KR20180041196A

KR20180041196A - 내연기관으로부터의 배기가스 스트림에 대한 첨가제의 제1 공급 및 제2 공급을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20180041196A
Application number: KR1020187007505A
Authority: KR
Inventors: 마그너스 닐슨
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-04-23
Also published as: SE539131C2; SE1551111A1; WO2017034463A1; BR112018002007A2; EP3341601A1; US20180258811A1; EP3341601B1; KR102099874B1; CN107923296B; CN107923296A; RU2681870C1; US10344647B2; EP3341601A4

Abstract

본 발명에 따르면, 연소 기관에서의 연소로부터 생성되고 질소산화물(NO_x)을 포함하는 배기 스트림의 처리를 위한 방법 및 배기 처리 시스템이 제공된다. 상기 방법은, 차량의 전방 도로 구간의 대푯값에 기초하는 배기 처리 시스템에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건을 추정하는 단계를 포함한다. 배기 스트림으로 제1 첨가제의 제1 공급이 수행되고, 제1 첨가제는 제1 환원 촉매 장치에서의 배기 스트림 내 질소산화물(NO_x)의 제1 양의 제1 환원에 적어도 사용된다. 배기 스트림으로 제2 첨가제의 제2 공급이 수행되며, 제2 첨가제는, 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되는 제2 환원 촉매 장치에서의 배기 스트림 내 질소산화물(NO_x)의 제2 양에 대한 제2 환원에서 사용된다. 본 발명에 따르면, 첨가제의 제1 공급은, 제1 환원 촉매 장치가 시간의 경과에 따라, 제1 첨가제와 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 아화학양론적 조건에 노출되도록 하는 방식으로 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어된다.

Description

내연기관으로부터의 배기가스 스트림에 대한 첨가제의 제1 공급 및 제2 공급을 위한 방법 및 시스템

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 배기 처리 시스템을 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 청구항 제31항의 전제부에 따른 배기 스트림의 처리를 위해 배치되는 배기 처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이기도 하다.

아래에 기재되어 있는 배경에 관한 설명이 본 발명의 배경을 구성하지만, 이러한 배경에 관한 설명이 반드시 본 발명의 선행 기술을 구성하는 것은 아니다.

주로 도시 지역에서의 환경오염과 대기 질에 대한 정부의 관심이 증가하는 것과 관련하여, 많은 나라가 연소 엔진에서 발생되는 배출물에 대한 배출 표준과 규제를 제정하고 있다.

이러한 배출 표준이 예컨대 차량들의 연소 엔진에서 발생되는 배기물질의 허용 가능한 한도를 규정하는 요건을 구성하는 것이 보통이다. 예를 들면, 질소산화물(NO_x), 탄화수소(C_xH_y), 일산화탄소(CO) 및 입자상 물질(PM)의 배출 레벨이 표준에 따라 대부분의 차량에 대해 규제된다. 연소 엔진들이 장착되어 있는 차량들은 이러한 일반적으로 배출물을 다양한 정도로 배출한다. 본 명세서에서는 주로 차량에 적용되는 것과 관련하여 본 발명을 설명한다. 그러나 본 발명은, 연소 엔진으로부터 발생되는 배출물에 대해 규제와 표준이 적용되는 분야 예컨대 배와 같은 선박 또는 비행기/헬리콥터 같이 연소 엔진들이 사용되는 모든 분야에 실질적으로 적용될 수 있다.

이들 배출물 표준에 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 구성되는데, 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 배기 스트림 내에 존재하는 화합물의 종류에 따라 그에 적당한 다양한 형태의 촉매들이 사용된다. 이하에서 질소산화물(NO_x)로 호칭되는, 적어도 질소계 가스(일산화질소, 이산화질소)와 관련하여, 질소산화물(NO_x) 주로 질소 가스와 수증기를 줄이기 위해, 차량들은 촉매를 포함하되, 연소 엔진 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기 스트림에 첨가제를 공급한다. 이에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.

주로 중대형 화물 차량에 사용되는 이러한 형태의 환원을 위해 통상적으로 사용되는 촉매의 종류가 선택적 환원 촉매 장치(SCR: Selective Catalytic Reduction) 촉매이다. SCR 촉매는 암모니아(NH₃) 또는 배기가스 내에서 질소산화물(NO_x)을 환원시키기 위한 첨가제로 암모니아가 발생/형성될 수 있는 화합물을 사용하는 것이 일반적이다. 촉매의 상류에서 연소 엔진에서 나오는 배기 스트림 내로 이 첨가제가 주입된다. 촉매에 부가되는 첨가제가 암모니아(NH₃) 형태로 촉매에 흡수(저장)되어서, 배출물 내의 질소산화물(NO_x)과 첨가제를 통해 활용 가능한 암모니아(NH₃) 사이에서 산화 환원 반응이 일어날 수 있게 된다.

현대의 연소 엔진은, 엔진과 배기 처리장치가 서로 협동하고 서로에 대해 영향을 미치는 시스템이다. 좀 더 상세하게는, 연소 엔진의 연료 효율과 질소산화물(NO_x)을 줄일 수 있는 배기 처리 시스템의 능력 사이에는 상관관계가 있다. 연소 엔진에 있어서, 엔진의 연료 효율/총 효율과 엔진에서 발생되는 질소산화물(NO_x) 간에 상관관계가 있다. 이러한 상관관계가 해당 시스템에서 연료 효율과 발생되는 질소산화물(NO_x) 사이에 양(positive)의 상관관계가 있는 지를 밝혀주게 된다. 다시 말하면, 보다 많은 양의 질소산화물(NO_x)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(NO_x)의 양을 상대적으로 많게 하는 방향으로 이루어지는 SCR-촉매기를 포함하는 배기 처리 시스템의 광범위한 사용에 대한 배경이 된다. 이들 질소산화물(NO_x)의 환원은, SCR 촉매기를 포함할 수도 있는 배기 처리 시스템 내에서 실시된다. 엔진과 배기 처리가 서로 보완되는 엔진과 배기 처리 시스템의 설계에 있어 통합된 접근을 통해, 질소산화물(NO_x)과 입자상 물질(PM)의 배출이 감소되는 동시에 연료 효율이 높아지게 된다.

배기 처리 시스템의 성능은 배기 처리 시스템에 포함되는 기판의 부피를 증가시킴으로써 다소 개선될 수 있다. 특히, 배기 유동의 불균일한 분포로 인한 손실이 감소될 수 있다. 그러나, 기판 부피가 커지면 제조 및/또는 생산 비용에 직접적인 영향을 미친다. 기판의 부피가 더 커지면 배압이 더 커지고, 이는 증가된 부피에 의해 발생되는 높은 전환 정도 때문에 연료 소비의 잠재적 이득을 방해한다.

따라서, 예를 들면, 배기 처리 시스템의 크기 및/또는 제조비용 측면에서 크기를 지나치게 크게 하지 않고 및/또는 배기 처리 시스템의 넓이(spread)를 제한함으로써 배기 처리 시스템을 최적화하여 사용하는 것이 중요하다.

종래 기술의 배기 처리 시스템은 종종, 그을음 임자를 포집 및 산화시키도록 시스템에 배치되는 필터, 예를 들어 입자 필터(DPF), 적어도 부분적으로 코팅된 입자 필터(cDPF), 또는 촉매 필터(SCRF)에서의 부적절한 그을음 산화와 관련된 문제점들을 갖는다. 이러한 문제점들은, 질소산화물(NO_x)의 환원에 포함되는 반응들이 그을음 산화에 포함되는 반응들보다 빠르다는 사실에 적어도 부분적으로 영향을 받는다.

전반적으로 이는, 최적화된 연료 소비와 효율적인 배기 처리를 모두 달성하는 해결책을 찾는 것은 어렵다는 것을 의미한다. 이는, 시스템이 연료 소비와 배기 처리 모두에 대해 가능한 한 최적화된 방식으로 사용할 수 있는 것이 매우 중요하다는 것을 의미한다. 따라서, 배기 처리 시스템의 기능을 최적화할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 하나의 목적은 배기 처리 시스템의 기능을 최적화할 수 있는, 그리고 이로 인해 다양한 조건 하에서 고성능 및 양호한 기능을 제공할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 따른 전술된 방법을 통해 달성된다. 이러한 목적은 또한, 제31항의 특징부에 따른 전술된 배기 처리 시스템과 전술된 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 달성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 연소 기관 내 연소에 의해 발생하는 배기 스트림의 처리를 위한 방법 및 배기 처리 시스템이 제공된다. 배기 스트림은 무엇보다도 적어도 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO₂)를 포함하는 질소산화물(NO_x)을 포함한다.

상기 방법은 배기 처리 시스템을 위한 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정을 포함하며, 이러한 추정은 차량의 전반 로드 구간의 대푯값(representation)에 기초한다.

배기 스트림 내로 제1 첨가제의 제1 공급이 수행되며, 이러한 제1 첨가제는 적어도, 배기 처리 시스템의 제1 환원 촉매 장치에서의 배기 스트림 내 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원에서 사용된다. 이러한 제1 공급은, 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어될 수 있다.

배기 스트림 내로 제2 첨가제의 제2 공급이 수행되며, 제2 첨가제는, 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되는 제2 환원 촉매 장치에서의 배기 스트림 내 질소 산화물의 제2 양(NO_{x_2})의 제2 환원에서 사용된다. 이러한 제2 공급 또한, 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어될 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨가제의 제1 공급은, 제1 환원 촉매 장치가 시간의 경과에 따라 제1 첨가제와 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 아화학량론적 조건에 노출되도록 하는 방식으로, 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨가제의 제2 공급은 또한, 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어될 수 있다.

따라서, 본 발명은 제1 주입 장치에 의한 제1 첨가제의 제1 투여의 능동적 제어를 통해, 그리고 제2 주입 장치에 의한 제2 첨가제의 제2 투여의 능동적 제어를 통해, 제1 환원의 능동적 제어를 제공한다.

본 발명에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급 및/또는 제2 첨가제의 제2 공급의 능동적 제어는, 전방 도로 구간에 대한 정보에 기초하여 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초한다. 따라서, 본 발명에 따르면 미래 작동 조건의 추정이 이루어질 수 있다. 시스템은 작동 조건이 미래에 어떻게 될지 알고 있기 때문에, 제1 투여 및/또는 제2 투여가 이러한 미래 작동 조건들에 따라서 최적화될 수 있다. 이는, 시스템이 미래에 발생할 것이라 예측한 작동 조건에 대해 사전 조치적으로(proactively) 제1 첨가제를 투여하는 것, 즉 사전에 투여하는 것이 가능해짐을 의미한다. 환언하면, 첨가제의 공급은, 예를 들어 오르막 길 전에, 내리막길 후에, 또는 유사한 파워 출력 증가 시에 일시적으로 증가하여, 예측된 미래 필요 요건을 사전 조치적으로(사전에) 충족할 수 있다.

또한, 제1 환원 촉매 장치가 시간 경과에 따라, 즉 평균적으로, 제어된 방식으로 제1 첨가제와 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 아화학량론적 조건에 노출되도록, 제1 첨가제를 투여하는 것이 가능해진다. 이는, 시스템이 추정된 미래 작동 조건들에 기초하여, 특정한 특수 작동 조건에서, 제1 환원 촉매 장치를 위한 제1 첨가제와 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 화학량론적 또는 과잉 화학량론적 조건을 제공하는 투여가 언제 요구될 것인지 예측할 수 있기 때문에 가능하다.

또한, 이러한 방식으로 첨가제를 투여하는 능력, 즉 시간의 경과에 따라 비교적 낮은 커버리지로 첨가제를 투여하는 능력은 두 환원 단계, 제1 환원 촉매 장치에서의 제1 환원과 제2 환원 촉매 장치에서의 제2 환원의 사용에 의해 용이해진다. 두 환원 단계를 사용함으로써, 제1 환원은 질소산화물(NOx)을 모두 제거할 필요가 없는데, 이는 배기 스트림이 환경으로 배출되기 전에, 제2 환원이 배기 스트림 내 질소산화물(NO_x)의 잔여물을 제거할 수 있기 때문이다. 따라서, 첨가제의 제1 공급 및/또는 제2 공급은, 제1 환원과 제2 환원이 합동해서 필요한/희망하는/요구되는 총 촉매 기능을 달성하는 방식으로 제어될 수 있다. 본 발명에 따른 투여의 능동적 제어의 사용은 두 환원 단계를 갖는 시스템에 대해 예기치 않게 큰 이점을 주는데, 이는 이러한 경우에 제1 환원에서의 아화학량론적 조건이 비교적 긴 시간 동안 유지될 수 있으면서, 동시에 두 환원 단계의 공생적(symbiotic) 사용으로 높은 성능이 달성될 수 있기 때문이다.

하지만, 허용 가능한 배기 정화가 제공되기 위해서는, 특정한 특수 작동 모드/작동 조건에서 아화학량론적 조건이 중단되어야 한다. 본 발명에 따라 수행되는 미래의 작동 조건의 추정으로 인해, 이러한 특수 작동 조건은 사전에, 즉 발생하기 전에 식별될 수 있어, 이러한 특수 작동 조건에서의 필요요건을 만족하기 위해 첨가제의 능동적인 투여가 타이밍 및 양과 관련하여 매우 정확하게 조절될 수 있다. 따라서, 특수 작동 조건 이전에 및/또는 특수 작동 조건에서 정확하고 균형 잡힌 투여를 제공하기 위해, 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제의 공급에 대한 능동 제어를 최적화하는 데 전방 도로 구간에 대한 정보가 사용된다. 본 발명이 사용될 때, 특수 작동 조건에 대한 양호한 제어 및 대응하는 투여의 조절이 획득될 수 있기 때문에, 시간 경과에 따른 제1 첨가제의 비교적 낮은 공급 또한 수행될 수 있다. 환언하면, 특수 작동 조건들 사이의 기간에, 낮은 값의 암모니아/질소산화물 비(ANR; 암모니아 대 NO_x 비)가 제1 환원 촉매 장치에 사용될 수 있다. 이는 무엇보다도, 예컨대 입자 필터(DPF), 적어도 부분적으로 코팅된 입자 필터(cDPF) 또는 촉매 필터(SCRF)와 같이, 그을음 입자들을 포집 및 산화시키도록 배기 처리 시스템에 배치되는 필터에서 충분한 NO₂-기반 그을음 산화가 일어날 수 있도록 한다. 그 결과, 필터 내 그을음 산화가 제어 하에 유지될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 제1 주입 물질의 제1 공급은, 시간 경과에 따라 비교적 적은 양의 첨가제가 투여되도록 하는 방식으로 제어되며, 이는 제1 환원 촉매 장치에서의 질소산화물의 환원에 배기 스트림에 있는 모든 이산화질소(NO₂)가 소비되는 것은 아니라는 뜻이다. 환언하면, 일반적으로 필터 내 그을음 산화를 위해 이산화질소(NO₂)가 남아 있도록 제1 첨가제의 제1 공급이 제어된다.

전술된 바와 같이, 제2 첨가제의 공급 및 제2 환원 촉매 장치와 결합하여 제1 첨가제의 공급 및 제1 환원 촉매 장치를 사용하는 것은, 제1 첨가제의 이러한 과소 투여를 용이하게 한다. 제1 환원 촉매 장치뿐만 아니라 제2 환원 촉매 장치, 두 군데에서의 질소산화물의 환원 가능성은 제1 환원 촉매 장치에서 모든 이산화질소(NO₂)가 연속적으로 제거되어야 하는 것은 아님을 의미한다. 여분의 이산화질소(NO₂)는 필터에 저장된 그을음을 산화시키는 데 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 배기 처리 시스템의 구성은, 질소산화물(NO_x) 환원의 이중 가능성으로 인해 촉매 필터(SCRF) 내 그을음 산화 개선을 용이하게 한다. 이는, 충분한 NO₂-기반 그을음 산화가 획득될 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치 각각의 하류에서 발생하는 첨가제의 슬립/잔류 없이, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에 대한 첨가제의 충전/적용 정도가 최대가 되도록, 미래 작동 조건에 기초하여 투여가 수행될 수도 있다.

또한, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 추정된 미래 작동 조건에 기초하여, 예를 들어 제1 환원 촉매 장치에서의 배기 스트림의 온도를 포함하는 배기 환경의 능동적 제어가 수행될 수 있다. 여기서, 배기 환경은, 예를 들어 공기에 대한 접근성이 좋으면 산화, 또는 공기에 대한 접근성이 떨어지면 환원일 수 있다. 따라서, 엔진으로의 연료 주입이 배기 환경에 영향을 미칠 수 있다.

볼 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 온도의 능동적 제어는 연소 기관 내 공기/연료비(람다 값)을 조절함으로써 제어될 수 있는데, 이때 공기 유동이 감소하면 온도가 상승하고, 공기 유동이 증가하면 온도가 하강한다. 공기/연료비는 예를 들어, 엔진의 연소 모드를 변환함으로써 바뀔 수 있다.

다른 기어를 사용하면 배기 처리 시스템을 통과하는 공기 유동이 달라지기 때문에, 배기 처리 시스템을 통과하는 공기 유동과, 이에 따른 배기 처리 시스템의 온도는 미래 작동 조건에 기초하여 차량의 기어박스를 제어함으로써 제어될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 발명은 미래 작동 조건에 기초하여, 배기 스트림 내 이산화질소(NO₂)와 질소산화물(NO_x) 사이의 비(NO₂/NO_x)에 대한 제어를 제공한다. 따라서, 예를 들어 능동적 제어를 통해 이 비율의 값이 너무 높아지는 것을 피할 수 있으며, 비율에 대한 값이 감소하도록 능동적으로 제어될 수 있기 때문에, 예를 들어 NO₂/NO_x > 50%를 피할 수 있다. 비율에 대한 값이 너무 낮으면, 예를 들어 NO₂/NO_x < 50% 인 경우, NO₂/NO_x비에 대한 값을 증가시킬 수도 있다.

또한, 본 발명은, 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치의 상류에서 첨가제, 예를 들어 우레아를 주입하는 데 협동하는 2개의 주입 장치들이 합동하여 사용된다는 점에서 유리하며, 이는 환원제의 주입이 2개의 물리적으로 분리된 위치들 사이에서 분할되기 때문에 환원제의 혼합 및 잠재적 증발을 완화시키고 용이하게 한다. 이는, 환원제가 배기 처리 시스템을 국부적으로 냉각시켜, 환원제가 주입되는 위치에서 또는 상기 위치의 하류에서 잠재적으로 침전물을 형성할 수 있는 위험을 감소시킨다.

도 1은 본 발명을 포함할 수 있는 예시적인 차량을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 배기 처리 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 처리 시스템의 예시를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법이 구현될 수 있는 제어 장치를 도시한다.
도 5는 증가된 NO_x수준에 대한 효과의 예시를 도시한다.

본 발명은 유사한 부분에는 유사한 도면 부호가 사용되는 첨부된 도면과 함께, 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 배기 처리 시스템(150)을 포함하는 예시적인 차량(100)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 배기 처리 시스템은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배기 처리 시스템(150)일 수 있다. 파워-트레인은 연소 엔진(101)을 포함하며, 연소 엔진(101)은 통상적인 방식으로 연소 엔진(101) 상의 출력축(102)을 통해, 통상적으로는 플라이휠을 통하고, 클러치(106)를 경유하여 기어박스(103)에 연결되어 있다.

연소 엔진(101)은 제어기기(115)를 통해 엔진의 제어 시스템에 의해 제어된다. 이와 유사하게, 클러치(106)와 기어박스(103)가 하나 이상의 적용가능한 제어기기(도시하지 않음)의 도움을 받아 차량의 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 차량의 구동라인은 통상적인 오토매틱 기어박스를 구비하는 형태일 수 있고 하이브리드 구동라인을 구비하는 형태일 수도 있음은 물론이다.

기어박스(103)로부터 나온 출력축(107)이 예컨대 통상적인 차동장치 같은 최종 드라이브(108)와 상기 최종 드라이브(108)에 연결되어 있는 구동 샤프트(104, 105)를 통해 휠들(113, 114)을 구동한다.

차량(100)은 실린더들로 구성될 수 있는, 연소 엔진(101)의 연소실 내에서의 연소에 의해 발생되는 배기 배출물을 처리/정화하기 위한 배기 처리 시스템/배기 정화 시스템(150)도 포함한다.

차량(100)은 또한, 연소 엔진(101)의 실린더로 구성될 수 있는 연소 체임버들 내 연소로 인해 배출되는 배기를 처리/정화하기 위한 배기 처리 시스템/배기 정화 시스템(150)을 포함한다. 배기 처리 시스템(150)은, 엔진에도 연결될 수 있는 제어 장치(160) 및/또는 엔진 제어 장치(115)를 통해 차량의 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다.

본 발명에 따르면, 연소 기관에서의 연소로부터 야기되고 질소 산화물 NO_x를 포함하는 배기 스트림의 처리 방법이 제공된다. 전술된 바와 같이, 질소 산화물 NO_x는 일산화질소 NO 및 이산화질소 NO₂를 포함한다. 이 방법은 도 2의 흐름도에 설명되어 있다.

이 방법의 제1 단계(210)에서, 배기 처리 시스템에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건이 차량(100) 전방의 도로 섹션의 표시에 기초하여 추정된다.

이 방법의 제2 단계(220)에서는 제1 첨가제의 배기 스트림으로의 제1 공급이 수행되는데, 이러한 첨가제는 적어도 제3 단계(230)에서, 배기 처리 시스템의 제1 환원 촉매 장치에서 배기 스트림 내 질소 산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원에 사용된다. 이 제1 공급은 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어될 수 있다.

이 방법의 제4 단계(240)에서는 제2 첨가제의 배기 스트림으로의 제2 공급이 수행되며, 이러한 첨가제는 적어도 제5 단계(250)에서, 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되는 제2 환원 촉매 장치에서, 배기 스트림 내 질소 산화물의 제2 양(NO_{x_2})의 제2 환원에 사용된다. 일 실시예에 따르면, 이러한 첨가제의 제2 공급은 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어될 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨가제의 제1 공급은, 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여, 제1 환원 촉매 장치가 제1 첨가제및 질소 산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 아화학량론적 조건(substoichiometric condition)에 오랜 시간 노출되도록 하는 방식으로 제어된다. 또한, 첨가제의 제2 공급은, 추정된 적어도 하나의 미래 작업 조건에 기초하여, 배기 처리 시스템에서 요구되는 총 촉매 기능이 확보되도록 하는 방식으로 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제및/또는 제2 첨가제의 제1 공급 및/또는 제2 공급에 대한 이러한 능동적인 제어는 배기 처리 시스템 내 필터에서 충분한 NO₂-기반 그을음 산화가 발생할 수 있도록, 즉 필터 내의 그을음 산화가 제어 하에 유지될 수 있도록 수행된다. 이는, 제1 첨가제의 제1 공급이 시간 경과에 따라 상대적으로 작아지기 때문에, 즉 제1 환원 촉매 장치 내 모든 이산화질소 NO₂를 제거하는 데 필요한 것보다 적은 첨가제가 공급되기 때문에 달성된다.

본 발명에 따르면, 그을음 산화는 제1 환원 촉매 장치에 대한 보다 낮은 평균 화학량론으로 시스템을 제어할 수 있는 가능성에 의해 개선된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시간 경과에 따른 제1 첨가제및 질소 산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대한 아화학량론적 조건은 값이 1 미만인 암모니아/질소산화물 비(ANR: 암모니아 대 NO_x 비), 즉 ANR < 1에 상응한다. 다시 말해서, 본 발명을 평균적으로 사용하면, 시간이 흐를수록 제1 환원 촉매 장치에 있는 배기 스트림 내 이산화질소 NO₂를 모두 제거하는데 필요한 것보다 적은 양의 제1 첨가제가 공급된다. 하지만, 본 발명에 따른 배기 처리 시스템에서는, 제2 첨가제의 제2 공급 및 제2 환원촉매 장치가 배기 처리 시스템에서 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되기 때문에 이러한 과소 투여가 가능하다. 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치 두 곳에서의 질소 산화물의 환원 가능성은, 하류에 배치되는 제2 환원 촉매 장치에서 이산화질소(NO₂)의 잔여물이 감소될 수만 있다면, 제1 환원 촉매 장치에서 이산화질소(NO₂)가 모두 제거될 필요가 없다는 것을 의미한다. 그러면, 필터 내의 잉여 이산화탄소(NO₂)가 필터 내에 저장된 그을음을 산화하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 유로 VI-시스템과 같은 종래 기술의 배기 처리 시스템의 경우, 이러한 첨가제의 과소 투여가 수행되는 것이 완전히 불가능한데, 이는 환원되지 않은 양의 이산화탄소가 공기 중에 배출될 수 있기 때문이다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제의 공급은 제1 환원 촉매 장치에 대한 시간 경과에 따른 ANR-비가 ANR < 0.5, ANR < 0.6, ANR < 0.7, 또는 ANR < 0.8에 상응하는 방식으로 제어된다.

일 실시예에 따르면, 시간 경과에 따른 ANR-비의 값은, 예를 들어, 하나 또는 여러 개의 촉매 특성, 촉매 유형, 제1 환원 촉매 장치가 활성적인 온도 간격, 및/또는 제1 환원 촉매 장치에 대한 암모니아의 적용 정도와 같은 제1 환원 촉매 장치의 하나 또는 여러 특성에 따라 달라진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(220)의 제어는, 제1 환원 촉매 장치가 연소기관에 대한, 특정한 시간-제한적 특수 작동 조건을 제외하고는 아화학양론적 ANR-비에 노출되도록 하는 방식으로 수행된다. 다시 말하면, 제1 환원 촉매 장치는 작동하는 대부분의 시간 동안 아화학량론적 조건에 노출되지만, 제어는 특정한 명확하고 짧은 시간 동안에 제1 환원 촉매 장치가 화학양론적 조건 및/또는 과화학양론적 조건에 노출될 수 있도록 하기도 한다. 시간 경과에 따른 ANR-비의 평균값이 결정되면, 이러한 제어는 시간 경과에 따라 아화학량론적인 ANR-비를 초래하는데, 이는 아화학량론적 ANR 조건이 존재(prevail)하는 기간이 시간-제한적 특수 작동 조건보다 상당히 길기 때문이다.

시간-제한적 특수 작동 조건은 시간적으로 너무 제한되어 있어, 그을음 임계 값(S_th)을 초과하는, 예컨대 코팅되지 않은 입자 필터(DPF) 또는 코팅된 입자 필터(cDPF) 또는 촉매 필터(SCRF)와 같은, 배기 처리 시스템 내 필터에 그을음이 축적되는 것을 피할 수 있다. 이는, 상기 시간-제한적 특수 작동 조건이 존재할 때를 제외하고, 필터(DPF/cDPF/SCRF) 내 그을음 입자의 산화를 촉진하는 데 사용될 수 있는 이산화질소(NO₂)가 필터에서 사용 가능하기 때문에 가능하다.

를 들어, 시간-제한적 특수 작동 조건은 예컨대 증가된 파워 출력 및/또는 냉 시동(cold start)과 관련되어 발생할 수 있는 내연 기관에 대한 일시적 작동 조건을 포함할 수 있다. 이러한 시간-제한적 특수 작동 조건에 대해, 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원(230)은 배기 처리 시스템 내 그을음 입자의 산화보다 더 높은 우선 순위를 부여받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 일시적 작동 조건, 증가된 파워 출력 및/또는 냉 시동과 관련된 시간-제한적 작동 조건은, 일시적 작동 조건, 증가된 파워 출력 및/또는 냉 시동이 발생하기 직전의 기간을 포함하며, 이는 첨가제의 투여가 미래 요구사항을 충족시키기 위해 사전에 수행될 수 있음을 의미한다. 여기서, 일시적 작동 조건, 증가된 파워 출력 및/또는 냉 시동이 발생하기 직전의 기간은, 일시적 작동 조건, 증가된 파워 출력 및/또는 냉 시동이 발생하기 전에 사전 투여가 완료될 수 있도록 하는 시간을 가질 수 있다.

따라서, 촉매 필터 내 이산화질소(NO₂)는, 예를 들어 가속, 오르막 경사 또는 다른 유사한 시간-제한적 작동 조건과 관련하여 필터 내에서 감소될 수 있다. 마찬가지로, 촉매 필터 내 이산화질소(NO₂)는 냉 시동과 관련한 시간-제한적 기간 동안 필터에서 감소될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(220) 및/또는 제2 첨가제의 제2 공급(240)은 예를 들어 요소의 덩어리 형태의 잔류물과 같이 첨가제의 침전물이 발생할 위험이 있는 수준까지 증가하도록 제어된다.

제1 첨가제의 제1 공급(220) 및/또는 제2 첨가제의 제2 공급(240)은 감소하도록 제어되고, 이어서 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제의 잔류물이 배기 스트림의 열에 의해 제거될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이러한 공급의 감소는 공급 차단과 동등하며, 공급이 차단되는 동안에는 제1 투입 장치 및/또는 제2 투입 장치에 의해서 아무런 첨가제도 배기 스트림에 공급되지 않는다. 여기서, 제1 공급 및/또는 제2 공급의 감소는, 제1 공급 및/또는 제2 공급의 감소 후에 배기 처리 시스템에 대한 필요한/희망하는/요구되는 총 촉매 기능이 제공될 수 있는 경우에만 수행된다. 이는, 필요한/희망하는/요구되는 양/수준의 질소산화물(NO_x)이 배기 처리 시스템으로부터 방출되도록 한다. 본 명세서에서 사용되는 촉매 기능이란, 예를 들어 질소산화물(NO_x)의 전환 정도와 동등한 기능을 의미한다. 여기서, 필요한 촉매 기능은, 예를 들어 내연 기관, 배기 스트림 및/또는 배기 처리 시스템과 관련한 전방의 도로 섹션에 대한 정보에 기초하여, 현재 측정되는, 모델링되는 및/또는 예측되는 작동 조건들에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 질소 산화물 및/또는 첨가제의 잔류물은 안전하고 제어된 방식으로 제거될 수 있다.

본 명세서에서 언급되는 요구되는 임팩트/환원/촉매 기능은 최대로 허용되는 질소산화물(NOx) 양과 관계될 수 있으며, 이는 예를 들어 유로 Ⅵ 배출 기준 또는 다른 기존의 배출 기준 및/또는 미래의 배출 기준에서의 배출-사양에 기초할 수 있다.

이 실시예를 사용하면, 배출 요구량이 배기 처리 시스템 전체에 의해 충족되는 동안, 예를 들어 잠재적인 침전물/잔류물이 자연적으로 가열되어 제거될 수 있기 때문에, 보다 많은 첨가제공급이 허용될 수 있다. 개별적인 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치는 개별적으로 그리고 모든 작동 모드에서 투입 장치들 중 하나의 정지(shut-down)에 대처하도록 설정될 필요가 없는데, 이는 첨가제공급의 지능적 제어는 배기 처리 시스템에 대해 수용 가능한 성능을 제공하면서도 감소만 수행하기 때문이다.

전술된 바와 같이, 차량(100) 앞의 도로 섹션의 표시에 기초하여 배기 처리 시스템에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건이 추정된다(210). 이 표시는 예를 들어, 지형, 곡률, 교통 상황, 교통량 강도, 도로 공사, 도로 상태 및/또는 도로 구간에 대한 제한속도와 같은 전방 도로 섹션에 관한 정보를 포함한다. 전방의 도로 섹션에 관한 정보는 또한, 예컨대 바람, 온도 및/또는 비/눈의 정보와 같이, 도로 섹션에서의 날씨에 대한 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, 추정(210)은 예컨대 매초와 같이 상이한 시간에, 사전 결정된 길이/지면(horizon)의 도로 섹션을 거쳐서 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 첨가물의 제1 공급 및/또는 제2 공급을 현재 값을 기초하여 제어함으로써, 공급의 매우 정확한 제어가 제공되도록 할 수 있다.

예를 들어, 추정의 기반이 되는 전방 로드 섹션에 대한 정보는, 예컨대 GPS 정보(위성 위치 확인 시스템 정보), GNSS(전세계 위성항법 시스템), GLONASS, Galileo 및 Compass 중 하나 이상으로부터 획득된 정보, 또는 광학 센서, 지도 정보 및/또는 지형 정보를 사용하여 관련 위치 시스템에서 획득된 정보, 기상 정보, 다른 차량 간의 정보 및 예컨대 라디오와 같은 무선 통신으로 전달되는 정보를 사용하는 상대 위치 시스템에서 얻은 정보와 같은 위치 정보로 획득될 수 있다. 전방 차량들에 대한 정보도 전방 도로 섹션에 대란 지식에 포함될 수 있어, 예를 들어 레이더 및/또는 카메라 장치를 사용하여 전방 로드 섹션들과 차량 자신의 위치에 대한 정보를 결정할 수 있다.

이하에 설명되는 다양한 실시예들에 따르면, 미래 작동 조건의 추정(210)은, 예를 들어 온도, 전환 정도, 질량 유량, 그을음 축적, 첨가제의 적용 정도, 첨가제의 잔여물 및 배기 스트림/배기 처리 시스템 내 이산화탄소와 같은 파라미터들에 관한 배기 처리 시스템의 작동 조건들뿐만 아니라 엔진으로부터의 파워 출력에 관한 배기 처리 시스템의 작동 조건들 중 하나 이상의 추정을 포함할 수 있다. 그러면, 첨가제의 배기 스트림으로의 투여를 최적화하기 위해, 이러한 추정된 작동 조건들에 기초하여 첨가제의 제1 공급 및/또는 제2 공급의 제어가 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에 대한 적어도 하나의 미래 온도가 전방 도로 섹션에 대해 추정된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에 대한 적어도 하나의 첨가제전환 정도가 전방 도로 섹션에 대해 추정된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템을 통과하는 배기 스트림에 대한 적어도 하나의 미래 질량 유동이 전방 도로 섹션에 대해 추정된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템에서 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되는 입자 필터(DPF/cDPF)에서의 적어도 하나의 미래 그을음 축적 또한, 전방 도로 섹션에 대해 추정된다. 통상적으로, 입자 필터(DPF/cDPF) 내 그을음은 시간 경과에 따라 축적되며, 종종 이러한 시간은 비교적 길다. 그러나 특정 작업 조건에서, 그을음은 더 빨리 축적될 수 있다. 즉, 축적 시간이 상대적으로 짧다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치는 촉매 필터(SCRF)를 포함하되, 촉매 필터(SCRF)는 환원 특성을 갖는 촉매성 코팅을 적어도 부분적으로 포함한다. 여기서, 촉매 필터(SCRF)에서의 적어도 하나의 미래의 그을음 축적이 전방의 도로 섹션에 대해 추정된다. 또한, 촉매 필터(SCRF)의 그을음은 시간의 경과에 따라 축적되어, 이 지속 기간의 길이는 현재의 작동 조건에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에 대한 첨가제의 적어도 하나의 미래 적용 정도가 전방 도로 섹션에 대해 추정된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에 대한 첨가제의 적어도 하나의 미래 잔류물이 전방 도로 섹션에 대해 추정된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 환원(230)은 배기 스트림 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물의 제1 산화보다 선행된다. 여기서, 이산화질소의 제1 량(NO_{2_1})과 질소산화물의 제1량(NO_{x_1}) 사이의 비에 대해, 전방 도로 섹션에서 제1 환원 촉매 장치에 도달하는 적어도 하나의 미래 값 (NO_{2_1}/NO_{x_} ₁)_est이 추정된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(220) 또한, 이산화질소와 질소산화물 간 할당량(quota)의 미래 분포에 기초하여, 즉 예를 들어 제1 비에 대한 추정 값 (NO_{2_1}/NO_{x_} ₁)_est에 기초하여 제어된다. 여기서, 제1 첨가제의 제1 공급(220)은, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에서의 환원이 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO₂) 모두를 거치는 반응 경로를 통해 최대한 가능한 많이 발생하도록 하는 방식으로, 제1 비에 대한 추정 값 (NO_{2_1}/NO_{x_} ₁)_est에 기초하여 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 환원(250) 앞에 배기 스트림 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물의 제2 산화가 선행된다. 여기서, 전방 로드 섹션에서 제2 환원 촉매 장치에 도달하는, 이산화질소의 제2 양(NO_{2_2})과 질소산화물의 제2 양(NO_{x_2}) 사이의 비에 대한 적어도 하나의 미래 값 (NO_{2_2}/NO_{x_} ₂)_est이 추정된다. 일 실시예에 따르면, 환원 촉매 장치에 도달하는 질소산화물의 제2 양(NO_{x_2})은 환원 촉매 장치에 도달하는 이산화질소의 제2 양(NO_{2_2})과 질소산화물의 제2양(NO_{x_2}) 사이의 제2 비(NO_{2_2}/NO_{x_2})에 상응할 수 있다. 여기서, 예를 들어 전방 도로 섹션에 대한 정보에 기초하여 이러한 제2 비 NO_{2_2}/NO_{x_2}에 대해 (NO_{2_2}/NO_{x_} ₂)_est의 값이 추정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제의 제1 공급(220) 또한, 이 추정된 값 (NO_{2_2}/NO_{x_} ₂)_est에 기초하여 제어된다. 여기서, 제2 장치에 도달하는 질소산화물의 제2 양(NO_{x_2})이 증가하기 때문에, 제1 공급(220)의 이러한 제어가 이 제2 비에 대한 값 (NO_{2_2}/NO_{x_} ₂)의 감소를 달성할 수 있다. 이는, 제1 공급이 감소하되, 촉매 필터에서의 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원이 감소하도록 하는 방식으로 제1 공급의 능동적 제어를 구현함으로써 달성될 수 있다.

발명의 일 실시예에 따르면, 내연 기관에 대한 적어도 하나의 미래 파워 출력이 추정되며, 전방 도로 구간에서의 이러한 추정된 동력 출력에 기초하여 미래 작동 조건들이 추정된다.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 방법은 배기 스트림 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물의 제1 산화 및/또는 제2 산화를 포함한다. 제1 산화는 제1 주입 장치의 상류에 배치되는 제1 산화 촉매기에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 산화는 촉매 필터의 하류에 배치되는 제2 산화 촉매기에 의해 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 제2 산화는 촉매 필터에 포함되는 적어도 부분적인 촉매 코팅에 의해 수행될 수 있으며, 촉매 코팅은 그 환원 특성과는 별도로 산화 특성도 갖는다.

제1 산화 촉매기 및/또는 제2 산화 촉매기는 예컨대 필터 및/또는 환원 촉매 장치와 같은 배기 처리 시스템에서 하류에 장착되는 구성 요소들에 대해 열을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소 엔진은, 제1 산화 촉매기 및 제1 환원 촉매 장치 중 적어도 하나를 가열하는 데 사용될 수 있는 열을 사전에 발생시키도록 제어된다. 따라서, 질소산화물(NO_x)의 전환은 온도에 따라 달라지므로, 제1 환원 촉매 장치가 미래의 질소산화물(NO_x) 전환에 대해 희망하는 사전 결정된 성능에 도달할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 제1 첨가제의 제1공급(220)의 제어(220)는 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치 중 하나 이상에 대한 하나 이상의 특성 및/또는 작동 조건에 기초하여 수행될 수 있다.

유사하게, 제2 첨가제의 제2 공급의 제어(240)는 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치 중 하나 이상에 대한 하나 이상의 특성 및/또는 작동 조건에 기초하여 수행될 수 있다.

환원 촉매 장치들의 이러한 특성들은 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치의 촉매 환원 특성, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치의 촉매 종류, 제1 환원 촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치가 활성적인 온도 간격, 및/또는 제1 환원촉매 장치 및/또는 제2 환원 촉매 장치에 대한 암모니아의 적용 범위를 포함할 수 있다.

전술된 각각의 환원 촉매 장치에 대한 작동 조건들은 환원 촉매 장치에 대한 온도 및/또는 환원 촉매 장치에 대한 온도 경향과 관련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 필요에 따라, 제1 환원 촉매에 도달하는 이산화질소의 제1양(NO_{2_1})과 질소산화물의 제1양(NO_{x_1}) 사이의 제1 비율(NO_{2_1}/NO_{x_1})의 조정이 수행되는데, 이는 이러한 질소 산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대한 능동적인 제어가 엔진 및/또는 연소 수단들로 수행되기 때문이다. 그러므로, 여기서 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})은 예를 들어 제1 비(NO_{2_1}/NO_{x_1})에 대한 추정된 미래 값 (NO_{2_1}/NO_{x_1})에 기초한 적절한 값의 제1 비를 획득하기 위해 연소 기관의 능동적인 제어에 의해 영향을 받는다. 최적의 값으로 고려되는 값은 연소 파라미터들의 능동적 제어의 목적에 따라 달라진다. 이러한 목적은 촉매 필터에서의 효과적인 그을음 산화를 달성하는 것일 수 있다. 또 다른 목적은 촉매 필터에서의 질소산화물의 효과적인 환원을 달성하는 것일 수 있다.

통상의 기술자라면 본 발명에 따른 배기 스트림의 처리 방법이, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터가 이 방법을 실행하도록 하는 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수도 있다는 점을 인지할 수 있을 것이다. 컴퓨터 프로그램은 통상적으로 컴퓨터 프로그램 제품(503)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 계산 유닛(401)을 포함한다. 계산 유닛은 기본적으로 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, ASIC)로 구성될 수 있다. 계산 유닛(401)은 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. 계산 유닛(401)은 계산을 하기 위해 이러한 데이터를 필요로 한다. 계산 유닛(401)은 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 계산 유닛(401)에 의해 처리될 수 있는 신호로 변환될 수 있다. 이들 신호들이 계산 유닛(401)에 제공된다. 출력 신호들을 송신하기 위한 장치들(412, 414)이 배치되어, 계산 유닛(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 장치들과의 연결 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 계산 유닛(501)으로 구성될 수 있으며, 전술한 메모리가 메모리 유닛(502)으로 구성될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다.

일반적으로 현대 차량의 제어 시스템은 차량에서 산재되어 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.

도시된 실시형태에서, 본 발명은 제어 장치(500) 내에서 구현된다. 그러나 본 발명의 전부 혹은 일부가 차량 내에 이미 존재하고 있는 하나의 혹은 다수의 다른 제어 장치 내에서 또는 본 발명에 대한 전용 제어 장치 내에서 구현될 수도 있다.

본 명세서에서, 장치들은 종종, 본 발명에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 배치되는 것으로 묘사된다. 또한, 이는 유닛들이 이러한 방법 단계들을 수행하도록 적용 및/또는 설정되는 것을 포함하며, 이러한 유닛들은 예를 들어 각각의 유닛이 각각의 방법 단계를 구현하도록 활성/사용될 때 프로세서에 제공되어 프로세서에 의해 사용되는 프로그램 코드의 형태의 다양한 명령어 그룹에 대응할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 양태에 따른 배기 처리 시스템(350)을 개략적으로 도시하며, 이 시스템은 배기 도관(302)을 통해 연소 엔진(301)에 연결된다. 엔진(301)의 연소 시에 생성되는 배기, 즉 배기 스트림(303)(화살표로 표시됨)은 제1 주입 장치(371)를 통과하며, 제1 주입 장치(371)는 배기 스트림이 제1 환원 촉매 장치(331)에 도달하기 전에 배기 스트림(303)으로의 제1 첨가제의 제1 공급(220)을 제공하기 위해 배기 처리 시스템에 배치된다. 제1 공급(220) 시에 배기 스트림(303)에 공급되는 제1 첨가제는 제1 환원 촉매 장치(331)를 사용한 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원(230) 시에 사용된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실질적으로 임의의 적절한 가수분해 코팅으로 구성될 수 있는 제1 가수분해 촉매 및/또는 제1 혼합기가 제1 주입 장치(371)와 관련하여 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 가수분해 촉매 및/또는 제1 주입 장치(371)는 우레아를 암모니아로 분해하는 속도를 증가시키는 데에 사용되거나 및/또는 첨가제를 기화시키는 데에 사용된다.

제1 환원 촉매 장치(331)는 제1 주입 장치(371)의 하류에 배치되며, 제1 환원 촉매 장치(331)는,

- 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁),

- 하류에 제1 슬립-촉매기(SC₁)과 통합되는 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁)로, 첨가제 잔여물을 산화시키고 및/또는 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)을 추가적으로 환원하여 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁)를 보조하도록 배치되는 제1 슬립-촉매기(SC₁)와 통합되는 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁),

- 하류에 별도의 제1 슬립-촉매기(SC₁)가 뒤따르는 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁)로, 첨가제 잔여물을 산화시키고 및/또는 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)을 추가적으로 환원함으로써 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁)를 보조하도록 배치되는 제1 슬립-촉매기(SC₁)가 뒤따르는 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁),

- 첨가제 잔여물을 산화시키고 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 환원을 수행하도록 배치되는 제1 슬립-촉매기(SC₁), 및

- 환원 특성이 있는 촉매 코딩을 적어도 부분적으로 포함하는 입자 필터로 구성되는 촉매 필터(SCRF)로, 그을음 입자들을 포집 및 산화하도록, 그리고 촉매 필터(320)에 도달하는 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원(230)을 수행하도록 배치되는 촉매 필터(SCRF) 중 하나로 구성될 수 있다.

배기 처리 시스템(350)은 배기 스트림(303)에 제1 첨가제의 제2 공급(340)을 제공하기 위해, 제1 환원 촉매 장치(331)의 하류에, 즉 제2 환원 촉매 장치(332)의 상류에 배치되는 제2 주입 장치(372)도 포함할 수 있다. 제2 주입 장치(371)에 의해 배기 스트림(303)에 공급되는 제2 첨가제는 제2 환원 촉매 장치(332)에서의 제2 환원(250) 동안에 사용된다.

제2 환원 촉매 장치(332)는,

- 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂),

- 하류에 있는 제2 슬립-촉매기(SC₂)와 통합되는 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂)로, 첨가제 잔여물을 산화시키고 및/또는 배기 스트림(303) 내 질소 산화물(NOx)을 추가적으로 환원시켜 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂)를 보조하도록 배치되는 제2 슬립-촉매기(SC₂)와 통합되는 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂),

- 하류에 제2 슬립 촉매(SC₂)가 뒤따르는 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂)로, 첨가제 잔여물을 산화시키고 및/또는 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 추가적인 환원으로 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂)를 보조하도록 배치되는 제2 슬립 촉매(SC₂)가 뒤에 따라오는 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂), 및

- 첨가제 잔여물을 산화시키고 및/또는 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 환원을 수행하도록 배치되는 제2 슬립-촉매기(SC₂) 중 하나를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은, 그을음 입자들을 포집 및 산화시키기 위해 제1 환원 촉매 장치(331)의 하류 및 제2 환원 촉매 장치(332)의 상류에 배치되는 입자 필터(DPF)(320)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은 촉매 산화 코팅을 적어도 부분적으로 포함하는 입자 필터(cDPF)(320)를 포함할 수 있으며, 입자 필터는 제1 환원 촉매 장치(331)의 하류 및 제2 환원 촉매 장치(332)의 상류에 배치되어 그을음 입자들을 포집 및 산화시키고 질소산화물(NO_x)과 불완전하게 산화된 탄소 화합물 중 하나 이상을 산화시키도록 배치된다.

일 실시예에 따르면, 전술된 실시예에 따른 제1 환원 촉매 장치(331)가 촉매 필터를 포함하는 경우, 촉매 필터(SCRF)가 그을음 입자들을 포집 및 산화시키기 때문에, 배기 처리 시스템(350)에 추가의 입자 필터(DPF/cDPF)(320)가 배치될 필요가 없다는 것이 주목될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은 배기 스트림(303) 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물을 산화시키기 위해, 제1 주입 장치(371)의 상류에 배치되는 제1 산화 촉매기(311)도 포함한다.

일 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)과 불완전하게 산화된 탄소 화합물 중 하나 이상을 산화시키기 위해, 제2 주입 장치(371)의 상류에 배치되는 제2 산화 촉매기(312)도 포함한다. 제2 산화 촉매기(312)는 필터(320)가 코팅되지 않은 입자 필터(DPF)일 때 배기 처리 시스템에서 유리하게 사용된다.

제1 산화 촉매기(311) 및/또는 제2 산화 촉매기(312)는 촉매 산화 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되며, 이러한 산화 코팅은 예컨대 플라티늄과 같은 적어도 하나의 귀금속을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라서, 입자 필터(320)가 촉매 산화 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되어 있을 때(cDPF), 배기 처리 시스템(350)에 제2 산화 촉매기(312)가 배치될 필요는 없다.

본 발명에 따른 배기 처리 시스템(350)은 전술된 바와 같이, 차량(100)의 전방 도로 구간의 표시에 기초하여 배기 처리 시스템(350)에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건을 추정(210)하도록 배치되는 제어 장치(380)도 포함한다. 제어 장치(380)는 또한, 전술된 바와 같이, 제1 환원 촉매 장치(331)가 시간 경과에 따라 제1 첨가제 및 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대한 아화학량론적 조건에 노출되도록 하는 방식으로, 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제1 첨가제의 제1 공급(220)을 제어하도록 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 장치는 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제2 공급(240)도 제어하도록 배치될 수 있으며, 이로 인해 제1 환원 촉매 장치 및 제2 환원 촉매 장치에 대해 요구되는 총 촉매 기능이 보장될 수 있다.

제어 장치(380)는 차량(100)의 전방 도로 구간의 표시에 기초하여 배기 처리 시스템에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건을 추정(210)하도록 설정된다. 이러한 대푯값은 예컨대 전방 도로 구간에 대한 지형, 곡률, 교통 상황, 교통 강도, 도로 공사, 도로 상태, 날씨 상태 및/또는 제한 속도와 같이 전방 도로 구간에 관련된 정보를 포함한다.

추정이 기반으로 하는 전방 도로 구간에 대한 정보는 예를 들어 위치 정보, 광학 센서를 사용한 상대 위치 시스템으로부터 획득된 정보, 기도 정보 및/또는 지형 지도 정보, 일기예보, 다른 차량들 사이에서 통신되는 정보 및 예컨대 라디오와 같은 무선 통신으로 전달되는 정보로 획득될 수 있다. 전방 차량들에 대한 정보 또한 전방 도로 구간에 대한 지식에 포함될 수 있는데, 예를 들어 레이더 및/또는 카메라 장치가 전방 도로 구간과 차량 자신의 위치에 대한 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다.

전술된 다양한 실시예들에 따르면, 미래 작동 조건들의 추정(210)은, 예컨대 온도, 전환 정도, 질량 유량, 그을음 축적, 첨가제의 적용 정도, 첨가제 잔여물 및 배기 스트림/배기 처리 시스템 내 이산화탄소의 수준과 같은 파라미터들에 연관되는 배기 처리 시스템에 대한 작동조건들뿐만 아니라 엔진으로부터의 파워 출력에 연관되는 배기 처리 시스템에 대한 작동조건들을 하나 이상 추정하는 것을 포함한다. 그러면, 배기 스트림 내 첨가제 투여를 최적화하기 위해, 첨가제의 제1 공급 및/또는 제2 공급의 제어가 이들 추정된 작동 조건들에 기초할 수 있다.

전술된 바와 같이, 제어 장치(380)는, 제1 환원 촉매 장치(331)가 특정 시간-제한적인 연소 기관(301)에 대한 특수 작동 조건 하에 있을 때를 제외하고 아화학량론적 조건에 노출되도록 하는 방식으로, 제1 첨가제의 제1 공급(220)을 제어하도록 설정된다. 이는, 본 발명에 따른 배기 처리 시스템이 사용될 때, 제1 환원 촉매 장치의 하류에 있는 제2 환원 촉매 장치의 형태로 질소산화물(NO_x)의 추가적으로 가능한 환원이 시스템 내에 있기 때문에, 차량/연소 기관의 정상 작동 시, 필터 내 그을음 입자들의 산화는 질소산화물(NOx)의 제1 환원(230)보다 높은 우선순위가 부여될 수 있다는 것을 의미한다.

일 실시예에 따르면, 배기처리 시스템(350)은 제1 공급(220) 및 제2 공급(240) 중 적어도 하나를 제어하도록 배치되는 적어도 하나의 주입 제어 장치(374)도 포함한다.

환언하면, 주입 제어 장치(374)는 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372) 및/또는 이들 주입 장치들(371, 372)에 첨가제를 공급하는 펌프들이나 유사한 장치들 중 하나 이상을 제어한다. 일 실시예에 따르면, 이러한 주입은, 제1 환원 촉매 장치 내 제1 환원(230)의 능동적 제어를 달성하기 위해 충분한 양의 첨가제가 제1 주입 장치(371)를 통해 배기 스트림에 공급되도록 하는 방식으로 제어된다.

본 발명에 따른 배기 처리 시스템(350)의 사용을 통해, 이산화질소(NO₂) 수준의 능동적 제어는, 이러한 제어가 필수적인 그러한 주행 모드들에서 이산화질소(NO₂)의 수준을 증가 또는 감소시키는 데 사용될 수 있다. 따라서, 귀금속을 덜 필요로 하고, 이로 인해 제조비용이 저렴한 배기 처리 시스템이 만들어질 수 있다.

본 발명에 따른 제어 장치를 사용함으로써, 배기 처리 시스템에서의 환원의 반응 속도를 증가시키는 연료 소비 중립적 방식(fuel consumption neutral manner)이 획득되는데, 그 이유는 질소산화물(NO_x)과 이산화 질소(NO₂) 모두에 대한 반응경로를 통해 가능한 한 큰 분율의 환원이 일어나도록 하는 방식으로 제어가 구현될 수 있기 때문이다.

예를 들어, 제1 산화 촉매기(DOC), 제2 산화 촉매기(DOC) 및/또는 cDPF 내에 포함될 수 있는 산화 코팅된 기판에 도달하는 질소산화물(NO_x)의 수준을 능동적으로 제어함으로써, 하류에 배치된 제2 선택적 환원 촉매기에 도달하는 이산화질소(NO₂)의 분율에 대한 조절이 획득될 수 있다. 이는, 제2 선택적 환원 촉매기가 보다 예측 가능한 전환률(turnover)을 제공한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 이산화질소(NO₂)의 분율이 최대 희망 값을 초과할 위험이 있다고 예측되는 경우에는, 엔진에 의해 생성되는 질소산화물(NO_x)의 양의 증가가 바람직할 수 있다. 일 예시로서, 도 5는 질소산화물(NO_x)의 수준이 예를 들어 300ppm와 같이 낮은 값에서, 예를 들어 1400ppm와 같이 높은 값으로 증가할 때 이산화질소(NO₂)의 분율에 대해 획득되는 효과를 도시한다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 질소산화물(NO_x)의 수준이 300ppm에서 1400ppm으로 증가할 때, DOC 및/또는 DPF에서의 NO₂/NO_x 비에 대한 값이 약 70%에서 50% 내지 60%로 감소한다. NO₂/NO_x 비에 대한 값의 이러한 감소는 "고속 SCR"에 대한 조건들을 상당히 개선시킨다.

질소산화물(NO_x) 수준의 증가의 결과로서 제1 장치 및/또는 제2 장치의 부하가 증가한다. 적어도 하나의 산화 기판이 NO₂/NO_x > 50%를 생성할 위험이 있는 온도인 약 260℃ 내지 340℃의 대략적인 배기 온도에서 주로 상기 증가가 발생하기 때문에, 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 제2 환원 촉매 장치(332)는 이러한 부하에 대처할 수 있는 양호한 조건을 갖게 될 것이다. 이러한 온도에서, 즉 260℃ 내지 340℃에서 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 제2 환원 촉매 장치(332)는 각각의 사양에 따라 상당히 우수한 성능을 갖는다. 추가적으로, 이러한 온도에서는 환원제의 증발에 대한 상당히 우수한 조건들도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제 및/또는 제2 첨가제는 암모니아(NH₃) 또는 암모니아를 생성/형성/방출할 수 있는 우레아를 포함한다. 이러한 첨가제는 예를 들어 AdBlue로 이루어질 수 있다. 제1 첨가제와 제2 첨가제는 동일한 종류일 수도 있고, 다른 종류일 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기 처리 시스템(350)은 첨가제 공급을 위한 시스템(370)을 포함하며, 이 시스템(370)은 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372)에 첨가제, 즉 예를 들어 암모니아 또는 우레아를 공급하도록 배치되는 적어도 하나의 펌프(373)를 포함한다.

이러한 첨가제 공급을 위한 시스템(370)의 일 예시가 도 3에 개략적으로 도시되어 있으며, 도 3에서 시스템은 각각 제1 장치(331)의 상류 및 제2 장치(332)의 상류에 배치되는 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372)를 포함한다. 배기 스트림(303)에 첨가제를 투여하여 이러한 첨가제를 배기 스트림(303)과 섞는 주입 노즐들로 종종 구성되는 제1 주입 장치(371) 및 제2 주입 장치(372)에는 첨가제 용 도관(375)을 통해 적어도 하나의 펌프(373)에 의해 첨가제가 공급된다. 적어도 하나의 펌프(373)는 하나 또는 여러 개의 탱크(376)로부터, 탱크/탱크들(376)과 적어도 하나의 펌프(373) 사이의 하나 또는 여러 개의 도관(377)을 통해 첨가제를 획득한다. 첨가제는 액체 형태 및/또는 기체 형태일 수 있음을 이해해야 한다. 첨가제가 액체 형태인 경우, 펌프(373)는 액체 펌프이고, 하나 또는 여러 개의 탱크(376)는 액체 탱크이다. 첨가제가 기체 형태인 경우, 펌프(373)는 기체 펌프이고, 하나 또는 여러 개의 탱크(376)는 기체 탱크이다. 기체 첨가제 및 액체 첨가제가 모두 사용되는 경우, 여러 개의 탱크 및 펌프들이 배치되며, 적어도 하나의 탱크와 적어도 하나의 펌프가 액체 첨가제를 공급하도록 설정되고, 적어도 하나의 탱크와 적어도 하나의 펌프가 기체 첨가제를 공급하도록 설정된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 펌프(373)는 제1 주입 장치(371) 및 제2 주입 장치(372) 모두에게 제1 첨가제 및 제2 첨가제를 각각 공급하는 조인트 펌프를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 펌프는 제1 주입 장치(371) 및 제2 주입 장치(372) 각각에 제1 첨가제 및 제2 첨가제를 각각 공급하는 제1 펌프 및 제2 펌프를 포함한다. 첨가제 시스템(370)의 특정은 종래 기술에 잘 설명되어 있으며, 따라서 본 명세서에서는 정확한 첨가제 주입 방법에 대해서는 더 이상 상세하게 설명되지 않는다. 그러나, 일반적으로 주입 지점/SCR-촉매의 온도는, 침전물 및 원치 않은 부산물, 예컨대 질산암모늄(NH₄NO₃)의 형성을 피하기 위해 하한 임계 온도 이상이어야 한다. 이러한 낮은 임계 온도에 대한 값의 예시는 약 180℃일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨가제를 공급하는 시스템(370)은, 적어도 하나의 펌프(373)를 제어하여 첨가제가 배기 스트림에 공급되게 하도록 배치되는 주입 제어 장치(374)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 주입 제어 장치(374)는, 제1 첨가제의 제1 주입이 제1 주입 장치(371)를 통해 배기 스트림(303)에 공급되도록 하는 방식으로 적어도 하나의 펌프(373)를 제어하도록 배치되는 제1 펌프 제어 장치(378)를 포함한다. 주입 제어 장치(374)는 제2 첨가제의 제2 주입이 제2 주입 장치(372)를 통해 배기 스트림(303)에 공급되도록 하는 방식으로 적어도 하나의 펌프(373)를 제어하도록 배치되는 제2 펌프 제어 장치(379)도 포함한다.

제1 첨가제 및 제2 첨가제는 일반적으로 동일한 종류의 첨가제(예를 들어, 우레아)로 구성된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 첨가제 및 제2 첨가제는 예를 들어 우레아와 암모니아와 같이 상이한 종류일 수 있다. 이는, 제1 장치(331)와 제2 장치(332) 각각으로의 주입이, 그리고 이로 인한 제1 장치(331)와 제2 장치(332) 각각의 기능이 첨가제 종류에 대해서도 최적화될 수 있음을 의미한다. 만약 서로 다른 종류의 첨가제가 사용된다면, 탱크(376)는 각각에 서로 다른 종류의 첨가제를 함유하고 있는 여러 개의 하위-탱크를 포함한다. 하나 또는 여러 개의 펌프(373)가 제1 주입 장치(371) 및 제2 주입 장치(372)에 서로 다른 종류의 첨가제를 공급하는 데 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 하나 또는 여러 개의 탱크, 하나 또는 여러 개의 펌프는 첨가제의 상태, 즉 첨가제가 기체인지 또는 액체인지에 따라 조정된다.

하나 또는 복수의 펌프들(373)은 주입 제어 장치(374)에 의해 제어된다. 주입 제어 장치(374)는 첨가제 공급을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성하여, 각 제1 환원 촉매 장치(331) 및 제2 환원 촉매 장치(332)의 상류에서 제1 주입 장치(371)와 제2 주입 장치(372) 각각의 도움을 받아 소망하는 양의 첨가제가 배기 스트림(303) 내로 주입되게 한다. 좀 더 상세하게는, 제1 펌프 제어 장치(378)는 공통 펌프 또는 제1 주입 장치(371) 전용 펌프 중 어느 하나를 제어하도록 배치되어, 제1 주입 장치(371)를 통해 배기 스트림(303) 내로 공급되는 제1 주입량이 제어되게 된다. 제2 펌프 제어 장치(379)는 공통 펌프 또는 제2 주입 장치(372) 전용 펌프 중 어느 하나를 제어하도록 배치되어, 제2 주입 장치(372)를 통해 배기 스트림(303) 내로 공급되는 제1 주입량이 제어되게 된다.

적어도 하나의 제어 장치(374)는 별도로 표시된 유닛들(378, 379)을 포함하도록 도면에 도시되어 있다. 이러한 유닛들(378, 379)은 논리적으로는 분리되어 있지만, 물리적으로는 동일한 유닛에서 실행되거나, 또는 이들은 논리적으로 및 물리적으로 공동으로 배치/실행될 수 있다. 예를 들어, 이러한 유닛들(378, 379)은, 예를 들어 각각의 유닛이 각각의 방법 단계들을 구현하도록 활용(active)/사용될 때 프로세서에 공급되어 프로세서에 의해 사용되는 프로그램 코드 형태의 서로 다른 그룹의 명령어에 대응할 수 있다.

배기 처리 시스템(350)에는, 예컨대 하나 또는 여러 개의 NO_x-센서, NO₂-센서 및/또는 온도센서(361, 362, 363, 364, 365)와 같은 하나 또는 여러 개의 센서도 장착될 수 있는데, 배기 처리 시스템 내 질소산화물, 이산화질소, 및/또는 온도를 결정하기 위한 이들 센서는, 예를 들어 잠재적으로 제1 환원 촉매 장치의 상류에 배치되는 산화 촉매기(311)의 상류에서, 제1 환원 촉매 장치(331)의 입구에, 제1 환원 촉매 장치(331)의 출구에, 제2 산화 촉매기(332)의 입구에, 및/또는 제2 환원 촉매 장치(332)의 출구에 배치된다. 따라서, 온도 센서들(361, 362, 363, 364, 365)은 배기 처리 시스템(350)에서, 본 명세서에서 설명되는 구성 요소들(311, 331, 320, 312, 332)의 상류 및/또는 하류에 배치될 수 있다. 온도 센서들은 또한, 배기 처리 시스템(350)에서 하나 이상의 구성 요소들(311, 331, 320, 312, 332) 내에/구성 요소들에/구성 요소들 위에 배치될 수 있다.

제어 장치(380)는 예를 들어, 각각의 방법 단계들을 수행하기 위해 프로세서에 공급되어 프로세서에 의해 사용되는 프로그램 코드 형태의 명령어들을 수행함으로써, 방법 단계들을 수행하도록 배치될 수 있다.

제어 장치(380)는 하나 또는 여러 개의 NO_x-센서, NO₂-센서 및/또는 온도 센서(361, 362, 363, 364, 365)에 의해 수행된 측정값에 대응하는 제어 신호 및/또는 신호를 적어도 하나의 주입 제어 장치(374)에 제공하도록 배치될 수 있다. 그 후에, 적어도 하나의 주입 제어 장치(374)는, 전술된 능동적 제어가 획득되도록 이러한 제어 신호들에 기초하여 주입 물질을 공급하는 것을 제어한다.

제어 장치(380)는 하나 또는 여러 개의 NO_x-센서, NO₂-센서, 및/또는 온도 센서(361, 362, 363, 364, 365)에 의해 수행된 측정 값들에 대응하는 제어 신호 및/또는 신호를 연소 기관(301) 및/또는 엔진 제어 장치에 제공하도록 배치될 수도 있다. 그 후에, 연소 엔진(301) 및/또는 엔진 제어 장치는, 전술된 제1 충격에 대한 능동적 제어가 온도 및/또는 배기 환경의 제어를 통해 획득되도록, 제어 신호들 및/또는 측정 신호들에 기초하여 엔진을 제어한다.

본 발명에 따른 방법은, 전술된 제1환원 촉매 장치(331), 전술된 제2 환원 촉매 장치(332) 및 첨가제 투여/공급의 능동적 제어 장치를 포함하는 실질적으로 모든 배기 처리 시스템들에서 구현될 수 있다. 제1 환원 촉매 장치(331) 및 제2 환원 촉매 장치(332) 각각은 다양한 방식으로 배치될 수 있고, 다양한 특성/기능을 가질 수 있다.

본 명세서에서, 선택적 환원 촉매기(SCR)은 종래의 SCR-촉매기(선택적 환원 촉매기)를 의미한다. SCR 촉매는, 배기 내 질소산화물(NO_x)의 환원에 사용되는 첨가제로, 종종 암모니아(NH₃) 또는 암모니아가 생성/형성될 수 있는 화합물을 사용한다. 전술된 바와 같이, 첨가제는 촉매의 상류에서 연소 기관에서 발생되는 배기 스트림에 주입된다. 촉매에 첨가된 첨가제는 암모니아(NH₃) 형태로 촉매에 흡수(저장)되어, 배기 가스 내 질소산화물(NO_x)과 첨가제를 통해 이용 가능한 암모니아(NH₃) 사이에서 산화환원 반응이 발생할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 슬립-촉매기(SC)는, 첨가제를 산화시키고, 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 환원으로 선택적 환원 촉매기(SCR)를 보조하도록 배치되는 촉매를 의미한다.

따라서, 슬립-촉매기(SC)는 배기 스트림 내 첨가제를 산화시킬 수 있도록 배치되고, 배기 스트림 내 질소산화물(NO_x)의 잔여물을 환원할 수 있도록 배치되는 촉매이다. 보다 상세하게는, 이러한 슬립-촉매기(SC)는 1차적으로는 질소산화물(NO_x)을 환원하도록, 그리고 2차적으로는 첨가제를 산화시키도록 배치된다. 환원하면, 슬립-촉매기(SC)는 첨가제 및 질소산화물(NO_x) 양측의 슬립-잔여물을 처리할 수 있다. 이는, 슬립-촉매기(SC)가 배기 스트림 내 질소산화물(NO_x)을 환원하도록 설정되는 확장형 암모니아 슬립 촉매(ASC)로, 여러 종류의 슬립을 처리하는, 즉 첨가제 및 질소산화물(NO_x) 양측 모두다 처리하는 일반적인 다기능 슬립-촉매기(SC)로서 표현될 수도 있다.

이러한 특성을 획득하기 위해서, 즉 다기능 슬립-촉매기를 획득하기 위해서, 일 실시예에 따르면 슬립-촉매기는, 플라티늄 금속(플라티늄 군 금속, PGM)에 포함되는 하나 또는 여러 가지 물질, 즉 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 로듐 및 루테늄 중 하나 또는 여러 개를 포함한다. 슬립-촉매기는, 슬립-촉매기에 플라티늄 군 금속과 유사한 특성을 제공하는 하나 또는 여러 개의 다른 물질을 포함할 수도 있다. 슬립-촉매기는 NO_x-환원 코팅을 포함할 수도 있으며, 코팅은 예를 들어 구리 제올라이트, 구리 바나듐, 철 제올라이트 또는 철 바나듐을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제올라이트는 예컨대 구리(Cu) 또는 철(Fe)과 같은 활성 금속으로 활성화될 수 있다.

제2 환원 촉매 장치(332)에 대한 촉매 특성은, 제2 환원 촉매 장치가 노출되는 환경 또는 노출될 환경에 기초하여 선택될 수 있다. 추가적으로, 제1 환원 촉매 장치(331) 및 제2 환원 촉매 장치(332)의 촉매 특성은, 이들 장치가 서로 공생하여 작동할 수 있도록 조정될 수 있다. 제2 환원 촉매 장치(332)는 촉매 특성을 제공하는 하나 또는 여러 개의 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 예컨대 바나듐 및/또는 텅스텐과 같은 전이 금속이, 예를 들어 V2O5/WO3/TiO2를 포함하는 촉매에 사용될 수 있다. 예컨대 철 및/또는 구리와 같은 금속도 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 제2 환원 촉매 장치(332), 예를 들어 제올라이트-기반 촉매에 포함될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치는 구리를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술된 제2 환원 촉매 장치는 바나듐을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 환원 촉매 장치 앞에 산화 촉매기가 없다. 즉, 제1 환원 촉매 장치가 배기 처리 시스템에서 제1 활성 구성 요소를 구성한다. 이들 실시예들은, 무엇보다도 배기 처리 시스템 내 촉매의 황산화와 관련하여 다수의 장점을 갖는다.

제1 환원 촉매 장치가 구리로 활성화되는 제올라이트를 포함하는 코팅을 포함하기 때문에, 촉매의 하한 라이트-오프를 갖는 매력적인 성능이 획득되는데, 이는 제1 환원 촉매 장치의 상류에 산화 촉매기가 있을 필요가 없다는 것을 의미한다. 제1 환원 촉매 장치는 구리를 포함하기 때문에, 제1 환원 촉매 장치의 상류에 산화 촉매기가 없다면 제1 환원 촉매 장치에서 황산화가 보다 적게 획득된다. 이는, 질소산화물(NO_x)은 주로 일산화질소를 포함하고, 유황산화물(SO_x)은 이러한 구성에서 주로 이산화황(SO₂)을 포함하기 때문이다. 또한, 이러한 구성에서, 제1 환원 촉매 장치에서의 배기 환경이란, 제1 환원 촉매 장치의 탈황을 달성하는 데 필요한 온도가 비교적 낮은 수준에서 유지될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.

추가적으로, 상류에 산화 촉매기가 배치되지 않는 이러한 구성에서, 산화이질소(N₂O)에 대한 제1 환원 촉매 장치의 선택성이 보다 유리해진다. 즉, 더 낮아진다.

제1 환원 촉매 장치가 바나듐을 포함하기 때문에, 제2 환원 촉매 장치는, 제2 환원 촉매 장치보다 선행하는지 여부에 관계 없이, 예를 들어 상류에 배치되는 산화 코팅이 적어도 부분적으로 코팅된 입자 필터(cDPF)가 제공되거나, 상류에 배치되는 산화 촉매기가 제공되는지 여부에 관계 없이, 황산화에 대한 문제가 없다. 제2 환원 촉매 장치는 또한, 배기 스트림에 질소산화물(NO)과 이산화질소(NO₂)가 모두 존재하기 때문에 소위 고속 SCR이 사용될 수 있으므로, 개선된 성능을 제공할 수 있다.

발명에 따른 시스템은 전술된 방법 실시예들과 청구항에 기재된 방법 실시예들을 모두 수행하도록 배치될 수 있으며, 각각의 실시예에 대한 시스템은 각각의 실시예에 대해 전술된 이점들을 달성한다.

통상의 기술자라면 본 발명에 따른 방법의 다양한 실시형태들에 따라 전술한 배기 처리 시스템이 변형될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 예를 들어 승용차, 트럭 또는 버스 같은 모터 차량(100)에 관한 것이고, 또는 예컨대 선박 또는 전압/전류-제너레이터 같은 본 발명에 따른 배기 처리 시스템을 하나 이상 포함하는 다른 유닛에도 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

차량(100)의 연소 기관(101)에서의 연소로부터 생성되는 배기 스트림(303)을 처리하도록 배치되는 배기 처리 시스템(350)에 대한 방법에 있어서,
- 상기 차량(100)의 전방 도로 구간의 대푯값(representation)에 기초한, 상기 배기 처리 시스템(350)에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210),
- 제1 환원 촉매 장치(331)에서의 상기 배기 스트림(303) 내 질소 산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원(230)에서 적어도 사용되는, 제1 첨가제의 상기 배기 스트림(303)으로의 제1 공급(202),
- 상기 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되는 제2 환원 촉매 장치(332)에서의 상기 배기 스트림 내 질소 산화물의 제2 양(NO_{x_2})의 제2 환원(250)에서 적어도 사용되는, 제2 첨가제의 상기 배기 스트림(303)으로의 제2 공급(240),
- 상기 제1 환원 촉매 장치(331)가 시간의 경과에 따라 상기 제1 첨가제와 상기 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 아화학량론적(substoichiometric) 조건에 노출되도록 하는 방식으로, 상기 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 상기 제1 공급(220)이 제어되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은 상기 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 상기 제2 환원 촉매 장치(332)에 대한 미래 온도의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 상기 제2 환원 촉매 장치(332)에 대한 첨가제의 미래 전환 정도의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 배기 처리 시스템(350)을 통과하는 상기 배기 스트림(303)의 미래 질량 유량의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 배기 처리 시스템(350)에서 상기 제1 환원 촉매 장치(331)의 하류에 배치되는, 입자 필터(DPF/cDPF)(320) 내 미래 그을음 침전물의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제1 환원 촉매 장치(331)는 촉매 필터(SCRF)(331)를 포함하며, 상기 촉매 필터(SCRF)(331)는 환원 특성을 갖는 촉매 코팅을 적어도 부분적으로 포함하고,
- 상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은 상기 촉매 필터(SCRF)(331) 내 미래 그을음 침전물의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 상기 제2 환원 촉매 장치(332)에 대한 첨가제의 미래 적용 정도(coverage degree)의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 제1 환원 촉매 장치(331) 및/또는 상기 제2 환원 촉매 장치(332)에 대한 첨가제의 미래 잔류물의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 배기 스트림 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물의 제1 산화가 상기 제1 환원(230)보다 선행하고,
- 상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 제1 환원 촉매 장치(331)에 도달하는 이산화질소의 제1 양(NO_{2_1})과 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1}) 사이의 비에 대한 적어도 하나의 미래 값 (NO_{2_1}/NO_{x_} ₁)_est의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 배기 스트림 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물의 제2 산화가 상기 제2 환원(250)보다 선행하고,
- 상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은 상기 제2 환원 촉매 장치(332)에 도달하는 이산화질소의 제2 양(NO_{2_2})과 질소산화물의 제2 양(NO_{x_2}) 사이의 비에 대한 적어도 하나의 미래 값 (NO_{2_2}/NO_{x_} ₂)_est의 추정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)은, 상기 연소 기관(301)의 미래 출력(power output)의 추정을 포함하며, 상기 미래 작동 조건은 상기 출력에 기초하여 추정되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량(100)의 전방 도로 구간의 대푯값은,
- 상기 도로 구간의 지형,
- 상기 도로 구간의 곡률,
- 상기 도로 구간에서의 교통 상황,
- 상기 도로 구간에서의 도로 공사,
- 상기 도로 구간에서의 기상 상태,
- 상기 도로 구간의 도로 상태, 및
- 상기 도로 구간에서의 제한 속도 중 하나 또는 여러 개의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도로 구간의 대푯값은,
- 위치 정보,
- 센서 정보,
- 다른 차량에 의해 제공되는 정보, 및
- 지도 정보 중 하나 이상에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 첨가제 및 상기 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대한, 시간 경과에 따른 아화학량론적 조건은, 값이 1 미만인 시간 경과에 따른 암모니아/질소산화물 비(ANR; 암모니아 대 NO_x 비), 즉 ANR < 1에 대응하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제14항에 있어서,
상기 시간 경과에 따른 암모니아/질소산화물 비(ANR)는,
ANR < 0.5
ANR < 0.6
ANR < 0.7 및
ANR < 0.8의 그룹 중 하나의 값에 대응하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 첨가제 및 상기 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대한 시간 경과에 따른 아화학량론적 조건은, 상기 제1 환원 촉매 장치(331)에 대한 하나 이상의 특징에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연소 기관(301)에 대한 시간-제한적 특수 작동 조건이 존재(prevail)할 때를 제외하고, 상기 제1 환원 촉매 장치(331)가 상기 아화학량론적 조건에 노출되도록 하는 방식으로 상기 제1 첨가제의 제1 공급(220)의 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템을 위한 방법.
제17항에 있어서,
상기 시간-제한적 특수 작동 조건은 상기 연소 기관(301)에 대한 일시적인 작동 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템을 위한 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 시간-제한적 특수 작동 조건이 존재할 때를 제외하고는, 상기 입자 필터(DPF/cDPF)(320)에서 그을음 입자의 산화를 용이하게 하는 데 사용될 수 있는 이산화질소(NO₂)가 상기 입자 필터(DPF/cDPF)(320)에 있기 때문에, 상기 시간-제한적 특수 작동 조건은 시간적으로 매우 제한되어, 상기 배기 처리 시스템(350) 내 입자 필터(DPF/cDPF)(320)에서 그을음의 상기 축적이 그을음 임계값(S_th)을 초과하는 것을 실질적으로 피할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 시간-제한적 특수 작동 조건이 존재할 때를 제외하고는, 상기 촉매 필터(331)에서의 그을음 산화를 용이하게 하는 데에 사용될 수 있는 이산화질소(NO₂)가 상기 촉매 필터(331) 내에 있기 때문에, 상기 시간-제한적 특수 작동 조건은 시간적으로 매우 제한되어, 상기 배기 처리 시스템(350) 내 촉매 필터(SCRF)(331)에서의 그을음 축적이 그을음 임계값(S_th)을 초과하는 것을 실질적으로 피할 수 있는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템을 위한 방법.
제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시간-제한적 특수 작동 조건은, 상기 배기 처리 시스템(350)에서 상기 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원(230)에 그을음 입자의 산화보다 더 높은 우선순위가 주어지도록 하는 작동 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시간-제한적 특수 작동 조건들은,
- 증가된 출력과 관련된 작동 조건 및
- 냉시동과 관련된 작동 조건 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공급(220)의 제어는,
- 상기 제1 환원 촉매 장치(331)의 촉매 특성,
- 상기 제1 환원 촉매 장치(331)의 촉매 종류,
- 상기 제1 환원 촉매 장치(331)가 활성화되는 온도 구간,
- 상기 제1 환원 촉매 장치(331)의 암모니아 적용 수준 중 하나 이상과 관련되는 상기 제1 환원 촉매 장치에 대한 하나 이상의 특성에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 첨가제의 제1 공급(220) 및 상기 제2 첨가제의 제2 공급(240) 중 적어도 하나는 상기 첨가제의 침전물이 발생할 위험이 있는 수준까지 증가하도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 첨가제의 제1 공급(220) 및 상기 제2 첨가제의 제2 공급(240) 중 적어도 하나는 감소하도록 제어되고, 그 후에 상기 제1 첨가제 및 상기 제2 첨가제 중 적어도 하나의 잔류물은 열에 의해 상기 배기 스트림에서 제거되며, 상기 방법을 수행하는 배기 처리 시스템(350)에 요구되는 총 촉매 기능이 상기 감소 후에 제공될 수 있도록 상기 공급의 감소가 수행되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제25항에 있어서,
상기 요구되는 촉매 기능은, 상기 연소 기관(301)에 대한 현재 측정되는 작동 조건, 모델링되는 작동 조건 및/또는 예측되는 작동 조건에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 공급의 감소는 상기 공급의 중단으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공급(240) 또한, 상기 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 제어되어, 상기 제1 환원(230) 및 상기 제2 환원(250)이 공동으로 요구된 총 촉매 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템에 대한 방법.
프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로,
상기 프로그램 코드가 컴퓨터에서 실행될 때, 상기 컴퓨터가 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램.
컴퓨터 프로그램 제품으로,
상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터-판독 가능 매체와 제29항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 컴퓨터-판독 가능 매체에 포함되는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
차량(100)의 연소 기관(101)에서의 연소로부터 생성되는 배기 스트림(303)을 처리하도록 배치되는 배기 처리 시스템(350)에 있어서,
- 상기 차량(100)의 전방 도로 구간의 대푯값에 기초하여, 상기 배기 처리 시스템(350)에 대한 적어도 하나의 미래 작동 조건을 추정(210)하도록 배치되는 제어 장치(380),
- 제1 환원 촉매 장치(331)에서의 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})의 제1 환원(230)에 적어도 사용되는, 제1 첨가제의 상기 배기 스트림(303)으로의 제1 공급(220)을 수행하도록 배치되는 제1 주입 장치(371),
- 상기 제1 환원 촉매 장치의 하류에 배치되는 제2 환원 촉매 장치(332)에서의 상기 배기 스트림 내 질소산화물의 제2 양(NO_{x_2})의 제2 환원(250)에 사용되는, 제2 첨가제의 상기 배기 스트림(303)으로의 제2 공급(240)을 수행하도록 배치되는 제2 주입 장치(372),
- 상기 제어 장치(380)는, 상기 제1 환원 촉매 장치(331)가 시간의 경과에 따라 상기 제1 첨가제 및 상기 질소산화물의 제1 양(NO_{x_1})에 대해 아화학량론적 조건에 노출되도록 하는 방식으로, 상기 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 상기 제1 공급(220)을 제어하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항에 있어서,
- 상기 배기 스트림(303) 내 질소, 탄소 및 수소 중 하나 이상을 포함하는 화합물을 산화시키기 위해, 상기 제1 산화 촉매기(371)의 상류에 배치되는 제1 산화 촉매기(311), 및
- 질소산화물(NO)과 상기 배기 스트림(303) 내 불완전하게 산화된 탄소 화합물 중 하나 이상을 산화시키기 위해, 상기 제2 주입 장치(372)의 상류에 배치되는 제2 산화 촉매기(312) 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 또는 제32항에 있어서,
상기 제1 환원 촉매 장치는,
- 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁),
- 첨가제 잔류물을 산화시키고 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 추가적인 환원으로 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁)를 보조하도록 배치되는 제1 슬립-촉매기(SC₁)가 하류에 통합되는 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁),
- 첨가제 잔류물을 산화시키고 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 추가적인 환원으로 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁)를 보조하도록 배치되는 제1 슬립-촉매기(SC₁)가 하류에 뒤따르는 제1 선택적 환원 촉매기(SCR₁),
- 첨가제 잔류물을 산화시키고 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 환원을 수행하도록 배치되는 제1 슬립-촉매기(SC₁), 및
- 환원 특성을 갖는 촉매 코팅을 적어도 부분적으로 포함하는 입자 필터로 구성된 촉매 필터(SCRF) 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 환원 촉매 장치(332)는,
- 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂),
- 첨가제 잔류물을 산화시키고 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 추가적 환원으로 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂)를 보조하도록 배치되는 제2 슬립-촉매기(SC₂)가 하류에 통합되는 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂),
- 첨가제 잔류물을 산화시키고 및/또는 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 추가적 환원으로 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂)를 보조하도록 배치되는 제2 슬립-촉매기(SC₂)가 하류에 뒤따르는 제2 선택적 환원 촉매기(SCR₂), 및
- 첨가제 잔류물을 산화시키고 및/또는 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO_x)의 환원을 수행하도록 배치되는 제2 슬립-촉매기(SC₂) 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
- 그을음 입자들을 포집 및 산화시키기 위해, 상기 제1 환원 촉매 장치(331)의 하류 및 상기 제2 환원 촉매 장치(332)의 상류에 배치되는 입자 필터(DPF)(320), 및
- 그을음 입자들을 포집 및 산화시키도록, 그리고 상기 배기 스트림(303) 내 질소산화물(NO)과 불완전하게 산화된 탄소 화합물 중 하나 이상을 산화시키도록, 상기 제1 환원 촉매 장치(331)의 하류 및 상기 제2 환원 촉매 장치(332)의 상류에 배치되는, 촉매 산화 코팅을 적어도 부분적으로 포함하는 입자 필터(cDPF)(320) 중 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미래 작동 조건의 추정(210)에서, 상기 제어 장치(380)는 상기 연소 기관(301)에 대한 미래 출력의 추정을 포함하도록 배치되고, 상기 미래 작동 조건은 상기 출력에 기초하여 추정되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량(100)의 전방 도로 구간의 대푯값은,
- 상기 도로 구간의 지형,
- 상기 도로 구간의 곡률,
- 상기 도로 구간에서의 교통 상황,
- 상기 도로 구간에서의 도로 공사,
- 상기 도로 구간에서의 기상 상태,
- 상기 도로 구간의 도로 상태, 및
- 상기 도로 구간에서의 제한 속도 중 하나 또는 여러 개의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도로 구간의 대푯값은
- 위치 정보,
- 센서 정보,
- 다른 차량에 의해 제공되는 정보, 및
- 지도 정보, 중 하나 이상에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.
제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 환원(230)과 상기 제2 환원(250)이 공동으로, 요구되는 총 촉매 기능을 제공하도록 하는 방식으로, 상기 제어 장치(380)가 상기 추정된 적어도 하나의 미래 작동 조건에 기초하여 상기 제2 공급을 제어하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 배기 처리 시스템.