KR20160119248A - 연소 엔진에서 나오는 질소산화물 배기물을 제어하는 시스템 및 방법 - Google Patents

연소 엔진에서 나오는 질소산화물 배기물을 제어하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 배기가스 처리 시스템(350)에서 연소 엔진(301)에서의 연소에 의해 발생되는 질소산화물(NOx)을 포함하는 배기가스 스트림(303)을 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 배기가스 처리 시스템(350)에 배치되어 있는 제1 주입 장치(371)를 사용하여, 배기가스 스트림(303) 내로 제1 첨가제를 공급하는 제1 공급(210)과, 상기 제1 첨가제를 사용하여 상기 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 영향을 주기 위해, 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 영향을 미치는 제1 임팩트(220)와, 상기 제1 장치(331) 하류에 배치되어 있는 제2 주입 장치(372)를 사용하여, 배기가스 스트림(303) 내로 제2 첨가제를 공급하는 제2 공급(230) 및 상기 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제를 사용하여 상기 제2 주입 장치(372) 하류에 배치되어 있는 제2 장치(332)에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 영향을 주기 위해, 제2 주입 장치(372) 하류에 배치되어 있는 제2 장치(332)에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 영향을 미치는 제2 임팩트(240)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 임팩트(220)를 제공하는 상기 제1 장치(331) 및 상기 제2 임팩트(240)를 제공하는 상기 제2 장치(332)에 대한 전반적인 능력에 기초하여 상기 제1 공급(210) 및 상기 제2 공급(230) 중 하나 이상을 제어하여, 상기 배기가스 처리 시스템(350)에 의해 상기 배기가스 스트림(303) 내에서의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가 제공된다.

Description

연소 엔진에서 나오는 질소산화물 배기물을 제어하는 시스템 및 방법 {METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING NITROGEN OXIDE EMISSIONS FROM A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 배기가스 스트림 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 청구항 제26항의 전제부에 따른 배기가스 스트림의 처리를 위해 배치되어 있는 배기가스 처리 시스템, 본 발명에 따른 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에도 관한 것이다.
아래에 기재되어 있는 사항은 본 발명의 배경을 구성하는 것으로, 이러한 배경이 반드시 본 발명의 선행기술을 구성하는 것은 아니다.
주로 도시 지역에서의 환경오염과 대기질에 대한 정부의 관심이 증가하는 것과 관련하여, 여러 나라에서 연소 엔진에서 나오는 배기물에 대한 배출 기준과 규제가 제정되어 있다.
이러한 배출 기준이 예컨대 차량들의 연소 엔진에서 발생되는 배기물질의 허용 가능한 한도를 규정하는 요건을 구성하는 것이 보통이다. 예를 들면, 질소산화물(NOx), 탄화수소(CxHy), 일산화탄소(CO) 및 입자상 물질(PM)의 배출 레벨이 이러한 기준에 따라 대부분의 차량에 대해 규제된다. 일반적으로 연소 엔진들이 장착되어 있는 차량들은 이러한 배출물을 다양한 정도로 배출한다. 본 명세서에서는 주로 차량에 적용되는 것과 관련하여 본 발명을 설명한다. 그러나 본 발명은, 연소 엔진으로부터 발생되는 배출물에 대해 규제와 기준이 적용되는 예컨대 배와 같은 선박 또는 비행기/헬리콥터와 같이 연소 엔진들이 사용되는 모든 분야에 실질적으로 적용될 수 있다.
이들 배출물 기준에 부합되도록 하기 위한 노력의 일환으로, 연소 엔진의 연소에 의해 발생되는 배출물들이 처리(정화)된다.
연소 엔진에서 나오는 배출물들을 처리하는 통상적인 방식은 소위 촉매 정화 공정으로 구성된다. 이는 연소 엔진이 장착되어 있는 차량들이 적어도 하나의 촉매를 포함하는 것이 일반적이기 때문이다. 예를 들어, 연소 개념, 연소 전략 및/또는 차량에 사용되는 연료의 종류 및/또는 정화 대상이 되는 배기가스 스트림 내에 존재하는 화합물의 종류에 따라 그에 적당한 다양한 형태의 촉매들이 사용된다. 이하에서 질소산화물(NOx)로 호칭되는 적어도 질소계 가스(일산화질소, 이산화질소)와 관련하여, 질소산화물(NOx) 주로 질소 가스와 수증기를 줄이기 위해, 차량들은 촉매를 포함하되, 연소 엔진 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림에 첨가제를 공급한다. 이에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
이러한 형태의 환원, 주로 중대형 화물 차량에서의 환원을 위해 통상적으로 사용되는 촉매의 종류가 선택적 촉매 환원장치(SCR: Selective Catalytic Reduction) 촉매이다. SCR 촉매기는 암모니아(NH3) 또는 배기가스 내에서 질소산화물(NOx)을 환원시키기 위한 첨가제로 암모니아가 발생/형성될 수 있는 화합물을 사용하는 것이 일반적이다. 연소 엔진에서 나오는 배기가스 스트림 내로 이 첨가제가 촉매의 상류에서 분사된다. 촉매에 부가되는 첨가제가 암모니아(NH3) 형태로 촉매에 흡수(저장)되어서, 배출물 내의 질소산화물(NOx)과 첨가제를 통해 활용 가능한 암모니아(NH3) 사이에서 산화 환원 반응이 일어날 수 있게 된다.
현대의 연소 엔진은, 엔진과 배기가스 처리 사이에 상호 협동 및 서로 영향을 미치는 시스템이다. 좀 더 상세하게는, 연소 엔진의 연료 효율과 질소산화물(NOx)을 줄일 수 있는 배기가스 처리 시스템의 능력 사이에는 상관관계가 있다. 연소 엔진에서, 엔진의 연료 효율/총 효율과 엔진에서 발생되는 질소산화물(NOx) 간에 상관관계가 있다. 이러한 상관관계가 해당 시스템에서 연료 효율과 발생되는 질소산화물(NOx) 사이에 양(positive)의 상관관계가 있는 지를 밝혀주게 된다. 다시 말하면, 더 많은 양의 질소산화물(NOx)을 배출하는 엔진에 예컨대, 더 높은 연소 효율을 달성할 수 있는 최적의 분사 타이밍을 선택함으로써, 적은 양의 연료를 소모하게 할 수 있다. 이와 유사하게, 발생되는 입자상 물질(PM)과 연료 효율 사이에는 음(negative)의 상관관계가 있는데, 이는 엔진에서 배출되는 입자상 물질(PM)의 양이 증가한다는 것은 연료 소모를 증가시키는 것과 연관되어 있음을 의미한다. 이러한 상관관계가, 연료 소모와 입자상 물질의 배출과 관련된 엔진의 최적화가 질소산화물(NOx)의 양을 상대적으로 많게 하는 방향으로 이루어지는 SCR-촉매를 포함하는 배기가스 처리 시스템의 광범위한 사용에 대한 배경이 된다. 이들 질소산화물(NOx)의 환원은, SCR 촉매기를 포함할 수도 있는 배기가스 처리 시스템 내에서 실시된다. 엔진과 배기가스 처리가 서로 보완되는 엔진과 배기가스 처리 시스템의 설계에 있어 통합된 접근을 통해, 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM)의 배출이 감소되는 동시에 연료 효율이 높아지게 된다.
배기가스 처리 시스템에 포함되어 있는 기재(substrate) 체적을 증가시키면 특히 기재를 통한 배기 유동의 고르지 못한 분배에 의한 손실이 감소되어 배기가스 처리 시스템의 성능이 어느 정도까지는 향상될 수 있다. 동시에, 증가된 기재 체적은 배압을 더 크게 하여, 변환 정도가 높아짐에 따라 연료 효율에 있어서의 이득을 상쇄시킨다. 증가된 기재 체적은 또한 비용을 증대시킨다. 이에 따라, 예를 들면, 배기가스 처리 시스템의 크기 및/또는 제조비용 측면에서 크기를 지나치게 크게 하지 않고 및/또는 배기가스 처리 시스템의 넓이(spread)를 제한함으로써 배기가스 처리 시스템을 최적화하여 사용하는 것이 중요하다.
일반적으로 촉매장치 특히 환원 촉매 장치의 기능과 효율은 환원 촉매 장치의 온도에 큰 영향을 받는다. 본 명세서에서, "환원 촉매 장치의 온도(temperature over the reduction catalyst)"라는 용어는 환원 촉매 장치를 통과하는 배기가스 스트림 내/에서/있어서(in/at/for)의 온도를 의미한다. 기재의 열 교환 능력에 의해 기재는 이 온도에 있는 것으로 간주된다. 환원 촉매 장치가 저온에 있을 때, 질소산화물(NOx)의 환원이 효과적이지 못한 것이 일반적이다. 배기 온도가 낮은 경우에도, 배기가스 내의 NO2/NOx 분률이 촉매 작용의 능력을 증대시킬 수 있는 어느 정도의 잠재력을 제공한다. 그러나 환원 촉매 장치의 온도와 NO2/NOx 분률은 많은 요인들 예컨대 운전자가 차량을 어떻게 운전하는지에 따라 상당히 달라질 수 있기 때문에, 이들은 일반적으로 제어하기가 어렵다. 예를 들면, 환원 촉매 장치의 온도는 운전자 및/또는 크루즈 제어에 의해 요청되는 토크, 차량이 위치하는 도로 구간의 외형 및/또는 운전자의 운전 스타일에 따라 달라질 수 있다.
산화 촉매기, 디젤 입자 필터 및 환원 촉매 장치를 포함하며, 유로 Ⅵ 배출 표준(이하에서 "유로 Ⅵ-시스템"이라고 부름)을 만족시키는 데에 사용되고 있는, 아래에 상세하게 기재되어 있는 시스템과 같은 종래의 배기가스 처리 시스템은 촉매/필터의 큰 열 질량/관성 및 예컨대 배기 파이프, 소음기 및 많은 연결부들 같은 배기가스 처리 시스템 중 나머지 부분의 큰 열 질량/관성과 관련된 문제들을 안고 있다. 예를 들면, 엔진과 배기가스 처리 시스템이 차가운 상태에 있는 냉시동(cold start)할 때, 그리고 예를 들면 시내 주행을 하다 고속도로 주행을 할 때 또는 아이들링 및 동력을 인출할 때와 같이 이전에 요청되는 토크보다 더 큰 토크가 요구되는, 저 배기 온도에서 스로틀(throttle)할 때, 이러한 종래의 배기가스 처리 시스템에서는, 주로 디젤 입자 필터의 열 질량/관성이 크기 때문에, 환원 촉매 장치의 온도가 매우 서서히 올라간다. 이에 의해, 예를 들어 냉시동할 때 그리고 차량이 온도- 및/또는 유동 전이 요소(flow transient elements)들과 함께 작동할 때, 환원 촉매 장치의 기능이 열화되고 이에 따라 질소산화물(NOx)의 환원 역시 열화된다. 이러한 열화에 의해 배기 정화가 불량해질 수 있으며, 환경을 오염시킬 위험이 발생된다. 또한, 환원 촉매 장치의 기능이 열화됨에 따라, 배기 정화와 관련된 규제 사양을 달성하지 못할 위험성도 증가한다. 이와 같이 기능이 열화함에 따라 연료 소모에도 부정적인 영향이 미친다. 이는, 다양한 온도 증가 대책을 통해 환원 촉매 장치의 온도와 효율을 증대시키기 위해, 더 많은 연료 에너지가 필요하기 때문이다.
이에 따라, 현대의 배기가스 처리 시스템의 기능을 최적화하여야 한다는 수요가 있다.
본 발명의 하나의 목적은 변화하는 상태에서도 높은 성능과 우수한 기능을 제공할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징부에 따르는 전술한 방법을 통해 달성된다. 이 목적은 청구항 제26항의 특징에 따르는 전술한 배기가스 처리 시스템과, 전술한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 의해서도 달성된다.
본 발명에 의하면, 연소 엔진에서의 연소에 의해 발생되며, 질소산화물(NOx)을 포함하는 배기가스 스트림을 처리하는 방법 및 배기가스 처리 시스템이 제공된다.
배기가스 처리 시스템에 배치되어 있는 제1 주입 장치를 사용하여, 배기가스 스트림 내로의 제1 첨가제의 제1 공급이 이루어진다.
제1 주입 장치의 하류에 배치되어 있는 제1 장치에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 영향을 주기 위해, 제1 첨가제가 제1 장치에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 대한 제1 임팩트(impact)를 주기 위해 사용된다.
배기가스 처리 시스템에 배치되어 있는 제2 주입 장치를 사용하여, 배기가스 스트림 내로의 제2 첨가제의 제2 공급이 이루어진다.
제2 주입 장치의 하류에 배치되어 있는 제2 장치에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 영향을 주기 위해, 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제가 제2 장치에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 대한 제2 임팩트를 주기 위해 사용된다.
본 발명에 따르면, 배기가스 처리 시스템에 의해서 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공하기 위해, 제1 임팩트를 제공하는 제1 장치와 제2 임팩트를 제공하는 제2 장치의 총 능력(total ability)에 기초하여 제1 공급 및 제2 공급 중 하나 이상이 제어된다.
본 발명을 사용함으로써, 예를 들어 환원에 의해 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)의 양에 영향을 주기 위해, 제1 및 제2 장치가 사용된다. 또한, 첨가제의 공급이 제어되는데, 이는 시스템에서 질소산화물(NOx)에 미치는 총 임팩트를 기초로 하여, 제1 및 제2 장치 각각에 관한 질소산화물(NOx)에 미치는 영향도 제어한다. 이는, 제1 및 제2 장치에 의해 제공되는 영향 사이의 협동(cooperation)/공생(symbiosis)이 최적화될 수 있음을 의미한다.
제1 장치에서 질소산화물(NOx)에 미치는 제1 임팩트는, 제1 장치의 활동(activity)이 제2 장치의 기능의 보완을 구성하는 방식으로 제어될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 장치에서 질소산화물(NOx)에 미치는 제2 임팩트는, 제2 장치의 활동이 제1 장치의 기능의 보완을 구성하는 방식으로 제어될 수 있다.
제1 장치 및/또는 제2 장치를 최적화할 수 있는 이들 가능성은 배기가스 정화가 전반적으로 효율적으로 이루어지도록 하며, 이는 최종 배기가스 처리 시스템의 상태(condition) 및/또는 특성(characteristic)을 잘 반영한다.
이는, 본 발명이 많은 다양한 조건 아래에서 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 예를 들어 필요로 하는 환원과 같은 필요로 하는 영향을 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 발명에 의하면 많은 상태 및/또는 구동 모드에서 종래의 시스템에 비해 배기가스 처리 시스템에서 배출되는 질소산화물(NOx)에 대한 법정 사양 및/또는 기준이 더 잘 충족될 수 있게 된다.
예를 들어, 제1 장치와 제2 장치 사이에 입자 필터가 배치되어 있다면, 입자 필터의 열 관성/질량이 매우 크기 때문에, 이는 제1 및 제2 장치가 서로 다른 온도 함수/온도 프로세스에 노출되어 있다는 것을 의미한다. 본 발명은, 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 영향을 미치는 제1 및 제2 장치 각각의 능력을 고려함으로써, 제1 및 제2 장치 모두에 대한 기능을 최적화를 할 수 있어서, 전반적으로 요구되어지는 능력이 제공되게 된다.
본 발명의 사용을 통해, 차량의 연료 최적화가 더 잘 이루어지게 되는데, 이는 더욱 연료 효율적인 방식으로 엔진을 제어할 수 있는 잠재력이 있어서, 엔진에 대한 더 고효율이 얻어지게 된다. 이에 따라 본 발명이 사용되는 경우, 성능 이득(performance gain) 및/또는 이산화탄소(CO2)의 배출 감소가 이루어질 수 있다.
본 발명의 사용을 통해, 이산화질소(NO2)로 이루어진 질소산화물(NOx)의 분률이 능동적으로 제어될 수 있는데, 이는 배기가스 처리 시스템에서 산화 코팅 예를 들어 귀금속을 포함하는 산화 코팅이 된 하나 이상의 기재의 상류에서 질소산화물(NOx)의 양을 능동 제어함으로써 이루어진다. 촉매 성능에 있어서의 유리한 점 외에도, 높은 NOx-변환과 같은 이러한 비(NO2/NOx)의 제어는 독성이 강하고 냄새가 독한 배출물인 이산화질소(NO2)와 같은 배출물을 감소시킬 수 있다. 이는, 이산화질소(NO2) 배출물의 양을 줄일 수 있기 때문에, 미래에 도입될 수 있는 이산화질소(NO2)와 관련된 별도의 법정 사양 측면에서 유리하다. 이는, 예를 들어 배기 정화 시에 이산화질소(NO2)의 분률이 배기가스 처리 시스템에서 직접 영향을 받을 수 없는 유로 Ⅵ-시스템과 비교될 수 있는데, 이는 유로 Ⅵ-시스템에서는 이산화질소(NO2)의 분률이 사용(usage)/조작(operation)에 의해 기인하며, 어떠한 방식으로도 제어될 수 없기 때문이다.
본 발명은, 제1 및 제2 장치 상류에 예컨대 우레아 같은 환원제를 주입하기 위해 2개의 주입 장치가 조합되어 협동으로 사용됨으로서, 환원제의 혼합과 잠재적인 증기화를 가능케 한다는 점에서 유리한데, 이는 환원제의 분사가 물리적으로 분리되어 있는 두 지점 사이에서 분리되기 때문이다. 이는 환원제가 배기가스 처리 시스템을 국부적으로 냉각시킬 위험성을 감소시킨다. 배기가스 처리 시스템이 국부적으로 냉각되면, 환원제가 투입되는 지점이나 투입 지점의 하류에서 침전물이 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명을 포함할 수 있는 예시적 차량을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 처리를 위한 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 처리 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 발명이 실시될 수 있는 제어 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서, 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 첨부된 도면들에서, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 사용하였다.
도 1은 배기가스 처리 시스템(150)을 포함하는 예시적 차량(100)을 개략적으로 나타낸 도면으로, 배기가스 처리 시스템(150)은 본 발명의 일 실시형태에 따른 시스템일 수 있다. 파워-트레인은 연소 엔진(101)을 포함하며, 연소 엔진(101)은 통상적인 방식으로 연소 엔진(101) 상의 출력 샤프트(102)를 거치고 통상적으로 플라이휠을 거치며 클러치(106)를 거쳐 기어박스(103)에 연결되어 있다.
연소 엔진(101)은 제어 장치(155)를 통해 엔진의 제어 시스템에 의해 제어된다. 이와 마찬가지로, 클러치(106)와 기어박스(103)가 하나 또는 그 이상의 적용가능한 제어 장치(도시하지 않음)의 도움을 받아 차량의 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 물론, 차량의 파워-트레인이 통상적인 자동 기어박스 형태나 하이브리드 파워-트레인 형태 등과 같은 다른 형태의 파워-트레인일 수도 있다.
기어박스(103)에서 나온 출력 샤프트(107)가 예컨대 통상적인 차동장치 같은 최종 구동장치(108)를 거쳐 휠들(113, 114)과, 상기 최종 구동장치(108)에 연결되어 있는 구동 샤프트들(104, 105)을 구동시킨다.
차량(100)은 실린더들로 구성될 수 있는 연소 엔진(101)의 연소실에서의 연소에 의해 발생되는 배기물을 처리/정화하기 위한 배기가스 처리 시스템/배기가스 정화 시스템(150)도 포함한다. 배기가스 처리 시스템(150)은 제어 장치(160)를 통해 차량의 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면, 연소 엔진에서의 연소에 의해 발생되며, 질소산화물(NOx)을 포함하는 배기가스 스트림을 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법이 도 2에서 흐름도를 사용하여 도시되어 있다.
이 방법의 제1 단계 210에서, 배기가스 처리 시스템에 배치되어 있는 제1 주입 장치를 사용하여, 배기가스 스트림 내로 제1 첨가제의 제1 공급이 이루어진다. 본 발명에 따르면, 이 제1 공급은, 아래에 설명되어 있듯이, 제1 임팩트를 제공하는 제1 장치의 전반적인 능력과, 아래에 설명되어 있듯이, 제2 임팩트를 제공하는 제2장치의 전반적인 능력에 기초하여 제어될 수 있으며, 이에 따라 배기가스 처리 시스템에 의해서 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가 제공될 수 있다.
이 방법의 제2 단계 220에서, 제1 주입 장치 하류에 배치되어 있는 제1 장치에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 영향을 주기 위해, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 대한 제1 임팩트를 주는 데에 제1 첨가제가 사용된다. 여기서, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 대한 영향이 제1 장치 내에서 이루어진다.
이 방법의 제3 단계 230에서, 제1 장치의 하류에 배치되어 있는 제2 주입 장치를 사용하여 배기가스 스트림 내로의 제2 첨가제의 제2 공급이 이루어진다. 본 발명에 따르면, 제2 공급은, 제1 임팩트를 제공하는 제1 장치와, 아래에 기재되어 있듯이, 제2 임팩트를 제공하는 제2 장치의 전반적인 능력에 기초하여 제어될 수 있으며, 이에 따라 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 요구되는 총 임팩트가 배기가스 처리 시스템에 의해 제공될 수 있게 된다.
이 방법의 제4 단계 240에서, 제2 주입 장치의 하류에 배치되어 있는 제2 장치에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 영향을 주기 위해, 제1 및/또는 제2 첨가제가 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 대한 제2 임팩트를 주는 데에 사용된다. 여기서, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 대한 영향이 제2 장치 내에서 이루어진다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 제1 공급 및 제2 공급 중 하나 이상이 제어되며, 이에 따라 이에 대응하는 질소산화물(NOx)에 대한 제1 임팩트(220) 및 제2 임팩트(240) 중 하나 이상이, 제1 임팩트(220)를 제공하는 제1 장치 및 제2 임팩트(240)를 제공하는 제2 장치의 전반적인 능력에 기초하여 제어됨에 따라, 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가 배기가스 처리 시스템에 의해 제공된다.
본 발명의 사용을 통해, 질소산화물(NOx)과 관련하여 배기가스 처리를 최적화하기 위해, 제1 및 제2 장치에 의해 제공되는 영향들 사이에 협동/공생이 사용될 수 있다.
질소산화물(NOx)에 대한 제1 임팩트(220) 및 제2 임팩트(240)가 각각 제어되어서, 제1 장치의 활동이 제2 장치의 기능을 보완하고 및/또는 제2 장치의 활동이 제1 장치의 기능을 보완할 수 있게 된다. 제1 장치 및/또는 제2 장치를 최적화할 수 있는 가능성이 있음으로 인해 배기가스 정화가 전반적으로 효율적으로 이루어지고, 최종 배기가스 처리 시스템의 배치가스 처리의 상태 및/또는 특성을 잘 반영하게 된다.
일 실시형태에 따르면, 질소 및/또는 탄화수소 화합물(250)을 산화시키고 그을음(260)을 여과하고 산화시키기 위해, 제1 장치와 제2 주입 장치 사이에, 산화 촉매기(DOC)와 그 하류에 입자 필터(DPF)가 배치되어 있다. 일 실시형태에 따르면, 질소 및/또는 탄화수소 화합물(250)의 산화(250) 및 그을음(260)의 여과와 산화 모두가 적어도 일부분이 코팅된 입자 필터(cDPF)에 의해 실시될 수도 있다.
제1 및 제2 장치 사이에 입자 필터가 배치되어 있는 경우, 이는 제1 및 제2 장치가 서로 다른 온도 함수/온도 프로세스에 노출되어 있음을 의미하는데, 이는 입자 필터의 열 관성(inertia)/질량(mass)이 상당히 크기 때문이다. 본 발명은, 전반적으로 요구되는 능력이 제공될 수 있도록 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 영향을 미치는 제1 및 제2 장치 각각의 능력을 고려함으로써, 제1 및 제2 장치 모두의 기능을 최적화할 수 있다.
본 발명에 의해 얻어질 수 있는, 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트는 연소 엔진의 현재 작동 조건, 모델링된 작동 조건 및/또는 예측되는 작동 조건에 기초하여 및/또는 질소산화물(NOx)의 배출에 있어서의 하나 이상의 문턱 값에 기초하여 결정될 수 있다. 이 문턱 값은 질소산화물(NOx) 배출에 대한 당국에서 결정하는 법정 사양에 대응하는 문턱 값으로 구성되거나 그러한 문턱 값에 상응할 수 있다. 문턱 값은 질소산화물(NOx)의 허용 배출량을 대표하거나 및/또는 질소산화물(NOx)의 최대 희망 배출량에 대응하는 기준 값이다.
이에 따라, 본 발명은 많은 다양한 작동 상태에서도, 배출에 대한 법정 사양 혹은 그와 유사한 기준을 충족시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(210)의 제어는, 제1 첨가제의 제1 공급(210)이 감소되는 방식으로 실시된다.
일 실시형태에 따르면, 제1 공급(210)의 이러한 감소는 제1 첨가제의 제1 공급(210)의 중단에 상응한다. 일 실시형태에 따르면, 제2 장치가, 그 제2 장치에 의한 제2 임팩트(240)를 통해 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있다면, 제1 첨가제의 제1 공급(210)의 중단이 용인될 수 있다. 다시 말하면, 예를 들어 제2 임팩트(240)가 질소산화물(NOx)의 배출에 적용되는 법정 사양에 충분히 대처할 수 있는 경우라면, 제1 공급(210)이 중단되도록 제어될 수 있다.
제1 첨가제의 제1 공급(210)이 중단된다는 것은, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 대한 제1 임팩트(220)가 상당히 감소되어서, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양이 상대적으로 영향을 받지 않으면서 제1 장치를 통과하여 배기가스 처리 시스템 내에서 후속하는 부품들 예를 들어 후속하는 입자 필터(DPF)에 도달한다는 것을 의미한다. 입자 필터는 적어도 부분적으로 코팅된 입자 필터(cDPF)일 수 있다. 필터 내에서 그을음 산화의 효율을 높이기 위해, 입자 필터(DPF/cDPF)가 이렇게 큰 질소산화물(NOx_1)의 활동을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전술한 바와 같이 제1 공급의 감소가 예컨대 중단을 구성하는, 제1 공급(210)이 감소되는 중에 및/또는 감소된 후에 제1 장치가 재생될 수 있다. 재생하는 동안에, 제1 장치 내에 축적될 수 있는 제1 첨가제 잔류물이 제거될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 첨가제의 제1 공급(210)의 감소 및/또는 중단이 기간(Tstop _1) 동안에 계속될 수 있다. 기간(Tstop _ 1)은 제1 장치 내에서 제1 첨가제의 잔류물을 제거하는 데에 소요되는 시간에 상응하는 기간 및/또는 제2 장치가 질소산화물(NOx)에 요구되는 영향을 제공할 수 있는 동안의 시간의 길이를 구비한다.
제1 임팩트(220)를 제공하는 제1 장치의 능력은 다수의 파라미터에 따라 영향을 받을 수 있다. 제1 장치의 촉매 특성이 그러한 파라미터를 구성하며, 예를 들어 제1 장치의 촉매 유형(type), 제1 장치가 작동하는 온도 인터벌, 제1 장치에 대한 첨가제의 커버리지 정도 및/또는 제1 장치에서의 온도에 따라 촉매 특성이 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 첨가제의 제2 공급(230)의 제어는 제2 첨가제의 제2 공급(230)의 감소에 대해서도 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 제2 공급(230)의 감소는 제2 공급(230)의 중단에 대응할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 제1 장치만으로 제1 임팩트(220)를 통해 배기가스 스트림 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있는 경우라면, 제2 공급(230)의 중단에 이르는 제어가 용인될 수 있다.
제2 장치(332) 내에 축적되어 있는 제2 첨가제의 잔류물을 제거하기 위해, 제2 첨가제의 제2 공급(230)이 감소되는 동안 및/또는 감소된 후에, 및/또는 제2 공급(230)이 중단된 후에 제2 장치가 재생될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 첨가제의 제2 공급(230)의 감소 및/또는 중단이 기간(Tstop _2) 동안에 계속될 수 있다. 기간(Tstop _ 2)은 제2 장치 내에서 제2 첨가제의 잔류물을 제거하는 데에 소요되는 시간에 상응하는 기간 및/또는 제1 장치가 질소산화물(NOx)에 요구되는 영향을 제공할 수 있는 동안의 시간의 길이를 구비한다.
제2 임팩트(240)를 제공하는 제2 장치의 능력은 다수의 파라미터에 따라 영향을 받을 수 있다. 제2 장치의 촉매 특성이 그러한 파라미터를 구성하며, 예를 들어 제2 장치의 촉매 유형, 제2 장치가 작동하는 온도 인터벌, 제2 장치에 대한 첨가제의 커버리지 정도 및/또는 제2 장치에서의 온도에 따라 촉매 특성이 달라질 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(210)의 제어 및/또는 제2 첨가제의 제2 공급(230)의 제어가, 각각 제1 공급(210) 및/또는 제2 공급(230)을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 대한 제1 임팩트(220)는, 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)를 통한 질소산화물(NOx)의 환원 및/또는 제1 슬립-촉매기(SC1)를 통한 배기가스 스트림 내의 잠재적 첨가물의 산화에 의한, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양의 제1 감소를 포함한다. 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 제1 주입 장치의 하류에 배치되어 있고, 제1 슬립-촉매기(SC1)는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)의 하류에 배치되어 있다.
그런 다음, 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)로부터 첨가제의 슬립(slip)이 일어날 때까지, 제1 첨가제의 제1 공급(210)이 증가되는 방식으로, 제1 공급(210)의 제어가 실시된다. 첨가제의 슬립은 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에서 첨가제에 대한 충진(filling)/커버리지(coverage)에 의한 것일 수 있으며, 이는 제1 공급(210)을 증가시킬 때 나타나며, 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에서의 첨가제의 최대 충진 정도에 대한 값을 초과할 때 나타난다. 다시 말하면, 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 최대 중친 정도에 이를 때까지 첨가제가 채워져서, 제1 장치 내에서 질소산화물(NOx)의 환원이 매우 효율적으로 이루어지게 된다.
제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에서 나온 첨가제의 슬립이 통과하는 방식으로 제1 첨가제의 제1 공급(210)의 증가가 이루어지고, 제1 슬립-촉매기(SC1)에 도달하는 첨가제의 슬립은 제1 슬립-촉매기(SC1)에 실질적으로 저장 및/또는 산화될 수 있다. 이에 따라, 예컨대 산화 촉매기(DOC) 및/또는 입자 필터(DPF/cDPF) 같이 하류에 배치되어 있는 부품들에 실질적으로 첨가제가 배기가스 스트림을 따라 들어가지 않게 되어 이들 부품들의 기능에 나쁜 영향을 주지 않게 된다.
일 실시형태에 따르면, 질소산화물(NOx_1)의 제1 양은 제1 장치에 도달하는 이산화질소(NO2_1)의 제1 양과 질소산화물(NOx_1)의 제1 양 간의 제1 비(NO2_1/NOx_1)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 측정된, 모델링된 및/또는 예측된 값으로서, 이러한 제1 비(NO2_1/NOx_1)에 대해 값(NO2_1/NOx_1)det이 결정될 수 있다. 이 실시형태에서, 예컨대 산화 촉매기(DOC) 같은 하나 이상의 산화 부품이 제1 장치의 상류에 배치될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(210)은 이렇게 결정된 값(NO2_1/NOx_1)det에 기초할 수 있으며, 이에 따라 "패스트 SCR"로도 불리는 패스트 환원기가 제1 장치 내에 사용될 수 있는 방식으로 제어될 수 있다. 이에 따라 제1 장치에서의 환원이 질소산화물(NO)과 이산화질소(NO2) 모두에 걸친 환원 경로를 거쳐, 가능하면 최대로 이루어지는 방식으로, 제1 공급(210)이 제어될 수 있다. 이에 따라 촉매와 관련되어 필요로 하는 체적이ㅣ 감소될 수 있다. 패스트 환원에서, 이 반응은 질소산화물(NO)과 이산화질소(NO2)의 균등한 부분을 사용하며, 이는 몰 비(NO2/NOx)의 최적 값이 거의 50%라는 것을 의미한다.
제2 장치에 도달하는 이산화질소(NO2_2)의 제2 양과 질소산화물(NOx_2)의 제2 양 사이의 대응 비(NO2_2/NOx_2)가 결정되어, 제2 첨가제의 제2 공급(230)을 제어하는 데에 사용될 수 있다. 이에 따라, 제2 장치 내에서 패스트 환원이 사용될 수 있는 방식으로, 제2 비에 대한 측정 값(NO2_2/NOx_2)det에 기초하여, 제2 공급(230)이 제어된다. 이 실시형태에서, 예컨대 산화 촉매기(DOC) 같은 하나 이상의 산화 부품이 제1 장치의 상류에 배치될 수 있다.
통상의 기술자라면 본 발명에 따른 배기가스 스트림 처리 방법이, 컴퓨터 내에서 컴퓨터 프로그램이 실행될 때 컴퓨터가 그 방법을 실행하도록 하는, 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다는 것을 알고 있을 것이다. 컴퓨터 프로그램은 통상적으로 컴퓨터 프로그램 제품(403)의 일부분을 형성하며, 그 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 프로그램이 저장되는 적당한 디지털 비휘발성/영구한/지속적인/내구성 있는 저장 매체를 포함한다. 상기 비휘발성/영구한/지속적인/내구성 있는 컴퓨터 판독 가능 매체는 적당한 메모리, 예를 들면: ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EPROM(Erasable PROM), Flash, EEPROM(Electrically Erasable PROM), 하드 디스크 기기 등으로 구성될 수 있다.
도 4는 제어 장치(400)를 개략적으로 도시하고 있다. 제어 장치(400)는 계산기기(401)를 포함한다. 계산기기는 실질적으로 적당한 유형의 프로세서 또는 마이크로컴퓨터, 예컨대 디지털 신호 처리를 위한 회로(Digital Signal Processor, DSP) 또는 소정의 특정 기능을 가진 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASOC)로 구성될 수 있다. 계산기기(401)는 제어 장치(400)에 설치되어 있는 메모리 유닛(402)에 연결되어 있다. 메모리 유닛은 계산 유닛에 예를 들면 저장되어 있는 프로그램 코드 및/또는 저장되어 있는 데이터를 제공한다. 계산기기(401)는 계산을 하기 위해 이러한 데이터를 필요로 한다. 계산기기(401)는 메모리 유닛(402) 내에 중간 계산 결과 또는 최종 계산 결과를 저장하도록 설치되어 있다.
또한, 제어 장치(400)에는 입력 신호 및 출력 신호를 각각 수신하고 송신하기 위한 장치들(411, 412, 413, 414)이 구비될 수 있다. 이들 입력 및 출력 신호들은 입력 신호들을 수신하기 위한 장치(411, 413)에 의해 정보로 검출될 수 있는 파형, 펄스 또는 다른 어트리뷰트를 포함할 수 있으며, 이들은 계산기기(401)에 의해 처리될 수 있는 신호로 변환될 수 있다. 이들 신호들이 계산기기(401)에 제공된다. 출력 신호들을 송신하기 위한 장치들(412, 414)이 배치되어, 계산기기(401)에서 나온 계산 결과를 차량의 제어 시스템의 다른 파트 및/또는 신호들이 사용되는 부품들로 전달할 수 있는 출력 신호로 변환된다.
입력 및 출력 신호들을 수신하고 송신하기 위한 장기들과의 연결들 각각은 하나 또는 다수의 케이블에 의해 이루어질 수 있다; CAN(Controller Area Network) 버스, MOST(Media Oriented Systems Transport) 버스, 또는 다른 구성의 버스와 같은 데이터 버스 또는 무선 연결.
통상의 기술자라면 전술한 컴퓨터가 계산기기(401)로 구성될 수 있으며, 전술한 메모리가 메모리 유닛(402)으로 구성될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다.
일반적으로 현대 차량의 제어 시스템은 차량에서 흩어져 있는 다양한 부품들, 다수의 전자 제어 장치(ECU) 또는 컨트롤러를 연결하는 하나 또는 다수의 통신 버스들로 이루어진, 통신 버스 시스템으로 구성되어 있다. 이러한 제어 시스템은 다수의 제어 장치들과 하나 이상의 제어 장치들로 특수 기능이 분산되도록 하는 책임을 포함할 수 있다. 도시되어 있는 유형의 차량은 도 4에 도시되어 있는 것보다 더 많은 제어 장치를 구비할 수 있으며, 이는 통상의 기술자에게는 널리 알려져 있는 사실이다.
도시되어 있는 실시형태에서, 본 발명은 제어 장치(400)에서 실시될 수 있다. 그러나 본 발명은 차량 내에 이미 존재하고 있는 하나 또는 다수의 다른 제어 장치들에서 발명의 전부 혹은 일부가 실시될 수도 있으며, 또는 본 발명의 전용 제어 장치에서 실시될 수도 있다.
본 명세서에서, 장치들이 본 발명에 따른 방법의 단계들을 실시하도록 배치되어 있는 것으로 기술되어 있다. 이는, 장치들이 이들 방법 단계들을 실시할 수 있도록 셋업 및/또는 개작되는 것을 포함할 수도 있다.
도 3은 배기가스 처리 시스템(350)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 배기가스 처리 시스템은 배기 파이프(302)를 거쳐 연소 엔진(301)에 연결되어 있다. 연소 엔진(301)에서 연소 시에 발생되는 배기가스 즉 배기가스 스트림(303)(화살표로 표기되어 있음)이 배기가스 스트림(303) 내로 제1 첨가제를 부가하기 위해 배치되어 있는 제1 주입 장치(371)로 안내된다.
배기가스 처리 시스템(350)은 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제1 장치(331)를 포함하며, 제1 장치(331)는 그 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 제1 임팩트(220)를 제공하도록 배치되어 있다. 제1 장치 내에서 일어나는 이러한 제1 임팩트를 제공할 때, 제1 공급(210)이 이루어지는 동안에 배기가스 스트림(303) 내로 공급된 제1 첨가제가 사용된다.
배기가스 처리 시스템(350)은, 배기가스 스트림(303)에 제2 첨가제의 제2 공급(230)을 제공하기 위해, 제1 장치(331) 하류에 배치되어 있는 제2 주입 장치(372)도 포함한다.
제2 주입 장치(372) 하류에 제2 장치(372)가 배치되어서 그 제2 장치(372)에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 대한 제2 임팩트(240)를 제공한다. 이 제2 임팩트(240)를 제공할 때, 제2 주입 장치(372)에 의해 배기가스 스트림에 공급된 제2 첨가제가 사용된다.
배기가스 처리 시스템(350)은, 제1 임팩트(220)를 제공하는 제1 장치(331)와 제2 임팩트(240)를 제공하는 제2 장치(332)에 대한 전반적인 능력에 기초하여 제1 공급(210) 및 제2 공급(230) 중 하나 이상을 제어하도록 배치되어 있는, 하나 이상의 주입 제어 장치(374)도 포함한다. 이에 따라, 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가 배기가스 처리 시스템(350)에 의해 제공된다.
다시 말하면, 주입 제어 장치(374)는 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372) 중 하나 또는 다수의 주입 장치 및/또는 이들 주입 장치들(371, 372)에 첨가제를 공급하는 펌프 등 그와 유사한 장치들을 제어한다. 이에 따라, 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372)에 의해 배기가스 스트림 내로 충분한 양의 첨가제가 공급되어, 배기가스 스트림(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가 제공되게 된다.
본 발명에 따른 배기가스 처리 시스템은 본 발명에 따른 방법과 관련하여 위에서 기술한 것과 유사한 이점들을 구비한다. 예를 들면, 제2 장치의 작동을 보완하기 위해 제1 장치의 작동이 제어될 수 있으며, 그 반대로 작용할 수도 있다. 이에 따라, 최종 배기가스 처리 시스템의 상태 및/또는 특성을 고려하여, 전반적으로 효율적인 배기가스 정화가 제공되게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 배기가스 처리 시스템은, 제1 주입 장치(371) 상류에 배치되어 있는 제1 산화 촉매기(DOC1)(311) 및/또는 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제2 산화 촉매기(DOC2)(312)를 포함할 수 있다. 제1 산화 촉매기(DOC1)(311) 및/또는 제2 산화 촉매기(DOC2)(312)가 배기가스 처리 시스템(350) 내에서 배기가스 스트림(303) 내의 질소 화합물, 탄소 화합물 및/또는 탄화수소 화합물을 산화시키도록 배치되어 있다. 제1 산화 촉매기(DOC1)(311) 내에서 산화가 이루어지는 동안, 배기가스 스트림(303) 내의 일산화질소(NO) 중 일부가 이산화질소(NO2)로 산화된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 실질적으로 적당한 가수분해 코팅이 되어 있는 제1 가수분해 촉매 및/또는 제1 믹서가 제1 주입 장치(371)와 연관되어 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 가수분해 촉매 및/또는 제1 믹서는 우레아가 암모니아로 분해되는 속도 및/또는 첨가제와 배출물을 혼합하는 속도 및/또는 첨가제를 증발시키는 속도를 높이는 데에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 배기가스 처리 시스템(350)이 입자 필터(320)를 포함하는 경우에는, 입자 필터(320)는 제1 장치의 하류 또는 제2 산화 촉매기(DOC2)(312) 하류에 배치된다. 입자 필터(320)는 그을음 입자(soot particle)를 포집하고(catch) 산화시키도록 배치된다. 배기가스 스트림(303)이 입자 필터의 필터 구조물을 통과하도록 안내되고, 배기가스 스트림(303)에서 그을음 입자가 필터 구조물에 포집되어 입자 필터 내에서 축적 및 산화된다.
제1 산화 촉매기(DOC1)(311) 및/또는 제2 산화 촉매기(DOC2)(312)의 적어도 일부분에는 촉매적으로 산화성의 코팅이 피복되며, 이러한 산화성 코팅은 하나 이상의 귀금속 예를 들어 백금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 입자 필터(320)는 디젤 입자 필터(DPF)로 구성된다. 이 필터가 배기가스 스트림(303)으로부터 그을음 입자를 포집, 저장 및 산화시키는 데에 사용된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 입자 필터(320)는, 촉매적으로 산화성 코팅이 적어도 부분적으로 피복되어 있는 입자 필터(cDPF)로 구성된다. 이러한 산화성 코팅은 하나 이상의 귀금속을 포함할 수 있다. 즉, 입자 필터(320)의 적어도 일부분에는 하나 또는 다수의 귀금속 예를 들어 백금이 피복될 수 있다. 산화성 코팅을 포함하는 입자 필터(cDPF)는, 제2 장치(332)에서 이산화질소(NO2)의 레벨이 안정적인 상태가 되게 할 수 있다. 또한, 산화성 코팅을 포함하는 입자 필터(cDPF)를 사용한다는 것은, 비(NO2/NOx)의 값 즉 이산화질소(NO2)의 레벨이 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 일 실시형태에 따르면, 산화성 코팅을 포함하는 입자 필터(cDPF)가 사용되므로, 배기가스 처리 시스템 내에 제2 산화 촉매기(DOC2)(312)를 사용할 필요가 없다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제는, 암모니아(NH3) 또는 암모니아가 발생/형성/배출될 수 있는 우레아를 포함한다. 이 첨가제는 예를 들어 애드블루(AdBlue)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 첨가제는 서로 동일한 종류일 수도 있고, 다른 종류일 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 배기가스 처리 시스템(350)은 첨가제를 공급하기 위한 시스템(370)을 포함한다. 시스템(370)은 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372)에 첨가제 즉 예를 들어 암모니아 또는 우레아를 공급하도록 배치되어 있는 하나 이상의 펌프(373)를 포함한다.
첨가제를 공급하기 위한 시스템(370)의 일 실시예가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 이 시스템은 각각이 제1 장치(331)의 상류와, 제2 장치(332) 상류에 배치되어 있는, 제1 주입 장치(371) 및 제2 주입 장치(372)를 포함한다. 제1 주입 장치(371) 및 제2 주입 장치(372)는 첨가제를 하나 이상의 펌프(373)로 도관(375)을 거쳐 배기가스 스트림(303)에 투입하고, 그러한 첨가제와 배기가스 스트림을 혼합하는 주입 노즐들로 구성되는 것이 일반적이다. 하나 이상의 펌프(373)는 첨가제를 저장하고 있는 탱크/탱크들(376)과 하나 이상의 펌프(373) 사이의 하나 또는 다수의 도관(377)을 경유하여, 하나 이상의 탱크로부터 첨가제를 획득한다. 첨가제가 액상 및/또는 기체상일 수 있다는 점을 이해해야 한다. 첨가제가 액상인 경우, 펌프(373)는 액체 펌프이고, 하나 또는 다수의 탱크(376)는 액체 탱크이다. 첨가제가 기체상인 경우, 펌프(373)는 가스 펌프이고, 하나 또는 다수의 탱크(376)는 가스 탱크이다. 가스상과 액상 첨가제 모두가 사용되는 경우라면, 복수의 탱크와 펌프들이 배치되며, 이때 액상 첨가제를 공급하기 위해 하나 이상의 탱크와 하나의 펌프가 설치되고, 기체상 첨가제를 공급하기 위해 하나 이상의 탱크와 하나의 펌프가 설치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 하나 이상의 펌프(373)는, 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372) 각각에 제1 첨가제와 제2 첨가제를 공급하는 공동 펌프(joint pump)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 하나 이상의 펌프는 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372) 각각에 제1 첨가제와 제2 첨가제 각각을 공급하는 제1 및 제2 펌프를 포함한다. 첨가제 시스템(370)의 특정 기능에 대해서는 종래 기술에 잘 기재되어 있으므로, 첨가제의 분사와 관련해서는 상세하게 기재하지 않는다. 그러나 침전을 방지하고 예를 들어 질산암모늄(NH4NO3) 같은 원치않는 부산물이 형성되는 것을 방지하기 위해서는, 일반적으로 분사 시점/SCR-촉매기에서의 온도가 하한 문턱 온도보다는 높아야 한다. 그러한 하한 문턱 값에 대한 일 예로는 거의 200℃이다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 첨가제를 공급하기 위한 시스템(370)은 하나 이상의 펌프(373)를 제어하도록 배치되어 있는 주입 제어 장치(374)를 포함하며, 이에 따라 첨가제가 배기가스 스트림으로 공급된다. 일 실시형태에 따르면, 주입 제어 장치(374)는, 제1 첨가제의 제1 주입이 제1 주입 장치(371)를 통해 공급되게 하는 방식으로, 하나 이상의 펌프(373)를 제어하도록 배치되어 있는 제1 펌프 제어 장치(378)를 포함한다. 주입 제어 장치(374)는, 제2 첨가제의 제2 주입이 제2 주입 장치(372)를 통해 공급되게 하는 방식으로, 하나 이상의 펌프(373)를 제어하도록 배치되어 있는 제2 펌프 제어 장치(379)도 포함한다.
제1 및 제2 첨가제는 동일한 종류의 첨가제 예를 들어 우레아로 구성되는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 첨가제는 예를 들어 우레아와 암모니아 같이 다른 종류의 첨가제일 수 있다. 이는 제1 장치(331)와 제2 장치(332) 각각에 한 종류의 첨가제가 주입되고, 이에 따라 제1 장치(331)와 제2 장치(332) 각각에 대한 기능이 해당 첨가제에 대해 최적화될 수 있다는 것을 의미한다. 다른 종류의 첨가제가 사용되는 경우, 탱크(376)는 각각이 다른 종류의 첨가제를 저장하는 다수의 서브-탱크를 포함한다. 다른 종류의 첨가제를 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372)에 공급하기 위해, 하나 또는 다수의 펌프(373)가 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나 또는 다수의 탱크 및 하나 또는 다수의 펌프가 첨가제의 상태 즉 첨가제가 액상인지 아니면 기체상인지에 따라 그에 맞추어 개작된다.
하나 또는 다수의 펌프(373)가 첨가제 공급을 제어하는 제어 신호를 발생시키는 주입 제어 장치(374)에 의해 제어된다. 이에 따라 각각이 제1 장치(331) 및 제2 장치(332) 상류에 있는 제1 및 제2 주입 장치(371, 372) 각각에 의해 배기가스 스트림(303) 내로 소망하는 양의 첨가제가 분사된다. 보다 상세하게는, 제1 펌프 제어 장치(378)는 공동 펌프 또는 제1 주입 장치(371) 전용 펌프 중 하나를 제어하도록 배치되어서, 제1 주입 장치(371)에 의해 배기가스 스트림(303) 내로 공급되는 제1 주입이 제어된다. 제2 펌프 제어 장치(379)는 공동 펌프 또는 제2 주입 장치(372) 전용 펌프 중 하나를 제어하도록 배치되어서, 제2 주입 장치(372)에 의해 배기가스 스트림(303) 내로 공급되는 제2 주입이 제어된다.
배기가스 처리 시스템(350)에는, 배기가스 처리 시스템에서 질소산화물, 이산화질소 및/또는 온도를 측정하기 위해, 산화 촉매기(311)의 입구에, 제1 장치(331)의 입구에, 제2 장치(331)의 출구에, 산화 촉매기(312)의 입구에, 제2 장치(332)의 입구에 및/또는 제2 장치(332)의 출구에 배치되는, 하나 또는 다수의 NOx, NO2 및/또는 온도 센서들(361, 362, 363, 364, 365) 같은 하나 또는 다수의 센서들이 장착되어 있다.
제어 신호들 및/또는 하나 또는 다수의 NOx, NO2 및/또는 온도 센서들(361, 362, 363, 364, 365)에 의해 측정된 신호들을 하나 이상의 주입 장치(374)에 제공하도록 제어 장치(360)가 배치되어 있다. 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 그러한 제어 신호들 및/또는 측정 신호들에 기초하여 물질의 공급을 제어한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 공급(210)이 감소되는 방식으로 제1 첨가제의 제1 공급(210)을 제어하도록 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 배치되어 있다. 제2 임팩트(210)를 통해, 제2 장치(332)가 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있다면, 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 제1 공급(210)을 중단하도록 제1 공급(210)을 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 공급(210)의 중단은 후속 필터에서의 그을음 산화의 효율성을 증가시킬 수 있고, 및/또는 제1 장치(331)를 재생하는 데에 사용될 수도 있다.
이와 유사하게, 일 실시형태에 따르면, 제2 공급(230)이 감소되는 방식으로 제2 첨가제의 제2 공급(230)을 제어하도록 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 배치되어 있다. 제1 임팩트(220)를 통해, 제1 장치(331)가 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있다면, 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 제2 공급(230)을 중단하도록 제2 공급(230)을 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 공급(230)의 중단은 제2 장치(332)를 재생하는 데에 사용될 수도 있다.
도면에는 별개로 표기되어 있는 유닛들(378, 379)을 포함하는 하나 이상의 제어 장치(374)가 도시되어 있다. 이들 유닛들(378, 379)은 논리적으로 분리되어 있지만 물리적으로는 동일한 유닛 내에 실시되어 있을 수 있고, 또는 논리적으로 그리고 물리적으로 공통되게 배치/구현될 수 있다. 예를 들면, 이들 유닛들(378, 379)은 예를 들어 각 유닛이 방법의 각 단계를 실시하도록 작동/사용될 때, 프로세서에 공급되어 프로세서에 의해 사용되는 프로그램 코드 형태의 지령으로, 다른 그룹에 속하는 지령에 대응될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 전술한 제1 주입 장치(371), 및 전술한 제1 장치(331), 전술한 제2 주입 장치(372) 및 전술한 제2 장치(332)를 포함하는 거의 모든 배기가스 처리 시스템에서 구현될 수 있다. 제1 장치(331) 및 제2 장치(332) 각각은 아래에 기재되어 있는 바와 같이, 여러 다른 방식으로 배치될 수 있으며, 많은 다른 특성들/기능들을 구비할 수 있다.
본 발명의 여러 실시형태에 따르면, 제1 장치(331)는 다음 그룹들 중에서 하나를 포함할 수 있다.
- 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1);
- 하류에 제1 슬립-촉매기(SC1)가 후속하는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1);
- 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 1차적으로는 질소산화물(NOx)을 환원하고, 2차적으로는 배기가스 스트림(303) 내의 첨가제를 산화시키는 제1 슬립-촉매기(SC1);
- 하류에 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 후속하는 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제1 슬립-촉매기(SC1);
- 하류에 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 후속하고, 그 하류에 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 후속하는 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제1 슬립-촉매기(SC1);
- 배출부에 순수 산화 코팅이 피복되어 있는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1);
- 하류에 배출부에 순수 산화 코팅이 피복되어 있는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 후속하는 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1)가 1차적으로는 질소산화물(NOx)을 환원하고, 2차적으로는 배기가스 스트림(303) 내의 첨가제를 산화시키는 제1 슬립-촉매기(SC1).
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제2 장치(332)는 다음 그룹들 중 하나를 포함한다.
- 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2);
- 하류에 제2 슬립-촉매기(SC2)가 후속하는 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2)로, 제2 슬립-촉매기(SC2)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2).
본 문헌에서, 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR)는 통상적인 SCR-촉매기(Selective Catalytic Reduction)을 의미한다. SCR-촉매기는 통상적으로 암모니아(NH3) 또는 암모니아가 발생/형성될 수 있는 조성물인 첨가제를 사용하며, 이는 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 환원하는 데에 사용된다. 첨가제가, 전술한 바와 같이 촉매기의 상류에서 연소 엔진에서 발생하는 배기가스 스트림 내로 분사된다. 촉매기에 부가되는 첨가제는 암모니아(NH3) 형태로 촉매기 내에 흡수(저장)되며, 배기가스 내의 질소산화물(NOx)과 첨가제를 통해 이용가능한 암모니아(NH3) 사이에서 산화환원 반응이 일어나게 된다.
본 문헌에서 사용되고 있는 바와 같이, 슬립-촉매기(SC)는 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 촉매기를 의미한다. 제1 장치(331) 내에 제1 슬립-촉매기(SC1)를 사용함으로써, 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 더 큰 부하가 걸릴 수 있게 하며, 이에 따라 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)를 더 잘 활용할 수 있게 되며, NOx-환원에 대한 시작 온도("라이트 오프(light off)"-온도)를 낮출 수 있게 된다. 슬립-촉매기(SC)는 배기가스 스트림 내의 일산화질소(NO) 및/또는 탄화수소(HC)도 산화시켜서 열/발열 반응이 형성되게 된다.
제1 장치(331) 내에 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)를 제공하기 위해, 슬립 촉매기들은 다기능성으로 첨가제를 사용하여 질소산화물(NOx)을 환원시키고, 첨가제를 산화시킴으로써 배기가스 처리 시스템에 있어서 많은 이점들을 수반한다. 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)와 함께 사용됨으로써, 질소산화물(NOx)의 환원 및 첨가제 잔류물의 산화와 관련하여, 그리고 제1 슬립-촉매기(SC1) 및 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)의 적층 특성과 관련하여, 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)의 활동이 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)의 기능을 보완하게 된다. 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1), 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)를 포함하는 제1 장치(331)에 대해 이들 특성을 조합한다는 것은, 제1 장치(331)에서 높은 변환 레벨이 얻어질 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 제1 장치(331)내에 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)를 사용함으로써, 배기가스 처리 시스템 내에서 제1 장치(331)의 하류에 위치하는 백금 금속을 포함할 수 있는 부품들 내에서 발생하는 환원제의 비-선택적 산화가 방지될 수 있다.
또한, 테스트를 통해, 제1 장치(331) 내에서 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)에 의해 질소산화물(NOx)의 환원이 상당히 효율적으로 이루어진다는 것이 입증되었다. 이는, 질소산화물(NOx)의 효율적인 환원이 이루어지도록 하기 위해, 제1 장치(331)에서 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)에서 배기가스 스트림(303) 내에 충분한 양의 질소산화물(NOx)이 존재하는 것에 의해 얻어지는 결과이다. 다시 말하면, 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 제1 장치(331)에 사용될 때, 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)에서 질소산화물(NOx)의 비교적 우수한 활용성(availability)이 매우 우수한 성능 및/또는 배우 우수한 사용 효율을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
열을 발생시킬 목적 예를 들어 배기가스 스트림 내의 탄화수소를 산화시켜 열을 발생시킬 목적으로 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매 장치(SCR1), 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 사용될 수 있다. 열을 발생시킴으로써 황으로 오염된 부품들 예컨대 촉매 및/또는 촉매의 하류에 배치되어 있는 부품들의 재생이 용이해진다. 황으로 오염된 부품들을 재생할 때, 부품들 내에 개재되어 있는 황의 양이 감소된다.
본 발명에 따른 시스템이 전술한 그리고 청구범위에 기재되어 있는 모든 방법 실시형태를 실시하도록 배치될 수 있으며, 각 실시형태에 대한 시스템은 각 실시형태에 대한 전술한 이점들을 달성할 수 있다.
통상의 기술자라면 본 발명에 따른 방법의 다양한 실시형태들에 따라 전술한 시스템이 변형될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 예를 들어 배기가스 스트림의 처리를 위한, 하나 이상의 시스템을 포함하는 트럭 또는 버스 같은 모터 차량(100)에 관한 것이다.
본 발명이 전술한 본 발명의 실시형태들로 한정되는 것이 아니며, 첨부된 독립 청구항의 범위 내에 속하는 모든 실시형태들을 포함하고, 그러한 모든 실시형태들에 관련된다.

Claims (32)

  1. 배기가스 처리 시스템(350)에서 연소 엔진(301)에서의 연소에 의해 발생되는 배기가스 스트림(303)을 처리하는 방법으로,
    - 상기 배기가스 처리 시스템(350)에 배치되어 있는 제1 주입 장치(371)를 사용하여, 배기가스 스트림(303) 내로 제1 첨가제를 공급하는 제1 공급(210);
    - 상기 제1 첨가제를 사용하여 상기 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 영향을 주기 위해, 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 영향을 미치는 제1 임팩트(220);
    - 상기 제1 장치(331) 하류에 배치되어 있는 제2 주입 장치(372)를 사용하여, 배기가스 스트림(303) 내로 제2 첨가제를 공급하는 제2 공급(230); 및
    - 상기 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제를 사용하여 상기 제2 주입 장치(372) 하류에 배치되어 있는 제2 장치(332)에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 영향을 주기 위해, 제2 주입 장치(372) 하류에 배치되어 있는 제2 장치(332)에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 영향을 미치는 제2 임팩트(240);를 포함하고,
    - 상기 제1 임팩트(220)를 제공하는 상기 제1 장치(331) 및 상기 제2 임팩트(240)를 제공하는 상기 제2 장치(332)에 대한 전반적인 능력에 기초하여 상기 제1 공급(210) 및 상기 제2 공급(230) 중 하나 이상을 제어하여, 상기 배기가스 처리 시스템(350)에 의해 상기 배기가스 스트림(303) 내에서의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가 제공되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급(210)의 상기 제어가 상기 제1 공급(210)을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 임팩트(240)를 통해 상기 제2 장치(332)가 상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있는 경우, 상기 제1 공급(210)의 감소가 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)의 중단에 상당하는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)을 중단함으로써, 상기 제1 장치(331)를 통과하여 상기 배기가스 처리 시스템(350) 내의 후속 부품들에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양이 비교적 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후속 부품들이 하나 이상의 입자 필터(320)를 포함하고, 상기 입자 필터(320)가 그을음 산화를 하는 중에 상기 비교적 영향을 받지 않은 질소산화물(NOx_1)의 제1 양을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 공급(210)이 감소되는 중에, 및/또는 상기 제1 공급(210)이 감소된 후에 상기 제1 장치(331)가 재생되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 재생 시에, 상기 제1 장치(331) 내에 존재하는 상기 제1 첨가제의 잔류물이 제거되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공급(230)의 상기 제어가 상기 제2 공급(230)을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 임팩트(220)를 통해 상기 제1 장치(331)가 상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있는 경우, 상기 제2 공급(230)의 감소가 상기 제2 첨가제의 상기 제2 공급(230)의 중단에 상당하는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제2 공급(230)이 감소되는 중에, 및/또는 상기 제2 공급(230)이 감소된 후에 상기 제2 장치(332)가 재생되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재생 시에, 상기 제2 장치(332) 내에 존재하는 상기 제2 첨가제의 잔류물이 제거되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)의 상기 제어가 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    - 상기 제1 임팩트(220)가 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)를 통한 질소산화물(NOx_1)의 상기 제1 양의 제1 환원, 후속하는 질소산화물(NOx)의 환원 및/또는 제1 슬립-촉매기(SC1)를 통한 상기 배기가스 스트림(303) 내의 잠재적 첨가제의 산화를 포함하고; 및
    - 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)의 상기 증가가, 상기 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)로부터 첨가제의 슬립이 발생하도록 하는 방식으로 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    - 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)의 상기 증가가, 상기 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)로부터 첨가제의 상기 슬립이 상기 제1 슬립-촉매기(SC1) 내에서 실질적으로 저장 및/또는 산화될 수 있는 방식으로 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1 첨가제가 상기 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1) 내의 첨가제의 최대 커버리지 정도 값을 초과할 때, 상기 제1 공급(210)의 상기 증가 시에, 첨가제의 상기 슬립이 상기 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1) 내의 첨가제의 커버리지 정도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 첨가제의 상기 제2 공급(230)의 상기 제어가 상기 제2 첨가제의 상기 제2 공급(230)을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가, 상기 연소 엔진(301)에 있어서 현재 측정된, 모델링된 및/또는 예측된 작동 상태에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트가, 질소산화물(NOx) 배출에 있어서 하나 이상의 문턱 값에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 하나 이상의 문턱 값이 다음 중 하나 또는 다수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
    - 질소산화물(NOx) 배출에 대한 법정 사양에 대응하는 문턱 값;
    - 질소산화물(NOx)의 허용 배출을 나타내는, 관계당국에 의해 결정된 문턱 값;
    - 질소산화물(NOx)의 최대 희망 배출을 나타내는 문턱 값.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 임팩트(220)를 제공하는 상기 제1 장치(331)의 상기 능력이 다음 중 하나 또는 다수에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
    - 상기 제1 장치(331)의 촉매 특성;
    - 상기 제1 장치(331)의 촉매 종류;
    - 상기 제1 장치(331)가 작동하는 온도 인터벌;
    - 상기 제1 장치(331)의 첨가제 커버리지 정도; 및
    - 상기 제1 장치(331)의 온도.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 임팩트(240)를 제공하는 상기 제2 장치(332)의 상기 능력이 다음 중 하나 또는 다수에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
    - 상기 제2 장치(332)의 촉매 특성;
    - 상기 제2 장치(332)의 촉매 종류;
    - 상기 제2 장치(332)가 작동하는 온도 인터벌;
    - 상기 제2 장치(332)의 첨가제 커버리지 정도; 및
    - 상기 제2 장치(332)의 온도.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 상기 제1 양이 상기 제1 장치(331)에 도달하는 이산화질소(NO2_1)의 제1 양과 질소산화물(NOx_1)의 제1 양 사이의 제1 비(NO2_1/NOx_1)에 대응하고; 상기 제1 장치(331) 내에 패스트 환원이 사용될 수 있도록, 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)이 상기 제1 비에 있어서 결정 값(NO2_1/NOx_1)det에 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 비(NO2_1/NOx_1)에 있어서 상기 결정 값(NO2_1/NOx_1)det이 다음 그룹 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 처리 시스템에서 배기가스 스트림을 처리하는 방법.
    - 측정 값;
    - 모델링된 값;
    - 예측 값.
  24. 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로, 컴퓨터에서 상기 프로그램 코드가 실행될 때, 상기 컴퓨터가 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  25. 컴퓨터로 판독가능한 매체와 제24항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 컴퓨터로 판독가능한 매체 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  26. 연소 엔진(301) 내에서의 연소로부터 발생하는 질소산화물(NOx)을 포함하는 배기가스 스트림(303)을 처리하기 위해 배치된 배기가스 처리 시스템(350)으로,
    - 상기 배기가스 스트림(303) 내로 제1 첨가제의 제1 공급(210)을 제공하기 위해 상기 배기가스 처리 시스템(350) 내에 배치되어 있는 제1 주입 장치(371);
    - 제1 장치(331)로, 상기 제1 첨가제를 사용하여, 상기 제1 장치(331)에 도달하는 질소산화물(NOx_1)의 제1 양에 미치는 제1 임팩트(220)를 제공하기 위해 상기 제1 주입 장치(371) 하류에 배치되어 있는 제1 장치(331);
    - 상기 배기가스 스트림(303) 내로 제2 첨가제의 제2 공급(230)을 제공하기 위해 상기 배기가스 처리 시스템(350) 내에 배치되어 있는 제2 주입 장치(372);
    - 제2 장치(332)로, 상기 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제를 사용하여, 상기 제2 장치(332)에 도달하는 질소산화물(NOx_2)의 제2 양에 미치는 제2 임팩트(240)를 제공하기 위해 상기 제2 주입 장치(372) 하류에 배치되어 있는 제2 장치(332); 및
    - 상기 배기가스 처리 시스템(350)에 의해 상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있도록, 상기 제1 임팩트(220)를 제공하는 제1 장치(331) 및 상기 제2 임팩트(240)를 제공하는 제2 장치(332)의 총 능력에 기초하여, 상기 제1 공급(210) 및 상기 제2 공급(230) 중 하나 이상을 제어하도록 배치되어 있는, 하나 이상의 주입 제어 장치(374)를 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)이 감소되는 방식으로, 상기 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)을 제어하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 임팩트(240)를 통해 상기 제2 장치(332)가 상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있는 경우, 상기 제1 공급(210)의 감소가 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)의 중단에 대응되는 방식으로, 상기 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(210)을 제어하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 제2 첨가제의 상기 제2 공급(230)이 감소되는 방식으로, 상기 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 상기 제2 첨가제의 상기 제2 공급(230)을 제어하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제1 임팩트(220)를 통해 상기 제1 장치(331)가 상기 배기가스 스트림(303) 내의 상기 질소산화물(NOx)에 대해 요구되는 총 임팩트를 제공할 수 있는 경우, 상기 제2 공급(230)의 감소가 상기 제2 첨가제의 상기 제2 공급(230)의 중단에 대응되는 방식으로, 상기 하나 이상의 주입 제어 장치(374)가 상기 제2 공급(230)을 제어하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
  31. 제26항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 촉매 장치(331)가 다음 그룹 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
    - 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1);
    - 하류에 제1 슬립-촉매기(SC1)가 후속하는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1);
    - 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 1차적으로는 질소산화물(NOx)을 환원하고, 2차적으로는 배기가스 스트림(303) 내의 첨가제를 산화시키는 제1 슬립-촉매기(SC1);
    - 하류에 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 후속하는 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제1 슬립-촉매기(SC1);
    - 하류에 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 후속하고, 그 하류에 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 후속하는 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1) 및/또는 추가의 제1 슬립-촉매기(SC1b)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제1 슬립-촉매기(SC1);
    - 배출부에 순수 산화 코팅이 피복되어 있는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1);
    - 하류에 배출부에 순수 산화 코팅이 피복되어 있는 제1 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR1)가 후속하는 제1 슬립-촉매기(SC1)로, 제1 슬립-촉매기(SC1)가 1차적으로는 질소산화물(NOx)을 환원하고, 2차적으로는 배기가스 스트림(303) 내의 첨가제를 산화시키는 제1 슬립-촉매기(SC1).
  32. 제26항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 장치(332)가 다음 그룹 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 시스템.
    - 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2);
    - 하류에 제2 슬립-촉매기(SC2)가 후속하는 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2)로, 제2 슬립-촉매기(SC2)가 첨가제 잔류물을 산화시키도록 및/또는 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2)에 의한 배기가스 스트림(303) 내의 질소산화물(NOx)의 추가 환원을 보조하기 위해 배치되어 있는 제2 선택적 촉매작용의 환원 촉매기(SCR2).
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