KR20190103019A - 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법, 배기 가스 정화 시스템, 및 자동차 - Google Patents

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크리스티안 디르슈케
요하네스 포르스트
다니엘 라이네베버
미햐엘 톰포르데
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Abstract

본 발명은 자동차(5)의 내연 기관(4)의 배기 가스 라인(3)의 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 가열하기 위한 방법에 관한 것이며, 이러한 방법은
- 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 설정 온도를 결정하는 단계와,
- 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 설정 온도를 결정하는 단계와,
- 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량을 결정하는 단계와,
- 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 위한 가열 기준을 생성하는 단계와,
- 자동차(5)의 엔진 제어 장치(9)에 상기 가열 기준을 전달하는 단계와,
- 엔진 제어 장치(9)에 의하여 상기 가열 기준에 따라 내연 기관(4)을 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 배기 가스 정화 시스템(14) 및 자동차(5)에 관한 것이다.

Description

배기 가스 정화 장치들의 가열 방법, 배기 가스 정화 시스템, 및 자동차{METHOD FOR HEATING EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICES, EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM AND MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 배기 가스 정화 시스템, 및 배기 가스 정화 시스템을 구비한 자동차에 관한 것이다.
최근의 자동차는 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 하나 이상의 배기 가스 정화 장치를 포함한다. 배기 가스 정화가 비로소 가능하거나 배기 가스 정화의 효율이 특히 높은 온도 영역을 포함하는 배기 가스 정화 장치들이 존재한다. 여타 배기 가스 정화 장치들은 예를 들어 필터링된 잔류물을 연소시키기 위해 규칙적으로 온도 피크를 필요로 한다. 따라서, 배기 가스 정화 장치의 가열 또는 온도 상승이 필요한 여러 가지 상황들이 존재한다. 이를 위해 사용될 조치들은 내연 기관의 현재 작동 상태 및 가열될 배기 가스 정화 장치에 좌우된다. 토크 리저브(torque reserve)를 통한 가열 및 람다 스플릿(lambda split)을 통한 가열과 같은 여러 가지 고온 조치들이 각각의 배기 가스 정화 장치에 대해 그리고 높은 조정 복잡도 하에 분산형으로 소프트웨어 내에서 맵핑되고, 내연 기관의 엔진 제어부에 의해 요구되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 동일한 조치들이 통상적으로 여러 가지 목적들을 위해 사용되고, 이러한 방식으로 재사용될 수 있다. 이에 따라, 소프트웨어의 명료성을 개선하기 위해 그리고 데이터량 및 적용 복잡도를 최소화하기 위해 사용 가능한 시너지 효과들이 존재한다.
DE 101 43 554 A1호 및 DE 10 2009 045 989 A1호에는 전자식 가열 소자에 의해 가열 가능한 배기 가스 정화 장치들이 공지되어 있다. 이러한 유형의 배기 가스 정화 장치들은 전자식 가열 소자들이 전류소비를 증가시킴에 따라 자동차의 배터리에 특히 부하를 가한다는 단점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 과제는 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 방법과, 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 배기 가스 정화 시스템과, 배기 가스 정화 시스템을 구비한 자동차에서의 상술한 단점들을 제거하거나 적어도 부분적으로 제거하는 것이다. 특히, 본 발명의 과제는 간단하면서 비용면에서 유리한 방법 및 방식으로 배기 가스 정화 장치들의 효과적인 가열을 보장하고, 자동차 엔진 제어 장치와의 과도한 통신을 방지하는 방법, 배기 가스 정화 시스템, 및 자동차를 제공하는 것이다.
상술한 과제는 청구항들에 의해 해결된다. 이에 따라, 이러한 과제는 독립 청구항 제1항의 특징들을 갖는 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 방법과; 독립 청구항 제8항의 특징들을 갖는 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 배기 가스 정화 시스템과; 독립 청구항 제10항의 특징들을 갖는 자동차;에 의해 해결된다. 본 발명의 추가의 특징들 및 세부 사항들은 종속항들과, 상세한 설명부와, 도면들로부터 얻어진다. 이 경우, 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명된 특징들 및 세부 사항들은, 물론 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템 및 본 발명에 따른 자동차와 관련하여서도 적용되며, 각각 그 반대의 경우도 가능하므로, 본 발명의 개별적 양태들에 대한 명세 내용과 관련하여 항상 상호 참조가 이루어지거나 상호 참조가 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 상기 과제는 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 방법을 통해 해결된다. 상기 방법은 하기 단계들, 즉
- 제1 온도 결정 장치 또는 제1 온도 측정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 실제 온도를 결정하는 단계와,
- 제2 온도 결정 장치 또는 제2 온도 측정 장치에 의하여 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 실제 온도를 결정하는 단계와,
- 가열 조정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 설정 온도를 결정하는 단계와,
- 가열 조정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량을 결정하는 단계와,
- 가열 조정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 위한 가열 기준을 생성하는 단계와,
- 가열 조정 장치에 의하여 자동차의 내연 기관을 제어하기 위한 자동차의 엔진 제어 장치에 상기 가열 기준을 전달하는 단계와,
- 엔진 제어 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 가열 기준에 따라 내연 기관을 제어하는 단계를 포함한다.
제1 온도 결정 장치 또는 제1 온도 측정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 실제 온도가 결정되고, 제2 온도 결정 장치 또는 제2 온도 측정 장치에 의하여 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 실제 온도가 결정된다. 온도의 결정은 예를 들어 제1 온도 결정 장치 또는 제2 온도 결정 장치를 포함하는 엔진 제어 장치에 의하여, 연산을 통해 실행될 수 있다. 온도의 측정은 예를 들어 접촉식 또는 비접촉식으로 실행될 수 있다. 바람직하게 각각의 실제 온도는 각각의 배기 가스 정화 장치의 작동을 위한 온도가 관련되는 지점에서 바로 측정된다. 대안적으로 실제 온도는 다른 하나의 지점에서 측정되어, 각각의 배기 가스 정화 장치의 공지된 열 경로들 및 열전도 특성들을 통해 결정되거나 연산될 수 있다. 실제 온도들의 가능한 정확한 특성 곡선을 결정하기 위해, 바람직하게 실제 온도들의 결정은 연속적으로 또는 적어도 반복적으로, 바람직하게는 규정된 간격들로 또는 최대로 허용된 시간 구간들의 유지 하에 실행된다. 이러한 방식으로 예를 들어 가열 기준 충족의 진척 과정이 정확하게 결정 가능하다.
가열 조정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 설정 온도가 결정된다. 설정 온도들은 예를 들어 자동차 메모리 유닛의 데이터베이스 내에 저장될 수 있다. 이 경우, 설정 온도들이 배기 가스 조성 및/또는 배기 가스 압력 등에 따라 사전 정의되는 것이 가능하다. 촉매 컨버터로서 구성된 배기 가스 정화 장치의 설정 온도는 예를 들어 NOX로부터 NO2로의 변환이 최적화되는 온도를 나타낸다. 입자 필터로서 구성된 배기 가스 정화 장치의 설정 온도는 예를 들어 입자 필터의 정화를 위한 필터링된 입자들의 연소가 최적화되는 온도를 나타낸다. 이와 관련하여, 최적화는 각각의 배기 가스 정화 장치의 기능 뿐만 아니라 내연 기관의 적절한 작동도 고려한 상태를 의미한다.
또한, 가열 조정 장치에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량이 결정된다. 실질적으로 각각의 열 요구량은 설정 온도와 측정된 실제 온도의 편차로부터 얻어진다. 실제 온도가 설정 온도를 초과하는 경우, 각각의 배기 가스 정화 장치에는 열 요구량이 존재하지 않는다. 예를 들어 대류를 통한 추가의 열손실이, 열 요구량의 결정 또는 계산 시에 바람직하게 함께 고려된다. 이러한 열 요구량은 설정 온도에 도달하기 위해 얼마나 많은 열이 각각의 배기 가스 정화 장치에 공급되어야 하는지에 대한 척도이다. 배기 가스 열의 제공을 위한 내연 기관의 성능 특성들이, 내연 기관의 기술적 가능성의 범주에서 마찬가지로 실현 가능한 열 요구량을 결정하기 위해 열 요구량의 결정 시에 바람직하게 또한 고려된다. 본 발명의 범주에서 가열 기준은 열 요구량을 고려하는 사전 결정된 계수들 또는 특성맵들에 의해 설정될 수 있으므로, 가열 기준은 실제 온도로부터 바로 도출 가능하다.
이어서, 가열 조정 장치는 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 위한 가열 기준을 생성한다. 이러한 가열 기준은 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량에 따라 생성된다. 계수들 또는 특성맵들이 존재하는 경우, 가열 기준은 마찬가지로 결정된 실제 온도에 근거하여 이로부터 직접 도출될 수 있다. 가열 기준은 배기 가스 열의 규정된 제공을 위한, 내연 기관에 대한 지시를 의미할 수 있으며, 바람직하게는 내연 기관의 기술적 특성들에 매칭되므로, 가열 기준은 내연 기관의 기술적 구현 가능성 영역에 존재한다. 가열 기준은 예를 들어 내연 기관의 배기 가스의 설정 온도 또는 설정 온도 특성 곡선을 규정할 수 있다. 이 경우, 가열 기준이 온도 하한을 사전 결정함으로써, 배기 가스에 의한 상기 온도 하한의 초과가 가열 기준의 충족에 방해가 되지 않는 것이 가능하다.
이어서, 가열 조정 장치는 자동차의 엔진 제어 장치에 상기 가열 기준을 전달한다. 엔진 제어 장치는 자동차의 내연 기관을 제어하도록 구성된다. 이러한 전달은 바람직하게는 이를 위해 구성되는 데이터 인터페이스, 특히 케이블을 통해 실행된다. 대안적으로 가열 조정 장치와 엔진 제어 장치가 합쳐져서 공동의 유닛을 형성할 수 있으므로, 이러한 전달은 예를 들어 공동 회로 기판 또는 버스 시스템을 통해 실행될 수 있다.
마지막으로, 엔진 제어 장치는 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 가열 기준에 따라 내연 기관을 제어한다. 바꿔 말해, 본 발명에 따라서는 제어 장치가 내연 기관을 이미 자동차 구동을 위해 제어하는 것이 가능하다. 이에 따라, 내연 기관의 배기 가스는 특정 배기 가스 온도 또는 특정 배기 가스 온도 특성 곡선을 갖는다. 전달된 가열 기준이 더 높은 배기 가스 온도를 필요로 하는 경우에, 엔진 제어 장치는 더 높은 배기 가스 온도를 달성하기 위해 내연 기관을 상응하게 추가 제어한다.
바람직하게 본원의 방법은, 배기 가스 정화 장치들이 최적의 작동 온도들 하에 작동되고 이에 따라 배기 가스 정화를 특히 효율적으로 실행하는 것을 항상 보장하기 위해 반복적으로 실행된다.
자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 본 발명에 따른 방법은 종래 방법에 비해, 간단한 수단으로 그리고 비용면에서 유리한 방법 및 방식으로 배기 가스 정화 장치들의 최적의 작동이 보장되며, 이때 공동의 가열 기준으로 개별 열 요구량들을 묶음으로써 엔진 제어 장치의 작동과 이에 따라 내연 기관의 작동이 개선되는 장점을 갖는다. 이제, 엔진 제어부는 가열 조정 장치의 구체적인 가열 기준으로 내연 기관을 제어할 수 있으며, 더 이상 상이한 배기 가스 정화 장치들의 복수의 개별 가열 기준들을 서로 구별할 필요가 없다. 또한, 가열 조정 장치를 통한 공동의 가열 기준의 생성은 가열 기준이 전체 배기 가스 정화 장치들의 열 요구량들 뿐만 아니라 내연 기관의 기술적 특징들도 고려한다는 장점을 갖는다.
본 발명의 바람직한 일 개선예에 따라, 한 가지 방법에서는 상기 가열 기준이, 제1 배기 가스 정화 장치에서 제1 압력 측정 장치에 의해 측정된 제1 압력 및/또는 제2 배기 가스 정화 장치에서 제2 압력 측정 장치에 의해 측정된 제2 압력의 고려 하에 가열 조정 장치에 의하여 생성되는 것이 가능하다. 온도와 더불어, 압력은 배기 가스 정화 장치들의 작동에 영향을 미칠 수 있는 매개 변수이다. 한계값을 초과하는, 입자 필터에서의 압력 편차는 예를 들어 입자 필터 내 잔류물들의 연소 필요성을 지시할 수 있다. 따라서, 압력 및 온도의 결정을 통하여 간단한 수단으로 그리고 바람직한 방법 및 방식으로 열 요구량을 정확하게 결정하는 것이 가능하다.
본 발명에 따라 바람직하게, 상기 가열 기준의 생성 시에는 가열 조정 장치에 의하여 제1 열 요구량 및 제2 열 요구량에 기초하여, 사전 정의된 가열 전략들의 리스트로부터 하나의 가열 전략이 선택된다. 본 발명의 범주에서 가열 전략은 가열 기준의 충족을 위한 열 제공의 연속적인 또는 일시적인 진행 과정이다. 부품을 실제 온도로부터 더 높은 설정 온도로 가열하기 위해, 예를 들어 중간 정도의 배기 가스 온도에 의한 느린 가열 또는 더 높은 배기 가스 온도에 의한 신속한 가열을 통한 복수의 상이한 가열 전략들이 기본적으로 가능하다. 가열 조정 장치에 의해 바람직하게는 특히 시너지 효과 등의 고려 하에 전체 배기 가스 정화 장치들의 열 요구량에 가능한 적합한 가열 전략이 리스트로부터 선택된다. 개별 가열 전략들은 예를 들어 표 형식 또는 그래픽 형식으로 저장된다. 표 형식에서는 바람직하게 배기 가스 온도들에 가열 열량들이 할당된다. 가열 전략들의 리스트는 바람직하게 복수의 가열 전략들을 포함하므로, 가열 조정 장치는 특수한 경우에 대해 최적인 가열 전략을 선택할 수 있다. 가열 전략들 및 가열 전략들의 리스트는 바람직하게 자동차의 메모리 유닛에 저장된다. 이러한 메모리 유닛은 바람직하게 가열 조정 장치 또는 엔진 제어부의 일부로서 구성된다.
더욱 바람직하게, 선택된 가열 전략은 가열 조정 장치에 의하여 제1 열 요구량 및/또는 제2 열 요구량으로 변형된다. 바람직하게는, 제1 열 요구량 및 제2 열 요구량의 커버에 가능한 적합한 가열 전략이 선택된다. 이 경우, 선택된 가열 전략이, 가용한 가열 전략들의 리스트로부터의 가장 유용하거나 최선인 가열 전략이지만 제1 열 요구량 및/또는 제2 열 요구량의 커버에는 최적이 아닌 상황이 가능하다. 이러한 경우에는, 선택된 가열 전략이 제1 열 요구량 및/또는 제2 열 요구량에 더 양호하게 매칭되도록, 선택된 가열 전략을 변형하는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 보간을 통해 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 일 실시예에서, 가열 조정 장치는 가열 기준의 생성 시에 제1 열 요구량과 제2 열 요구량 간의 우선 순위 결정을 실행한다. 이는 특히 제1 열 요구량과 제2 열 요구량 간에 불일치가 우세하고 특정 배기 가스 정화 장치의 설정 온도 도달이 특히 중요한 경우에 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 이러한 방식으로 내연 기관의 기술적 한계들이 고려될 수 있다. 열 요구량들의 우선 순위 결정에 의해, 내연 기관의 배기 가스의 배기 가스 정화가 간단한 수단으로 그리고 비용면에서 유리한 방법 및 방식으로 최적화 가능하다.
바람직하게, 가열 조정 장치는 제1 열 요구량과 제2 열 요구량이 완전히 커버되도록 가열 기준을 생성한다. 열 요구량이 완전하게 커버될 때는 배기 가스 정화 장치들의 최적의 작동이 보장된다. 따라서 가열 기준 생성의 목표는 항상, 이러한 방식으로 배기 가스 정화 장치들의 작동을 최적화하기 위해 기술적으로 가능하고 경제적으로 유용한 범주 내에서 열 요구량들을 가능한 완전히 커버하는 것이다.
본 발명에 따라 특히 바람직하게, 제1 배기 가스 정화 장치는 촉매 컨버터이고, 제2 배기 가스 정화 장치는 입자 필터이다. 바람직하게 촉매 컨버터는 질소 산화물 및/또는 탄화수소 및/또는 일산화탄소를 예를 들어, 이산화탄소, 물, 및 질소와 같은 무독성 물질로 변환시키도록 구성된다. 촉매 컨버터의 설정 온도는 예를 들어 500℃일 수 있다. 입자 필터는 예를 들어 디젤 매연 입자 필터로서 구성된다. 입자 필터의 재생 시에, 입자 필터 내에 모인 매연 입자들은 연소되고, 이에 따라 이산화탄소로 변환된다. 재생을 위한 입자 필터의 설정 온도는 예를 들어 500℃ 내지 550℃일 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따라, 상기 과제는 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 배기 가스 정화 시스템을 통해 해결된다. 이러한 배기 가스 정화 시스템은 배기 가스 정화를 위한 제1 배기 가스 정화 장치와; 배기 가스 정화를 위한 제2 배기 가스 정화 장치와; 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 실제 온도를 결정하기 위한 제1 온도 결정 장치 또는 제1 온도 측정 장치와; 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 실제 온도를 결정하기 위한 제2 온도 결정 장치 또는 제2 온도 측정 장치;를 포함한다. 본 발명에 따라, 배기 가스 정화 시스템은 가열 조정 장치를 포함한다. 이러한 가열 조정 장치는, 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 설정 온도를 결정하고; 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량을 결정하고; 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 위한 가열 기준을 생성하고; 자동차의 내연 기관을 제어하기 위한 엔진 제어 장치에 상기 가열 기준을 전달하도록; 구성된다.
제1 온도 결정 장치 및 제1 온도 측정 장치는 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 실제 온도를 결정하도록 구성된다. 제2 온도 결정 장치 및 제2 온도 측정 장치는 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 실제 온도를 결정하도록 구성된다. 바람직하게 제1 온도 결정 장치 및 제2 온도 결정 장치는 예를 들어 엔진 제어 장치와 같은 여타 유닛의 실제 온도들을 수신하도록 구성된다. 바람직하게 제1 온도 측정 장치 및 제2 온도 측정 장치는 온도를 접촉식 또는 비접촉식으로 측정하도록 구성된다. 더욱이, 바람직하게 제1 온도 측정 장치 및 제2 온도 측정 장치는, 각각의 배기 가스 정화 장치의 작동을 위한 온도가 관련되는 지점에서 각각의 실제 온도를 바로 측정하도록 구성되고 배치된다. 대안적으로 본 발명의 범주에서는 제1 온도 측정 장치 및 제2 온도 측정 장치가 다른 하나의 지점에서 각각의 실제 온도를 측정하도록 구성되는 것이 가능하다.
바람직하게 가열 조정 장치는 각각의 배기 가스 정화 장치의 공지된 열 경로들 및 열전도 특성들을 통해, 다른 지점에서 측정된 온도에 기초하여 실제 온도를 결정하거나 연산하도록 구성된다. 이러한 결정은 데이터 송신부의 데이터의 수신을 통해서도 실행될 수 있다. 또한, 가열 조정 장치는 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 설정 온도를 결정하도록 구성된다. 이를 위해, 바람직하게 배기 가스 정화 시스템은 배기 가스 정화 장치들의 설정 온도들이 저장되는 메모리 장치를 포함한다. 또한, 가열 조정 장치는 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량을 결정하도록 구성된다. 실질적으로 각각의 열 요구량은 설정 온도와 측정된 실제 온도의 편차로부터 얻어진다. 또한, 가열 조정 장치는 특히 제1 배기 가스 정화 장치의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 위한 가열 기준을 생성하도록 구성된다. 최종적으로, 가열 조정 장치는 내연 기관의 엔진 제어 장치에 상기 가열 기준을 전달하도록 구성된다. 이를 위해, 바람직하게 배기 가스 정화 시스템은 엔진 제어 장치로의 연결을 위해 적합한 데이터 인터페이스를 포함한다.
엔진 제어 장치는 내연 기관을 제어하도록 구성된다. 또한, 엔진 제어 장치는 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 가열 기준에 따라 내연 기관을 제어하도록 구성된다. 이러한 내연 기관의 제어를 통해 배기 가스 온도들이 의도한 대로 제어 가능하고, 이에 따라 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치가 가열 기준에 따라 가열 가능하다.
자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 상술한 배기 가스 정화 시스템에서는 본 발명의 제1 양태에 따른 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 방법에 대해 이미 설명된 전체 장점들이 얻어진다. 이에 따라, 종래의 배기 가스 정화 시스템들에 비해, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템은 간단한 수단으로 그리고 비용면에서 유리한 방법 및 방식으로 배기 가스 정화 장치들의 최적의 작동이 보장되며, 이때 공동의 가열 기준으로 개별 열 요구량들을 묶음으로써 엔진 제어 장치의 작동과 이에 따라 내연 기관의 작동이 개선 가능한 장점을 갖는다. 이제, 엔진 제어부는 가열 조정 장치의 구체적인 가열 기준으로 내연 기관을 제어할 수 있으며, 더 이상 상이한 배기 가스 정화 장치들의 복수의 개별 가열 기준들을 서로 구별할 필요가 없다. 또한, 가열 조정 장치를 통한 공동의 가열 기준의 생성은 가열 기준이 전체 배기 가스 정화 장치들의 열 요구량들 및 내연 기관의 기술적 특징들을 고려한다는 장점을 갖는다.
바람직하게 제1 배기 가스 정화 장치는 촉매 컨버터로서 그리고 제2 배기 가스 정화 장치는 입자 필터로서 구성된다. 바람직하게 촉매 컨버터는 질소 산화물 및/또는 탄화수소 및/또는 일산화탄소를 예를 들어, 이산화탄소, 물, 및 질소와 같은 무독성 물질로 변환시키도록 구성된다. 촉매 컨버터의 설정 온도는 예를 들어 500℃일 수 있다. 입자 필터는 예를 들어 가솔린 매연 입자 필터로서 구성된다. 입자 필터의 재생 시에, 입자 필터 내에 모인 매연 입자들은 연소되고, 이에 따라 이산화탄소로 변환된다. 재생을 위한 입자 필터의 설정 온도는 예를 들어 550℃를 초과할 수 있다. 이러한 유형의 배기 가스 정화 장치들을 구비한 배기 가스 정화 시스템은 상당한 오염 물질들이 내연 기관의 배기 가스로부터 필터링 가능하다는 장점을 갖는다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 상기 과제는 자동차를 통해 해결된다. 상기 자동차는 내연 기관 및 내연 기관에 배치된 배기 가스 라인을 포함한다. 또한, 상기 자동차는 내연 기관을 제어하기 위한 엔진 제어 장치를 구비한다. 본 발명에 따라, 상기 자동차는 배기 가스 라인에 배치되는, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템을 포함한다. 배기 가스 정화 시스템은 내연 기관의 배기 가스들이 배기 가스 정화 시스템의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치에 의해 정화 가능하도록 자동차의 배기 가스 라인에 배치된다. 본 발명의 범주에서, 배기 가스 라인에 배치된다는 것은 예를 들어 배기 가스 정화 시스템이 배기 가스 라인의 일부로서 구성된다는 것을 의미한다. 배기 가스 정화 시스템의 몇몇 구성 요소들, 특히 제1 배기 가스 정화 장치, 제2 배기 가스 정화 장치, 및 경우에 따라 온도 측정 장치들 및/또는 압력 측정 장치들은 바람직하게 배기 가스 흐름 내부에 배치된다. 예를 들어 설정 온도들 및/또는 가열 전략들의 저장을 위한 메모리 장치 및 가열 조정 장치와 같은, 배기 가스 정화 시스템의 다른 구성 요소들은 바람직하게 배기 가스 흐름 외부에 배치된다.
상술한 자동차에서는 본 발명의 제1 양태에 따른 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 방법과; 본 발명의 제2 양태에 따른 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 배기 가스 정화 시스템;에 대해 이미 설명된 전체 장점들이 얻어진다. 이에 따라, 종래의 자동차들에 비해, 본 발명에 따른 자동차는 간단한 수단으로 그리고 비용면에서 유리한 방법 및 방식으로 배기 가스 정화 장치들의 최적의 작동이 보장되며, 이때 공동의 가열 기준으로 개별 열 요구량들을 묶음으로써 엔진 제어 장치의 작동과 이에 따라 내연 기관의 작동이 개선 가능한 장점을 갖는다. 이제, 엔진 제어부는 가열 조정 장치의 구체적인 가열 기준으로 내연 기관을 제어할 수 있으며, 더 이상 상이한 배기 가스 정화 장치들의 복수의 개별 가열 기준들을 서로 구별할 필요가 없다. 또한, 가열 조정 장치를 통한 공동의 가열 기준의 생성은 가열 기준이 전체 배기 가스 정화 장치들의 열 요구량들 및 내연 기관의 기술적 특징들을 고려한다는 장점을 갖는다.
자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 제1 배기 가스 정화 장치 및 제2 배기 가스 정화 장치를 가열하기 위한 본 발명에 따른 방법과, 자동차 내연 기관의 배기 가스 라인의 배기 가스 정화를 위한 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템과, 본 발명에 따른 자동차가 하기에 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다. 각각의 도면들은 개략적으로 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템의 바람직한 일 실시예를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 바람직한 일 실시예를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
동일한 기능 및 작용 방식을 갖는 요소들에는 도 1 내지 도 3에서 각각 동일한 참조 번호들이 제공된다.
도 1에는 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템(14)의 바람직한 일 실시예가 개략적인 측면도로 도시되어 있다. 배기 가스 정화 시스템(14)은 내연 기관(4)의 배기 가스 라인(3)에 배치된다. 배기 가스 라인(3)의 배출 방향(A)으로, 배기 가스 정화 시스템(14)의 제1 배기 가스 정화 장치(1)가 배기 가스 정화 시스템(14)의 제2 배기 가스 정화 장치(2) 상류에 배치된다. 제1 배기 가스 정화 장치(1)는 촉매 컨버터(12)로서 구성되어, 선택적으로 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 실제 온도를 측정하기 위한 제1 온도 측정 장치(6) 및 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 실제 압력을 측정하기 위한 선택적인 제1 압력 측정 장치(10)를 포함한다. 제2 배기 가스 정화 장치(2)는 입자 필터(13)로서 구성되어, 선택적으로 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 실제 온도를 측정하기 위한 제2 온도 측정 장치(7) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 실제 압력을 측정하기 위한 선택적인 제2 압력 측정 장치(11)를 포함한다.
또한, 배기 가스 정화 시스템(14)은 가열 조정 장치(8)를 포함한다. 가열 조정 장치(8)는 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 설정 온도를 결정하도록 그리고 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 설정 온도를 결정하도록 구성된다. 설정 온도들을 결정하기 위해, 가열 조정 장치(8)는 배기 가스 정화 시스템(14)의 메모리 장치(15)와 결합된다. 또한, 가열 조정 장치(8)는 결정된 제1 실제 온도 및 제1 설정 온도에 따라 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량을 결정하도록 그리고 결정된 제2 실제 온도 및 제2 설정 온도에 따라 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량을 결정하도록 구성된다. 마지막으로, 가열 조정 장치(8)는 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 위한 가열 기준을 생성하도록 그리고 내연 기관(4)을 제어하기 위한 엔진 제어 장치(9)에 이러한 가열 기준을 전달하도록 구성된다.
도 2에는 본 발명에 따른 자동차(5)의 바람직한 일 실시예가 개략적인 측면도로 도시되어 있다. 이러한 자동차(5)는 내연 기관(4)을 제어하기 위한 엔진 제어 장치(9)를 구비한 내연 기관(4)을 포함한다. 내연 기관(4)의 배기 가스를 배출하기 위해 자동차(5)는 배기 가스 라인(3)을 포함한다. 배기 가스 라인(3)에는 내연 기관(4)의 배기 가스를 정화하기 위한 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 구비한, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템(14)이 배치된다. 가열 기준을 생성하여 엔진 제어 장치(9)에 전달하기 위해, 배기 가스 정화 시스템(14)은 가열 조정 장치(8)를 포함한다.
도 3에는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 실시예가 개략적인 흐름도로 도시되어 있다. 제1 방법 단계(100)에서는 제1 온도 측정 장치(6)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 실제 온도가 결정된다. 제2 방법 단계(200)에서는 제2 온도 측정 장치(7)에 의하여 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 실제 온도가 결정된다. 제3 방법 단계(300)에서는 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 설정 온도가 결정된다. 제4 방법 단계(400)에서는 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량이 결정된다. 제5 방법 단계(500)에서는 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 위한 가열 기준이 생성된다. 제6 방법 단계(600)에서는 가열 조정 장치(8)에 의하여 자동차(5)의 내연 기관(4)을 제어하기 위한 자동차(5)의 엔진 제어 장치(9)에 이러한 가열 기준이 전송된다. 제7 방법 단계(700)에서는 엔진 제어 장치(9)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 가열하기 위한 가열 기준에 따라 내연 기관(4)이 제어된다.
1 제1 배기 가스 정화 장치
2 제2 배기 가스 정화 장치
3 배기 가스 라인
4 내연 기관
5 자동차
6 제1 온도 측정 장치
7 제2 온도 측정 장치
8 가열 조정 장치
9 엔진 제어 장치
10 제1 압력 측정 장치
11 제2 압력 측정 장치
12 촉매 컨버터
13 입자 필터
14 배기 가스 정화 시스템
15 메모리 장치
100 제1 방법 단계
200 제2 방법 단계
300 제3 방법 단계
400 제4 방법 단계
500 제5 방법 단계
600 제6 방법 단계
700 제7 방법 단계
A 배출 방향

Claims (10)

  1. 자동차(5)의 내연 기관(4)의 배기 가스 라인(3)의 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 가열하기 위한 방법이며,
    - 제1 온도 결정 장치 또는 제1 온도 측정 장치(6)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 실제 온도를 결정하는 단계와,
    - 제2 온도 결정 장치 또는 제2 온도 측정 장치(7)에 의하여 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 실제 온도를 결정하는 단계와,
    - 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 설정 온도를 결정하는 단계와,
    - 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량을 결정하는 단계와,
    - 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 위한 가열 기준을 생성하는 단계와,
    - 가열 조정 장치(8)에 의하여 자동차(5)의 내연 기관(4)을 제어하기 위한 자동차(5)의 엔진 제어 장치(9)에 상기 가열 기준을 전달하는 단계와,
    - 엔진 제어 장치(9)에 의하여 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 가열하기 위한 가열 기준에 따라 내연 기관(4)을 제어하는 단계를 포함하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 기준은 제1 배기 가스 정화 장치(1)에서 제1 압력 측정 장치(10)에 의해 측정된 제1 압력 및/또는 제2 배기 가스 정화 장치(2)에서 제2 압력 측정 장치(11)에 의해 측정된 제2 압력의 고려 하에 가열 조정 장치(8)에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 기준의 생성 시에는 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 열 요구량 및 제2 열 요구량에 기초하여, 사전 정의된 가열 전략들의 리스트로부터 하나의 가열 전략이 선택되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  4. 제3항에 있어서, 선택된 가열 전략은 가열 조정 장치(8)에 의하여 제1 열 요구량 및/또는 제2 열 요구량으로 변형되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 조정 장치(8)는 가열 기준의 생성 시에 제1 열 요구량과 제2 열 요구량 간의 우선 순위 결정을 실행하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 조정 장치(8)는 제1 열 요구량과 제2 열 요구량이 완전히 커버되도록 가열 기준을 생성하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 배기 가스 정화 장치(1)는 촉매 컨버터(12)이고, 제2 배기 가스 정화 장치(2)는 입자 필터(13)인 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 장치들의 가열 방법.
  8. 배기 가스 정화를 위한 제1 배기 가스 정화 장치(1)와; 배기 가스 정화를 위한 제2 배기 가스 정화 장치(2)와; 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 실제 온도를 결정하기 위한 제1 온도 결정 장치 또는 제1 온도 측정 장치(6)와; 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 실제 온도를 결정하기 위한 제2 온도 결정 장치 또는 제2 온도 측정 장치(7);를 포함하는, 자동차(5)의 내연 기관(4)의 배기 가스 라인(3)의 배기 가스 정화를 위한 배기 가스 정화 시스템(14)에 있어서,
    배기 가스 정화 시스템(14)은, 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 설정 온도 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 설정 온도를 결정하고; 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량을 결정하고; 제1 배기 가스 정화 장치(1)의 제1 열 요구량 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)의 제2 열 요구량에 따라 제1 배기 가스 정화 장치(1) 및 제2 배기 가스 정화 장치(2)를 위한 가열 기준을 생성하고; 자동차(5)의 내연 기관(4)을 제어하기 위한 엔진 제어 장치(9)에 상기 가열 기준을 전달하기 위한; 가열 조정 장치(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 시스템(14).
  9. 제8항에 있어서, 제1 배기 가스 정화 장치(1)는 촉매 컨버터(12)로서 그리고 제2 배기 가스 정화 장치(2)는 입자 필터(13)로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 정화 시스템(14).
  10. 내연 기관(4) 및 내연 기관(4)에 배치된 배기 가스 라인(3)을 포함하는 자동차(5)이며, 자동차(5)는 내연 기관(4)을 제어하기 위한 엔진 제어 장치(9)를 포함하는, 상기 자동차에 있어서,
    자동차(5)는, 배기 가스 라인(3)에 배치되는, 제8항 또는 제9항에 따른 배기 가스 정화 시스템(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차(5).
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