KR20160119249A - 내연 엔진으로부터의 배기 가스 내의 질소 산화물의 함량에 영향을 미치는 장치 및 방법 - Google Patents

내연 엔진으로부터의 배기 가스 내의 질소 산화물의 함량에 영향을 미치는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 연소 엔진 내에서의 연소로부터 발생하고 질소 산화물(NOx)을 포함하는 배기 기류의 처리를 위한 방법과 배기 처리 시스템이 제공된다. 본 발명은 배기 처리 시스템 내에 배치된 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 영향을 미치는 제1 작용을 포함한다. 이러한 제1 작용은 상기 제1 장치 내에 배치된 NOx-저장 촉매(NCC) 및 제1 슬립-촉매(SC1) 중에서 적어도 하나의 사용을 통하여 실시된다. 여기에서, NOx-저장 촉매(NCC)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행할 수 있다. 제1 슬립-촉매(SC1)는 배기 시스템을 통과하는 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화를 일으킬 수 있다. 이러한 제1 작용은 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 적어도 기초하여 능동적으로 제어된다. 본 방법은 제1 장치의 하류에 배치된 제2 장치에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 영향을 미치는 제2 작용을 또한 포함한다. 제1 작용의 능동 제어는, 본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 제1 장치에서 첨가제 투입의 능동 제어를 통하여 그리고/또는 제1 장치에서 예를 들면 배기 기류의 온도를 포함하는 배기 환경의 능동 제어를 통하여 실시될 수 있다.

Description

내연 엔진으로부터의 배기 가스 내의 질소 산화물의 함량에 영향을 미치는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR IMPACTING THE AMOUNT OF NITROGEN OXIDES IN EXHAUST GASES FROM AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 배기 기류(exhaust stream)의 처리를 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 35의 전제부에 따라 배기 기류의 처리를 위하여 배치된 배기 처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 실시하는 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
이하의 배경 설명은, 본 발명에 대한 배경의 설명에 관한 것이므로, 반드시 종래 기술에 관한 것은 아니다.
주로 도시 지역에서의 공해 및 대기질(air quality)에 관한 정부의 관심 증가와 관련하여, 여러 관할구역(jurisdiction)에서, 연소 엔진으로부터의 배출에 관한 배출 기준 및 규정이 입안되어 왔다.
그와 같은 배출 기준은, 흔히, 예를 들면 차량 내의 연소 엔진으로부터의 배기 배출의 허용 한계를 규정하는 요건들로 이루어진다. 예를 들면, 질소 산화물(NOx), 탄화수소(CxHy), 일산화탄소(CO) 및 입자(particle)(PM)의 배출 수준은 대부분의 유형의 차량에 대한 그와 같은 기준에 의하여 흔히 규제된다. 연소 엔진을 구비한 차량은 전형적으로 다양한 정도로 그와 같은 배출을 일으킨다. 본 명세서에서, 본 발명은 주로 차량 내의 적용에 대하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 연소 엔진이 사용되는 실질적으로 모든 적용 분야에, 예를 들면 선박 또는 항공기/헬리콥터와 같은 이동체(vessel) 내에 사용될 수 있으며, 그와 같은 적용을 위한 규정 및 기준은 연소 엔진으로부터의 배출을 제한한다.
배출 기준을 준수하기 위한 노력의 일환으로, 연소 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기물(exhaust)이 처리(정화)된다.
연소 엔진으로부터 나오는 배기물을 처리하는 일반적 방법은 이른바 촉매 정화 공정(catalytic purification process)으로 이루어지며, 이러한 이유로, 연소 엔진을 구비한 차량은 일반적으로 적어도 하나의 촉매를 포함한다. 여러 유형의 촉매가 존재하며, 예를 들면 차량 내에 이용되는 연소 원리(combustion concept), 연소 계획(combustion strategy) 및/또는 연료 종류에 따라, 그리고/또는 정화될 배기 기류 내의 화합물의 종류에 따라, 각각 다른 유형의 촉매가 적합할 수 있다. 이하에서 질소 산화물(NOx)이라고 지칭되는 적어도 질소 함유 가스(nitrous gas)(일산화질소, 이산화질소)와 관련하여, 질소 산화물(NOx)을 주로 질소 가스와 수증기로 환원시키기 위하여, 차량은 일반적으로 촉매를 포함하며, 연소 엔진 내에서의 연소로부터 발생하는 배기가스에는 첨가제가 공급된다.
SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매 환원) 촉매는 이러한 유형의 환원을 위하여 주로 대형 화물 차량(heavy goods vehicle)에 일반적으로 사용되는 유형의 촉매이다. SCR 촉매는, 일반적으로, 배기물 내의 질소 산화물(NOx)의 함량을 감소시키는 첨가제로서, 암모니아(NH3) 또는 암모니아가 발생/형성될 수 있는 조성물(composition)을 사용한다. 첨가제는, 촉매의 상류에서, 연소 엔진으로부터 발생하는 배기 기류 내에 주입된다. 촉매에 첨가된 첨가제는 촉매 내에 암모니아(NH3) 형태로 흡수(저장)되며, 따라서 배기물 내의 질소 산화물(NOx)과 첨가제에 의해 이용 가능한 암모니아(NH3) 사이에 산화-환원 반응이 일어날 수 있다.
근래의 연소 엔진은 엔진과 배기 처리 사이에 협동 및 상호 영향(mutual impact)이 존재하는 시스템이다. 구체적으로는, 질소 산화물(NOx)을 감소시키는 배기 처리 시스템의 능력과 연소 엔진의 연료 효율 사이에는 상관성이 존재한다. 연소 엔진에 있어서, 엔진의 연료 효율/전체 효율과 그에 의해 생성된 질소 산화물(NOx) 사이에 상관성이 존재한다. 이러한 상관성에 의하면, 주어진 시스템에 있어서, 생성된 질소 산화물(NOx)과 연료 효율 사이에는 양의 상관성(positive correlation)이 존재하는 것으로 나타나는데, 다시 말하자면, 더 많은 질소 산화물(NOx)의 배출이 허용된 엔진은, 예를 들면, 더 높은 연소 효율을 달성할 수 있는 더욱 최적의 주입 타이밍 선택에 의하여, 더 적은 연료를 소비하도록 유도될 수 있다. 유사하게, 생성된 입자량(particle mass)(PM)과 연료 효율 사이에는 일반적으로 음의 상관성이 존재하는데, 이는 엔진으로부터의 입자량(PM)의 배출 증가가 연료 소비 증가와 관련되어 있다는 것을 의미한다. 이러한 상관성은 SCR-촉매를 포함하는 배기 처리 시스템의 보편적인 사용에 대한 배경이며, 그 목적은, 비교적 다량의 질소 산화물(NOx)이 생성되는 방향으로, 연료 소비 및 입자 배출에 관한 엔진의 최적화이다. 이때에, 이러한 질소 산화물(NOx)의 환원은, SCR 촉매를 또한 포함할 수 있는 배기 처리 시스템 내에서 실시된다. 엔진 및 배기 처리 시스템의 설계에 있어서 엔진과 배기 처리가 서로 보완적인 통합적 접근 방식을 통하여, 입자(PM) 및 질소 산화물(NOx) 모두의 배출 감소와 더불어 연료 효율의 증가가 달성될 수 있다.
배기 처리에서 예를 들면 SCR-촉매를 지나면서 달성될 수 있는 질소 산화물(NOx)의 환원에 관한 성능은, 환원 시의 배기물의 온도에 크게 의존한다. 따라서, 배기 온도는 배기 처리 시스템의 높은 효율 및/또는 활용을 달성하기 위한 중요한 파라미터이다. 그러나, 높은 배기 온도는, 열역학적으로, 엔진의 크랭크 샤프트를 통하여 제공되는 유효 일량(useful work)의 형태로 활용되는 연료 에너지의 양이 감소하는 결과를 초래할 수 있다. 연료 소비의 최적화와 배기 처리의 높은 효율 사이에는 역비례 관계(reverse relationship)도 존재한다.
배기 처리에 관한 성능은, 기재 부피(substrate volume)를 증가시킴으로써, 어느 정도는 향상될 수 있다. 특히, 배기 기류(exhaust flow)의 불균일한 분포에 기인하는 손실이 감소될 수 있다. 그러나 더 큰 기재 부피는 제조 및/또는 생산 비용에 직접적인 영향을 미친다. 또한, 더 큰 기재 부피는, 증가된 부피에 기인하는 더 높은 변환도(conversion degree)에 의한 연료 소비에 있어서의 잠재적 이득을 상쇄하는 더 큰 배압(back pressure)을 발생시킨다.
종래의 배기 처리 시스템은, 주어진 배기 흐름 및 주어진 온도에서, 질소 산화물(NOx) 내에 실질적으로 일정한 분율(fraction)의 이산화질소(NO2)를 생성한다. 이러한 파라미터는 엔진이 사용되는 방식에 의존하므로, 이러한 구성물의 최적화는 곤란하고 제어될 수 없다. 배기 처리 시스템 내의 환원 촉매는, 한편으로는, 낮은 배기 온도에서 충분히 높은 분율의 이산화질소(NO2)를 필요로 하지만, 다른 한편으로는, 배기 처리 시스템 내의 산화 촉매(oxidation catalyst)(DOC) 및 입자 필터(particulate filter)(DPF)를 위한 최적 온도에서, 이산화질소(NO2)의 분율이 너무 증가하면, 그 기능은 저하된다. 따라서, 오늘날의 배기 처리 시스템은, 각각의 구성요소에 대한 현재의 작동 및/또는 하드웨어 사양에 의존하여, 너무 큰/너무 높은 분율의 이산화질소(NO2) 및 너무 작은/너무 낮은 분율의 이산화질소(NO2)에 관한 문제에 당면할 수 있다.
촉매 온도 및 기류에 적용되는 몇몇 조건에서, 즉 촉매("공간 속도(Space Velocity)")에서의 소정의 체류-시간(dwell-time)에, 바람직하지 않은 분율의 이산화질소(NO2)가 발생할 위험성이 존재한다. 구체적으로는, NO2/NOx의 비율이 50%의 값을 초과할 위험성이 존재하며, 이는 배기 정화에서 실제로 문제가 될 수 있다. 낮은 온도에서의 임계 작동 모드(critical operating mode)를 위한 NO2/NOx의 비율의 최적화는, 종래 기술의 방안에 의하면, 더 높은 온도에서의 다른 작동 모드에서 너무 높은 분율의 이산화질소(NO2)를 발생시킬 위험성을 수반한다. 그와 같은 이산화질소(NO2)의 증가는, SCR-촉매에 대한 부피 요건의 증가 및/또는 엔진으로부터 배출되는 질소 산화물의 양의 제한과, 그에 따른 차량/엔진의 연료 효율 감소를 초래한다. 부수적으로, 이산화질소(NO2)의 분율 증가는, 하류에 배치될 수도 있는 선택적 촉매 환원 촉매(selective catalytic reduction catalyst) 내에 소기 가스(laughing gas)(N2O)를 또한 발생시킨다.
또한, 질소 산화물(NOx) 내의 높은 분율의 이산화질소(NO2)는, SCR-촉매의 속도론적 활성(kinetic activity)이 제한되는 현상을 또한 초래한다. 비교적 짧은 시간 동안에 실시되는 요소 투입(urea dosage)의 적용은, 이 경우에 SCR-촉매의 감소된 촉매 효율로 인하여 정확한 결과를 제공하지 않을 위험성을 또한 초래한다.
전체적으로, 이는 최적화된 연료 소비와 효율적인 배기 처리 모두를 달성하는 해결안을 찾기가 어렵다는 것을 의미한다. 이는, 연료 소비와 배기 처리와 관련하여, 시스템을 가능한 한 최적의 방식으로 사용할 수 있는 것이 중요하다는 것을 의미한다. 따라서, 배기 처리 시스템 내의 기능의 최적화에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 다양한 조건에서 높은 성능 및 양호한 기능을 제공할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 따른 상기 방법을 통해 달성된다. 이러한 목적은, 청구항 35의 특징부에 따른 상기 배기 처리 시스템과, 위에 언급된 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품을 통하여 또한 달성된다.
본 발명에 따르면, 연소 엔진 내에서의 연소로부터 발생하고 질소 산화물(NOx)을 포함하는 배기 기류의 처리를 위한 방법 및 배기 처리 시스템이 제공된다.
배기 처리 시스템 내에 배치된 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 영향을 미치기 위하여, 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 제1 작용(first impact)이 실시된다. 이러한 제1 작용은 제1 장치 내에 배치된 NOx-저장 촉매(NOx-storing catalyst)(NCC) 및 제1 슬립-촉매(slip-catalyst)(SC1) 중에서 적어도 하나의 사용을 통하여 실시된다. NOx-저장 촉매(NCC)는 여기에서 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행할 수 있다. 제1 슬립-촉매(SC1)는 배기 시스템을 통과하는 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제(potential additive)의 산화를 일으킬 수 있다.
이러한 제1 작용은, 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 적어도 기초하여 능동적으로 제어될 수 있다.
제1 장치의 하류에 배치된 제2 장치에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 영향을 미치기 위하여, 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 제2 작용이 실시된다.
제1 작용의 능동 제어(active control)는, 본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 제1 장치에서의 첨가제의 투입의 능동 제어를 통하여 그리고/또는 예를 들면 제1 장치에서의 배기 기류에 대한 온도를 포함하는 배기 환경의 능동 제어를 통하여 실시될 수 있다. 배기 환경은 여기에서 예를 들면 공기와의 접촉이 용이한 산화성일 수 있거나, 공기와의 접촉이 어려운 환원성일 수 있다. 따라서, 엔진 내로의 연료 주입은 배기 환경에 영향을 미칠 수 있다.
온도의 능동 제어는, 본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 연소 엔진 내의 공기/연료 비(람다 값)(lambda value)를 조정함으로써 제어될 수 있으며, 공기 유량이 감소하면 온도가 증가하고, 공기 유량이 증가하면 온도가 감소한다. 예를 들면, 엔진의 연소 모드의 변경에 의해, 공기/연료 비가 변경될 수 있다.
배기 처리 시스템을 통과하는 공기 유량 및 그에 따른 배기 처리 시스템의 온도는 차량 내의 기어박스의 제어에 의해 제어될 수 있는데, 그 이유는 사용 기어가 변경되면 배기 처리 시스템을 통과하는 공기 유량이 변화하기 때문이다.
NOx-저장 촉매(NCC)는, 낮은 온도에서는 NOx를 저장하고 높은 온도에서는 NOx를 방출하는 특성을 가질 수 있다. 본 발명은 일반적으로 이산화질소(NO2)의 함량과 질소 산화물(NOx)의 함량 사이의 NO2/NOx의 비율의 제어를 제공한다. 따라서, 예를 들면, 이 비율에 대한 높은 값은 능동 제어를 통해 회피될 수 있으며, 예를 들면 NO2/NOx > 50%가 회피될 수 있는데, 그 이유는 비율의 값이 감소하도록 능동적으로 제어될 수 있기 때문이다. 비율의 값이 너무 낮으면 예를 들어 NO2/NOx < 50%이면, NO2/NOx의 비율에 대한 값은 증가될 수도 있다.
본 발명의 이용을 통하여, 이산화질소(NO2)로 이루어진 질소 산화물(NOx)의 분율은 그와 같이 능동적으로 제어될 수 있으며, 이는, 배기 처리 시스템 내에서, 예를 들면 귀금속(precious metal)을 포함하는 산화성 피막(oxidising coating)을 구비하는 적어도 하나의 기재(substrate)의 상류에서, 질소 산화물(NOx)의 함량의 능동 제어에 의하여 용이해진다. NO2/NOx의 비율의 이러한 제어는, 높은 NOx-변환과 같은 촉매 성능에 있어서의 장점과는 별도로, 배출물을 감소, 특히 매우 유해하고 냄새가 강한 배출물을 발생시키는 이산화질소(NO2)를 감소시킬 수 있는 가능성을 또한 제공한다. 이에 따른 장점에 의하면, 이산화질소(NO2)의 배출을 감소시킬 수 있는 가능성을 통하여, 이산화질소(NO2)와 관련하여 장래에 별도의 법적 요건의 도입 시에 유리할 수 있다. 이는 예를 들면 유로 VI-시스템(Euro VI-system)과 비교될 수 있는데, 유로 VI-시스템 내에서 이산화질소(NO2)의 분율은 사용/작동에 기인하고 다른 방식으로는 제어될 수 없기 때문에, 배기 정화에 공급된 이산화질소(NO2)의 분율은 배기 처리 시스템 자체 내에서 직접적으로 영향을 받을 수 없다.
다시 말하자면, 이산화질소(NO2)의 수준의 능동 제어는, 이산화질소(NO2)의 수준을 증가시키거나 감소시키기 위하여 이에 필요한 운전 모드에서 이용되는 본 발명의 이용 시에 용이하게 실시된다. 따라서, 귀금속을 덜 필요로 하고 그에 따라 제조비도 저렴한 배기 처리 시스템이 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 제어의 이용에 의하여, 산화질소(nitrogen oxide)(NO) 및 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로(reaction path)를 통해, 가능한 한 대부분의 환원이 일어나도록 제어가 실시될 수 있으므로, 배기 처리 시스템 내의 하나 또는 다수의 선택적 촉매 환원 촉매에 걸쳐서 반응 속도를 증가시키는 연료 소비 중립 방식(fuel consumption neutral manner)이 얻어진다. 따라서, 본 발명에 따른 제어에 의하여, 고속 반응 경로(fast reaction path)를 통해, 다시 말하자면, "고속 SCR(fast SCR)"(환원은 산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 통하여 일어남)을 통해 발생하는 질소 산화물(NOx)의 전체 변환의 분율은 이산화질소(NO2)의 수준의 능동 제어를 통하여 증가될 수 있다, 그에 따라, 촉매와 관련된 부피 요건이 또한 감소할 수 있다. 고속 SCR은 아래에 더욱 상세히 기재되어 있다.
NO2/NOx의 비율은, 예를 들면 배기 처리 시스템이 소정 시간 동안 작동된 후에, 노후화(ageing)로 인하여 감소된 값을 나타낼 수 있다. 따라서, 배기 처리 시스템의 노후화/열화(degrading)로 인하여, 바람직하지 않은 분율의 이산화질소(NO2)가 발생할 수 있는 위험성이 있다. 예를 들어, 배기 처리 시스템이 노후화되면, NO2/NOx의 비율은 감소된 값을 나타낼 수 있는데, 이에 따라, 노후화/열화를 보상하기 위해서는, 노후화되지 않은 새로운 상태에서 상당히 높은 분율의 NO2/NOx를 발생시키는 촉매 규격이 이용되어야 하는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 따른 능동 제어에 의하여 NO2/NOx의 비율에 대한 값이 과도하게 낮아지는 것을 방지함으로써, 배기 처리 시스템에 바람직하지 않은 이러한 시간 열화 특성(time deterioration characteristic)을 방지할 수 있는 가능성을 제공한다. 본 발명이 이용되면, NO2/NOx의 비율에 대한 높은 초기 값을 처리하는 것이 가능하므로, 새로운 배기 처리 시스템 및 노후화된 배기 처리 시스템 모두의 성능을 최적화하기 위한 조건이 개선된다.
본 발명은, 배기물의 조성이 열화되면, 소정 온도에서 달성되는 촉매 활성이 영향을 받을 수 있다는 사실을 이용한다. 이산화질소(NO2)를 구성하는 질소 산화물(NOx)의 분율을 조정함으로써, 환원의 기초가 되는 반응의 작용이 달성될 수 있다. 다시 말하자면, 환원 촉매의 활성은 이산화질소(NO2)로 이루어진 질소 산화물(NOx)의 분율의 조정에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이산화질소(NO2)로 이루어진 질소 산화물(NOx)의 분율이 50%를 나타내는 경우에, 본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 최고 속도(fastest kinetics) 및/또는 최대 촉매 성능이 나타나고, 그에 따라 환원 촉매의 기재 부피와 관련된 요건이 최소화된다. 또한, 이산화질소(NO2)로 이루어진 질소 산화물(NOx)의 분율에 대한 적정 값을 향하여 실시되는 본 발명에 따른 제어는, 배기 처리 시스템 내의 하류에 배치될 수도 있는 슬립-촉매(SC1)에 관한 요건이 감소한다는 것을 의미한다.
배기 처리 시스템 내에서, 예를 들면 산화 촉매(DOC) 및/또는 적어도 부분적으로 코팅된 필터(cDPF) 내에 포함될 수 있는 산화성 피막을 구비하는 하나 또는 다수의 기재에 도달하는 질소 산화물(NOx)의 수준을 능동적으로 제어함으로써, 산화성 피막의 하류에 배치된 제1 및/또는 제2 장치에 도달하는 이산화질소(NO2)의 분율의 조정이 달성될 수 있다. 이는 제2 장치가 더욱 예측 가능한 결과(turnover)를 제공한다는 것을 의미한다. 이는, 질소 산화물(NOx)의 이산화질소(NO2) 분율이 최대 값을 초과할 위험성이 있는 경우에, 예를 들면 엔진에 의해 생성된 질소 산화물(NOx)의 함량의 증가와 관련이 있다.
본 발명을 이용함으로써, 더욱 효율적이고 예측 가능한 질소 산화물(NOx)의 환원이 달성된다. 결과적으로, 예를 들면, 요소 투입의 적용은 더욱 신뢰적인 결과를 제공한다.
본 발명에 따른 능동 제어는, 배기 처리 시스템이 유로 VI 배출 표준 내의 배출 요건을 용이하게 충족할 수 있게 하는 가능성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 제어는, 배기 처리 시스템이 그 외의 여러 현재 및/또는 장래의 배출 표준 내의 배출 요건을 용이하게 충족할 수 있게 하는 가능성을 갖는다.
이는, 본 발명이, 다수의 상이한 조건에서, 예를 들면 배기 기류 내에서 요구되는 질소 산화물(NOx)의 환원과 같은 필요한 작용을 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 배기 처리 시스템으로부터의 질소 산화물(NOx)의 배출에 관한 법적 요건 및/또는 표준은, 종래 기술의 시스템이 이용되었을 경우에 비하여, 더욱 많은 조건 및/또는 운전 모드에서 충족될 수 있다.
본 발명의 이용을 통하여, 엔진에 대한 더욱 높은 효율이 달성되도록, 엔진을 더욱 연료 효율적 방식으로 제어할 수 있는 그와 같은 가능성이 있으므로, 차량에 대하여 개선된 연료 최적화가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명이 이용되면, 성능 향상(performance gain) 및/또는 이산화탄소(CO2)의 배출 감소가 달성될 수 있다.
본 발명은, 제1 및 제2 장치의 상류에서 환원제의 투입을 위하여, 예를 들면 요소의 투입을 위하여, 협동하는 2개의 투입 장치들이 조합되어 사용된다는 점에서 또한 장점을 가지며, 환원제(reductant)의 주입이 물리적으로 별개의 두 위치에 분리되어 있으므로, 환원제는 보다 자유롭고 용이하게 혼합되고 기화될 수 있게 된다. 이는, 환원제가 배기 처리 시스템을 국소적으로 냉각할 위험성을 감소시켜, 환원제가 주입되는 위치에 또는 그와 같은 위치의 하류에 부착물(deposit)을 형성할 수도 있는 위험성을 감소시킨다.
본 발명은 이하에 첨부 도면과 함께 더욱 상세히 설명되어 있으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호가 사용되어 있다.
도 1은 본 발명을 포함할 수 있는 예시적 차량을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 배기 처리를 위한 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 배기 처리 시스템의 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 방법이 실시될 수 있는 제어 장치를 나타낸다.
도 5는 증가된 NOx-수준의 효과의 예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례에 따른 배기 처리 시스템(150)일 수 있는 배기 처리 시스템(150)을 포함하는 예시적 차량(100)을 나타낸다. 동력-트레인(power-train)은 연소 엔진(101)을 포함하며, 그 엔진은 통상의 방식으로 연소 엔진(101) 상의 출력 샤프트(output shaft)(102)를 통하여, 일반적으로는 플라이휠을 통하여, 클러치(106)를 거쳐 기어박스(gearbox)(103)에 연결된다.
연소 엔진(101)은, 엔진의 제어 시스템에 의해, 제어 장치(115)를 통하여 제어된다. 유사하게, 클러치(106) 및 기어박스(103)는, 차량의 제어 시스템에 의해, 하나 이상의 적용 가능한 제어 장치(도시 생략)의 도움으로 제어될 수 있다. 물론, 차량의 동력-트레인은, 통상적인 자동 기어박스를 구비하는 유형과 같은 또 다른 유형, 혼성 동력-트레인을 구비하는 유형 등일 수도 있다.
기어박스(103)로부터의 출력 샤프트(107)는, 예를 들면 통상의 차동 장치(differential)와 같은 최종 구동기(final drive)(108) 및 상기 최종 구동기(108)에 연결된 구동 샤프트(104, 105)를 통하여, 차륜(113, 114)을 구동한다.
차량(100)은, 실린더들로 이루어질 수 있는 연소 엔진(101)의 연소 체임버 내에서의 연소에 기인하는 배기 배출물의 처리/정화를 위한 배기 처리 시스템/배기 정화 시스템(150)을 또한 포함한다. 배기 처리 시스템(150)은, 차량의 제어 시스템에 의하여, 엔진 및/또는 엔진 제어 장치(115)에도 연결될 수 있는 제어 장치(160)를 통하여 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면, 연소 엔진 내에서의 연소에 의해 발생하고 질소 산화물(NOx)을 포함하는 배기 기류의 처리를 위한 방법이 제공된다. 위에 언급된 바와 같이, 질소 산화물(NOx)은 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)를 포함한다. 본 방법은 도 2의 흐름도로 설명될 수 있다.
본 방법의 제1 단계(210)에서, 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 영향을 미치기 위하여, 배기 처리 시스템 내에 배치된 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 제1 작용이 실시된다. 이러한 제1 작용은, 제1 장치에 포함된 하나의 NOx-저장 촉매(NCC) 및/또는 제1 슬립-촉매(SC1)를 적어도 사용함으로써 실시된다. 여기에서 제1 작용(210)은, NOx-저장 촉매(NCC)의 질소 산화물(NOx) 저장의 능동 제어에 의하여 그리고/또는 상기 배기 기류 내에서 제1 슬립-촉매(SC1)에 의한 질소 산화물(NOx) 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화의 능동 제어를 통하여, 능동적으로 제어될 수 있다. NOx-저장 촉매(NCC) 및/또는 제1 슬립-촉매(SC1)의 능동 제어는, 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 적어도 기초하여 실시될 수 있다.
본 방법의 제2 단계(220)에서는, 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 영향을 미치기 위하여, 배기 처리 시스템 내의 제1 장치의 하류에 배치된 제2 장치에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 제2 작용이 실시된다.
제1 단계(210)에 선행하는 단계(205)에서는, 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 아래에 더욱 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 배기 기류 내에 첨가제가 공급될 수 있다.
제2 단계(220)에 선행하는 단계(215)에서는, 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 배기 기류 내에 첨가제가 공급될 수 있다.
본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 질소 및/또는 탄화수소 화합물의 산화(230) 및/또는 매연(soot)의 여과 및 산화(240)는, 제1 작용(210) 후에, 예를 들면 아래에 더욱 상세히 설명되어 있는 산화 촉매(DOC) 및/또는 부분적으로 코팅된 필터(cDPF)의 사용을 통하여, 제2 작용(220) 전에 실시될 수 있다.
본 발명의 이용을 통하여, 이산화질소(NO2)의 함량과 질소 산화물(NOx)의 함량 사이의 NO2/NOx의 비율의 제어가 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 비율의 값이 감소하도록 능동적으로 제어될 수 있으므로, 능동 제어를 통해 높은 비율의 값이 회피될 수 있으며, 예를 들면 NO2/NOx > 50%가 회피될 수 있다. 값이 작으면, 예를 들어 NO2/NOx < 50%이면, NO2/NOx의 비율에 대한 값은 증가될 수도 있다.
다시 말하자면, 본 발명의 사용 시에, 이산화질소(NO2) 수준의 능동 제어가 용이해지며, 이는 이산화질소(NO2)의 수준을 증가시키거나 감소시키기 위하여 이에 필요한 운전 모드에서 이용된다. 따라서, 귀금속을 덜 필요로 하고 그에 따라 제조비도 저렴한 배기 처리 시스템이 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 제어의 이용을 통하여, 가능한 한 대부분의 환원이 산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 경유하여 일어나도록 제어가 실시될 수 있으므로, 배기 처리 시스템 내의 하나 또는 여러 선택적 촉매 환원 촉매에 걸쳐서 반응 속도를 증가시키는 연료 소비 중립 방식이 얻어진다. 따라서, 본 발명에 따른 제어에 의하여, 고속 반응 경로를 통하여, 다시 말하자면, "고속 SCR"(환원은 이산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 통하여 일어남)을 통하여 발생하는 질소 산화물(NOx)의 전체 변환의 분율은 이산화질소(NO2)의 수준의 능동 제어를 통하여 증가될 수 있다. 그에 따라, 촉매와 관련된 부피 요건이 또한 감소할 수 있다.
SCR-촉매에 대하여, 주로 3개의 서로 다른 유형의 반응 경로가 규정된다.
이러한 반응 경로들 중 하나는 흔히 "표준-SCR(Standard-SCR)"이라고 지칭된다. 여기에서, 질소 산화물(NOx)은 주로 일산화질소(NO)로 이루어지며, 따라서 반응 경로는 다음과 같이 표현될 수 있다.
4NH3 + 4NO + O2 ↔ 4N2 + 6H2O (i)
이러한 반응 경로들 중 다른 하나는 고속 속도(rapid kinetics)에 대응하며, 흔히 "고속 SCR"/"고속 환원(fast reduction)"이라고 지칭된다. 여기에서, 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)는 질소 산화물(NOx) 내에서 동일한 분율로 이용 가능하므로, 반응 경로는 다음과 같이 표현될 수 있다.
4NH3 + 2NO + 2NO2 + ↔ 2N2 + 3H2O (ii)
이러한 반응 경로들 중에서 또 다른 하나는 저속 속도(slow kinetics)에 대응하며, 흔히 "저속-SCR"/"저속 환원"이라고 지칭된다. 여기에서는, 모든 일산화질소가 환원되어 제거되었으므로, 이산화질소만이 반응에 이용 가능하며, 반응 경로는 다음과 같이 표현될 수 있다.
6NO2 + 8NH3 ↔ 7N2 + 12H2O (iii)
위의 (iii)에서의 저속 속도에서, 다음과 같은 반응 경로에 의하여, 소기 가스(N2O)가 생성될 수 있는 위험성이 또한 존재한다.
8NO2 + 6NH3 → 7N2O + 9H2O (iv)
4NO2 + 4NH3 + O2 → 4N2O + 6H2O (v)
환원/SCR-촉매에 대한 반응 속도는 (명칭이 나타내는 바와 같이) 반응의 경로들과 밀접하게 관련된다. 전체적인 환원은 항상 3개의 반응들 및 가능한 여러 추가 반응들의 조합이다. 따라서, SCR-촉매 내에서의 반응들은, 위에 기재된 속도가 서로 다른 반응 경로들을 통하여 일어난다.
대략 280℃를 초과하는 배기 온도에서, 적절히 선택된 SCR 촉매의 반응은 반응 경로 "표준-SCR" (i)을 통하여 고속이다. 따라서, 이러한 높은 온도에서는, 이산화질소(NO2)의 분율에 강하게 의존하지도 않고 이산화질소로부터의 영향도 존재하지 않는다.
그러나, 낮은 온도에서는, 너무 낮은 분율의 이산화질소(NO2)는 낮은 속도론적 활성(kinetic activity) 및 그에 따른 비효율적 촉매 공정을 초래한다. 위에 언급된 바와 같이, 하류에 배치된 구성요소 내에 소기 가스(N2O)가 발생할 위험성이 존재하며, 예를 들면 슬립-촉매(SC), 산화 촉매(DOC) 및/또는 적어도 부분적으로 코팅된 필터(cDPF)와 같은 귀금속 기반의 촉매와 관련하여, 그 위험성은 특히 크다.
따라서, 본 발명의 이용을 통하여, 질소 산화물(NOx) 내의 이산화질소(NO2)의 분율이 적정 최소 값(NO2/NOxthreshold _low)보다 크고 적정 최대 값(NO2/NOxthreshold _high)보다 작도록, 분율을 제어할 수 있는 것이 바람직하다.
일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 사이의 열역학적 평형 상태에 의하면, 넓은 온도 범위에 걸쳐서 질소 산화물(NOx) 내의 이산화질소(NO2)의 분율을 제어하는 것이 문제가 된다. 기하학적 구조(geometry), 귀금속의 양 및/또는 분포 및 매연 퇴적(soot deposit)은, 배기 처리 시스템 내의 산화성 기재(oxidising substrate)의 하류에서, 다시 말하자면, 예를 들어 산화 촉매 및/또는 입자 필터의 하류에서 얻어지는 NO2/NOx의 비율에 대한 값에 영향을 미치는 몇몇 파라미터들이다.
본 발명은, 근래의 디젤 엔진에 있어서 질소 산화물(NOx) 내의 이산화질소(NO2)의 분율을 제어하기 위한 추가 가능성의 여지가 있다는 지견을 이용한다. 여기에서, 본 발명은 엔진의 질소 산화물(NOx) 수준을 제어할 수 있는 가능성을 이용한다. 질소 산화물(NOx) 내의 이산화질소(NO2)의 분율이 질소 산화물(NOx)의 수준에 의존하므로, 그러한 제어가 가능하다.
여기에 기재된 실시 형태에 있어서, 배기 처리 시스템(350)은 예를 들면 제1 장치의 상류에 또는 제1 장치의 유입구에 배치된 NOx-저장 촉매(NCC) 및/또는 산화 촉매(DOC)와 같은 귀금속 구성요소를 구비하며, 제1 장치에 도달하는 제1 비율(NO2 _1/NOx_1) 또는 제1 장치 내에 하류에 배치된 구성요소는 제어될 수 있다.
예를 들어 냉시동(cold start) 및 낮은 부하에서의 작동 시에, 열의 제한적 이용 가능성을 보상하기 위하여, 이른바 고속 환원/SCR("고속 SCR")을 이용하는 것이 바람직하다. 고속 환원/SCR에서는, 가급적 최대한으로, 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 통하여, 환원이 일어나도록 제어된다. 따라서, 고속 환원/SCR에서, 반응은 동일한 양의 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 사용하며, 이는 NO2/NOx의 몰비(molar ratio)에 대한 최적 값이 예를 들면 50%에 근사할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명을 이용하면, 본 발명에 따른 제어가 이용되지 않았을 경우에 비하여, NO2/NOx의 몰비는 최적 값에 더욱 근접하도록 제어될 수 있다.
본 발명을 이용함으로써, 더욱 효율적이고 예상 가능한 질소 산화물(NOx)의 환원이 그와 같이 달성된다. 결과적으로, 예를 들면, 요소 투입의 적용은 더욱 신뢰적인 결과를 제공한다.
본 명세서에서, 슬립-촉매(SC)라는 용어는, 일반적으로, 배기 기류 내의 첨가제를 산화시키기 위하여 배치되고 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 잔류물을 환원시킬 수 있도록 배치된 촉매를 나타내기 위하여 사용된다. 더욱 상세하게는, 그와 같은 슬립-촉매(SC)는, 1차적으로 질소 산화물(NOx)을 환원시키고, 2차적으로 첨가제를 산화시키기 위하여 배치된다. 다시 말하자면, 슬립-촉매(SC)는 첨가제 및 질소 산화물(NOx) 모두의 슬립-잔류물(slip-residue)을 처리할 수 있다. 이는, 슬립-촉매(SC)가 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원을 위해서도 설치되는 확장형 암모니아 슬립 촉매(extended ammoniac slip catalyst)(ASC)인 것으로 설명될 수도 있으며, 따라서 여러 유형의 슬립을 처리하는 일반적인 다기능성 슬립-촉매(SC)가 얻어지는데, 다시 말하자면, 슬립-촉매는 첨가제 및 질소 산화물(NOx) 모두를 처리한다. 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 예를 들어 질소 산화물(NOx)을 환원시키고 첨가제를 산화시키는 다기능성 슬립-촉매(SC) 내에서 적어도 이하의 반응이 일어날 수 있다.
NH3 + O2 → N2 (vi)
및
NOx + NH3 → N2 + H20 (vii)
여기에서, 식 (vi)에 의한 반응은 암모니아를 포함할 수 있는 첨가제, 예를 들면 첨가제의 잔류물의 산화를 제공한다. 식 (vii)에 따른 반응에 의해서는, 질소 산화물(NOx)의 환원이 일어난다.
따라서, 여기에서 첨가제는, 암모니아(NH3)의 잔류물로서 이소시안산(isocyanic acid)(HNCO), 요소 등의 형태로 산화될 수 있다. 이러한 첨가제의 잔류물, 다시 말하자면 암모니아(NH3), HNCO, 요소 등은 여기에서 질소 산화물(NOx)을 산화시키도록 또한 사용될 수 있다.
이러한 특성을 얻기 위하여, 다시 말하자면, 다기능성 슬립-촉매를 얻기 위하여, 실시 형태의 일례에 따르면, 슬립-촉매는 백금족 금속(platinum metals)(PGM: 백금 그룹 원소(Platinum Group Metals))에 속하는 하나 또는 다수의 물질, 다시 말하자면 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 로듐 및 루테늄 중에서 하나 또는 다수의 물질을 포함한다. 슬립-촉매는 백금 그룹 금속의 물질과 같이 슬립-촉매 유사 특성을 제공하는 하나 또는 다수의 다른 물질을 또한 포함할 수 있다. 슬립-촉매는 NOx-환원 피막을 포함할 수 있으며, 피막은 예를 들면 Cu- 또는 Fe-제올라이트(zeolite) 또는 바나듐을 포함할 수 있다. 제올라이트는 여기에서 예를 들면 동(Cu) 또는 철(Fe)과 같은 활성 금속에 의해 활성화될 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용(210) 전에, 제1 장치의 상류에서 배기 기류 내로 제1 첨가제의 제1 공급(205)이 실시된다. 제1 작용(210)은 여기에서 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 통하여 제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원을 포함하며, 이어서 제1 슬립-촉매(SC1)를 통하여 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어난다.
위에 언급된 바와 같이, 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)는 배기물 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 시에 첨가제를 이용한다. 첨가제는, 연소 엔진으로부터 발생하는 배기 기류 내에, 촉매의 상류에서 주입되고, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에 흡수(흡착)되며, 따라서 배기물 내의 질소 산화물(NOx)과 첨가제 사이에 산화-환원 반응이 일어날 수 있다.
제1 작용의 능동 제어는, 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치에서 첨가제의 투입 제어를 포함할 수 있다.
제1 작용(210)의 능동 제어는, 예를 들면, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)에 대한 첨가제의 점유도(coverage degree)/충전도(filling degree) 또는 제1 슬립-촉매(SC1)에 대한 점유도에 또한 기초할 수 있다.
제1 작용(210)의 능동 제어는, 예를 들면, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)의 적어도 하나의 촉매 특성 및/또는 제1 슬립-촉매(SC1)의 적어도 하나의 특성에 또한 기초할 수 있다.
제1 작용(210)의 능동 제어는, 예를 들면, 제1 선택적 촉매 환원 촉매의 온도(TSCR1) 및/또는 제1 슬립-촉매의 온도(TSC1)에 또한 기초할 수 있다.
제1 작용(210)의 능동 제어는, 예를 들면, 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)이 얼마만큼 제1 장치에 도달하여 제1 슬립-촉매(SC1)에 의해 저장 및/또는 환원될 수 있는지에 또한 기초할 수 있다.
제1 작용(210)의 능동 제어는, 여기에서, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 제1 첨가제의 충전도/점유도가 첨가제의 최대 충전도의 값을 초과하는 정도까지 실시되는 제1 첨가제의 제1 공급(205)을 포함할 수 있다.
그와 같은 제1 작용(210)의 능동 제어는, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)로부터의 첨가제의 슬립을 일으킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용(210)의 능동 제어, 예를 들면 첨가제 공급의 제어는, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)로부터 방출되는 첨가제의 슬립이 제1 슬립-촉매(SC1) 내에 실질적으로 저장 및/또는 산화될 수 있도록 실시된다.
제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)에 의한 환원 전에 다량의 첨가제가 투여될 수 있으므로, 제1 장치 내에 제1 슬립-촉매(SC1)의 사용은 질소 산화물(NOx)의 환원 시에 더 큰 여유(margin)가 얻어진다는 것을 의미한다. 제1 슬립-촉매(SC1)가 모든 가능한 슬립을 처리하므로, 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 전에 다량의 첨가제를 투여하는 것이 가능하다.
또한, 테스트에 의하면, 제1 장치 내에서 제1 다기능성 슬립-촉매(SC1)에 의한 질소 산화물(NOx)의 환원은 경이롭게도 효과적이라는 것이 입증되었다. 이는, 질소 산화물(NOx)의 충분한 환원이 달성되도록, 제1 환원 촉매(SCR1) 후에 배기 기류 내에 충분한 양의 질소 산화물(NOx)이 제1 장치 내의 제1 슬립-촉매(SC1)에 존재하기 때문이다. 다시 말하자면, 다기능성 슬립-촉매(SC1)가 제1 촉매 장치 내에 사용되면, 제1 슬립-촉매(SC1)에서 질소 산화물(NOx)의 비교적 양호한 가용성은, 매우 양호한 성능 및/또는 매우 양호한 활용을 달성하기 위하여 이용될 수 있다.
제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 통하여 질소 산화물의 환원에 관한 양호한 성능을 달성하기 위해서는, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 소정의 높은 첨가제 충전도/점유도가 달성될 필요가 있다. 첨가제의 이러한 높은 충전도/점유도의 활용은 제1 슬립-촉매(SC1)의 사용을 통하여 용이해진다. 따라서, 첨가제의 충전도가 높게 유지될 수 있으므로, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 통하여 매우 효율적인 질소 산화물(NOx)의 환원이 달성될 수 있다.
본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 첨가제의 이러한 슬립이 제1 슬립-촉매(SC1) 내에 실질적으로 저장 및/또는 산화된다면, 첨가제의 투입은 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)로부터의 첨가제의 슬립을 발생시키도록 능동적으로 제어될 수도 있다.
제1 장치 내에 제1 슬립-촉매(SC1)를 포함하지 않는 종래 기술의 해결안에 있어서는, 배기 처리 시스템 내에서 하류에 배치된 구성요소의 기능을 실질적으로 저하시킬 수 있는 슬립의 위험성 때문에, 그와 같은 높은 충전도가 이용될 수 없다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 슬립-촉매(SC1) 내의 제1 첨가제의 충전도가 제1 슬립-촉매(SC1) 내의 첨가제의 최대 충전도의 값을 초과하면, 제1 작용(210)의 능동 제어는, 제1 첨가제의 제1 공급(205)이 상당히 감소하도록 실시된다. 공급된 첨가제의 이와 같은 환원 후에, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 첨가제의 충전도는 다시 감소한다.
예를 들면, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)로부터의 첨가제의 슬립을 일으키는 그와 같은 능동 제어는, 배기 기류에 대한 일시적 온도 구배, 연소 엔진의 냉시동, 및/또는 연소 엔진을 포함하는 차량의 출발(moving off)과 관련하여 이용될 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치는 NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 투입 장치와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)를 포함한다. 여기에서, 질소 산화물(NOx)은 NOx-저장 촉매(NCC)에 의해 우선 저장되고, 이에 후속하여 배기 기류 내에 첨가제가 공급되는데, 첨가제는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원 시에 사용되고, 이에 후속하여 슬립-촉매(SC1)에 의하여 배기 기류 내에서 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어난다. 여기에서, 제1 투입 장치(371)는 NOx-저장 촉매(NCC)와 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 사이에 배치되며, 따라서 첨가제는 제1 장치 내로 공급된다는 점에 주목하여야 한다. 이는 여기에 기재된 대부분의 다른 실시 형태와는 상이한데, 다른 실시 형태에서는 첨가제가 제1 장치의 상류에서 공급된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치는, 제1 투입 장치와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 NOx-저장 촉매(NCC)를 포함한다. 여기에서, 첨가제는 배기 기류에 그와 같이 우선 공급되며, 첨가제는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 환원 시에 이용되고, 이에 후속하여 슬립-촉매(SC1)에 의하여 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어나고, 이에 후속하여 질소 산화물이 NOx-저장 촉매(NCC) 내에 저장된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치는 NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 투입 장치와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 NOx-저장 촉매(NCC)를 포함한다. 여기에서, 질소 산화물(NOx)이 NOx-저장 촉매(NCC) 내에 그와 같이 저장되고, 이에 후속하여 첨가제가 배기 기류 내에 공급되며, 첨가제는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원에 이용되고, 이에 후속하여 슬립-촉매(SC1)에 의하여 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어나며, 이에 후속하여 질소 산화물이 NOx-저장 촉매(NCC) 내에 저장된다. 이러한 실시 형태에 있어서도, 제1 투입 장치(371)는 NOx-저장 촉매(NCC)와 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 사이에 배치되며, 따라서 제1 장치 내에 첨가제를 공급한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용은 배기 기류 내에서 슬립-촉매(SC1) 자체에 의해 제공되는 제1 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 환원제의 산화로 이루어진다. 다시 말하자면, 여기에서, 제1 장치는 제2 다기능성 슬립-촉매(SC1)만을 포함한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용은 NOx-저장 촉매(NCC)에 의한 질소 산화물(NOx)의 저장으로 이루어진다. 다시 말하자면, 여기에서, 제1 장치는 NOx-저장 촉매(NCC)만을 포함한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용의 능동 제어는 제1 장치 내에 포함된 NOx-저장 촉매(NCC) 내에서의 질소 산화물(NOx)의 저장의 제어를 포함할 수 있다. NOx-저장 촉매(NCC) 내의 질소 산화물(NOx)의 저장의 제어는, 적용 가능한 방식으로, 예를 들면 NOx-저장 촉매(NCC)의 배기 환경 및/또는 NOx-저장 촉매(NCC)의 온도의 능동 제어에 의하여 실시될 수 있다. 이러한 제어는 예를 들면 연소 엔진의 기능의 제어에 의하여 실시될 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용(210)의 능동 제어는 NOx-저장 촉매(NCC) 내의 질소 산화물(NOx)의 점유도에 또한 기초한다.
제1 장치에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)은, 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치에 도달하는 이산화질소의 제1 함량(NO2_1)과 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1) 사이의 제1 비율(NO2_1/NOx_1)에 대응한다. 이 제1 비율(NO2_1/NOx_1)에 대하여, 예를 들면 측정된 값, 모델링된 값 및/또는 예측된 값의 형태로, (NO2_1/NOx_1)det의 값이 결정될 수 있다.
제2 장치에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)은, 실시 형태의 일례에 따르면, 제2 장치에 도달하는 이산화질소의 제2 함량(NO2_2)과 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2) 사이의 제2 비율(NO2_2/NOx_2)에 대응한다. 제2 비율(NO2_2/NOx_2)에 대하여, 예를 들면 측정된 값, 모델링된 값 및/또는 예측된 값의 형태로, (NO2_2/NOx_ 2)det의 값이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용(210)의 능동 제어는 제2 장치에 도달하는 이산화질소의 제2 함량(NO2_2)과 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2) 사이의 제2 비율(NO2_2/NOx_2)에 대한 결정 값((NO2_1/NOx_ 2)det)에 또한 기초한다. 여기에서, 제2 장치에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)이 증가하므로, 이러한 제1 작용(210)의 능동 제어는 제2 비율에 대한 값((NO2_1/NOx_ 2)det)의 감소를 달성할 수 있다. 이는, 제1 작용이 제1 장치 내에서 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 감소된 환원을 포함하도록, 제1 작용의 능동 제어를 실시함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)의 증가가 달성된다.
제1 작용의 능동 제어는, 제1 장치의 상류에서 배기 기류 내에 제1 첨가제의 제1 공급(205)의 투입을 제어함으로써 실시될 수 있다. 능동 제어는, 제2 비율에 대한 높은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 제2 비율에 대한 낮은 결정 값((NO2_2/NOx_2)det)에 비하여 감소된 첨가제의 공급을 일으키도록, 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_2)det)에 기초할 수 있다.
이는, 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 상측 문턱 값(upper threshold value)((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)보다 크면, 즉 ((NO2_2/NOx_ 2)det) > ((NO2_2/NOx_2)threshold_high)이면, 첨가제의 제1 공급(205)이 감소하는 것으로 설명될 수도 있다.
이러한 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은 제1 장치에 대한 촉매 특성 및/또는 제2 장치에 대한 촉매 특성에 의존하는 값을 가질 수 있다. 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_high)은 제1 장치 및/또는 제2 장치에 대한 촉매 유형에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은 제1 및/또는 제2 장치가 활성화되는 온도 구간에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_high)은 제1 및/또는 제2 장치에 대한 첨가제의 점유도에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은 제1 및/또는 제2 장치에 대한 첨가제의 점유도에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_high)은 제1 및/또는 제2 장치에서의 온도에 의존하는 값을 가질 수도 있다.
상측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은, 예를 들면, 상측 문턱 값(NO2_2/NOx_2)threshold_high > 50%의 구간, 바람직하게는 50% > (NO2_2/NOx_ 2)threshold _high ≥ 85%의 구간, 더욱 바람직하게는 60% > (NO2_2/NOx_ 2)threshold _high ≥ 75%의 구간 내의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1 작용(210)의 능동 제어는 제2 비율에 대한 값(NO2_2/NOx_2)의 증가를 달성한다. 이러한 증가가 달성되는 이유는, 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)이 감소하기 때문이다. 제2 비율에 대한 값(NO2_2/NOx_2)의 증가는, 여기에서, 제1 작용이 제1 장치 내에서 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 증가된 환원을 포함하도록, 제1 작용의 능동 제어를 실시함으로써 달성될 수 있다. 증가된 환원은, 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)의 감소를 일으킨다.
위에 기재되어 있는 바와 같이, 제1 작용(210) 전에, 제1 장치의 상류에서 배기 기류 내로 제1 첨가제의 제1 공급(205)이 선행될 수 있다. 이러한 제1 공급(205)은, 실시 형태의 일례에 따르면, 낮은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 높은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 비하여 더 많은 첨가제의 공급을 일으키도록, 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_2)det)에 기초할 수 있다.
이는, 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_low)보다 작거나 같으면, 즉 (NO2_2/NOx_ 2)det ≤ (NO2_2/NOx_ 2)low이면, 제1 공급(205)이 증가하는 것으로 표현될 수도 있다.
이러한 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _low)은 제1 및/또는 제2 장치에 대한 촉매 특성에 의존하는 값을 가질 수 있다. 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _low)은 제1 및/또는 제2 장치에 대한 촉매 유형에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _low)은 제1 및/또는 제2 장치가 활성화되는 온도 구간에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_low)은 제1 및/또는 제2 장치에 대한 첨가제의 점유도에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _low)은 제1 및/또는 제2 장치에 대한 첨가제의 점유도에 의존하는 값을 가질 수도 있다. 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_low)은 제1 및/또는 제2 장치에서의 온도에 의존하는 값을 가질 수도 있다.
하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _low)은, 예를 들면, (NO2_2/NOx_ 2)threshold _low < 50%의 구간, 바람직하게는 10% ≤ (NO2_2/NOx_ 2)threshold _low ≤ 40%의 구간, 더욱 바람직하게는 20% ≤ (NO2_2/NOx_2)threshold_low ≤ 60%의 구간 내의 값을 가질 수 있다.
위에 기재되어 있는 바와 같이, 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)은 제2 장치에 도달하는 이산화질소의 제2 함량(NO2_2)과 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2) 사이의 제2 비율(NO2_2/NOx_2)에 대응한다.
산화성 피막을 구비하는 적어도 하나의 구성요소가 제1 장치의 상류에 배치되어 있는 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용(210)의 능동 제어는 제1 첨가제의 제1 공급(205)의 제어를 포함한다. 제1 첨가제의 제1 공급(205)은, 여기에서, 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 기초하여, 제1 작용 시에 제2 장치 내에서 고속 환원이 이용될 수 있도록 제어된다. 따라서, 제1 공급(205)은, 제2 장치 내에서의 환원이 가급적 최대한으로 산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 통하여 일어나도록 제어될 수 있다. 고속 환원에 있어서, 반응은 동일한 양의 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 사용하며, 이는 NO2/NOx의 몰비에 대한 최적 값이 대략 50%라는 것을 의미한다.
위에 언급된 바와 같이, 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)은 제1 장치에 도달하는 이산화질소의 제1 함량(NO2_1)과 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1) 사이의 제1 비율(NO2_1/NOx_1)에 대응한다.
산화성 피막을 구비하는 적어도 하나의 구성요소가 제1 장치의 상류에 배치되어 있는 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용(210)의 능동 제어는 제1 첨가제의 제1 공급(205)의 제어를 포함한다. 제1 첨가제의 제1 공급(205)은, 여기에서, 제1 비율에 대한 결정 값((NO2_1/NOx_ 1)det)에 기초하여, 제1 작용 시에 제1 장치 내에서 고속 환원이 이용될 수 있도록 제어된다. 따라서, 제1 공급(205)은, 제1 장치 내에서의 환원이 가급적 최대한으로 산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 통하여 일어나도록 제어될 수 있다. 고속 환원에 있어서, 반응은 동일한 양의 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 사용하며, 이는 NO2/NOx의 몰비에 대한 최적 값이 대략 50%라는 것을 의미한다.
위에 언급된 제1 비율에 대한 결정 값(NO2_1/NOx_1)det) 및/또는 위에 언급된 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)은 측정, 모델링 및/또는 예측 값으로 이루어질 수 있다.
당해 분야의 기술자라면, 본 발명에 따른 배기 기류의 처리를 위한 방법은 컴퓨터 프로그램 내에서 실시될 수도 있다는 것을 이해할 것이며, 컴퓨터 내에서 컴퓨터 프로그램이 실행되면 컴퓨터는 본 방법을 실시하게 된다. 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 컴퓨터 프로그램 제품(403)의 일부로 이루어지며, 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 프로그램이 저장된 적절한 비-휘발성/영속성/지속성/내구성 디지털 저장 매체를 포함한다. 상기 비-휘발성/영속성/지속성/내구성 컴퓨터 가독형 매체(computer readable medium)는 적절한 메모리, 예를 들면 ROM(읽기-전용 메모리), PROM(프로그램화 가능한 읽기-전용 메모리), EPROM(소거 가능한(Erasable) PROM), 플래시(Flash), EEPROM(전기적으로 소거 가능한 PROM), 하드 디스크 장치 등으로 이루어진다.
도 4는 제어 장치(400)를 개략적으로 나타낸다. 제어 장치(400)는, 본질적으로 적절한 유형의 프로세서 또는 마이크로컴퓨터, 예를 들면 디지털 신호 처리를 위한 회로(디지털 신호 프로세서, DSP) 또는 사전-결정된 특정 기능을 갖는 회로(용도 특정형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit), ASIC)으로 이루어질 수 있는 연산 장치(401)를 포함한다. 연산 장치(401)는 제어 장치(400) 내에 설치된 메모리 유닛(402)에 연결되며, 메모리 유닛은 예를 들면 연산 장치(401)가 연산을 실시할 수 있기 위하여 필요로 하는 저장 프로그램 코드 및/또는 저장 데이터를 연산 장치(401)에 제공한다. 연산 장치(401)는 연산의 중간 결과 또는 최종 결과를 메모리 장치(402) 내에 저장하도록 또한 구성된다.
또한, 제어 장치(400)에는 입력 및 출력 신호들을 수신하고 전송하기 위한 장치(411, 412, 413, 414)들이 설치된다. 이러한 입력 및 출력 신호들은, 입력 신호의 수신을 위한 장치(411, 413)들에 의해 정보로서 검출될 수 있고 연산 장치(401)에 의해 처리될 수 있는 신호로 변환될 수 있는 파형, 펄스 또는 기타 속성을 포함할 수 있다. 이러한 신호는 그 후에 연산 장치(401)에 제공된다. 출력 신호를 전송하기 위한 장치(412, 414)들은, 연산 유닛(401)으로부터의 연산 결과를 차량의 제어 시스템의 다른 부분 및/또는 신호가 사용되는 구성요소(들), 예를 들면 제1 및/또는 제2 투입 장치에 전달하기 위한 출력 신호로 변환하도록 배치된다.
입력 및 또는 출력 신호를 수신하고 전송하기 위한 장치로의 각각의 연결은, 케이블; CAN(제어기 영역 네트워크(Controller Area Network)) 버스, MOST(미디어 지향성 시스템 전송(Media Oriented System Transport)) 버스 또는 기타 버스 구성과 같은 데이터 버스; 또는 무선 연결 중에서 하나 또는 다수로 이루어질 수 있다.
당해 분야의 기술자라면, 위에 언급된 컴퓨터는 연산 장치(401)로 이루어질 수 있고, 위에 언급된 메모리는 메모리 장치(402)로 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다.
일반적으로, 근래의 차량 내의 제어 시스템은, 다수의 전자 제어 장치(ECU) 또는 제어기 및 차량의 소정 위치에 국한된 여러 구성요소들을 연결하기 위한 하나 또는 다수의 통신 버스로 이루어진 통신 버스 시스템으로 이루어진다. 그와 같은 제어 시스템은 다수의 제어 장치를 포함할 수 있으며, 특정 기능을 위한 담당은 하나보다 많은 장치들 간에 분담될 수 있다. 따라서, 도시된 유형의 차량은, 흔히, 도 4에 도시된 것보다 상당히 많은 제어 장치들을 포함하며, 이는 해당 기술 분야의 기술자에게 널리 공지되어 있다.
본 발명은, 도시된 실시 형태에 있어서, 제어 장치(400) 내에서 실시된다. 그러나, 본 발명은, 차량 내에 이미 존재하는 하나 또는 다수의 다른 제어 장치 내에서, 또는 본 발명에 전용되는 제어 장치 내에서, 전체적으로 또는 부분적으로 실시될 수도 있다.
여기에서, 그리고 본 명세서에서, 장치들은 일반적으로 본 발명에 따른 방법 내의 단계들을 실시하도록 배치되어 있는 것으로 설명되어 있다. 이는 장치들이 이러한 방법 단계들을 실시하도록 구성 및/또는 설정되어 있다는 것을 또한 의미한다.
도 3은 본 발명의 하나의 양태에 따라 배기 도관(exhaust conduit)(302)을 통해 연소 엔진(301)에 연결된 배기 처리 시스템(350)을 개략적으로 나타낸다. 엔진(301) 내에서의 연소 시에 발생하는 배기물, 즉 (화살표로 표시된) 배기 기류(303)는, 제1 장치(331)에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 제1 작용(210)을 제공하기 위하여 배기 처리 시스템(350) 내에 배치된 제1 장치(331)로 안내된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 배기 기류(303)는, 제1 장치(331)에 도달하기 전에, 배기 기류(303) 내로 제1 첨가제의 제1 공급(205)을 제공하기 위하여 배기 처리 시스템(350) 내에 배치된 제1 투입 장치(371)를 지나가도록 안내된다. 이러한 실시 형태에 있어서, 제1 공급(205) 중에 배기 기류(303)에 공급된 제1 첨가제는 제1 장치(331)를 통한 제1 작용 시에 이용된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 실질적으로 임의의 적절한 가수분해 피막으로 이루어질 수 있는 제1 가수분해 촉매(hydrolysis catalyst) 및/또는 제1 혼합기가 제1 투입 장치(371)에 연결되어 배치될 수 있다. 제1 가수분해 촉매 및/또는 제1 혼합기는, 이 경우에, 요소를 암모니아로 분해하는 속도를 증가시키기 위하여 그리고/또는 첨가제를 배출물과 혼합시키기 위하여 그리고/또는 첨가제를 기화시키기 위하여 사용된다.
본 발명에 따르면, 제1 장치(331)는 적어도 하나의 NOx-저장 촉매(NCC) 및/또는 제1 슬립-촉매(SC1)를 포함한다. 여기에서, NOx-저장 촉매(NCC)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행하도록 배치된다. 제1 슬립-촉매(SC1)는 다기능성일 수 있으며, 배기 기류(303) 내에 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화를 일으킬 수 있다.
제1 장치(331)를 통한 이러한 제1 작용(210)은, 본 발명에 따르면, 제1 장치(331)에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 적어도 기초하여 능동적으로 제어될 수 있다. 이러한 능동 제어는, 예를 들면 제1 투입의 제어, 제1 장치(331)에서의 온도 제어 및/또는 제1 장치(331)에서의 배기 환경 제어를 통하여, 위에 기재된 방식으로 달성될 수 있다.
배기 처리 시스템(350)은 제2 장치(332)에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 제2 작용(240)을 제공하기 위하여 배치된 제2 장치(332)를 또한 포함한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은, 배기 기류(303)에 제2 첨가제의 제2 공급(215)을 제공하기 위하여, 제1 장치(331)의 하류에, 다시 말하자면 제2 장치(332)의 상류에 배치된 제2 투입 장치(372)를 또한 포함한다. 이러한 실시 형태에 있어서, 제2 투입 장치(372)에 의하여 배기 기류에 공급된 제2 첨가제는 제2 장치(332) 내에서 제2 작용 중에 사용된다.
배기 처리 시스템(350)은, 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 공급(205) 및 제2 공급(215) 중에서 적어도 하나를 제어하기 위하여 배치된 적어도 하나의 투입 제어 장치(374)를 또한 포함한다.
다시 말하자면, 투입 제어 장치(374)는 제1 투입 장치(371)와 제2 투입 장치(372) 및/또는 이러한 투입 장치(371, 372)에 첨가제를 공급하는 펌프 또는 유사 장치 중에서 하나 또는 다수를 제어한다. 실시 형태의 일례에 따르면, 이러한 투입은, 제1 작용의 능동 제어를 달성하기 위하여, 충분한 양의 첨가제가 제1 투입 장치(371)를 통해 공급되도록 제어된다.
본 발명에 따른 배기 처리 시스템(350)의 이용을 통하여, 이산화질소(NO2) 수준의 능동 제어는, 이산화질소(NO2)의 수준을 증가시키거나 감소시키기 위하여 이에 필요한 그러한 운전 모드에서 이용될 수 있다. 따라서, 귀금속을 덜 필요로 하고 그에 따라 제조비가 저렴한 배기 처리 시스템이 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 제어의 이용을 통하여, 가능한 한 대부분의 환원이 산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 모두와 관련된 반응 경로를 통하여 일어나도록 제어가 실시될 수 있으므로, 배기 처리 시스템 내에서 하나 또는 다수의 환원 촉매에 걸쳐서 반응 속도를 증가시키는 연료 소비 중립 방식이 얻어진다.
질소 산화물(NOx)의 수준이 증가된 몇몇 실시 형태에 있어서는, 환원 촉매 상의 부하가 증가한다. 그러나, 질소 산화물(NOx)의 환원을 일으키는 촉매는 이러한 부하에 대응하기 위한 양호한 상태를 갖는데, 그 이유는 촉매가 상당히 양호한 성능을 나타내는 대략 260℃ 내지 340℃ 정도의 배기 온도에서 주로 증가가 일어나기 때문이다.
본 발명을 이용함으로써, 더욱 효율적이고 예측 가능한 질소 산화물(NOx)의 환원이 달성된다. 이는, 예를 들면, 첨가제 투입의 제어에 의해 더욱 신뢰적인 결과가 달성된다는 것을 의미한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 배기 처리 시스템은, 산화성 피막을 구비하는 기재를 포함하고 제1 투입 장치(371)의 상류에 배치된 제1 산화 촉매(DOC1)(311), 및/또는 산화성 피막을 구비하는 기재를 포함하고 제1 장치(331)의 하류에 배치된 제2 산화 촉매(DOC2)(312)를 포함할 수 있다. 제1 산화 촉매(DOC1)(311) 및/또는 제2 산화 촉매(DOC2)(312)는, 그러한 경우에, 질소 화합물, 탄소 화합물 및/또는 탄화수소 화합물을 산화시키기 위하여, 배기 처리 시스템(350) 내의 배기 기류(303) 내에 배치된다. 제1 산화 촉매(DOC1)(311) 내에서의 산화 시에, 배기 기류(303) 내의 일산화질소(NO)의 일부는 이산화질소(NO2)로 산화된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 배기 시스템(350)은, 제1 장치의 하류에, 또는 제2 산화 촉매(DOC2)(312)가 시스템 내에 포함되어 있으면 제2 산화 촉매의 하류에, 입자 필터(320)를 포함한다. 입자 필터(320)는 매연 입자를 포집하고 산화시키기 위하여 배치된다. 배기 기류(303)는 여기에서 입자 필터의 필터 구조를 통해 안내되는데, 통과하는 배기 기류(303)로부터 매연 입자가 필터 구조 내에 포집되며 입자 필터 내에 저장되고 산화된다.
제1 산화 촉매(DOC1)(311) 및/또는 제2 산화 촉매(DOC2)(312)는 적어도 부분적으로 촉매 산화성 피막(catalytic oxidising coating)으로 코팅되며, 그와 같은 산화성 피막은 적어도 하나의 귀금속, 예를 들면 백금을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 입자 필터(320)는 디젤 입자 필터(DPF)로 이루어진다. 이러한 필터는 배기 기류(303)로부터 매연 입자를 포집, 저장 및 산화시키기 위하여 그와 같이 이용된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 입자 필터(320)는 적어도 부분적으로 촉매 산화성 피막으로 코팅된 입자 필터로 이루어지며, 그와 같은 산화성 피막은 적어도 하나의 귀금속을 포함할 수 있다. 다시 말하자면, 입자 필터(320)는 적어도 부분적으로 하나 또는 다수의 귀금속, 예를 들면 백금으로 코팅될 수 있다. 산화성 피막을 포함하는 입자 필터(cDPF)는, 제2 장치(312)에서의 이산화질소(NO2) 수준에 대한 더욱 안정적인 조건을 형성시킨다.
부가적으로, 산화성 피막을 포함하는 입자 필터(cDPF)의 사용은, NO2/NOx의 비율에 대한 값, 다시 말하자면, NO2의 수준이 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 산화성 피막을 구비하는 입자 필터(cDPF)가 사용되므로, 실시 형태의 일례에 따르면, 제2 산화 촉매(DOC2)는 시스템 내에 필요하지 않다.
예를 들면 제1 DOC1, 제2 DOC2 및/또는 cDPF 내에 포함될 수 있는 산화성 피막을 구비하는 적어도 하나의 기재에 도달하는 질소 산화물(NOx)의 수준을 능동적으로 제어함으로써, 하류에 배치된 제2 선택적 촉매 환원 촉매에 도달하는 이산화질소(NO2)의 분율의 조정이 달성될 수 있다. 이는, 제2 선택적 촉매 환원 촉매가 더욱 예측 가능한 결과를 제공한다는 것을 의미한다. 예를 들면, 엔진에 의해 생성된 질소 산화물(NOx)의 함량의 증가는 그러한 경우에 바람직할 수 있으며, 이산화질소(NO2)의 분율이 최대 소망 값을 초과할 위험성이 있을 것으로 예상된다. 일례로, 도 5는, 질소 산화물(NOx)의 수준이 낮은 값에서부터, 예를 들면 300ppm에서부터, 높은 값으로, 예를 들면 1400ppm으로 증가할 때에, 이산화질소(NO2)의 분율에 대하여 얻어진 효과를 나타낸다. 도면에 의해 설명되는 바와 같이, 질소 산화물(NOx)의 수준이 300ppm에서 1400ppm으로 증가할 때에, DOC 및/또는 DPF에서의 NO2/NOx의 비율에 대한 값은 대략 70%에서부터 50% 내지 60% 사이까지 감소한다. NO2/NOx의 비율에 대한 값의 이러한 감소는, 위에 기재된 바와 같은 "고속 SCR"에 대한 조건을 상당히 개선한다.
질소 산화물(NOx)의 수준이 증가한 결과로서, 제1 및/또는 제2 장치 상의 부하가 증가한다. 적어도 하나의 산화성 기재가 NO2/NOx > 50%를 형성할 위험성이 있는 대략 260℃ 내지 340℃ 정도의 배기 온도에서 증가가 주로 일어나므로, 제1 및 제2 장치(331, 332)는 그러한 부하에 대처하기 위한 양호한 조건을 갖는다. 이 온도에서, 다시 말하자면 260℃ 내지 340℃에서, 제1 및/또는 제2 장치(331, 332)는 각각의 사양에 의존하여 상당히 양호한 성능을 갖는다. 또한, 이 온도에서는 환원제의 기화를 위한 조건도 상당히 양호하다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 및/또는 제2 첨가제는 암모니아(NH3) 또는 요소를 포함하며, 요소로부터 암모니아가 생성/형성/방출될 수 있다. 이러한 첨가제는 예를 들면 애드블루(AdBlue)로 이루어질 수 있다. 제1 및/또는 제2 첨가제는 동일한 유형일 수 있거나 서로 다른 유형일 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은 첨가제의 공급을 위한 시스템(370)을 포함하며, 첨가제의 공급을 위한 시스템은, 제1 및 제2 투입 장치(371, 372)에 각각 첨가제를 공급하도록, 다시 말하자면 예를 들어 암모니아 또는 요소를 공급하도록 배치된 적어도 하나의 펌프(373)를 포함한다.
첨가제의 공급을 위한 그와 같은 시스템(370)의 일례가 도 3에 개략적으로 도시되어 있으며, 시스템은 제1 장치(331)의 상류 및 제2 장치(332)의 상류에 각각 배치된 제1 투입 장치(371) 및 제2 투입 장치(372)를 포함한다. 일반적으로 배기 기류(303)에 첨가제를 투여하고 그와 같은 첨가제를 배기 기류와 혼합하는 투입 노즐로 이루어진 제1 및 제2 투입 장치(371, 372)에는, 적어도 하나의 펌프(373)에 의하여, 첨가제를 위한 도관(375)을 통하여 첨가제가 공급된다. 적어도 하나의 펌프(373)는, 첨가제를 위한 하나 또는 다수의 탱크(376)로부터, 탱크(376)/탱크들과 적어도 하나의 펌프(373) 사이의 하나 또는 다수의 도관(377)을 통하여 첨가제를 수급한다. 첨가제는 액상 형태 및/또는 가스상 형태(gaseous form)일 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 첨가제가 액상 형태일 경우에, 펌프(373)는 액체 펌프(liquid pump)이고, 하나 또는 다수의 탱크(376)는 액체 탱크이다. 첨가제가 가스상 형태일 경우에, 펌프(373)는 가스 펌프(gas pump)이고, 하나 또는 다수의 탱크(376)는 가스 탱크이다. 가스상 및 액상 첨가제 모두가 사용되면, 다수의 탱크 및 펌프가 배치되며, 적어도 하나의 탱크와 적어도 하나의 펌프는 액상 첨가제를 공급하도록 설정되고, 적어도 하나의 탱크와 적어도 하나의 펌프는 가스상 첨가제를 공급하도록 설정된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 적어도 하나의 펌프(373)는, 제1 및 제2 투입 장치(371, 372) 모두에 제1 및 제2 첨가제를 각각 공급하는 조인트 펌프(joint pump)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 펌프는, 각각의 제1 및 제2 투입 장치(371, 372)에 제1 및 제2 첨가제를 각각 공급하는 제1 및 제2 펌프를 포함한다. 첨가제 시스템(370)의 구체적 기능은 종래 기술에 기재되어 있으며, 따라서 첨가제의 주입을 위한 정확한 방법은 여기에서는 더욱 상세히 기재되어 있지는 않다. 그러나, 일반적으로, 주입/SCR-촉매의 지점에서의 온도는, 질산암모늄(NH4NO3)과 같은 의도치 않은 부산물의 침전 및 형성을 방지하기 위하여, 하측 문턱 온도(lower threshold temperature)보다 높아야 한다. 그와 같은 하측 문턱 온도에 대한 값의 일례는 대략 200oC일 수 있다. 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 첨가제의 공급을 위한 시스템(370)은, 첨가제가 배기 기류에 공급되도록, 적어도 하나의 펌프(373)를 제어하기 위하여 배치된 투입 제어 장치(374)를 포함한다. 투입 제어 장치(374)는, 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 첨가제의 제1 투입이 제1 투입 장치(371)를 통하여 배기 기류(303)에 제공되도록, 적어도 하나의 펌프(373)를 제어하기 위하여 배치된 제1 펌프 제어 장치(378)를 포함한다. 투입 제어 장치(374)는, 제2 첨가제의 제2 투입이 제2 투입 장치(372)를 통하여 배기 기류(303)에 제공되도록, 적어도 하나의 펌프(373)를 제어하기 위하여 배치된 제2 펌프 제어 장치(379)를 또한 포함한다.
제1 및 제2 첨가제는 일반적으로 동일한 유형, 예를 들면 요소로 이루어진다. 그러나, 본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 첨가제 및 제2 첨가제는 서로 다른 유형, 예를 들면 요소 및 암모니아로 이루어질 수 있으며, 이는 각각의 제1 및 제2 장치(331, 332)로의 투입 및 그에 따른 각각의 제1 및 제2 장치(331, 332)에 대한 기능이 첨가제의 유형에 대해서도 최적화될 수 있다는 것을 의미한다. 서로 다른 유형의 첨가제가 사용되면, 탱크(376)는 서로 다른 각각의 유형의 첨가제를 수용하는 다수의 서브-탱크(sub-tank)를 포함한다. 제1 투입 장치(371) 및 제2 투입 장치(372)에 서로 다른 유형의 첨가제를 공급하기 위하여, 하나 또는 다수의 펌프(373)가 사용될 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 하나 또는 다수의 탱크 및 하나 또는 다수의 펌프는, 첨가제의 상태에 따라, 다시 말하자면 첨가제가 가스상 또는 액상인지에 따라 적용된다.
하나 또는 다수의 펌프(373)는, 제1 및 제2 장치(331, 332) 각각의 상류의 제1 및 제2 투입 장치(371, 372) 각각의 도움으로 배기 기류(303) 내에 소망 양이 주입되도록, 첨가제의 공급의 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 투입 제어 장치(374)에 의해 그와 같이 제어된다. 더욱 상세하게는, 제1 펌프 제어 장치(378)는 조인트 펌프 또는 제1 투입 장치(371)에 전용되는 펌프를 제어하도록 배치되며, 따라서 제1 투입은 제1 투입 장치(371)를 통해 배기 기류(303)에 제공되도록 제어된다. 제2 펌프 제어 장치(379)는 조인트 펌프 또는 제2 투입 장치(372)에 전용되는 펌프를 제어하도록 배치되며, 따라서 제2 투입은 제2 투입 장치(372)를 통해 배기 기류(303)에 제공되도록 제어된다.
적어도 하나의 제어 장치(374)는 별개로 표시된 유닛(378, 379)들을 포함하는 것으로 도면에 도시되어 있다. 이러한 유닛(378, 379)들은 논리적으로 분리될 수도 있지만 물리적으로는 동일한 유닛 내에 구성될 수 있거나, 논리적으로 그리고 물리적으로 결합되어 배치/구성될 수 있다. 예를 들면, 이러한 유닛(378, 379)들은, 각각의 유닛이 각각의 방법 단계를 실시하기 위하여 활성화/사용되면, 예를 들어 프로세서 내에 제공되어 이용되는 프로그램 코드의 형태의 여러 지령의 그룹에 대응할 수 있다.
배기 처리 시스템(350)은, 배기 처리 시스템 내의 질소 산화물, 이산화질소 및/또는 온도의 결정을 위하여, 예를 들면 제1 장치의 상류에 배치될 수도 있는 산화 촉매(311)의 상류, 제1 장치(331)로의 유입구, 제1 장치(331)로부터의 유출구, 제2 장치(332)로의 유입구 및/또는 제2 장치(332)로부터의 유출구에 배치된 하나 또는 다수의 NOx-, NO2- 및/또는 온도 센서(361, 362, 363, 364, 365)와 같은 하나 또는 다수의 센서를 또한 구비할 수 있다.
제어 장치(360)는, 제어 신호 및/또는 하나 또는 다수의 NOx-, NO2- 및/또는 온도 센서(361, 362, 363, 364, 365)에 의해 실시된 측정에 대응하는 신호를 적어도 하나의 투입 장치(374)에 제공하도록 배치될 수 있다. 적어도 하나의 투입 제어 장치(374)는, 그 후에, 위에 언급된 제1 작용의 능동 제어가 달성되도록, 그와 같은 제어 신호 및/또는 측정 신호에 기초하여 투입 물질의 공급을 제어한다.
또한, 제어 장치(350)는 제어 신호 및/또는 하나 또는 다수의 NOx-, NO2- 및/또는 온도 센서(361, 362, 363, 364, 365)에 의해 실시된 측정에 대응하는 신호를 연소 엔진(301) 및/또는 엔진 제어 장치에 제공하도록 배치될 수 있다. 연소 엔진(301) 및/또는 엔진 제어 장치는, 그 후에, 위에 언급된 제1 작용의 능동 제어가 온도 및/또는 배기 환경의 제어를 통하여 달성되도록, 제어 신호 및/또는 측정 신호에 기초하여 엔진을 제어한다.
본 발명에 따른 방법은, 위에 기재된 제1 장치(331), 위에 기재된 제2 장치(332) 및 제1 작용의 능동 제어를 포함하는 실질적으로 모든 배기 처리 시스템 내에 실시될 수 있다. 각각의 제1 장치(331) 및 제2 장치(332)는, 이하의 예에 기재되어 있는 바와 같이, 여러 다른 방식으로 배치될 수 있으며, 여러 다른 특성/기능을 가질 수 있다.
본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 제1 장치는 아래의 그룹 중에서 하나를 포함할 수 있다.
- 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제의 잔류물을 산화시키기 위하여 그리고/또는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 보조하여 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 추가로 환원시키기 위하여 배치된다;
- 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 보조하여 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 환원시키기 위하여 배치된다;
- 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b): 제1 슬립-촉매(SC1) 및 추가 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 보조하여 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 환원시키기 위하여 배치된다;
- 제1 슬립-촉매(SC1): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)의 환원을 위하여 배치된다;
- 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하고 유출구 부분에서 완전 산화성 피막(purely oxidising coating)과 결합된 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 유출구 부분에서 완전 산화성 피막과 결합된 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 보조하여 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 추가로 환원시키기 위하여 배치된다;
- 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행하는 NOx-저장 촉매(NCC);
- 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 NOx-저장 촉매(NCC): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 배기 기류(3030 내의 질소 산화물(NOx)의 환원을 위하여 배치되고, NOx-저장 촉매(NCC)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행한다;
- NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 투입 장치(371)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)의 환원을 위하여 배치되고, NOx-저장 촉매(NCC)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행한다;
- NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 투입 장치(371)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 추가 NOx-저장 촉매(NCCb): 제1 슬립-촉매(SC1)는 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)의 환원을 위하여 배치되고, NOx-저장 촉매(NCC) 및 추가 NOx-저장 촉매(NCCb)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행한다.
이러한 실시 형태들 중에서 일부가 아래에 예시되어 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치(331)는, NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 투입 장치(371)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)를 포함한다. 여기에서, 우선 NOx-저장 촉매(NCC)를 통하여 질소 산화물(NOx)이 그와 같이 저장되고, 이에 후속하여 배기 기류에 첨가제가 공급되고, 그 첨가제는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내의 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원 시에 이용되고, 이에 후속하여 슬립-촉매(SC1)에 의하여 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어난다. 여기에서, 제1 투입 장치(371)는, 첨가제가 제1 장치(331) 내로 그와 같이 공급되도록, NOx-저장 촉매(NCC)와 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 사이에 배치된다는 점에 주목하여야 한다. 이는, 여기에 기재된 제1 장치의 상류에서 첨가제가 공급되는 대부분의 다른 실시 형태들과는 상이하다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 배기 시스템은, 제1 투입 장치(371)와, 그 하류에 후속하여 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 포함하는 제1 장치(331)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 NOx-저장 촉매(NCC)를 포함한다. 여기에서, 우선 배기 기류에 첨가제가 그와 같이 공급되고, 그 첨가제는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내의 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원 시에 이용되고, 이에 후속하여 제1 슬립-촉매(SC1)에 의하여 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어나고, 이에 후속하여 NOx-저장 촉매(NCC) 내에 질소 산화물(NOx)이 저장된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 장치는, NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 투입 장치(371)와 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 NOx-저장 촉매(NCC)를 포함한다. 여기에서, NOx-저장 촉매(NCC) 내에 질소 산화물(NOx)이 그와 같이 저장되고, 이에 후속하여 배기 기류 내에 첨가제가 공급되고, 그 첨가제는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내에서 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원 시에 이용되고, 이에 후속하여 제1 슬립-촉매(SC1)에 의하여 배기 기류 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화가 일어나고, 이에 후속하여 NOx-저장 촉매(NCC) 내에 질소 산화물이 저장된다. 이러한 실시 형태에 있어서도, 제1 투입 장치(371)는 NOx-저장 촉매(NCC)와 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 사이에 배치되며, 따라서 첨가제를 제1 장치 내로 공급한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용은 배기 기류 내에서 제1 슬립-촉매(SC1) 자체에 의해 제공되는 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 환원으로 이루어진다. 다시 말하자면, 여기에서 제1 장치(331)는 제1 다기능성 슬립-촉매(SC1)만을 포함한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용은 NOx-저장 촉매(NCC)에 의한 질소 산화물(NOx)의 저장으로 이루어진다. 다시 말하자면, 여기에서 제1 장치(331)는 NOx-저장 촉매(NCC)만을 포함한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 작용의 능동 제어는, 제1 장치(331) 내에 포함된 NOx-저장 촉매(NCC) 내의 질소 산화물(NOx)의 저장의 제어를 포함할 수 있다. NOx-저장 촉매(NCC) 내의 질소 산화물(NOx)의 저장의 제어는, 적용 가능한 방식으로, 예를 들면 NOx-저장 촉매(NCC)에서의 배기 환경 및/또는 NOx-저장 촉매(NCC)에서의 온도의 능동 제어에 의하여 실시될 수 있다. 이러한 제어는, 예를 들면 연소 엔진(301)의 기능의 제어를 통하여 실시될 수 있는데, 제어 장치(360)에 의하여 직접적으로 또는 엔진 제어 장치를 통하여 실시될 수 있다.
본 발명의 여러 실시 형태에 따르면, 제2 장치(332)는 아래의 그룹 중에서 하나를 포함한다.
- 제2 선택적 촉매 환원 촉매(SCR2); 및
- 제2 선택적 촉매 환원 촉매(SCR2)와, 그 하류에서 첨가제의 잔류물을 산화시키기 위하여 그리고/또는 제2 선택적 촉매 환원 촉매(SCR2)를 보조하여 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 추가로 환원시키기 위하여 배치된 제2 슬립-촉매(SC2).
본 명세서에서, 선택적 촉매 환원 촉매(SCR)는 통상의 SCR(선택적 촉매 환원)-촉매를 의미한다. SCR 촉매는 첨가제, 흔히 암모니아(NH3) 또는 암모니아가 생성/형성될 수 있는 조성물을 일반적으로 사용하며, 첨가제는 배기물 내의 질소 산화물(NOx)의 환원을 위하여 사용된다. 첨가제는, 위에 기재되어 있는 바와 같이, 촉매의 상류에서, 연소 엔진으로부터 발생하는 배기 기류 내에 주입된다. 촉매에 첨가된 첨가제는 촉매 내에 암모니아(NH3) 형태로 흡수(저장)되며, 따라서 배기물 내의 질소 산화물(NOx)과 첨가제에 의해 이용 가능한 암모니아(NH3) 사이에 산화-환원 반응이 일어날 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 슬립-촉매(SC)는, 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 선택적 촉매 환원 촉매(SCR)를 보조하여 상기 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 환원시키기 위하여 배치된 촉매를 의미한다. 제1 장치(331) 내에 제1 슬립-촉매(SC1)의 사용은, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)가 더 큰 부하를 처리할 수 있게 하고 그에 따라 더욱 활용될 수 있게 하며, NOx-환원에 대한 개시 온도("활성 개시(light off)"-온도)의 감소에도 기여한다.
제1 장치(331) 내에 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)가 포함되고, 슬립-촉매들이 다기능성이고 그에 따라 첨가제 사용을 통하여 질소 산화물(NOx)을 환원시키고 첨가제를 또한 산화시키는 구성은, 배기 처리 시스템에 대한 여러 장점들을 수반한다. 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)는 여기에서 제1 환원 촉매(SCR1)와 함께 사용될 수 있으며, 따라서 질소 산화물(NOx)의 환원 및 첨가제의 잔류물의 산화에 대한 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)의 활성과, 첨가제에 대한 슬립-촉매(SC1, SC1b)들의 흡착 특성(deposit characteristics)은, 제1 환원 촉매(SCR1)의 기능에 대한 보완적 기능을 한다. 제1 환원 촉매(SCR1), 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)를 포함하는 제1 장치(331)에 대한 이러한 특성들의 조합은, 제1 장치(331)에서 더욱 높은 변환 수준이 달성될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 제1 장치(331) 내에 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)의 사용은, 배기 처리 시스템 내의 제1 장치(331)의 하류에 배치되고 백금 금속을 포함할 수 있는 구성요소 내에서 환원제의 비-선택적 산화(non-selective oxidation)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 조건을 발생시킨다.
더욱이, 테스트에 의하면, 제1 장치(331) 내에서 제1 다기능성 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)에 의한 질소 산화물(NOx)의 환원은 경이로울 정도로 효율적이라는 것이 밝혀졌다. 이는, 질소 산화물(NOx)의 효율적인 환원이 달성되도록, 제1 장치 내의 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)에서 배기 기류(303) 내에 충분한 양의 질소 산화물(NOx)이 존재하기 때문이다. 다시 말하자면, 다기능성 슬립-촉매(SC1) 및/또는 다기능성 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)가 제1 촉매 장치(331) 내에 사용되면, 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)에서의 질소 산화물(NOx)의 비교적 양호한 가용성은, 매우 양호한 성능 및/또는 매우 양호한 활용을 달성하기 위하여 이용될 수 있다.
제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1), 제1 슬립-촉매(SC1) 및/또는 추가 제1 슬립-촉매(SC1b)는, 예를 들면 배기 기류 내의 탄화수소의 산화에 의해 열을 발생시킬 목적으로 사용될 수 있으며, 이는 황으로 오염된 구성요소, 예를 들면 촉매 및/또는 그 하류에 배치된 구성요소가 용이하게 재생(regeneration)될 수 있게 한다. 황으로 오염된 구성요소의 재생 시에, 구성요소 내에 침입한 황의 양은 감소된다.
본 발명에 따른 시스템은 위에 기재된 실시 형태의 방법과 청구항에 기재된 방법 모두를 실시하도록 구성될 수 있으며, 따라서 각각의 실시 형태에 대한 시스템은 각각의 실시 형태에 대하여 위에 기재된 장점들을 달성한다.
당해 분야의 기술자라면, 위의 시스템은 본 발명에 따른 방법의 여러 실시 형태에 따라 변경될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 배기 기류의 처리를 위한 적어도 하나의 시스템을 포함하는 모터 차량(100), 예를 들면 트럭 또는 버스에 관한 것이다.
본 발명은 위에 기재된 본 발명의 실시 형태로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 독립 청구항의 범위 내의 모든 실시 형태에 관한 것이고 이를 포함한다.

Claims (37)

  1. 연소 엔진(301) 내에서의 연소로부터 발생하고 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)를 포함하는 질소 산화물(NOx)을 함유하는 배기 기류(303)의 처리를 위한 방법에 있어서,
    배기 처리 시스템(350) 내에 배치된 제1 장치(331)에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 영향을 미치기 위하여, 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)에 제1 작용(210)을 실시하는 단계와,
    상기 제1 장치(331)의 하류에 배치된 제2 장치(332)에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 영향을 미치기 위하여, 질소 산화물의 상기 제2 함량(NOx_2)에 제2 작용(220)을 실시하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 작용은 상기 제1 장치(331) 내에 NOx-저장 촉매(NCC) 및 제1 슬립-촉매(SC1) 중에서 적어도 하나의 사용에 의하여 실시되며, 상기 NOx-저장 촉매(NCC)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행하고, 상기 제1 슬립-촉매(SC1)는 상기 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화를 일으킴으로써, 상기 제1 작용(210)은 상기 제1 장치(331)에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 적어도 기초하여 능동적으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기 기류의 상기 처리는 상기 배기 기류(303) 내의 산화질소(NO) 및 불완전하게 산화된 탄소 화합물 중에서 하나 또는 다수의 산화(230)를 포함하고, 상기 산화(230)는 상기 제1 장치(331)의 하류에 배치된 산화성 피막을 구비하는 적어도 하나의 기재 내에서 일어나는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    - 상기 제1 작용(210) 전에, 상기 제1 장치(331)의 상류에서 상기 배기 기류(303) 내로 제1 첨가제의 제1 공급(205)이 실시되고,
    - 상기 제1 작용(210)은, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)에 의한 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)의 제1 환원과, 그 후에 상기 배기 기류(303) 내에서 상기 제1 슬립-촉매(SC1)에 의한 질소 산화물(NOx)의 상기 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 및/또는 상기 제1 슬립-촉매(SC1)에 대한 첨가제의 점유도에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는 상기 제1 장치(331)에 대한 적어도 하나의 촉매 특성에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매에 대한 온도(TSCR1) 및/또는 상기 제1 슬립-촉매에 대한 온도(TSC1)에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는, 상기 제1 장치(331)에 의해 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)이 얼마만큼 저장 및/또는 환원될 수 있는지에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  8. 청구항 3 내지 청구항 7 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는, 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내의 상기 제1 첨가제의 점유도가 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1) 내의 상기 제1 첨가제의 최대 점유도의 값을 초과하는 정도까지, 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(205)의 실시를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  9. 청구항 3 내지 청구항 8 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는, 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(205)이 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)로부터의 첨가제의 슬립을 발생시키도록 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는, 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)로부터의 첨가제의 상기 슬립이 상기 제1 슬립-촉매(SC1) 내에 실질적으로 저장 및/또는 산화될 수 있도록 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는, 상기 제1 슬립-촉매(SC1) 내의 상기 제1 첨가제의 점유도가 상기 제1 슬립-촉매(SC1) 내의 첨가제의 최대 점유도에 대한 값을 초과하면, 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(205)이 상당히 감소하도록 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  12. 청구항 3 내지 청구항 11 중에서 어느 하나에 있어서,
    제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)에 의한 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)의 상기 제1 환원 전에, 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)의 상류에 배치된 상기 NOx-저장 촉매(NCC)에 의한 질소 산화물(NOx)의 상기 저장이 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  13. 청구항 3 내지 청구항 12 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 배기 기류(303) 내에서 상기 제1 슬립-촉매(SC1)에 의한 질소 산화물(NOx)의 상기 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화 후에, 상기 제1 슬립-촉매(SC1)의 하류에 배치된 상기 NOx-저장 촉매(NCC)에 의한 질소 산화물(NOx)의 상기 저장이 실시되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  14. 청구항 3 내지 청구항 13 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는 상기 NOx-저장 촉매(NCC) 내의 질소 산화물(NOx)의 점유도에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 11 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용은 상기 배기 기류(303) 내에서 상기 제1 슬립-촉매(SC1)에 의한 질소 산화물(NOx)의 상기 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화로 이루어진 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 11 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용은 상기 NOx-저장 촉매(NCC)에 의한 질소 산화물(NOx)의 상기 저장으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는, 상기 제2 장치(332)에 도달하는 이산화질소의 제2 함량(NO2_2)과 질소 산화물의 상기 제2 함량(NOx_2) 사이의 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는 상기 제2 비율에 대한 값(NO2_2/NOx_2)의 감소를 달성하며, 상기 감소는 질소 산화물의 상기 제2 함량(NOx_2)을 증가시킴으로써 달성되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 비율에 대한 상기 값(NO2_2/NOx_2)의 상기 감소는, 상기 제1 작용이 상기 제1 장치(331) 내에서 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)의 감소된 환원을 포함함으로써 질소 산화물의 상기 제2 함량(NOx_2)이 증가하도록, 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)에 실시되는 상기 제1 작용의 상기 능동 제어에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중에서 어느 하나에 있어서,
    - 상기 제1 작용(210) 전에, 상기 제1 장치(331)의 상류에서 상기 배기 기류(303) 내로 제1 첨가제의 제1 공급(205)이 실시되고,
    - 상기 제1 공급(205)은, 상기 제2 비율에 대한 높은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 낮은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 비하여 더 적은 첨가제의 공급을 일으키도록, 상기 제2 비율에 대한 상기 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 비율에 대한 상기 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_high)보다 크면, 즉 (NO2_2/NOx_ 2)det > (NO2_2/NOx_ 2)threshold _high 이면, 첨가제의 상기 제1 공급(205)은 감소하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은,
    - 상기 제1 장치(331)에 대한 촉매 특성;
    - 상기 제2 장치(332)에 대한 촉매 특성;
    - 상기 제1 장치(331)에 대한 촉매 유형;
    - 상기 제2 장치(332)에 대한 촉매 유형;
    - 상기 제1 장치(331)가 활성화되는 온도 구간;
    - 상기 제2 장치(332)가 활성화되는 온도 구간;
    - 상기 제1 장치(331)에 대한 첨가제의 점유도;
    - 상기 제2 장치(332)에 대한 첨가제의 점유도;
    - 상기 제1 장치(331)에서의 온도; 및
    - 상기 제2 장치(332)에서의 온도;의
    그룹으로부터의 하나 또는 다수에 의존하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  23. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 상측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은,
    (NO2_2/NOx_ 2)threshold _high > 50%;
    50% > (NO2_2/NOx_ 2)threshold _high ≥ 85%; 및
    60% > (NO2_2/NOx_ 2)threshold _high ≥ 75%;의
    그룹 중에서의 구간 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  24. 청구항 17 내지 청구항 23 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용(210)의 상기 능동 제어는 상기 제2 비율에 대한 값(NO2_2/NOx_2)의 증가를 달성하고, 상기 증가는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)을 감소시킴으로써 달성되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제2 비율의 상기 값(NO2_2/NOx_2)의 증가는, 상기 제1 작용이 상기 제1 장치(331) 내의 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)의 증가된 환원을 포함함으로써 질소 산화물의 상기 제2 함량(NOx_2)이 감소하도록, 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)에 실시되는 상기 제1 작용의 상기 능동 제어에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  26. 청구항 17 내지 청구항 25 중에서 어느 하나에 있어서,
    - 상기 제1 작용(210) 전에, 상기 제1 장치(331)의 상류에서 상기 배기 기류(303) 내에 제1 첨가제의 제1 공급(205)이 실시되고,
    - 상기 제1 공급은, 상기 제2 비율에 대한 낮은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 높은 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 비하여 더 많은 첨가제의 공급을 일으키도록, 상기 제2 비율에 대한 상기 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 기초하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  27. 청구항 24 내지 청구항 26 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제2 비율에 대한 상기 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)이 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_2)threshold_low)보다 작거나 같으면, 즉 (NO2_2/NOx_ 2)det ≤ (NO2_2/NOx_2)threshold_low 이면, 상기 제1 공급(205)은 증가하는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _high)은,
    - 상기 제1 장치(331)에 대한 촉매 특성;
    - 상기 제2 장치(332)에 대한 촉매 특성;
    - 상기 제1 장치(331)에 대한 촉매 유형;
    - 상기 제2 장치(332)에 대한 촉매 유형;
    - 상기 제1 장치(331)가 활성화되는 온도 구간;
    - 상기 제2 장치(332)가 활성화되는 온도 구간;
    - 상기 제1 장치(331)에 대한 첨가제의 점유도;
    - 상기 제2 장치(332)에 대한 첨가제의 점유도;
    - 상기 제1 장치(331)에서의 온도; 및
    - 상기 제2 장치(332)에서의 온도;의
    그룹으로부터의 하나 또는 다수에 의존하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  29. 청구항 27 또는 청구항 28에 있어서,
    상기 하측 문턱 값((NO2_2/NOx_ 2)threshold _low)은,
    (NO2_2/NOx_ 2)threshold _low < 50%;
    10% ≤ (NO2_2/NOx_ 2)threshold _low ≤ 40%; 및
    20% ≤ (NO2_2/NOx_ 2)threshold _low ≤ 60%;의
    그룹 중에서의 구간 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  30. 청구항 1 내지 청구항 29 중에서 어느 하나에 있어서,
    - 질소 산화물의 상기 제2 함량(NOx_2)은, 상기 제2 장치(332)에 도달하는 이산화질소의 제2 함량(NO2_2)과 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2) 사이의 제2 비율(NO2_2/NOx_2)에 대응하고,
    - 상기 제1 첨가제의 상기 제1 공급(205)은, 상기 제2 장치(331) 내에서 고속 환원이 이용될 수 있도록, 상기 제2 비율에 대한 결정 값((NO2_2/NOx_ 2)det)에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  31. 청구항 17 내지 청구항 30 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 비율에 대한 상기 결정 값((NO2_1/NOx_ 1)det, (NO2_2/NOx_2)det)은,
    - 측정 값;
    - 모델링 값; 및
    - 예측 값;의
    그룹 중에서 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  32. 청구항 1 내지 청구항 31 중에서 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 작용의 상기 능동 제어는,
    - 상기 제1 장치(331)에서의 첨가제의 투입 제어;
    - 상기 제1 장치(331)에서의 온도 제어; 및
    - 상기 제1 장치(331)에서의 배기 환경 제어;
    중에서 하나 또는 다수의 이용을 통하여 달성되는 것을 특징으로 하는, 배기 기류의 처리를 위한 방법.
  33. 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 프로그램 코드가 컴퓨터 내에서 실행되면, 상기 컴퓨터가 청구항 1 내지 청구항 32 중에서 어느 하나에 따른 방법을 실행하는 것을 달성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  34. 컴퓨터 가독형 매체 및 청구항 33에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 상기 컴퓨터-가독형 매체 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  35. 연소 엔진(301) 내에서의 연소로부터 발생하고 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 포함하는 질소 산화물(NOx)을 함유하는 배기 기류(303)의 처리를 위하여 배치된 배기 처리 시스템(350)에 있어서,
    제1 장치(331)와 제2 장치(332)를 포함하며,
    - 제1 장치(331)는 상기 제1 장치(331)에 도달하는 질소 산화물의 제1 함량(NOx_1)에 제1 작용(210)을 제공하기 위하여 상기 배기 처리 시스템(350) 내에 배치되고, 상기 제1 작용은 상기 제1 장치 내의 적어도 하나의 NOx-저장 촉매(NCC) 및 제1 슬립-촉매(SC1)의 사용에 의해 실시되고, 상기 NOx-저장 촉매(NCC)는 질소 산화물(NOx)의 저장을 수행하고, 상기 제1 슬립-촉매(SC1)는 상기 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)의 환원 및/또는 존재 가능한 첨가제의 산화를 일으키고, 상기 제1 작용(210)은 상기 제1 장치(331)에 도달하는 질소 산화물의 상기 제1 함량(NOx_1)에 적어도 기초하여 능동적으로 제어되며,
    - 제2 장치(332)는 상기 제2 장치(332)에 도달하는 질소 산화물의 제2 함량(NOx_2)에 제2 작용(220)을 제공하기 위하여 상기 제1 장치의 하류에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 처리 시스템.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 제1 촉매 장치(331)는,
    - 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 상기 제1 슬립-촉매((SC1);
    - 상기 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1);
    - 상기 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하여 첨가제를 산화시키기 위하여 그리고/또는 상기 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)를 보조하여 상기 배기 기류(303) 내의 질소 산화물(NOx)을 환원시키기 위하여 배치된 추가 제1 슬립-촉매(SC1b);
    - 상기 제1 슬립-촉매(SCR1);
    - 상기 제1 슬립-촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하고 유출구 부분에서 완전 산화성 피막과 결합된 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1);
    - 상기 NOx-저장 촉매(NCC);
    - 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 상기 제1 슬립-촉매(SC1) 와, 그 하류에 후속하는 상기 NOx-저장 촉매(NCC);
    - 상기 NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 상기 제1 슬립-촉매(SC1); 및
    - 상기 NOx-저장 촉매(NCC)와, 그 하류에 후속하는 제1 선택적 촉매 환원 촉매(SCR1)와, 그 하류에 후속하는 상기 제1 슬립-촉매(SC1)와, 그 하류에 후속하는 추가 NOx-저장 촉매(NCCb);의
    그룹 중에서 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 처리 시스템.
  37. 청구항 35 또는 청구항 36에 있어서,
    상기 제2 장치(332)는,
    - 제2 선택적 촉매 환원 촉매(SCR2); 및
    - 제2 선택적 촉매 환원 촉매(SCR2)와, 그 하류에 후속하여 첨가제의 잔류물을 산화시키기 위하여 그리고/또는 상기 배기 기류(303) 내에서 상기 제2 선택적 촉매 환원 촉매(SCR2)를 보조하여 질소 산화물(NOx)을 추가로 환원시키기 위하여 배치된 제2 슬립-촉매(SCR2);의
    그룹 중에서 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 처리 시스템.
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