KR20190130093A - 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법 및 연료 개질 시스템 - Google Patents

연료 개질기의 연료 분사 제어 방법 및 연료 개질 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템의 연료 분사 제어 방법은, 엔진의 흡기 측으로 유입되는 CO2량을 측정하는 CO2 센서를 통해 EGR(exhaust gas recirculation)율을 측정하는 단계와, 상기 측정된 EGR율에 따른 최적 SCR(Steam to Carbon Ratio)값을 설정하는 단계와, 상기 측정된 EGR율에 따라 상기 엔진에 공급되는 스팀량을 계산하는 단계와, 상기 스팀량과 상기 엔진에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산하는 단계와, 상기 실제 SCR값과 상기 최적 SCR값을 비교하는 단계와, 상기 실제 SCR값이 상기 최적 SCR값보다 크면, 상기 실제 SCR값에서 상기 최적 SCR값을 차감하여 SCR 차이값을 계산하는 단계와, 상기 SCR 차이값에 따라 추가되어야 할 추가 연료량을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 추가 연료량에 따라 연료 개질기에 연료를 분사하는 단계를 포함한다.

Description

연료 개질기의 연료 분사 제어 방법 및 연료 개질 시스템{FUEL INJECTION CONTROL METHOD OF FUEL REFORMER AND FUEL REFORMING SYSTEM}
본 발명은 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법 및 연료 개질 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 운전 조건에 따라 개질용 연료 분사량을 최적화하는 연료 개질기 제어 방법 및 연료 개질 시스템에 관한 것이다.
지구상의 가장 가볍고 단순한 구조의 물질인 수소(Hydrogen)는 가솔린과 비교하여 약 6배의 화염전파속도(Laminar Flame Velocity), 약 3배의 저위발열량(Lower Heating Value)의 이화학적 특성을 갖고 있다. 따라서, 가솔린과 수소를 적절히 혼합하여 연소시, 빨라진 연소 속도로 인해 연소 안정성을 향상시켜 희박 한계를 확장하거나 배기가스(배가스) 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 공급량을 증대시켜 열효율 개선이 가능하다.
한편, 연료 개질기(fuel reformer)는 엔진에서 배출되는 고온 배기가스 열에너지와 연료 개질기에 공급되는 별도의 가솔린 연료가 연료 개질기 내 촉매에서 반응하여 수소를 생성하는 시스템이다.
연료 개질 효율 향상을 위해서, 엔진의 SCR(Steam to Carbon Ratio) 값을 측정하고, 이에 따라 연료 개질기에 추가 연료를 분사하여 연료 개질 시스템의 엔진 연비를 개선하는 것이 중요하다. 그런데, 추가 연료를 분사하기 위한 별도의 제어 로직이 없어 운전시마다 운전 조건에 따라 별도로 추가 연료를 계산하여 연료 분사량을 조절해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 실엔진 운전 중 운전 조건별 EGR율에 따라 SCR값을 계산하고, 최적의 SCR값과의 차이에 따라 연료 개질기에 추가 연료를 분사하는 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법 및 연료 개질 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법은, 엔진의 흡기 측으로 유입되는 CO2량을 측정하는 CO2 센서를 통해 EGR(exhaust gas recirculation)율을 측정하는 단계와, 상기 측정된 EGR율에 따른 최적 SCR(Steam to Carbon Ratio)값을 설정하는 단계와, 상기 측정된 EGR율에 따라 상기 엔진에 공급되는 스팀량을 계산하는 단계와, 상기 스팀량과 상기 엔진에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산하는 단계와, 상기 실제 SCR값과 상기 최적 SCR값을 비교하는 단계와, 상기 실제 SCR값이 상기 최적 SCR값보다 크면, 상기 실제 SCR값에서 상기 최적 SCR값을 차감하여 SCR 차이값을 계산하는 단계와, 상기 SCR 차이값에 따라 추가되어야 할 추가 연료량을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 추가 연료량에 따라 연료 개질기에 연료를 분사하는 단계를 포함한다.
상기 EGR율은, 상기 엔진의 흡기 측으로 유입되는 EGR 가스 유량과 흡입 공기량의 합 대비, EGR 가스 유량의 비율에 의해 계산되며, 상기 EGR 가스 유량은 상기 CO2 센서를 통해 측정되는 CO2의 농도를 이용하여 측정될 수 있다.
상기 최적 SCR값은, 상기 측정된 EGR율에서 최대 수소 변환 효율을 갖는 SCR값으로 실험에 의해 미리 설정된 값일 수 있다.
상기 엔진에 유입되는 스팀량은 엔진 연료 소모량에 상기 측정된 EGR율을 곱하여 계산될 수 있다.
상기 추가 연료량은 PI 제어에 의해 계산되며, 하기 수학식 (1)에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00001
...................... 수학식 (1)
여기서,
Figure pat00002
는 추가 연료량이고,
Figure pat00003
는 SCR 차이값이고,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
는 이득값이고, t는 시간이다.
상기 실제 SCR값과 상기 최적 SCR값을 비교하는 단계 이후에, 상기 실제 SCR값이 상기 최적 SCR값보다 크지 않으면, SCR 차이값을 계산하지 않고 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 개질가스를 연소시켜서 기계적인 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진과 연결되며 상기 엔진으로 개질가스 및 공기를 공급하는 흡기라인과, 상기 엔진과 연결되며 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 유통시키는 배기라인과, 상기 흡기라인의 전단에 설치되고 개질가스에 함유된 CO2량을 측정하는 CO2 센서와, 상기 배기라인으로부터 분기되는 배기가스 재순환(EGR) 라인에 구비되며, 내부로 추가 연료를 분사하는 추가 연료 인젝터가 설치되며, 상기 배기가스가 상기 EGR 라인으로 분기되어 흐르는 EGR 가스를 연료와 혼합시키고, 상기 EGR 가스에 혼합된 연료를 개질시켜 개질가스로 변환시키는 연료 개질기, 및 상기 CO2 센서를 통해 측정된 EGR율에 따라 상기 엔진에 공급되는 스팀량을 계산하고, 상기 스팀량과 상기 엔진에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산하고, 상기 실제 SCR값과 상기 측정된 EGR율에 따른 최적 SCR값의 차이값에 따라 상기 연료 개질기에 분사하는 추가 연료량을 계산하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 상기 흡기라인에 연결 설치되고 상기 개질가스 및 공기를 압축시켜 상기 엔진으로 공급하는 압축기, 및 상기 배기라인에 연결 설치되어 상기 배기가스에 의하여 회전되어 동력을 발생시키는 터빈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 상기 연료 개질기 전단의 배기라인에 배치되며, 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화시키는 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 촉매는 연한(lean) 분위기에서 배기가스에 포함된 질소산화물을 흡장하고, 농후한(rich) 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 환원시키는 질소산화물 흡장 촉매(Lean NOx Trap; LNT)를 포함할 수 있다.
상기 촉매는 환원제를 이용하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 환원시키는 선택적환원촉매(Selective Catalytic Reducer)를 포함할 수 있다.
상기 EGR 라인에는, 개질가스의 유량을 조절하는 EGR 밸브, 및 상기 EGR 밸브 후단에 구비되어 개질가스를 냉각시키는 EGR 쿨러가 설치될 수 있다.
상기 연료 개질기는 상기 EGR 라인의 상기 EGR 쿨러 전방에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 상기 연료 개질기 후단의 EGR 라인에 구비되며, 상기 연료 개질기의 수소 생성량을 측정하는 수소 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 상기 촉매 후단의 배기라인으로부터 분기되어 상기 연료 개질기로 연결되며 배기가스 및 EGR 가스를 우회시키는 우회 EGR 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 우회 EGR 라인에는 상기 촉매를 통과하는 배기가스와 EGR 가스가 그 온도에 따라 상기 우회 EGR 라인으로 우회하거나 직접 상기 연료 개질기로 유입되도록 개폐되는 여열 제어밸브가 더 구비될 수 있다.
상기 엔진에는 엔진 연료량을 측정하는 연료량 센서가 더 구비되고, 상기 연료 개질기에는 EGR 가스량을 측정하는 EGR량 센서가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 운전 조건에 따라 결정되는 최적 SCR값과 실제 SCR값을 통해 연료 개질기에 분사하는 추가 연료량을 실시간으로 계산함으로써, 연료 개질 시스템의 수소 변환 효율을 높여 개질 효율을 향상시키고 차량의 연비를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템에서 EGR율에 따른 최적 SCR값을 설정하기 위한 일 예를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법 및 연료 개질 시스템에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템에서 EGR율에 따른 최적 SCR값을 설정하기 위한 일 예를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 연료 개질 시스템은 엔진(10)과, 흡기라인(5)과, 배기라인(15)과, CO2 센서(2)와, 연료 개질기(20)와, 촉매(30) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
엔진(10)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(10)은 흡기 매니폴드에 연결되어 연소실 내부로 공기를 유입받으며, 연소 과정에서 발생된 배기가스는 배기 매니폴드에 모인 후 엔진(10) 밖으로 배출되게 된다. 연소실에는 인젝터가 장착되어 연료를 연소실 내부로 분사한다.
여기에서는 디젤 엔진을 예시하였으나 희박 연소(lean burn) 가솔린 엔진을 사용할 수도 있다. 가솔린 엔진을 사용하는 경우, 흡기 매니폴드를 통하여 혼합기가 연소실 내부로 유입되며, 연소실 상부에는 점화를 위한 점화플러그가 장착된다. 또한, 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진을 사용하는 경우, 디젤 엔진과 마찬가지로 인젝터가 연소실의 상부에 장착된다.
또한, 다양한 압축비, 바람직하게는 16.5 이하의 압축비를 가지는 엔진(10)이 사용될 수 있다.
엔진(10)에는 엔진 연료량을 측정하는 연료량 센서(3)가 더 구비될 수 있고, 연료 개질기(20)에는 EGR 가스량을 측정하는 EGR량 센서(22)가 더 구비될 수 있다.
흡기라인(5)은 엔진(10)의 입구와 연결되며 엔진(10)으로 개질가스 및 공기를 공급하며, 배기라인(15)도 엔진(10)의 출구와 연결되며 엔진(10)에서 배출되는 배기가스를 유통시킨다.
EGR 라인(17)을 통해 엔진(10)에서 배출되는 배기가스 일부가 엔진(10)에 재공급된다. 또한, EGR 라인(17)은 엔진(10)의 흡기 매니폴드에 연결되어 배기가스 일부가 공기와 섞여 연소 온도가 제어된다. 이러한 연소 온도의 제어는 흡기 매니폴드에 공급되는 배기가스의 양을 조절함으로써 수행된다. 따라서, EGR 라인(17)에는 개질가스의 유량을 조절하는 EGR 밸브(26)가 장착될 수 있다.
EGR 라인(17)에 의해 구현되는 배기가스 재생 시스템은 엔진(10)의 운전 상태에 따라 질소산화물의 배출 양을 저감시킬 필요가 있을 때에, 배기가스의 일부를 엔진(10)의 흡기계에 공급하여 연소실로 유입시키면, 체적이 변하지 않는 불활성 가스인 배기가스가 상대적으로 혼합기의 밀도를 저하시켜 연료의 연소시 화염 전파 속도가 저하됨으로써, 연료의 연소 속도가 저하됨과 더불어 연소 온도의 상승도 억제되어 질소산화물의 생성이 억제되게 된다.
CO2 센서(2)는 흡기라인(5)의 전단에 설치되고 개질가스에 함유된 CO2량을 측정한다.
연료 개질기(20)는 배기라인(15)으로부터 분기되는 배기가스 재순환(EGR) 라인(17)에 구비되며, 내부로 추가 연료를 분사하는 추가 연료 인젝터(22)가 설치되며, 배기가스가 EGR 라인으로 분기되어 흐르는 EGR 가스를 연료와 혼합시키고, EGR 가스에 혼합된 연료를 개질시켜 개질가스로 변환시킨다.
연료 개질기(20)는 배기가스가 유입되는 유입구, 배기가스와 연료가 혼합되는 믹싱부, 연료를 개질시키는 개질부, 및 개질가스가 유출되는 유출부 등의 구성을 포함할 수 있다.
연료 개질기(20) 후단의 배기라인(15)에는 배기가스의 유량을 조절하는 배기압 제어밸브(32)가 구비될 수 있다.
제어부는 CO2 센서(2)를 통해 측정된 EGR율에 따라 엔진(10)에 공급되는 스팀량을 계산하고, 스팀량과 엔진(10)에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산하고, 실제 SCR값과 측정된 EGR율에 따른 최적 SCR값의 차이값에 따라 연료 개질기(20)에 분사하는 추가 연료량을 계산할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 흡기라인(5)에 연결 설치되고 개질가스 및 공기를 압축시켜 엔진(10)으로 공급하는 압축기(6), 및 배기라인(15)에 연결 설치되어 배기가스에 의하여 회전되어 동력을 발생시키는 터빈(7)을 더 포함할 수 있다.
또한, 압축기(6)와 연결되며 엔진(10)의 흡기라인(5)에 유입되는 공기와 개질가스를 재차 냉각시키는 인터쿨러(8) 및 유량을 조절하는 스로틀밸브(9)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 연료 개질기(20) 전단의 배기라인(15)에 배치되며, 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화시키는 촉매(30)를 더 포함할 수 있다.
촉매(30)는 연한(lean) 분위기에서 배기가스에 포함된 질소산화물을 흡장하고, 농후한(rich) 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 환원시키는 질소산화물 흡장 촉매(Lean NOx Trap; LNT)를 포함할 수 있다. 질소산화물 흡장 촉매는 배기가스에 포함된 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)를 산화시킬 수 있다. 여기에서, 탄화수소는 배기가스와 연료에 포함된 탄소와 수소로 구성된 화합물을 모두 지칭하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
또한, 촉매(30)는 환원제를 이용하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 환원시키는 선택적환원촉매(Selective Catalytic Reducer; SCR)를 포함할 수 있다. 환원제는 분사모듈에서 분사되는 우레아(요소, Urea)일 수 있다.
한편, EGR 라인(17)에는, 개질가스를 냉각시키는 EGR 쿨러(25), 및 EGR 쿨러(25) 후단에 구비되어 개질가스의 유량을 조절하는 EGR 밸브(26)가 설치될 수 있다.
이 때, 연료 개질기(20)는 EGR 라인(17)의 EGR 쿨러(25) 전방에 설치될 수 있고, 연료 개질기(20) 후단의 EGR 라인(17)에는 연료 개질기(20)의 수소 생성량을 측정하는 수소 센서(19)가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질 시스템은, 촉매(30) 후단의 배기라인(15)으로부터 분기되어 연료 개질기(20)로 연결되며 배기가스 및 EGR 가스를 우회시키는 우회 EGR 라인(18)을 더 포함할 수 있다.
상기 우회 EGR 라인(18)에는 촉매(30)를 통과하는 배기가스와 EGR 가스가 그 온도에 따라 우회 EGR 라인(18)으로 우회하거나 직접 연료 개질기(20)로 유입되도록 개폐되는 여열 제어밸브(16)가 더 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법은, 우선, 엔진의 흡기 측으로 유입되는 CO2량을 측정하는 CO2 센서를 통해 EGR율을 측정한다(S101). EGR율은, 엔진의 흡기 측으로 유입되는 EGR 가스 유량과 흡입 공기량의 합 대비, EGR 가스 유량의 비율에 의해 계산되며, EGR 가스 유량은 CO2 센서를 통해 측정되는 CO2의 농도를 이용하여 측정될 수 있다.
그 후, 측정된 EGR율에 따라 최적 SCR(Steam to Carbon Ratio)값을 설정한다(S102). 최적 SCR값은, 측정된 EGR율에서 최대 수소 변환 효율을 갖는 SCR값으로 실험에 의해 미리 설정된 값이다.
예를 들어, 도 3의 그래프를 참조하면, 엔진 회전수가 2000rpm이고, 제동평균유효압력(BMEP)이 8bar인 엔진 조건에서, 측정된 EGR율이 20%인 경우, 최적 SCR값은 수소 변환 효율(conversion efficiency) 곡선에서 최정점인, 최대 수소 변환 효율을 갖는 SCR값으로 설정될 수 있다.
그 후, 측정된 EGR율에 따라 엔진에 공급되는 스팀량을 계산한다(S103). 스팀량은 엔진 연료 소모량에 측정된 EGR율을 곱하여 계산될 수 있다. 엔진 연료량은 엔진에 설치되는 연료량 센서에 의해 측정될 수 있다.
그 후, 계산된 스팀량과 엔진에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산한다(S104).
그 후, 실제 SCR값과 최적 SCR값을 비교(S105)한 후, 실제 SCR값이 최적 SCR값보다 크면, 실제 SCR값에서 최적 SCR값을 차감하여 SCR 차이값을 계산한다(S106).
그 후, SCR 차이값에 따라 추가되어야 할 추가 연료량을 계산한다(S107). 이 때, 추가 연료량은 PI 제어에 의해 계산되며, 하기 수학식 (1)에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00006
...................... 수학식 (1)
여기서,
Figure pat00007
는 추가 연료량이고,
Figure pat00008
는 SCR 차이값이고,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
는 이득값이고, t는 시간이다.
그 후, 계산된 추가 연료량에 따라 연료 개질기에 연료를 분사한다(S108).
만약, 실제 SCR값과 최적 SCR값을 비교(S105)한 후, 실제 SCR값이 최적 SCR값보다 크지 않으면, SCR 차이값을 계산하지 않고 종료한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 운전 조건에 따라 결정되는 최적 SCR값과 실제 SCR값을 통해 연료 개질기에 분사하는 추가 연료량을 실시간으로 계산함으로써, 연료 개질 시스템의 수소 변환 효율을 높여 개질 효율을 향상시키고 차량의 연비를 개선할 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.
2: CO2 센서 3: 연료량 센서
5: 흡기라인 6: 압축기
7: 터빈 8: 인터쿨러
9: 스로틀밸브 10: 엔진
15: 배기라인 16: 여열 제어밸브
17: EGR 라인 18: 우회 EGR 라인
19: 수소 센서 20: 연료 개질기
22: EGR량 센서 24: 추가 연료 인젝터
25: EGR 쿨러 26: EGR 밸브
30: 촉매 32: 배기압 제어밸브

Claims (17)

  1. 엔진의 흡기 측으로 유입되는 CO2량을 측정하는 CO2 센서를 통해 EGR(exhaust gas recirculation)율을 측정하는 단계;
    상기 측정된 EGR율에 따른 최적 SCR(Steam to Carbon Ratio)값을 설정하는 단계;
    상기 측정된 EGR율에 따라 상기 엔진에 공급되는 스팀량을 계산하는 단계;
    상기 스팀량과 상기 엔진에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산하는 단계;
    상기 실제 SCR값과 상기 최적 SCR값을 비교하는 단계;
    상기 실제 SCR값이 상기 최적 SCR값보다 크면, 상기 실제 SCR값에서 상기 최적 SCR값을 차감하여 SCR 차이값을 계산하는 단계;
    상기 SCR 차이값에 따라 추가되어야 할 추가 연료량을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 추가 연료량에 따라 연료 개질기에 연료를 분사하는 단계를 포함하는 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법.
  2. 제 1 항에서,
    상기 EGR율은,
    상기 엔진의 흡기 측으로 유입되는 EGR 가스 유량과 흡입 공기량의 합 대비, EGR 가스 유량의 비율에 의해 계산되며, 상기 EGR 가스 유량은 상기 CO2 센서를 통해 측정되는 CO2의 농도를 이용하여 측정되는 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법.
  3. 제 1 항에서,
    상기 최적 SCR값은, 상기 측정된 EGR율에서 최대 수소 변환 효율을 갖는 SCR값으로 실험에 의해 미리 설정된 값인 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법.
  4. 제 1 항에서,
    상기 엔진에 유입되는 스팀량은 엔진 연료 소모량에 상기 측정된 EGR율을 곱하여 계산되는 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법.
  5. 제 1 항에서,
    상기 추가 연료량은 PI 제어에 의해 계산되며, 하기 수학식 (1)에 의해 계산되는 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법.
    Figure pat00011
    ...................... 수학식 (1)
    (여기서,
    Figure pat00012
    는 추가 연료량이고,
    Figure pat00013
    는 SCR 차이값이고,
    Figure pat00014
    ,
    Figure pat00015
    는 이득값이고, t는 시간이다.)
  6. 제 1 항에서,
    상기 실제 SCR값과 상기 최적 SCR값을 비교하는 단계 이후에,
    상기 실제 SCR값이 상기 최적 SCR값보다 크지 않으면, SCR 차이값을 계산하지 않고 종료하는 단계를 더 포함하는 연료 개질기의 연료 분사 제어 방법.
  7. 개질가스를 연소시켜서 기계적인 동력을 발생시키는 엔진;
    상기 엔진과 연결되며 상기 엔진으로 개질가스 및 공기를 공급하는 흡기라인;
    상기 엔진과 연결되며 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 유통시키는 배기라인;
    상기 흡기라인의 전단에 설치되고 개질가스에 함유된 CO2량을 측정하는 CO2 센서;
    상기 배기라인으로부터 분기되는 배기가스 재순환(EGR) 라인에 구비되며, 내부로 추가 연료를 분사하는 추가 연료 인젝터가 설치되며, 상기 배기가스가 상기 EGR 라인으로 분기되어 흐르는 EGR 가스를 연료와 혼합시키고, 상기 EGR 가스에 혼합된 연료를 개질시켜 개질가스로 변환시키는 연료 개질기; 및
    상기 CO2 센서를 통해 측정된 EGR율에 따라 상기 엔진에 공급되는 스팀량을 계산하고, 상기 스팀량과 상기 엔진에 공급되는 연료의 탄소 성분의 비율에 의해 실제 SCR값을 계산하고, 상기 실제 SCR값과 상기 측정된 EGR율에 따른 최적 SCR값의 차이값에 따라 상기 연료 개질기에 분사하는 추가 연료량을 계산하는 제어부를 포함하는 연료 개질 시스템.
  8. 제 7 항에서,
    상기 흡기라인에 연결 설치되고 상기 개질가스 및 공기를 압축시켜 상기 엔진으로 공급하는 압축기; 및
    상기 배기라인에 연결 설치되어 상기 배기가스에 의하여 회전되어 동력을 발생시키는 터빈을 더 포함하는 연료 개질 시스템.
  9. 제 7 항에서,
    상기 연료 개질기 전단의 배기라인에 배치되며, 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화시키는 촉매를 더 포함하는 연료 개질 시스템.
  10. 제 9 항에서,
    상기 촉매는 연한(lean) 분위기에서 배기가스에 포함된 질소산화물을 흡장하고, 농후한(rich) 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 환원시키는 질소산화물 흡장 촉매(Lean NOx Trap; LNT)를 포함하는 연료 개질 시스템.
  11. 제 9 항에서,
    상기 촉매는 환원제를 이용하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 환원시키는 선택적환원촉매(Selective Catalytic Reducer)를 포함하는 연료 개질 시스템.
  12. 제 7 항에서,
    상기 EGR 라인에는,
    개질가스의 유량을 조절하는 EGR 밸브, 및
    상기 EGR 밸브 후단에 구비되어 개질가스를 냉각시키는 EGR 쿨러가 설치되는 연료 개질 시스템.
  13. 제 12 항에서,
    상기 연료 개질기는 상기 EGR 라인의 상기 EGR 쿨러 전방에 설치되는 연료 개질 시스템.
  14. 제 7 항에서,
    상기 연료 개질기 후단의 EGR 라인에 구비되며, 상기 연료 개질기의 수소 생성량을 측정하는 수소 센서를 더 포함하는 연료 개질 시스템.
  15. 제 7 항에서,
    상기 촉매 후단의 배기라인으로부터 분기되어 상기 연료 개질기로 연결되며 배기가스 및 EGR 가스를 우회시키는 우회 EGR 라인을 더 포함하는 연료 개질 시스템.
  16. 제 15 항에서,
    상기 우회 EGR 라인에는 상기 촉매를 통과하는 배기가스와 EGR 가스가 그 온도에 따라 상기 우회 EGR 라인으로 우회하거나 직접 상기 연료 개질기로 유입되도록 개폐되는 여열 제어밸브가 더 구비되는 연료 개질 시스템.
  17. 제 7 항에서,
    상기 엔진에는 엔진 연료량을 측정하는 연료량 센서가 더 구비되고, 상기 연료 개질기에는 EGR 가스량을 측정하는 EGR량 센서가 더 구비되는 연료 개질 시스템.
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