된 질소산화물을 환원시킨다.
그런데, 통상적인 디젤 엔진은 공연비가 희박한 분위기에서 운전하기 때문에LNT에 흡장된 질소산화물을 탈착시키기 위하여는 공연비를 인위적으로 농후한 분위기로 조절할 필요가 있다. 이를 위하여, LNT에 흡장된 질소산화물을 탈착할 시기르 정확히 판단하여야 한다. 특히, LNT의 질소산화물 정화 효율과 연비를 향상시키고 LNT의 열화를 방지하기 위하여 LNT에 흡장된 질소산화물의 양을 정확히 판단할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, LNT에 흡장된 질소산화물의 양을 정확히 계산함으로써 질소산화물의 정화 효율 및 연비를 향상시키고 LNT의 열화를 방지하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT)을 포함한다. 상기 LNT는 배기 파이프에 장착되어 있으며, 공연비가 희박(lean)한 분위기에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 흡장하고, 농후(rich)한 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기 가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 배기가스에 포함된 탄소 또는 수소를 포함한 환원제를 이용하여 환원시키도록 되어 있다.
LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법은 LNT에 저장되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; 그리고 LNT에 저장되는 NOx 질량 유량에서 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량 및 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 뺀 값을 적분하는 단계;를 포함할 수 있다.
LNT에 저장되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계는 LNT에 유입되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; LNT의 NOx 저장 효율을 계산하는 단계; 그리고 상기 LNT에 유입되는 NOx 질량 유량과 LNT의 NOx 저장 효율을 곱하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 질량 유량을 계산하는 단계;를 포함하며, 상기 LNT의 NOx 저장 효율을 계산하는 단계는 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 각각 계산할 수 있다.
농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT의 온도 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 계산될 수 있다.
연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT의 온도 및 LNT의 상대 NOx 흡장량에 따라 계산될 수 있다.
연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정되고, NOx 흡장량 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 2차적으로 보정될 수 있다.
농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT의 열화 계수를 고려하여 계산될 수 있다.
LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계는 LNT의 최대 NOx 흡장량을 초과하는 NOx의 초과 흡장량을 계산하는 단계; 상기 NOx의 초과 흡장량을 샘플 시간으로 나눠 NOx의 초과 흡장 질량 유량을 계산하는 단계; 그리고 상기 NOx의 초과 흡장 질량 유량에 LNT 온도에 따른 열탈착 특성을 곱하는 단계;를 포함할 수 있다.
농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계는 질소산화물 제거 모드에서 NOx 흡장량에 따른 기본 탈착 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; 기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하는 단계; 그리고 1차적으로 보정된 기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 열화 계수에 따라 2차적으로 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.
LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량은 환원제로 C3H6를 사용한 모델을 통해 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는 연료를 그 내부로 분사하기 위한 인젝터를 포함하며, 공기와 연료의 혼합기를 태워 동력을 생산하고, 연소 과정에서 발생한 배기 가스를 배기 파이프를 통하여 외부로 배출하는 엔진; 상기 배기 파이프에 장착되어 있으며, 공연비가 희박(lean)한 분위기에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 흡장하고, 농후(rich)한 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기 가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 배기가스에 포함된 탄소 또는 수소를 포함한 환원제를 이용하여 환원시키는 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT); 그리고 상기 LNT에 흡장되는 질소산화물과 배기가스의 온도에 따라 공연비를 제어하여 LNT에서의 질소산화물의 흡장 및 탈착을 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 제어기는 LNT에 저장되는 NOx 질량 유량에서 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량 및 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 뺀 값을 적분하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 상기 LNT에 유입되는 NOx 질량 유량과 LNT의 NOx 저장 효율을 곱하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 질량 유량을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 각각 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 LNT의 온도 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 LNT의 온도 및 LNT의 상대 NOx 흡장량에 따라 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하고, NOx 흡장량 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 2차적으로 보정하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 LNT의 열화 계수를 고려하여 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산할 수 있다.
상기 제어기는 LNT의 최대 NOx 흡장량을 초과하는 NOx의 초과 흡장량을 샘플 시간으로 나눠 NOx의 초과 흡장 질량 유량을 계산하고, 상기 NOx의 초과 흡장 질량 유량에 LNT 온도에 따른 열탈착 특성을 곱하여 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 질소산화물 제거 모드에서 NOx 흡장량에 따른 기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하고, LNT 열화 계수에 따라 2차적으로 보정하여 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어기는 환원제로 C3H6를 사용한 모델을 통해 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, LNT에 흡장된 질소산화물의 양을 정확히 계산함으로써 LNT에서 질소산화물의 탈착 시기를 적절히 조절할 수 있다. 따라서, 질소산화물의 정화 효율이 향상되고 LNT의 열화가 방지된다.
또한, 불필요한 질소산화물의 탈착을 방지함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법에 사용되는 제어기에서 입력과 출력 관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 저장되는 질소산화물 질량 유량을 계산하는 단계의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치를 도시한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내연 기관의 배기 장치는 엔진(10), 배기 파이프(20), 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation; EGR) 장치(30), 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT)(40), 분사 모듈(50), 매연 필터(Particulate Filter)(60), 그리고 제어기(70)를 포함한다.
엔진(10)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(10)은 흡기 매니폴드(16)에 연결되어 연소실(12) 내부로 공기를 유입받으며, 연소 과정에서 발생된 배기 가스는 배기 매니폴드(18)에 모인 후 엔진 밖으로 배출되게 된다. 상기 연소실(12)에는 인젝터(14)가 장착되어 연료를 연소실(12) 내부로 분사한다.
여기에서는 디젤 엔진을 예시하였으나 희박 연소(lean burn) 가솔린 엔진을 사용할 수도 있다. 가솔린 엔진을 사용하는 경우, 흡기 매니폴드(16)를 통하여 혼합기가 연소실(12) 내부로 유입되며, 연소실(12) 상부에는 점화를 위한 점화플러그(도시하지 않음)가 장착된다. 또한, 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진을 사용하는 경우, 디젤 엔진과 마찬가지로 인젝터(14)가 연소실(12)의 상부에 장착된다.
배기 파이프(20)는 상기 배기 매니폴드(18)에 연결되어 배기 가스를 차량의 외부로 배출시킨다. 상기 배기 파이프(20) 상에는 LNT(40), 분사 모듈(50) 및 매연 필터(60)가 장착되어 배기 가스 내 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 입자상 물질 그리고 질소산화물 등을 제거한다.
배기 가스 재순환 장치(30)는 배기 파이프(20) 상에 장착되어 엔진(10)에서 배출되는 배기 가스 일부를 상기 배기 가스 재순환 장치(30)를 통해 엔진(10)에 재공급한다. 또한, 상기 배기 가스 재순환 장치(30)는 상기 흡기 매니폴드(16)에 연결되어 배기 가스의 일부를 공기에 섞어 연소 온도를 제어한다. 이러한 연소 온도의 제어는 제어기(70)의 제어에 의하여 흡기 매니폴드(16)에 공급되는 배기 가스의 양을 조절함으로써 수행된다. 따라서, 배기 가스 재순환 장치(30)와 흡기 매니폴드(16)를 연결하는 라인 상에는 제어기(70)에 의하여 제어되는 재순환 밸브(도시하지 않음)가 장착될 수 있다.
상기 배기 가스 재순환 장치(30)의 후방 배기 파이프(20)에는 제1산소 센서(72)가 장착되어 배기 가스 재순환 장치(30)를 통과한 배기 가스 내의 산소량을 검출하여 상기 제어기(70)에 전달함으로써 상기 제어기(70)가 배기 가스의 린/리치 제어(lean/rich control)를 수행하는 것을 돕도록 할 수 있다. 본 명세서에서는 상기 제1산소 센서(72)의 측정값을 LNT 전단의 공연비(lambda)라고 칭하기로 한다.
또한, 배기 가스 재순환 장치(30)의 후방 배기 파이프(20)에는 제1온도 센서(74)가 장착되어 배기 가스 재순환 장치(30)를 통과한 배기 가스의 온도를 검출한다.
LNT(40)는 상기 배기 가스 재순환 장치(30)의 후방 배기 파이프(20)에 장착되어 있다. 상기 LNT(40)는 연한(lean) 분위기에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 흡장하고, 농후한(rich) 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기 가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 환원시킨다. 또한, LNT(40)는 배기 가스에 포함된 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)를 산화시킨다.
여기에서, 탄화수소는 배기 가스와 연료에 포함된 탄소와 수소로 구성된 화합물을 모두 지칭하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
상기 LNT(40)의 후방 배기 파이프(20)에는 제2산소 센서(76), 제2온도 센서(78) 및 제1NOx 센서(80)가 장착되어 있다.
상기 제2산소 센서(76)는 상기 매연 필터(60)에 유입되는 배기 가스에 포함된 산소량을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다. 상기 제1산소 센서(72)와 제2산소 센서(76)의 검출값을 기초로 상기 제어기(70)는 배기 가스의 린/리치 제어를 수행할 수 있다. 본 명세서에서 상기 제2산소 센서(62)의 측정값을 필터 전단의 공연비(lambda)라고 칭하기로 한다.
제2온도 센서(78)는 상기 매연 필터(60)에 유입되는 배기 가스의 온도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다.
제1NOx 센서(80)는 매연 필터(60)에 유입되는 배기 가스에 포함된 NOx 양을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다. 상기 제1NOx 센서(80)에서 측정된 NOx 양은 상기 분사 모듈(50)에서 분사할 환원제의 양을 결정하는데 사용될 수 있다.
분사 모듈(50)은 상기 매연 필터(60)의 전단 배기 파이프(20)에 장착되어 있으며, 제어기(70)에 의하여 제어되어 환원제를 배기 가스에 분사한다. 통상적으로, 분사 모듈(50)은 요소를 분사하며, 분사된 요소는 가수분해에 의하여 암모니아로 변환된다. 그러나, 환원제는 암모니아에 한정되지는 않는다.
상기 분사 모듈(50)의 후단 배기 파이프(20)에는 믹서(55)가 장착되어 환원제를 배기 가스에 골고루 혼합시킨다.
매연 필터(60)는 믹서(55)의 후단 배기 파이프(20)에 장착되어 있으며, 배기 가스에 포함된 입자상 물질을 포집하고, 상기 분사 모듈(50)에서 분사된 환원제를 이용하여 배기 가스에 포함된 질소산화물을 환원한다. 이러한 목적을 위하여, 상기 매연 필터(60)는 선택적 환원 촉매가 코팅된 디젤 매연 필터(Selective Catalytic Reduction on Diesel Particulate Filter; SDPF)(62)와 추가적인 선택적 환원(SCR) 촉매(64)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
한편, 본 명세서 및 청구항에서 SCR 촉매라는 명칭은 SCR 촉매 그 자체 또는 SDPF를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
SDPF(62)는 DPF의 채널을 구성하는 격벽에 SCR 촉매가 코팅되어 있다. 통상적으로 DPF는 복수개의 입구 채널과 출구 채널을 포함한다. 입구 채널은 그 일단이 개구되고 그 타단이 막혀 있어 DPF의 전단으로부터 배기 가스를 유입받는다. 또한, 출구 채널은 그 일단이 막혀 있고 그 타단이 개구되어 DPF 내부의 배기 가스를 배출한다. 입구 채널을 통해 DPF에 유입된 배기 가스는 입구 채널과 출구 채널을 분할하는 다공성의 격벽을 통해 출구 채널로 들어간 후, 출구 채널을 통해 DPF로부터 배출된다. 배기 가스가 다공성의 격벽을 통과하는 과정에서 배기 가스에 포함된 입자상 물질이 포집된다. 또한, SDPF(62)에 코팅된 SCR 촉매는 분사 모듈(50)에서 분사된 환원제를 이용하여 배기 가스에 포함된 질소산화물을 환원시킨다.
추가적인 SCR 촉매(64)는 상기 SDPF(62)의 후단에 장착된다. 추가적인 SCR 촉매(64)는 상기 SDPF(62)에서 질소산화물이 완벽하게 정화되지 못하는 경우, 질소산화물을 추가적으로 환원시킬 수 있다. 추가적인 SCR 촉매(64)는 상기 SDPF(62)와는 물리적으로 이격되어 장착될 수도 있다.
한편, 상기 배기 파이프(20)에는 차압센서(66)가 장착되어 있다. 차압센서(66)는 상기 매연 필터(60)의 전단부와 후단부의 압력 차이를 측정하고 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다. 상기 제어기(70)는 상기 차압센서(66)에서 측정된 압력 차이가 설정 압력 이상인 경우 상기 매연 필터(60)를 재생하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 인젝터(14)에서 연료를 후분사함으로써 매연 필터(60) 내부에 포집된 입자상 물질을 연소시킬 수 있다.
또한, 상기 매연 필터(60)의 후단 배기 파이프(20)에는 제2NOx 센서(82)가 장착된다. 상기 제2NOx 센서(82)는 매연 필터(60)로부터 배출된 배기 가스에 포함된 질소산화물의 양을 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다. 제어기(70)는 제2NOx 센서(82)의 검출값을 기초로 매연 필터(60)가 배기 가스에 포함된 질소산화물을 정상적으로 제거하고 있는지 모니터링 할 수 있다. 즉, 제2NOx 센서(82)는 매연 필터(60)의 성능을 평가하기 위하여 사용될 수 있다.
제어기(70)는 각 센서들에서 검출된 신호들을 기초로 엔진의 운전 조건을 판단하고, 상기 엔진의 운전 조건을 기초로 린/리치 제어 및 분사 모듈(50)에서 분사되는 환원제의 양을 제어한다. 일 예로, 제어기(70)는 공연비를 농후한 분위기로 제어함으로써 LNT(40)에서 질소산화물을 제거(본 명세서에서는 'LNT의 탈착'이라고 한다)하도록 하고, 환원제 분사를 통하여 SDPF(60)에서 질소산화물을 제거하도록 할 수 있다. 린/리치 제어는 인젝터(14)에서 분사되는 연료의 양 및 분사 시기를 조절함으로써 수행될 수 있다.
한편, 상기 제어기(70)는 복수의 맵들과 LNT의 특성들 및 보정계수들이 저장되어 있으며, 이것들을 기초로 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산할 수 있다. 상기 복수의 맵들, LNT의 특성들 및 보정계수 등은 수많은 실험에 의하여 정해질 수 있다.
또한, 상기 제어기(70)는 매연 필터(60)의 재생과 LNT(40)의 탈황을 진행한다.
이러한 목적을 위하여, 상기 제어기(70)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치의 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법에 사용되는 제어기에서 입력과 출력 관계를 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1산소 센서(72), 제1온도 센서(74), 제2산소 센서(76), 제2온도 센서(78), 제1NOx 센서(80), 제2NOx 센서(82), 차압 센서(66), 그리고 흡기량 센서(11)는 제어기(70)에 전기적으로 연결되어 있으며 검출한 값들을 제어기(70)에 전달한다.
제1산소 센서(72)는 배기 가스 재순환 장치(30)를 통과한 배기 가스 내의 산소량을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다. 상기 제어기(70)가 상기 제1산소 센서(72)에서 검출된 배기 가스 내의 산소량을 기초로 배기 가스의 린/리치 제어(lean/rich control)를 수행하는 것을 돕도록 할 수 있다. 제1산소 센서(72)에서 검출된 값은 람다(λ)로 표시될 수 있다. 람다는 이론 공연비에 대한 실제 공연비의 비를 나타내며, 람다가 1을 초과하면 희박한 분위기로 보고, 람다가 1 미만이면 농후한 분위기로 본다.
제1온도 센서(74)는 배기 가스 재순환 장치(30)를 통과한 배기 가스의 온도를 검출하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다.
상기 제2산소 센서(76)는 상기 매연 필터(60)에 유입되는 배기 가스에 포함된 산소량을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다.
제2온도 센서(78)는 상기 매연 필터(60)에 유입되는 배기 가스의 온도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다.
제1NOx 센서(80)는 매연 필터(60)에 유입되는 배기 가스에 포함된 NOx 양을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다.
상기 제2NOx 센서(82)는 매연 필터(60)로부터 배출된 배기 가스에 포함된 질소산화물의 양을 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
차압센서(66)는 상기 매연 필터(60)의 전단부와 후단부의 압력 차이를 측정하고 이에 대한 신호를 상기 제어기(70)에 전달한다.
흡기량 센서(11)는 엔진(10)의 흡기 장치에 공급되는 흡기의 양을 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
제어기(70)는 상기 전달된 값들을 기초로 엔진 운전 조건, 연료 분사량, 연료 분사 시기, 연료 분사 패턴, 환원제 분사량, 매연 필터(60)의 재생 시기 및 LNT(40)의 재생/탈황 시기를 결정하고, 인젝터(14) 및 분사 모듈(50)을 제어하기 위한 신호를 인젝터(14) 및 분사 모듈(50)에 출력한다. 또한, 상기 제어기(70)는 상기 전달된 값들을 기초로 LNT(40)에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치에는 도 2에 기재된 센서들 외에 다수의 센서들이 장착될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 생략한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법은 LNT(40)에 저장되는 NOx 질량 유량에서 LNT(40)에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT(40)에서 탈착되는 NOx 질량 유량 및 LNT(40)에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 뺀 값을 적분함으로써 LNT(40)에 흡장되는 NOx 양을 계산한다. 이를 위하여, 상기 방법은 다양한 데이터를 검출함으로써 시작된다. 즉, 제어기(70)는 LNT(40)에 유입되는 질소산화물의 질량 유량을 검출하고(S200), 흡기량 센서(11)를 통하여 흡기유량을 검출하며(S210), 제1산소 센서(72)를 통하여 LNT(40)의 전단 공연비를 검출하고(S220), 제1온도 센서(74)를 통하여 LNT(40)의 온도를 검출한다(S230). 여기서, 질량 유량은 단위 시간 당 질량을 의미하며, 질량 유량을 시간에 대하여 적분하면 질량이 계산된다. 또한, LNT(40)에 유입되는 질소산화물의 질량 유량은 흡기량, 엔진(10)에 분사된 연료량, 연소 온도 및 압력 등과 같은 엔진(10)의 운전조건과, 배기가스의 온도 등으로부터 계산될 수 있다.
또한, 제어기(70)는 LNT(40)에 흡장된 질소산화물의 양을 계산하고(S240), LNT(40)를 통과하는 배기가스의 유량을 계산하며(S250), 엔진 운전 상태를 검출하고(S260), LNT(40)의 열화 계수를 계산한다(S270). 여기서, LNT(40)에 흡장된 질소산화물의 양은 본 발명의 실시예를 이용하여 이전에 계산된 값으로 메모리(도시하지 않음)에 저장된 값을 읽어올 수 있다. 또한, LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량은 흡기량과 LNT(40)의 체적을 이용하여 계산하고, LNT(40)의 열화 계수는 LNT(40)의 사용 기간에 따라 계산하게 된다.
더 나아가, 제어기(70)는 LNT(40)에 유입되는 암모니아의 질량 유량을 계산하고(S280), LNT(40)에서 질소산화물의 환원 반응으로 발생되는 암모니아 생성 계수를 계산하며(S290), LNT(40)에 유입되는 암모니아 외의 환원제(본 명세서 및 청구항에서는 C3H6를 의미하나, 이에 한정되지는 않는다.)의 질량 유량을 계산한다(S300). 여기서, LNT(40)에 유입되는 암모니아의 질량 유량과 C3H6의 질량 유량은 엔진(10)의 운전조건과 배기가스의 온도 등으로부터 계산될 수 있으며, 암모니아 생성 계수는 LNT(40)의 온도 및 열화 계수로부터 계산될 수 있다.
그 후, 제어기(70)는 LNT(40)에 유입되는 질소산화물의 질량 유량, 흡기유량, LNT(40)의 전단 공연비, LNT(40)의 온도, LNT(40)에 흡장된 질소산화물의 양, LNT(40)를 통과하는 배기가스의 유량, LNT(40)의 열화 계수를 질소산화물 흡장량 모델(110)에 대입하여 LNT(40)에서 슬립되는 질소산화물 질량 유량과 LNT(40)에 흡장된 질소산화물의 질량 유량을 계산한다(S310, S320).
또한, 제어기(70)는 LNT(40)의 온도, LNT(40)에 흡장된 질소산화물의 양을 제1질소산화물 탈착 질량 유량 모델(120)에 대입하여 열적으로 탈착되는 질소산화물의 질량 유량을 계산하고(S330), LNT(40)의 온도, LNT(40)에 흡장된 질소산화물의 양, LNT(40)를 통과하는 배기가스의 유량, 엔진(10)의 운전조건 및 LNT(40)의 열화 계수를 제2질소산화물 탈착 질량 유량 모델(130)에 대입하여 농후한 공연비에서 LNT(40)에서 탈착되는 질소산화물의 질량 유량을 계산하며(S340), LNT(40)에 유입되는 암모니아의 질량 유량, 암모니아 생성 계수, LNT(40)에 유입되는 C3H6의 질량 유량을 제3질소산화물 탈착 질량 유량 모델(140)에 대입하여 LNT(40)에서 환원제와 화학적으로 반응하는 질소산화물의 질량 유량을 계산한다(S350).
또한, 제어기(70)는 LNT(40)에서 슬립되는 질소산화물의 질량 유량, 열적으로 탈착되는 질소산화물의 질량 유량, LNT(40)에 유입되는 질소산화물의 질량 유량, LNT(40)의 전단 공연비, LNT(40)의 온도 및 LNT(40)를 통과하는 배기가스의 유량을 NO2/NOx 모델(150)에 대입하여 LNT(40) 후단의 NO2/NOx 비율을 계산한다(S360).
여기서, 질소산화물 흡장량 모델(110), 제1, 2, 3질소산화물 탈착 질량 유량 모델(120, 130, 140) 및 NO2/NOx 모델(150)은 수많은 실험을 통해 미리 제어기(70) 또는 제어기(70)에 연결된 메모리에 저장되어 있을 수 있다.
이하, LNT(40)에 저장되는 NOx 질량 유량, LNT(40)에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT(40)에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LNT에 저장되는 질소산화물 질량 유량을 계산하는 단계의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, LNT(40)에 저장되는 NOx 질량 유량은 LNT(40)에 유입되는 NOx 질량 유량과 LNT(40)의 NOx 저장 효율(S410 단계에서 계산)을 곱함으로써 계산된다(S320). 또한, LNT(40)로부터 슬립되는 NOx 질량 유량은 LNT(40)에 유입되는 NOx 질량 유량에서 LNT(40)에 흡장된 NOx 질량 유량을 뺌으로써 계산된다(S310).
여기서, 제어기(70)는 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 각각 계산하고, 엔진의 운전 상태에 따라 두 개의 NOx 저장 효율 중 하나를 선택하도록 되어 있다(S430). 즉, 제어기(70)는 엔진의 운전 조건이 질소산화물 제거 모드인지를 판단한다(S390). 만일 엔진의 운전 조건이 질소산화물 제거 모드가 아니면, 제어기는 스위치 변경 모드인지를 판단한다(S400). S400 단계에서의 판단 결과, 제어기(70)는 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율 중 하나를 선택한다(S410).
또한, 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT(40)의 온도 및 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량에 따라 계산된다. 즉, 제어기(70)는 LNT(40)의 온도 및 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량을 제1NOx 저장 효율 맵(160)에 대입하여 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산한다. 이 때, LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량은 LNT(40)의 열화 계수에 따라 조정된다. 즉, LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량에 LNT(40)의 열화 계수 또는 이에 관련된 값을 곱하여 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량을 조정하고, 상기 조정된 배기가스 유량이 제1NOx 저장 효율 맵(160)에 대입된다.
또한, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT(40)의 온도 및 LNT(40)의 상대 NOx 흡장량에 따라 계산된다. 즉, 제어기(70)는 LNT(40)의 온도 및 LNT(40)의 상대 NOx 흡장량을 제2NOx 저장 효율 맵(165)에 대입하여 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산한다. 여기서, LNT(40)의 상대 NOx 흡장량은 LNT(40)의 최대 NOx 흡장량(S420 단계에서 계산)에 대한 LNT(40)의 NOx 흡장량의 비로써 계산되며, LNT(40)의 최대 NOx 흡장량을 계산할 때 LNT(40)의 열화 계수가 고려된다. 즉, LNT(40)의 체적과 LNT(40)의 열화 계수를 이용하여 LNT(40)의 유효 체적을 계산한다(S440). 또한, 제어기(70)는 LNT(40) 전단의 NOx 농도를 계산하고(S370), LNT(40) 전단의 NOx 농도와 LNT(40)의 온도를 NOx 정규 흡장 맵(177)에 대입하여 단위 체적 당 흡장되는 NOx양을 계산하며, LNT(40)의 온도와 공연비를 NOx 정규 흡장 보정 맵(178)에 대입하여 보정 계수를 계산한다. 제어기(70)는 단위 체적 당 흡장되는 NOx 양과, 보정 계수로부터 단위 체적 당 최대 NOx 흡장량을 계산하고(S450), 단위 체적 당 최대 NOx 흡장량과 LNT(40)의 유효 체적을 이용하여 최대 NOx 흡장량을 계산한다(S420).
한편, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT(40) 온도와 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정되고, NOx 흡장량 및 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량에 따라 2차적으로 보정된다. 즉, 제어기(70)는 LNT(40) 온도와 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량을 제1보정 맵(170)에 대입하여 제1보정계수를 계산하고, NOx 흡장량과 LNT(40)를 통과하는 배기가스 유량을 제2보정 맵(175)에 대입하여 제2보정계수를 계산하며, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 제1, 2보정계수로 보정하여 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 최종적으로 계산한다. 여기서, 제1,2 보정 맵(170, 175)에 대입되는 변수들은 LNT(40)의 열화 계수에 따라 조정될 수 있다.
한편, 제1, 2NOx 저장 효율 맵(160, 165), NOx 정규 흡장 맵(177), NOx 정규 흡장 보정 맵(178), 제1, 2보정 맵(170, 175)은 수많은 실험을 통해 미리 제어기(70) 또는 제어기(70)에 연결된 메모리에 저장되어 있을 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, LNT(40)에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량은 연한 공연비에서만 계산된다. 이를 위하여, 제어기(70)는 LNT(40)의 최대 NOx 흡장량에서 현재 흡장되어 있는 NOx 양을 뺌으로써 NOx의 초과 흡장량을 계산하고(S460), 상기 NOx의 초과 흡장량을 샘플 시간으로 나눠 NOx의 초과 흡장 질량 유량을 계산한다. 또한, 제어기(70)는 LNT(40)의 온도와 NOx의 초과 흡장 질량 유량을 제1탈착 맵(180)에 대입하여 열탈착 계수를 계산한다. 그 후, 제어기(70)는 NOx의 초과 흡장 질량 유량과 열탈착 계수를 이용하여 LNT(40)에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산한다(S330).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 농후한 공연비에서 LNT(40)에서 탈착되는 NOx 질량 유량은 질소산화물 제거 모드에서만 계산된다. 이를 위하여, 제어기(70)는 엔진의 운전 조건이 질소산화물 제거 모드인지를 판단하고(S390), 질소산화물 제거 모드에서는 농후한 공연비에서 LNT(40)에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 메모리에 저장한다.
질소산화물 제거 모드에서는, 제어기(70)는 LNT(40)에 흡장된 NOx 양을 제2탈착 맵(182)에 대입하여 기본 탈착 NOx 질량 유량을 계산한다. 그 후, 제어기는 기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하고, LNT 열화 계수에 따라 2차적으로 보정한다. 즉, 제어기(70)는 LNT 촉매 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량을 제3보정 맵(184)에 대입하여 제3보정 계수를 계산하고, LNT(40) 열화 계수를 제4보정 맵(186)에 대입하여 제4보정 계수를 계산한다. 그 후, 제어기(70)는 기본 탈착 NOx 질량 유량 및 제3, 4보정 계수를 이용하여 농후한 공연비에서 LNT(40)에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산한다(S340).
한편, 제어기(70)는 LNT(40)에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 계산하기 위하여 환원제로 C3H6를 사용한 모델을 사용한다. 즉, 다음과 같은 화학 반응식을 이용한다.
<HC와 반응하여 환원되는 질소산화물의 양>
4.5NO2 + C3H6 → 2.25N2 + 3CO2 + 3H2O
<HC로부터 생성되는 암모니아 양>
C3H6 + 2NO2 +O2 → 3CO2 + 2NH3
위의 식으로부터, LNT(40)에 유입되는 C3H6의 질량 유량의 일부는 질소산화물을 환원하는데 사용되고, C3H6의 다른 일부는 암모니아를 생성하는데 사용됨을 알 수 있다. 따라서, 제어기(70)는 LNT(40)에 유입되는 C3H6의 질량 유량과 암모니아 생성 계수를 이용하여 C3H6에 의하여 환원되는 질소산화물의 질량 유량을 계산한다. 또한, 제어기(70)는 C3H6로부터 생성되는 암모니아 질량 유량과, LNT(40)에 유입되는 암모니아 질량 유량을 이용하여 암모니아에 의하여 환원되는 질소산화물의 질량 유량을 계산한다. 그 후, 제어기(70)는 C3H6에 의하여 환원되는 질소산화물의 질량 유량과 암모니아에 의하여 환원되는 질소산화물의 질량 유량을 합하여 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 계산한다(S350).
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (19)

  1. 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT)에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법에 있어서,
    상기 LNT는 배기 파이프에 장착되어 있으며, 공연비가 희박(lean)한 분위기에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 흡장하고, 농후(rich)한 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기 가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 배기가스에 포함된 탄소 또는 수소를 포함한 환원제를 이용하여 환원시키도록 되어 있고,
    상기 방법은
    LNT에 저장되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계;
    LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계;
    농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계;
    LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계; 그리고
    LNT에 저장되는 NOx 질량 유량에서 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량 및 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 뺀 값을 적분하는 단계;
    를 포함하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    LNT에 저장되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계는
    LNT에 유입되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계;
    LNT의 NOx 저장 효율을 계산하는 단계; 그리고
    상기 LNT에 유입되는 NOx 질량 유량과 LNT의 NOx 저장 효율을 곱하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 질량 유량을 계산하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 LNT의 NOx 저장 효율을 계산하는 단계는 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT의 온도 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT의 온도 및 LNT의 상대 NOx 흡장량에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정되고, NOx 흡장량 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 2차적으로 보정되는 것을 특징으로 하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율은 LNT의 열화 계수를 고려하여 계산되는 것을 특징으로 하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계는
    LNT의 최대 NOx 흡장량을 초과하는 NOx의 초과 흡장량을 계산하는 단계;
    상기 NOx의 초과 흡장량을 샘플 시간으로 나눠 NOx의 초과 흡장 질량 유량을 계산하는 단계; 그리고
    상기 NOx의 초과 흡장 질량 유량에 LNT 온도에 따른 열탈착 특성을 곱하는 단계;
    를 포함하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하는 단계는
    질소산화물 제거 모드에서 NOx 흡장량에 따른 기본 탈착 NOx 질량 유량을 계산하는 단계;
    기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하는 단계; 그리고
    1차적으로 보정된 기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 열화 계수에 따라 2차적으로 보정하는 단계;
    를 포함하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량은 환원제로 C3H6를 사용한 모델을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법.
  10. 연료를 그 내부로 분사하기 위한 인젝터를 포함하며, 공기와 연료의 혼합기를 태워 동력을 생산하고, 연소 과정에서 발생한 배기 가스를 배기 파이프를 통하여 외부로 배출하는 엔진;
    상기 배기 파이프에 장착되어 있으며, 공연비가 희박(lean)한 분위기에서 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 흡장하고, 농후(rich)한 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기 가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 배기가스에 포함된 탄소 또는 수소를 포함한 환원제를 이용하여 환원시키는 린 녹스 트랩(Lean NOx Trap; LNT); 그리고
    상기 LNT에 흡장되는 질소산화물과 배기가스의 온도에 따라 공연비를 제어하여 LNT에서의 질소산화물의 흡장 및 탈착을 제어하는 제어기;
    를 포함하며,
    상기 제어기는 LNT에 저장되는 NOx 질량 유량에서 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량, 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량 및 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 뺀 값을 적분하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 LNT에 유입되는 NOx 질량 유량과 LNT의 NOx 저장 효율을 곱하여 LNT에 흡장되는 질소산화물의 질량 유량을 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 각각 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 LNT의 온도 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 LNT의 온도 및 LNT의 상대 NOx 흡장량에 따라 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어기는 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하고, NOx 흡장량 및 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 2차적으로 보정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 LNT의 열화 계수를 고려하여 농후한 공연비에서의 NOx 저장 효율과, 연한 공연비에서의 NOx 저장 효율을 계산하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 LNT의 최대 NOx 흡장량을 초과하는 NOx의 초과 흡장량을 샘플 시간으로 나눠 NOx의 초과 흡장 질량 유량을 계산하고, 상기 NOx의 초과 흡장 질량 유량에 LNT 온도에 따른 열탈착 특성을 곱하여 LNT에서 열적으로 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하도록 되어 있는 배기 가스 정화 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 질소산화물 제거 모드에서 NOx 흡장량에 따른 기본 탈착 NOx 질량 유량을 LNT 온도와 LNT를 통과하는 배기가스 유량에 따라 1차적으로 보정하고, LNT 열화 계수에 따라 2차적으로 보정하여 농후한 공연비에서 LNT에서 탈착되는 NOx 질량 유량을 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 환원제로 C3H6를 사용한 모델을 통해 LNT에서 환원제와 화학적으로 반응하는 NOx 질량 유량을 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
KR1020150044459A 2015-03-30 2015-03-30 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치 KR101684531B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150044459A KR101684531B1 (ko) 2015-03-30 2015-03-30 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치
US14/956,245 US9803525B2 (en) 2015-03-30 2015-12-01 Exhaust purification device and method of calculating NOx mass adsorbed in lean NOx trap of exhaust purification device
DE102015224635.3A DE102015224635B4 (de) 2015-03-30 2015-12-08 Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahren zum Berechnen einer in einer Mager-NOx-Falle der Abgasreinigungsvorrichtung adsorbierten NOx-Masse
CN201610046403.9A CN106014565B (zh) 2015-03-30 2016-01-22 排气净化装置及计算吸附在稀燃NOx捕集器中NOx质量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150044459A KR101684531B1 (ko) 2015-03-30 2015-03-30 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160116570A true KR20160116570A (ko) 2016-10-10
KR101684531B1 KR101684531B1 (ko) 2016-12-08

Family

ID=56937724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150044459A KR101684531B1 (ko) 2015-03-30 2015-03-30 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9803525B2 (ko)
KR (1) KR101684531B1 (ko)
CN (1) CN106014565B (ko)
DE (1) DE102015224635B4 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200044414A (ko) * 2018-10-19 2020-04-29 현대자동차주식회사 자동차의 배기가스 정화장치 및 그 제어방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3339591B1 (en) * 2016-12-21 2019-08-14 Perkins Engines Company Limited Control method and apparatus for a selective catalytic reduction system
GB2561569B (en) * 2017-04-18 2019-06-19 Delphi Automotive Systems Lux Method to operate a NOx catalyser
JP6780763B2 (ja) * 2018-12-25 2020-11-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN114320539B (zh) * 2020-10-10 2022-12-27 长城汽车股份有限公司 一种汽车尾气后处理装置及汽车
CN115095415B (zh) * 2021-11-08 2024-03-05 长城汽车股份有限公司 一种测定LNT中NOx含量的方法、装置、电子设备和介质
CN116717354B (zh) * 2023-08-11 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 适用于稀燃甲醇发动机的排放处理系统及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090000274A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-01 Stroh David J Control oriented model for lnt regeneration
KR20120060633A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 현대자동차주식회사 질소산화물 저감 촉매에 저장되는 질소산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치
KR20120060372A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 현대자동차주식회사 질소산화물 저감 촉매의 재생 예측 방법 및 이를 이용한 배기 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826902B2 (en) 2003-03-18 2004-12-07 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for estimating oxygen storage capacity and stored NOx in a lean NOx trap (LNT)
US8443587B2 (en) * 2009-02-23 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Method for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine
US9186654B2 (en) * 2011-11-03 2015-11-17 GM Global Technology Operations LLC Low cost lean NOx reduction catalyst system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090000274A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-01 Stroh David J Control oriented model for lnt regeneration
KR20120060633A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 현대자동차주식회사 질소산화물 저감 촉매에 저장되는 질소산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치
KR20120060372A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 현대자동차주식회사 질소산화물 저감 촉매의 재생 예측 방법 및 이를 이용한 배기 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200044414A (ko) * 2018-10-19 2020-04-29 현대자동차주식회사 자동차의 배기가스 정화장치 및 그 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015224635A1 (de) 2016-10-06
CN106014565B (zh) 2019-10-18
US20160290272A1 (en) 2016-10-06
US9803525B2 (en) 2017-10-31
CN106014565A (zh) 2016-10-12
KR101684531B1 (ko) 2016-12-08
DE102015224635B4 (de) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101684502B1 (ko) 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 방법
KR101703611B1 (ko) 린 녹스 트랩과 선택적 환원 촉매를 구비한 배기 가스 정화 장치에서 린 녹스 트랩의 재생 방법 및 배기 가스 정화 장치
KR101684531B1 (ko) 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에 흡장되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치
KR101655211B1 (ko) 린 녹스 트랩과 선택적 환원 촉매를 구비한 배기 가스 정화 장치 및 이의 제어 방법
JP6305128B2 (ja) リーンノックストラップの脱硫装置および方法
KR101251519B1 (ko) 질소산화물 저감 촉매에 저장되는 황산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치
KR101251505B1 (ko) 질소산화물 저감 촉매에 저장되는 질소산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치
KR101886088B1 (ko) 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 방법
KR101673358B1 (ko) 린 녹스 트랩과 선택적 환원 촉매를 구비한 배기 가스 정화 장치에서 린 녹스 트랩의 재생 방법 및 배기 가스 정화 장치
US10287944B2 (en) Exhaust purification system and method of desulfurizing lean NOx trap of exhaust purification system provided with lean NOx trap and selective catalytic reduction catalyst
KR101683512B1 (ko) 린 녹스 트랩의 재생 시 환원되는 질소산화물의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치
KR101713743B1 (ko) 선택적 환원 촉매가 코팅된 디젤 매연 필터의 재생 방법 및 배기 가스 정화 장치
KR101673352B1 (ko) 배기 가스 정화 장치의 린 녹스 트랩에서 발생되는 암모니아의 양을 계산하는 방법 및 배기 가스 정화 장치
US9765663B2 (en) Method of regenerating lean NOx trap of exhaust purification system provided with lean NOx trap and selective catalytic reduction catalyst and exhaust purification system
KR102518593B1 (ko) SDPF의 NOx 정화 효율 보정 방법
KR102394582B1 (ko) 배기 시스템, 및 이의 제어방법
KR20190030901A (ko) 배기가스 정화장치 및 sdpf 내 탄화수소(hc) 피독량 계산 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant