KR20180058643A - 시약 계량공급 시스템을 작동하는 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 장치, 제어 유닛 프로그램, 및 제어 유닛 프로그램 제품 - Google Patents

시약 계량공급 시스템을 작동하는 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 장치, 제어 유닛 프로그램, 및 제어 유닛 프로그램 제품 Download PDF

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연기관(10)의 배기가스 덕트 내에 하나 이상의 계량공급 밸브(14)가 배치된 하나 이상의 SCR 촉매컨버터(16) 상류에서 시약을 계량공급하는 시약 계량공급 시스템(12)의 작동 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 탱크(28) 내에 저장된 시약이 가열기(30)에 의해 가열되고, 상기 가열기(30)의 영역 내에 형성된 공동(44)이 열 흐름(32)에 대한 척도의 특성 변수의 평가에 따라 검출된다. 본 발명에 따른 방법은, 공동(44)이 검출되면 안내 신호(52)가 제공되는 것을 특징으로 한다. 안내 신호(52)는 바람직하게 디스플레이(54)로 제공되고, 이 디스플레이 상에 내연기관(10)의 작동자에게 시약 리필을 요청하는 텍스트 메시지가 표시될 수 있으며, 그 결과, 필요한 계량공급률을 유지하기에 충분한 양의 액상 시약(38)이 제공된다.

Description

시약 계량공급 시스템을 작동하는 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 장치, 제어 유닛 프로그램, 및 제어 유닛 프로그램 제품{METHOD FOR OPERATING A REAGENT METERING SYSTEM, DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD, CONTROL DEVICE PROGRAM AND CONTROL DEVICE PROGRAM PRODUCT}
본 발명은, 하나 이상의 계량공급 밸브가 하나 이상의 SCR 촉매컨버터 상류에서 시약을 계량공급하는 시약 계량공급 시스템의 작동 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 제어 유닛에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 실행하는 제어 유닛 프로그램에 관한 것이다.
마지막으로 본 발명은, 상기 프로그램이 제어 유닛에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 기계판독 매체에 저장된, 프로그램 코드를 가진 제어 유닛 프로그램 제품에 관한 것이다.
점점 더 엄격해지는 판매법 규정(Euro 6, Tier 2, Bin 5 및 기타 배출가스 규정)을 충족시키기 위해서는, 내연기관, 특히 디젤 엔진의 배기가스 내 질소산화물(NOx)을 감소시켜야 한다. 이를 위해, 내연기관의 배기가스 영역에, 배기가스에서 수득된 질소산화물을 환원제와 반응시켜 질소로 환원하는 SCR 촉매컨버터(Selective Catalytic Reduction)를 배치하는 점이 공지되어 있다. 그럼으로써 배기가스 내 질소산화물의 함량이 현저히 감소할 수 있다. 환원 진행 시, 배기가스에 첨가될 암모니아(NH3)가 필요하다. 따라서 배기가스 덕트 내에 NH3 또는 NH3- 분리 시약이 계량공급된다. 일반적으로는 이를 위해, 배기가스 덕트 내에서 SCR 촉매컨버터의 상류에 분사되는 시약의 전구체(precursor)로서 요소 수용액이 사용된다. 상기 용액으로부터 시약으로 작용하는 암모니아가 생성된다. 32.5% 요소 수용액이 AdBlue®라는 상표명으로 시중에 유통되고 있다. SCR 촉매컨버터에서 환원될 질소산화물의 높은 변환율을 달성하기 위해, SCR 촉매컨버터는 소정의 레벨에 도달할 때까지 계속해서 환원제로 채워지도록 구동되어야 한다. DE 10 2004 031 624 A1호는 예컨대, 암모니아 충전 상태에 기반한 SCR 촉매컨버터를 위한 공정 제어를 어떻게 설계할 수 있는지를 기술하고 있다.
전술한 요소 수용액은 약 -11℃의 온도 아래에서 동결된다. 그러므로 저온에서 시약 계량공급 장치의 작동 중에 요소 수용액의 동결이 방지되어야 한다. 공개공보 DE 10 2009 001 736 A1호에는 탱크 내에 저장된 시약의 가열을 위해 적어도 하나의 가열기가 제공되는 시약 계량공급 시스템이 기술되어 있다. 간단한 온도 조절을 위해, PTC 특성을 가진 가열 소자를 구비한 가열기가 구현된다. 시약 동결 시 가열기의 영역에서 공동(cavity)을 식별하기 위해, 열 흐름을 특성화하는 변수가 검출된다. 공동 발생 시, 시약과의 열적 결합이 점차 약화됨에 따라 가열 소자의 온도가 급속하게 상승하고, 그럼으로써 열 흐름의 상응하는 조절이 수행된다. 열 흐름의 특성 변수와, 공동이 없는 상태를 나타내는 비교치의 평가를 토대로 공동의 존재 여부가 추론된다.
본 발명의 과제는, 시약 동결 시 공동 생성이 시작될 때에도, 모든 작동 상태에서 계량공급하기에 충분한 양의 시약을 제공하는 시약 계량공급 시스템을 작동하기 위한 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
시약 계량공급 시스템을 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법에서는, 내연기관의 배기가스 덕트 내에 배치된 하나 이상의 SCR 촉매컨버터 상류에서 하나 이상의 계량공급 밸브가 시약을 계량공급하며, 탱크 내에 저장된 시약이 가열기에 의해 가열되고, 상기 가열기의 영역 내 공동이 열 흐름에 대한 적어도 하나의 척도의 특성 변수의 평가에 따라 검출되며, 상기 방법은 공동의 검출 시 안내 신호가 제공되는 것을 특징으로 한다.
안내 신호는 공동의 존재 여부를 알려주며, 예컨대 알림 및/또는 경고를 발생시킬 수 있다.
안내 신호는 바람직하게 디스플레이로 송출되며, 상기 디스플레이는 내연기관 작동자에게 시약 리필을 요청한다. 리필을 통해 충분한 양의 액상 시약의 제공이 보장됨에 따라, 사전 설정된 계량공급률이 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는, 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 특수 설계된 제어 유닛을 제공한다.
본 발명에 따른 제어 유닛 프로그램은 제어 유닛에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 실행할 수 있다.
이를 위해, 기계판독 가능 매체에 저장된 프로그램 코드를 가진, 본 발명에 따른 제어 유닛 프로그램 제품은 상기 프로그램이 제어 유닛에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 하기에서 더 상세히 설명된다.
도면은 본 발명의 실시예에 따른 시약 계량공급 시스템을 도시한 도이다.
도면은 내연기관(10)을 보여주며, 상기 내연기관의 배기가스 영역에 내연기관(10)의 배기가스 세정을 위한 시약 계량공급 시스템(12)이 제공되어 있다. 시약 계량공급 시스템(12)은 하나 이상의 SCR 촉매컨버터(16) 상류에서 시약을 계량공급하는 하나 이상의 계량공급 밸브(14)를 포함한다.
시약은 도입부에 언급한 요소 수용액이며, 이 요소 수용액은 SCR 촉매컨버터(16)에서 내연기관(10)의 NOx 성분을 변환하는 데 필요한 실질적인 시약인 암모니아의 전구체이다.
계량공급 밸브(14)는 제어 유닛(20)이 제공하는 계량공급 신호(18)에 의해 구동된다. 시약의 계량공급률을 결정하는 계량공급 신호(18)는 계량공급 신호 검출부(22)에서 예컨대 내연기관(10)의 부하(24)에 따라, 그리고/또는 내연기관(10)의 배기가스 덕트 내에 배치된 하나 이상의 NOx 센서가 제공하는 NOx 신호(26)에 따라 결정된다. 그 대안으로 또는 부가적으로 내연기관(10)의 추가 작동 변수 및/또는 배기가스 및/또는 SCR 촉매컨버터(16)의 특성 변수가 고려될 수 있다.
시약은 탱크(28) 내에 저장된다. 요소 수용액의 경우 약 -11℃ 미만에서 동결될 것으로 예상해야 한다. 동결을 방지하기 위해, 또는 탱크(28) 내에서 이미 동결된 시약을 교체하기 위해, 바람직하게는 PTC 소자로서 구현된 가열기(30)가 제공되며, 상기 PTC 소자는 도입부에 언급한 공개공보 DE 10 2009 001 736 A1호에 따른 종래 기술에 기술되어 있다. PTC 소자(30)는 가열 모드 동안 열 흐름(32)에 의해 관류된다. 열 흐름(32)은 가열 신호 결정부(34)에 의해 예컨대 주변 온도(36)를 기초로 결정될 수 있다. PTC 소자(30)의 자가 조절 특성으로 인해, 전류는 PTC 소자(30)의 온도에 따라 조절되므로, 가열 모드 동안 PTC 소자(30)를 정전압에 스위칭시키는 것으로 충분할 수 있다.
도면에 도시된 탱크(28) 내 시약의 상태에서는 시약이 일부는 액상 시약(38)으로서, 그리고 일부는 결빙된 시약(40)으로서 존재한다. 가열기(30)는 바람직하게 시약의 흡입 장치(42) 영역에 배치되어 있다. 도면에 도시된 상태에서는, 흡입 장치(42)의 영역에 액상 시약(38)이 존재함에 따라 사전 설정된 계량공급률이 유지될 수 있는 것으로 가정된다. 임계 상태로부터는, 가열기(30)의 영역에 이미 공동(44)이 형성된 경우, 이 공동은 동결된 시약(40)이 더 이상 요구 계량공급률을 준수하기에 충분히 빠르게 해동될 수 없게 하는 것으로 가정된다.
가열기(30)의 영역에서 경우에 따라 발생하는 공동(44)의 식별은 열 흐름(32)의 특성 변수에 기초하여 수행될 수 있다. 이를 위해, 상세히 도시되지 않은, 예컨대 저항 센서 혹은 유도 센서로서 구현될 수 있는 흐름 센서에 의해 검출된 열 흐름(32)이 측정값 처리부(46)에 의해 처리되어 측정 신호(48)로서 신호 평가부(50)에 제공된다. 열 흐름(32)에 대한 척도를 반영하는 측정 신호(48)의 특성 변수로서 예컨대 흐름 최대치가 검출될 수 있다. 그 대안으로 또는 부가적으로 가열기(30)의 저항에 대한 척도가 검출될 수 있다. 열 흐름(32)의 특성 변수에 기초한, 경우에 따라 존재하는 공동(44)의 식별은 도입부에 언급한 공개공보 DE 10 2009 001 736 A1호에 따른 종래 기술에 상세히 기술된 내용을 참조한다.
신호 평가부(50)에서 경우에 따라 존재하는 공동(44)이 인지된 경우, 신호 평가부(50)는 안내 신호(52)를 제공한다. 안내 신호(52)는 공동(44)의 발생만을 알리기 위해 이용될 수 있거나, 바람직하게는 경고 안내의 근거로 사용될 수 있다.
바람직하게는 안내 신호(52)가 디스플레이(54)로 제공되며, 이 디스플레이 상에 예를 들어 상응하는 텍스트 메시지가 표시될 수 있다. 바람직하게 그러한 텍스트 메시지는 내연기관(10)의 작동자에게 시약 리필을 요청한다. 신속한 시약 리필 시, 필요한 계량공급률을 유지하기에 충분한 양의 액상 시약(38)이 제공되는 점이 보장된다.

Claims (5)

  1. 내연기관(10)의 배기가스 덕트 내에 하나 이상의 계량공급 밸브(14)가 배치된 하나 이상의 SCR 촉매컨버터(16) 상류에서 시약을 계량공급하는 시약 계량공급 시스템(12)의 작동 방법으로서, 탱크(28) 내에 저장된 시약이 가열기(30)에 의해 가열되고, 상기 가열기(30)의 영역 내 공동(44)이 열 흐름(32)에 대한 척도의 특성 변수의 평가에 따라 검출되는, 시약 계량공급 시스템의 작동 방법에 있어서,
    공동(44)이 검출되면 안내 신호(52)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 시약 계량공급 시스템의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내 신호(52)는 텍스트 메시지로서 디스플레이(54) 상에 재현되는 것을 특징으로 하는, 시약 계량공급 시스템 작동 방법.
  3. 시약 계량공급 시스템(12)을 작동하는 장치에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 따른 방법 단계를 수행하기 위해 특수 설계된 제어 유닛(20)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 시약 계량공급 시스템의 작동 장치.
  4. 제어 유닛(20)에서 실행될 경우 제1항 또는 제2항에 따른 모든 방법 단계를 실행하는 제어 유닛 프로그램.
  5. 상기 프로그램이 제어 유닛(20)에서 실행될 경우 제1항 또는 제2항에 따른 방법 단계를 수행하기 위한, 기계판독 가능 매체에 저장된 프로그램 코드를 가진 제어 유닛 프로그램 제품.
KR1020170157240A 2016-11-24 2017-11-23 시약 계량공급 시스템을 작동하는 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 장치, 제어 유닛 프로그램, 및 제어 유닛 프로그램 제품 KR20180058643A (ko)

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