KR20190073187A - 가솔린 엔진의 배기시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템은 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하여, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 갖는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

가솔린 엔진의 배기시스템{EXHAUST SYSTEM OF GASOLINE ENGINE}
본 발명은 연료 컷 후 연료 재분사시 NOx를 저감하고, 삼원촉매의 기능을 강화할 수 있도록 하여 배기가스의 품질을 향상시킬 수 있는 가솔린 엔진의 배기시스템에 관한 것이다.
자동차의 상태 변화에 가변되는 연료의 분사동작은 자동차의 상태변화에 따라 가변된다.
즉, 가속페달의 동작으로 운전자가 갑자기 속도를 급가속할 경우에 기본적인 분사시간 외에 별도의 분사시간 동안 연료의 분사량을 증가시켜 주는 비동기 분사방법과, 일정 속도를 유지하는 정상상태에서 갑자기 엔진의 회전수가 설정값 이상으로 급감속될 경우 연료의 분사동작을 소정시간 중단하는 방법이 있다.
그리고 엔진의 회전수가 설정값 이하로 변하면서 가변하는 자동차의 속도에 따라 기본 분사시간을 조절하여 감속이나 가속동작을 실행할 수 있는 기본 분사방법이 있다.
그러므로 상기와 같이 각 자동차의 주행상태에 따라 연료의 분사량이 조절되는 경우에 연료의 분사동작이 소정 시간 동안 중지되어 운전상태에 알맞은 상태로 주행할 수 있도록 한다.
통상적으로, 차량 운전 중 감속 시에는 연료 컷 오프(Fuel Cut-Off)를 발생하여, 연료의 소모를 줄이는 방법을 이용하게 된다.
이 구간 동안 촉매는 산소로 가득 채워지게 되어, 이후 운전시 일정 시간 동안은 질소 산화물(NOx) 배출에 취약하게 된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 UCC의 NOx정화 성능을 강화할 수 있고, 연료컷(fuel cut) 직후, NOx의 정화 성능을 강화할 수 있으며, 연료컷 이후에 상기 인젝터에서 연료를 추가로 분사하여 UCC의 산소퍼지를 수행하며, 다음 가속시 배출되는 NOx를 줄일 수 있고, 연료컷 직후에 인젝터에서 연료를 분사하여 농후한 분위기의 가스가 NOx재생에 의한 흡장 성능이 개선될 수 있고, 삼원촉매의 기능도 강화할 수 있는 가솔린 엔진의 배기시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따라서 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터의 연료분사시간을 제어하고, 상기 연료컷 조건이 해제되면, 운행정보에 따라서 상기 인젝터를 정상 제어하는 제어로직을 갖는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달할 때까지 상기 인젝터를 통한 산소 퍼지 상태를 유지하는 제어로직을 가질 수 있다.
상기 TWC은 Pd와 Rh를 갖는 브릭을 포함하고, 상기 FCNT은 Pt, Pd, 및 Rh를 갖는 브릭을 포함할 수 있다.
상기 TWC이 상기 FCNT의 앞쪽에 배치될 수 있다.
상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 TWC과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다.
상기 TWC이 상기 FCNT의 뒤쪽에 배치될 수 있다.
상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 FCNT과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템은 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하여, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 갖는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서를 포함하는 배기시스템의 제어방법은, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하는 단계, 및 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템은, UCC의 앞브릭이 TWC(Pd/Rh)이고 뒷브릭이 FCNT(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 이후 산소퍼지로 인하여 NOx정화성능을 회복한 촉매의 부피가 커지므로, 다음 가속시 배출되는 NOx를 줄일 수 있다.
또한, UCC의 뒷브릭이 TWC(Pd/Rh)이고 앞브릭이 FCNT(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 직후에 인젝터에서 연료를 분사하여 농후한 분위기의 가스가 FCNT에 주입되면 NOx재생에 의한 흡장 성능이 개선될 수 있고, 삼원촉매의 기능도 강화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 가솔린 엔진의 배기시스템은 흡기라인(160), 엔진(100), 배기라인(170), WCC(110), UCC(130), 머플러(140), 및 제어기(150)를 포함한다.
상기 엔진(100)은 흡기매니폴드(162), 실린더(164), 인젝터(166), 및 배기매니폴드(168)를 포함하고, 상기 WCC(110)의 입구측과 배기측에 각각 제1 산소센서(181)와 제2 산소센서(182)가 배치되며, 상기 UCC(130)는 TWC(115)와 FCNT(120)를 포함한다.
주행 중 연료컷이 발생하면, 연료가 리치(RICH)에서 린(LEAN) 분위기로 변화되므로 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)가 연료의 린 및 리치상태를 감지하고, 이 감지신호를 상기 제어기(150)로 전송한다. 상기 제어기(150)는 산소센서의 감지신호를 이용하여 연료컷 상태가 만족되는지 판단할 수 있다.
상기 WCC(110)에 유입된 공기량이 WCC OSC(OXYGEN STORAGE CAPACITY: 산소저장용량)를 초과하고, 연료컷 상태에서 공기만 들어가므로 WCC(110) 및 UCC(130)에 산소가 저장되게 된다.
계속해서 상기 WCC(110)에 산소가 가득 채워지게 되면 WCC(110)의 후방에 설치된 제2 산소센서가 린상태를 감지하고 UCC(130)에 산소가 저장되어 NOx가 발생하게 된다.
상기 NOx 발생을 방지하기 위해 연료컷 후 WCC(110)에 공기유입량이 OSC를 초과하면 연료를 분사하여 산소를 퍼지시켜 NOx를 저감한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 UCC(130)는 TWC(115)(three way catalyst)과 FCNT(120)(fuel cut NOx trap)을 포함한다. 상기 TWC(115)은 촉매성분으로써 Pd와 Rh를 포함하는 브릭으로 구성되고, 상기 FCNT(120)은 Pt, Pd, 및 Rh를 포함하는 브릭으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 도 1과 같이, 상기 TWC(115)이 앞에 배치되고, FCNT(120)이 뒤쪽에 배치되어 있으나, 다른 실시예에서, 상기 TWC(115)이 뒤쪽에 배치되고, FCNT(120)이 앞쪽에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템에서 WCC(110)는 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터(166)를 포함하고, 상기 엔진(100)의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인(170) 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시킬 수 있다.
아울러, UCC(130)(under floor catalyst converter)는 상기 WCC(110)의 후단부의 상기 배기라인(170) 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC(115)과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(120)(fuel cut NOx trap)를 포함할 수 있다.
또한, 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)는 상기 WCC(110)의 전후방의 배기라인(170) 상의 양측과 상기 UCC(130)의 TWC(115)과 FCNT(120) 사이에 각각 설치되고, 제어기(150)는 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터(166)의 연료분사시간을 제어하고, 상기 연료컷 조건이 해제되면, 운행정보에 따라서 상기 인젝터(166)를 정상 제어할 수 있다.
상기 제어기(150)는 상기 UCC(130)의 TWC(115) 및 상기 FCNT(120) 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나에 저장된 산소와, 상기 WCC(110)에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달할 때까지 상기 인젝터(166)를 통한 O2 퍼지 상태를 유지하는 제어로직을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어기(150)는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC(130)의 TWC(115)과 상기 WCC(110)에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터(166)에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 제어기(150)는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC(130)의 FCNT(120)와 상기 WCC(110)에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터(166)에서 연료를 설정기간 분사할 수 있다.
상기 제어기(150)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 UCC(130)의 NOx정화 성능을 강화할 수 있다. 특히, FCNT(120)의 연료컷(fuel cut) 직후, NOx의 정화 성능을 강화할 수 있다.
여기서, 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)가 적용되며, UCC(130)는 두 개의 TWC(115)과 FCNT(120)으로 구성되고, 제3 산소센서(83)는 이들 사이에 위치한다. 따라서, 연료컷 이후에 상기 인젝터(166)에서 연료를 추가로 분사하여 UCC(130)의 앞브릭(TWC 또는 FCNT 중 하나)까지 산소퍼지가 완료된다.
결과적으로, 앞브릭이 TWC(115)(Pd/Rh)이고 뒷브릭이 FCNT(120)(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 이후 산소퍼지로 인하여 NOx정화성능을 회복한 촉매의 부피가 커지므로, 다음 가속시 배출되는 NOx를 줄일 수 있다.
또한, 뒷브릭이 TWC(115)(Pd/Rh)이고 앞브릭이 FCNT(120)(Pt/Pd/Rh)인 경우에, 연료컷 직후에 인젝터(166)에서 연료를 분사하여 농후한 분위기의 가스가 FCNT(120)에 주입되면 NOx재생에 의한 흡장 성능이 개선될 수 있고, 삼원촉매의 기능도 강화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 엔진의 배기시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, 엔진(100)이 시동되면, 제어기(150)는 S200에서 제어를 시작한다. S210에서 제어기(150)는 운행정보를 감지하고, S220에서 제어기(150)는 연료컷 조건이 만족되는지 판단한다.
S220의 조건이 만족되면, S230에서 제어기(150)는 상기 인젝터(166)의 연료분사를 중단한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 제어기(150)는 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)의 신호를 이용하여 연료컷 조건이 만족되는지 판단할 수 있다.
S220의 조건이 만족되지 않으면, S270에서 제어기(150)는 상기 인젝터(166)를 정상적으로 제어하여 연료를 분사한다.
S240에서 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서(181, 182, 183)의 신호를 이용하여, 산소(O2)퍼지 조건이 만족되는지 판단하고, 이 조건이 만족되지 않으면, S220을 수행하고, 이 조건이 만족되면, S250에서 제어기(150)는 상기 인젝터(166)의 연료분사를 설정시간 동안 제어할 수 있다. 여기서, 설정시간은 WCC 또는 UCC의 산소저장량이 설정수치 이하로 떨어지는 시점에 의해서 설정될 수 있다.
그리고, S260에서 상기 제어기(150)는 상기 UCC(130)의 앞브릭 및 WCC(110)의 산소를 제거하는 산소 퍼지 조건이 만족되는지 판단한다.
S260의 조건이 만족되면, 제어기(150)는 S250을 수행하고, S260의 조건이 만족되지 않으면, S220을 수행하여 제어기(150)는 산소퍼지를 더 수행한다.
S270에서 제어기(150)는 운행정보에 따라서 상기 인젝터(166)의 연료분사량을 정상적으로 제어하고, S280에서 제어기(150)는 엔진(100)의 시동오프 조건이 만족되면, S290에서 제어를 종료하고, 엔진(100)의 시동오프조건이 만족되지 않으면, S210을 다시 수행할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
160: 흡기라인 100: 엔진
162: 흡기매니폴드 164: 실린더
166: 인젝터 168: 배기매니폴드
170: 배기라인 181: 제1 산소센서
182: 제2 산소센서 183: 제3 산소센서
110: WCC 150: 제어기
130: UCC 115: TWC
120: FCNT 140: 머플러

Claims (9)

  1. 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터;
    상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter);
    상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter);
    상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서; 및
    상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터의 연료분사시간을 제어하고, 상기 연료컷 조건이 해제되면, 운행정보에 따라서 상기 인젝터를 정상 제어하는 제어로직을 갖는 제어기; 를 포함하는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달할 때까지 상기 인젝터를 통한 산소 퍼지 상태를 유지하는 제어로직을 갖는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TWC은 Pd와 Rh를 갖는 브릭을 포함하고, 상기 FCNT은 Pt, Pd, 및 Rh를 갖는 브릭을 포함하는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 TWC이 상기 FCNT의 앞쪽에 배치되는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 TWC과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사하는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 TWC이 상기 FCNT의 뒤쪽에 배치되는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호를 이용하여, 상기 UCC의 FCNT과 상기 WCC에 저장된 산소가 소모되는 상태를 만족하도록 상기 인젝터에서 연료를 설정기간 분사하는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  8. 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터;
    상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter);
    상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter);
    상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서; 및
    상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하고, 상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하여, 상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 갖는 제어기; 를 포함하는 가솔린 엔진의 배기시스템.
  9. 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스가 배출되는 배기라인 상에 설치되고 HC, 및 CO를 포함하는 유해물질을 CO2 및 H2O 등으로 변환시키는 WCC(warming up catalyst converter), 상기 WCC의 후단의 상기 배기라인 상에 설치되고, 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 TWC과 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는 FCNT(fuel cut NOx trap)촉매유닛을 포함하는 UCC(under floor catalyst converter), 상기 WCC의 전후방의 배기라인 상의 양측과 상기 UCC의 TWC과 FCNT 사이에 각각 설치되는 제1, 제2, 및 제3 산소센서를 포함하는 배기시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 신호를 수신하여, 연료컷 조건을 판단하는 단계; 및
    상기 연료컷 조건이 만족되는 상태에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 산소센서로부터 감지되는 신호에 따라 각각 상기 인젝터에서 연료를 분사하는 단계; 를 포함하고,
    상기 UCC의 TWC 및 상기 FCNT 중, 배기가스에 먼저 노출되는 하나의 유닛에 저장된 산소와, 상기 WCC에 저장된 산소의 저장량이 설정치 이하로 도달시키는 제어로직을 수행하는 배기시스템의 제어방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113074037A (zh) * 2021-04-30 2021-07-06 潍柴动力股份有限公司 双三元催化器的检测方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338553B1 (ko) * 2007-12-12 2013-12-06 현대자동차주식회사 촉매 산소 저장 용량 측정방법
KR101500166B1 (ko) * 2013-10-11 2015-03-06 현대자동차주식회사 이종 촉매를 위한 o2퍼지 방법
KR101500165B1 (ko) * 2013-10-11 2015-03-06 현대자동차주식회사 언더 플로어 촉매 컨버터 퍼지 장치 및 제어 방법
WO2017082563A1 (ko) * 2015-11-10 2017-05-18 희성촉매 주식회사 화학양론적 작동 가솔린 엔진용 배기정화촉매

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338553B1 (ko) * 2007-12-12 2013-12-06 현대자동차주식회사 촉매 산소 저장 용량 측정방법
KR101500166B1 (ko) * 2013-10-11 2015-03-06 현대자동차주식회사 이종 촉매를 위한 o2퍼지 방법
KR101500165B1 (ko) * 2013-10-11 2015-03-06 현대자동차주식회사 언더 플로어 촉매 컨버터 퍼지 장치 및 제어 방법
WO2017082563A1 (ko) * 2015-11-10 2017-05-18 희성촉매 주식회사 화학양론적 작동 가솔린 엔진용 배기정화촉매

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113074037A (zh) * 2021-04-30 2021-07-06 潍柴动力股份有限公司 双三元催化器的检测方法和装置
CN113074037B (zh) * 2021-04-30 2022-04-26 潍柴动力股份有限公司 双三元催化器的检测方法和装置

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