KR20200072816A - 배기 가스 정화 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배기 가스 정화 제어 장치가 제공된다. 상기 배기 가스 정화 제어 장치는, 엔진 배기관과 연통되며 제 1 촉매 필터를 갖는 전단부, 상기 전단부와 연결관으로 연통되고, 제 2 촉매 필터를 가지며, 상기 제 2 촉매 필터의 외관을 감싸는 바이패스 채널이 형성되는 후단부, 및 상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기 가스 정화 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controlling exhaust gas cleaning}
본 발명은 배기 가스 정화 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 필요시 선택적 촉매 환원(SCR: Selective Catalytic Reduction)의 믹서와 촉매를 바이패스하여 배압 증가를 최소화하는 배기 가스 정화 제어 장치 및 방법에 대한 것이다.
배기 규제가 강화되면서 현재 출시되는 디젤 차량들은 질소 산화물(NOx) 정화를 위한 선택적 촉매 환원(SCR: Selective Catalytic Reduction) 장치를 탑재하고 있다.
향후 더욱 강화되는 EURO7 규제 대응을 위해 SDPF + SCR with Double-dosing 방식이 가장 선호될 것으로 예상된다.
그런데, 이러한 방식의 경우, SDPF(SCR on Diesel Particulate Filter)와 SCR 시스템 전단에 우레아(NH3 수용액) 분사를 위한 도징 인젝터가 자리잡고 있다. 또한, 촉매에 NH3의 분포 정도(Uniformity)를 높이기 위해 믹서를 장착하게 된다.
믹서의 성능은 일반적으로 차압과 반비례 관계에 있으며, Uniformity를 높이기 위해 비교적 높은 차압을 희생하고 있는 상황이다.
또한, 촉매 자체의 성능도 일반적으로 차압에 반비례 관계에 있으며 일반적으로 정화성능을 높이기 위해 높은 차압을 가지고 있다.
이러한 믹서와 촉매 적용에 따른 차압 증가에 의해 엔진 전체의 배압이 증가되고 이는 소기효율 악화에 의한 엔진 연비 및/또는 성능 악화의 결과로 이어진다.
한편, 배기 규제와 함께 CO2 규제가 강화되고 있어 연비 개선이 절실히 요구되고 있다. 따라서, 배기규제와 CO2 규제를 동시에 대응할 수 있는 배기 정화 장치가 요구되고 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2012-0130614호 2. 한국공개특허번호 제10-2018-0028151호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 필요시 SCR(Selective Catalytic Reduction)의 믹서와 촉매를 바이패스하여 배압 증가를 최소화할 수 있는 배기 가스 정화 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 연비 개선을 통해 이산화탄소(CO2)를 저감할 수 있는 배기 가스 정화 제어 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 필요시 SCR(Selective Catalytic Reduction)의 믹서와 촉매를 바이패스하여 배압 증가를 최소화할 수 있는 배기 가스 정화 제어 장치를 제공한다.
상기 배기 가스 정화 제어 장치는,
엔진 배기관과 연통되며 제 1 촉매 필터를 갖는 전단부;
상기 전단부와 연결관으로 연통되고, 제 2 촉매 필터를 가지며, 상기 제 2 촉매 필터의 외관을 감싸는 바이패스 채널이 형성되는 후단부; 및
상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하는 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 바이패스 채널은 일단이 오픈 또는 클로즈되며, 타단은 밀봉되어 상기 전단부로부터 필터링 배출되는 1차 필터링 배출 가스에 의해 상기 제 2 촉매 필터를 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일단은 상기 연결관과 연결되는 상기 후단부의 입구측으로부터 일정거리로 이격되는 위치인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오픈 또는 클로즈는 상기 액츄에이터에 의해 동작하는 개폐 밸브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바이패스 채널은 초기 시동시 클로즈 상태로 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 적어도 하나의 온도 센서를 통해 획득되는 온도 정보, 적어도 하나의 가스 검출 센서를 통해 획득되는 배출 가스 정보, 및 차량 운전 정보를 미리 설정되는 조건들과 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조건들은 상기 온도 정보로부터 배기 가스 온도를 미리 설정된 제 1 기준값과 비교하는 제 1 조건, 및 제 1 가스 배출량을 미리 설정되는 제 2 기준값과 비교하는 제 2 조건, 및 상기 제 1 가스 배출량에 기대 정화효율을 곱하여 산출되는 제 2 가스 배출량을 미리 설정되는 제 3 기준값과 비교하는 제 3 조건 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 가스 배출량은 상기 차량 운전 정보 중 차량 속도와 배기유량의 곱인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기대 정화효율은 배기 가스 온도와 흡장량에 따른 룩업 테이블인 베이스맵, 온도와 배기 유량에 따른 룩업 테이블인 제 1 보정맵, 배기 가스 농도와 배기 가스 온도에 따른 룩업 테이블인 제 2 보정맵, 및 촉매의 열화도에 따른 효율을 나타내는 에이징 팩터를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 센서는 상기 연결관 및 엔진 배기관에 설치되며, 상기 가스 검출 센서는 상기 연결관, 엔진 배기관, 및 상기 후단부에 연통되는 배출관에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 촉매 필터는 SDPF(SCR on Diesel Particulate Filter) 촉매이고, 상기 제 2 촉매 필터는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 필터인 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 엔진 배기관과 연통되며 제 1 촉매 필터를 갖는 전단부와 연결관으로 연통되고, 제 2 촉매 필터를 가지며, 상기 제 2 촉매 필터의 외관을 감싸는 바이패스 채널이 형성되는 후단부에 설치되는 액츄에이터가 상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 대부분의 일반 주행 조건에서 후단 SCR(Selective Catalytic Reduction)의 역할이 불필요한 경우 믹서 + 촉매의 배압손실을 바이패스를 통해 소거함으로써 배기가스 규제를 충족시키면서도 실주행 조건에서의 연비개선을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 바이패스 통로가 촉매를 감싸는 형태로 이루어져 바이패스 시에도 촉매의 온도를 가능한 유지함으로써 SCR의 역할이 필요할 시 즉시 바이패스를 오프(off)함에 따라 원하는 정화효율을 얻을 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배기 가스 정화 제어 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어기의 상세 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배기 가스 정화 제어 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배기 가스 정화 제어 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 배기 가스 정화 제어 장치(100)는, 엔진 배기관(101)과 직접 연결되는 전단부(110), 전단부(110)와 연결관(102)으로 연결되는 후단부(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전단부(110)는 중공을 가지며 양단의 지름이 다른 곳보다 작은 관형상이다. 전단부(110)는 우레아를 분사 주입하는 제 1 인젝터(150-1), 엔진 배기관(101)을 통해 유입되는 배기 가스와 제 1 인젝터(150-1)에 의해 분사되는 우레아를 믹싱하는 제 1 믹서(111), 및 제 1 촉매 필터(112) 등으로 구성될 수 있다. 제 1 촉매 필터(112)는 SDPF(Selective Catalytic Reduction on Diesel Particulate Filter)가 된다.
전단부(110)의 일단은 엔진 배기관(101)과 직접 연통되고, 전단부(110)의 타단은 연결관(102)과 연통된다. 연결관(102)은 중공형 관으로서, 전단부(110)에서 배출되는 가스를 후단부(120)으로 유입시키는 통로이다.
엔진 배기관(101)에는 제 1 온도 센서(160-1) 및 제 1 기체 검출 센서(140-1)가 설치된다. 이들 제 1 온도 센서(160-1) 및 제 1 가스 검출 센서(140-1)는 센싱된 온도 정보 및 배출 가스 정보를 제어기(170)에 전송한다. 이들 온도 정보 및 배출 가스 정보는 엔진으로부터 직접 배출되는 직접 배출 가스에 대한 센싱 정보이다. 배출 가스 정보는 가스 농도 정보, 배출 가스 종류 등을 포함할 수 있다.
연결관(102)에도 제 2 온도 센서(160-2) 및 제 2 기체 검출 센서(140-2)가 설치된다. 이들 제 2 온도 센서(160-2) 및 제 2 가스 검출 센서(140-2)는 SDPF(SCR on Diesel Particulate Filter) 촉매 필터링후 온도 정보 및 배출 가스 정보를 제어기(170)에 전송한다.
후단부(120)는 내측에 제 2 촉매 필터(122)가 설치되는 내측관(123-1), 이 SCR 촉매 필터(122)의 외관을 감싸며 형성되는 바이패스 채널(123-2), 우레아를 분사 주입하는 제 2 인젝터(150-2), 연결관(102)을 통해 유입되는 1차 필터링 배출 가스와 제 2 인젝터(150-2)에 의해 분사되는 우레아를 믹싱하는 제 2 믹서(121) 등으로 구성될 수 있다. 제 2 촉매 필터(122)는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 필터가 된다.
바이패스 채널(123-2)은 밀봉된 공간으로, 연결관(102)을 통해 유입되는 1차 필터링 배출 가스를 유입시켜 머무는 기능을 수행한다. 따라서, 1차 필터링 배출 가스의 열을 이용하여 촉매 필터(122)를 가열함으로써 촉매가 일정 온도 이상으로 유지될 수 있다.
따라서, 바이패스 채널(123-2)의 입구에 오픈 또는 클로즈를 위한 개폐 밸브(181)가 설치된다. 부연하면, 개폐 밸브(181)가 오픈되면, 바이패스 채널(123-2)의 빈공간으로 1차 필터링 배출 가스가 유입된다. 즉, 1차 필터링 배출 가스가 바이패스 채널(123-2)과 제 2 촉매 필터(122)쪽으로 동시에 유입된다.
이와 달리, 개폐 밸브(181)가 클로즈되면, 바이패스 채널(123-2)의 빈공간으로 1차 필터링 배출 가스가 유입되는 것이 차단된다. 따라서, 1차 필터링 배출 가스는 오로지 제 2 촉매 필터(122)쪽으로만 유입된다. 이러한 개폐 밸브(181)가 설치되는 위치는 연결관(102)과 연결되는 상기 후단부(120)의 입구측으로부터 일정거리로 이격되는 위치가 된다. 제 2 믹서(121)와 나란히 배치될 수 있다.
개폐 밸브(181)는 버터플라이 밸브, 콕크 플러그 밸브, 볼 밸브, 스잉 체크 밸브, 리프트(Lift) 체크 밸브 등이 될 수 있다.
액추에이터(180)는 제어기(170)의 제어에 따라 개폐 밸브(181)를 동작시킨다. 액추에이터(180)는 모터(미도시), 이 모터(미도시)의 회전축(미도시)과 연결되는 기어(미도시) 등으로 구성될 수 있다.
후단부(120)의 우측에는 배출관(103)이 연통되며, 이 배출관(103)을 통해 제 1 촉매 필터(122)에서 필터링된 2차 필터링 배출 가스가 배출된다.
이 배출관(103)도 중공형 관으로 이루어지며, 이 배출관(103)는 후단부(120)와 일체로 형성될 수 있다.
배출관(103)에는 제 3 가스 검출 센서(140-3)가 설치된다. 제 3 가스 검출 센서(140-3)는 2 차 필터링 배출 가스를 센싱하여 생성되는 가스 정보를 제어기(170)에 전송한다.
제어기(170)는 온도 정보, 배기유량 정보, 차량 운전 정보 등을 이용하여 개폐 밸브(181)의 오픈 또는 클로즈를 제어하는 기능을 수행한다.
제 1 내지 제 3 가스 검출 센서(140-1 내지 140-3)는 가스와의 반응에 의한 전극간의 기전력 변화를 이용하여 가스 종류를 검출하는 전기 화학식 검출 센서, 가스와의 반응에 따른 금속 산화물의 저항 변화를 이용하여 가스 종류를 검출하는 반도체식 검출 센서 등이 사용될 수 있다. 또한, 배기 유량의 검출을 위해 기체용 유량 센서가 사용될 수 있다. 물론, 제 1 내지 제 3 가스 검출 센서(140-1 내지 140-3)는 가스 종류를 검출하는 센서와 배기 유량을 검출하는 센서로 구성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제어기(170)의 상세 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 제어기(170)는, 온도 정보, 배출 가스 정보, 차량 운전 정보 등을 획득하는 획득 모듈(210), 획득된 온도 정보, 배출 가스 정보, 차량 운전 정보 등을 미리 설정되는 조건들과 비교하여 바이패스 채널(123-2)을 오픈 또는 클로즈하는 바이패스 제어를 실행할 지를 판단하는 판단 모듈(220), 판단 결과에 따라 바이패스 제어를 실행하는 제어 모듈(230) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2에 기재된 "…모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 일반적인 운전환경에서 SDPF 촉매 필터만으로도 규제를 만족시킬 수 있는 수준의 성능을 가진다. 따라서, 차량의 초기 시동시, 배기 가스의 온도가 일정 온도 이상 도달시, 정화성능이 나오므로 바이패스 제어가 사용되지 않는다.
이를 조건 1로 표현하면, 제어기(도 1의 170)가 미리 설정되는 조건1을 만족하는 지를 판단한다(단계 S310). 조건 1은 SCR의 정화율 활성화를 위한 조건이다. 예를 들면, 조건 1은 배기 가스 온도(Temp2) > 220℃이다. 이는 연결관(도 1의 101)에서의 배기 가스 온도이다. 물론, 엔진 배기관(101)에서의 배기 가스 온도를 이용하는 것도 가능하다.
판단 결과, 단계 S310에서, 조건1이 만족되면, 제어기(170)는 미리 설정되는 조건2를 만족하는 지를 판단한다(단계 S320). 조건2는 거리당 가스 질량(예를 들면, NOx, CO2등을 들 수 있음)인 가스 배출량이 미리 설정되는 제 1 기준값(Threshold1)보다 큰 지를 판단하고, 가스 배출량에 기대정화율을 곱한 값이 미리 설정되는 규제치보다 큰지를 판단한다.
부연하면, 제 1 가스 검출 센서(도 1의 140-1)를 통해 획득된 가스 농도와 엔진 배기관(도 1의 101)으로부터 배출되는 배기 유량을 산출하고, 이들을 곱하면 가스 질량이 산출된다. 예를 들면, 가스 농도가 약 500ppm(parts per million)이고, 배기 유량이 100Kg/h라고 하면, 가스 배출량은 100 kg/h * 500/1,000,000 = 0.05kg/h = 50g/h가 된다. 현재 차량속도가 약 100km라면, 가스 배출량은 (50g/h) / (100km/h) = 0.5g/km가 된다.
순간적으로 0.5g/km 가 넘더라도 평균적으로 0.5g/km 가 넘지 않을 수 있으므로 어느 정도 거리를 누적하면서 이동 평균한 값을 취하여 비교하는 것도 가능하다.
제 1 기준값을 0.4g/m이라고 하면, 현재 가스 배출량이 이 제 1 기준값보다 크다.
그리고, SDPF의 기대 정화효율을 고려할 수 있다. 이는 SDPF를 사용시 기대되는 정화효율 나타낸다. 기대 정화효율은 다음과 같은 수학식으로 산출된다.
Figure pat00001
여기서, 베이스맵은 SCR 온도와 NH3 흡장량에 따른 룩업 테이블이다. 이를 이해하기 쉽게 표현하면 다음과 같다.
흡장량(g)
온도(℃)		 0.05 0.1 0.2 0.4 …
100 0 0 0 0 …
140 0.02 0.03 0.05 0.1
175 0.1 0.2 0.28 0.4
… … … … … …
위 표에 도시된 바와 같이, 온도 및 흡장률이 높을수록 기대 정화효율이 상승한다.
보정맵1은 SCR 온도와 배기 유량에 따른 룩업 테이블이다. 배기유량에 관계된 보정맵(correction map)1의 경우 온도가 높을수록, 배기유량이 낮을수록(촉매에 머무르는 공간속도가 낮아짐) 정화효율이 상승하는 특성을 갖는다.
보정맵2은 전단부(도 1의 110)에 유입되는 배기 가스(NOx) 농도와 SCR 온도에 따른 룩업 테이블이다. 보정맵1 및 보정맵2도 위 표1과 유사하게 구성된다.
에이징 팩터(Aging factor)의 경우 촉매의 열화도(예를 들면, 주행거리 0km : fresh -> 16만km : fully aged) 에 따라 효율이 일부 빠지는 것을 모사하는 특성을 갖는다. 물론, 위 보정맵들 및 에이징 팩터는 미리 시행되는 실험 결과들을 이용하여 미리 설정되는 값들이다.
도 3을 계속 참조하면, 앞서 기술된 가스 배출량에 기대 정화 효율을 곱하여 기대 정화 효율 적용 가스 배출량을 산출한다. 예를 들면, 가스 배출량은 0.5g/km이고, 기대 정화 효율이 0.5이면 기대 정화효율 적용 가스 배출량은 0.5x0.5g/km=0.25g/km이 된다.
이를 미리 설정되는 규제치(예를 들면, 0.12g/km)와 비교한다. 즉, 이는 제 1 센서(도 1의 140-1)를 이용하여 전단부(110)의 SDPF 전단에서 측정된 가스에 기대 정화효율을 곱했을 경우, 후단부(120)의 SCR의 도움없이 규제치 이하를 만족한 값이 나오는지를 판단하기 위한 것이다.
판단 결과, 단계 S320에서, 조건2가 만족되면, 제어기(170)는 거리당 가스 질량인 가스 배출량이 미리 설정되는 조건3을 만족하는 지를 판단한다(단계 S330). 조건3은 가스 배출량이 미리 설정되는 기준값(Threshold2) 이하인지를 확인한다. 부연하면, 제 3 가스 검출 센서(도 1의 140-3)를 통해 획득된 가스 농도(즉 SCR 후단의 가스 농도임)와 배출관(도 1의 103)으로부터 배출되는 배기 유량을 산출하고, 이들을 곱하면 가스 질량이 산출된다. 즉, 가스 질량과 차량 속도를 곱하면 가스 배출량이 된다. 이 가스 배출량이 기준값(Threshold2)보다 작은지를 판단한다. 기준값(Threshold2)은 차량 제조사가 의도한 테일 가스(Tail NOx) 수준으로 일반적으로 규제치(약 0.12g/km)의 70% 이하 수준이 될 수 있다.
그리고, 가스 배출량이 기준값(Threshold2)보다 작고, 기대 정화 효율을 적용하여 산출된 기대 정화 효율 적용 가스 배출량이 규제치보다 작은지를 판단한다.
판단 결과, 단계 S330에서, 조건3이 만족되면, 제어기(170)는 거리당 가스 질량인 가스 배출량이 미리 설정되는 조건4를 만족하는 지를 판단한다(단계 S340). 조건4는 가스 배출량이 미리 설정되는 기준값(Threshold3) 이하인지를 확인한다. 부연하면, 제 2 가스 검출 센서(도 1의 140-2)를 통해 획득된 가스 농도(즉 SCR 후단의 가스 농도임)와 연결관(도 1의 102)으로 유입되는 배기 유량을 산출하고, 이들을 곱하면 가스 질량이 산출된다. 즉, 가스 질량과 차량 속도를 곱하면 가스 배출량이 된다. 이 가스 배출량이 기준값(Threshold3)보다 큰지를 판단한다. 기준값(Threshold3)은 차량 제조사가 의도한 테일 가스(Tail NOx) 수준으로 일반적으로 규제치(약 0.12g/km)의 70% 이하 수준이 될 수 있다.
그리고, 가스 배출량이 기준값(Threshold3)보다 크고, 기대 정화 효율을 적용하여 산출된 기대 정화 효율 적용 가스 배출량이 규제치보다 큰지를 판단한다.
판단 결과, 단계 S340에서, 조건4가 만족되면, 제어기(170)는 바이패스 제어를 실행하여 개폐 밸브(도 1의 181)를 오픈한다(단계 S350). 즉, 실제 SDPF 후단의 Nox 가 규제치 이상이어서 SCR 필터(122)의 도움이 추가로 필요한 경우 바이패스 제어를 실행하여, 배기 가스의 열기로 SCR 촉매를 일정 온도 상태로 유지시킨다.
한편, 단계 S310 내지 S340에서, 조건들이 만족되지 않으면, 제어기(170)는 바이패스 제어를 실행하지 않으며, 이경우 개폐 밸브(181)는 클로즈 상태를 유지한다(단계 S360).
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 마이크로프로세서, 프로세서, CPU(Central Processing Unit) 등과 같은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다.
여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
100: 배기 가스 정화 제어 장치
110: 전단부
120: 후단부
150-1 내지 150-2: 제 1 내지 제 2 인젝터
160-1 내지 160-3: 제 1 내지 제 3 믹서
170: 제어기
180: 액츄에이터
181: 밸브

Claims (18)

  1. 엔진 배기관과 연통되며 제 1 촉매 필터를 갖는 전단부;
    상기 전단부와 연결관으로 연통되고, 제 2 촉매 필터를 가지며, 상기 제 2 촉매 필터의 외관을 감싸는 바이패스 채널이 형성되는 후단부; 및
    상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하는 액츄에이터;를 포함하며,
    상기 바이패스 채널은 일단이 오픈 또는 클로즈되며, 타단은 밀봉되어 상기 전단부로부터 필터링 배출되는 1차 필터링 배출 가스에 의해 상기 제 2 촉매 필터를 가열하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일단은 상기 연결관과 연결되는 상기 후단부의 입구측으로부터 일정거리로 이격되는 위치인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오픈 또는 클로즈는 상기 액츄에이터에 의해 동작하는 개폐 밸브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 채널은 초기 시동시 클로즈 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 온도 센서를 통해 획득되는 온도 정보, 적어도 하나의 가스 검출 센서를 통해 획득되는 배출 가스 정보, 및 차량 운전 정보를 미리 설정되는 조건들과 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조건들은 상기 온도 정보로부터 배기 가스 온도를 미리 설정된 제 1 기준값과 비교하는 제 1 조건, 및 제 1 가스 배출량을 미리 설정되는 제 2 기준값과 비교하는 제 2 조건, 및 상기 제 1 가스 배출량에 기대 정화효율을 곱하여 산출되는 제 2 가스 배출량을 미리 설정되는 제 3 기준값과 비교하는 제 3 조건 중 적어도 하나이고, 상기 제 1 가스 배출량은 상기 차량 운전 정보 중 차량 속도와 배기유량의 곱인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기대 정화효율은 배기 가스 온도와 흡장량에 따른 룩업 테이블인 베이스맵, 온도와 배기 유량에 따른 룩업 테이블인 제 1 보정맵, 배기 가스 농도와 배기 가스 온도에 따른 룩업 테이블인 제 2 보정맵, 및 촉매의 열화도에 따른 효율을 나타내는 에이징 팩터를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 연결관 및 엔진 배기관에 설치되며, 상기 가스 검출 센서는 상기 연결관, 엔진 배기관, 및 상기 후단부에 연통되는 배출관에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 촉매 필터는 SDPF(SCR on Diesel Particulate Filter) 촉매이고, 상기 제 2 촉매 필터는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 필터인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 장치.
  10. 배기 가스 정화 제어 방법에 있어서,
    엔진 배기관과 연통되며 제 1 촉매 필터를 갖는 전단부와 연결관으로 연통되고, 제 2 촉매 필터를 가지며, 상기 제 2 촉매 필터의 외관을 감싸는 바이패스 채널이 형성되는 후단부에 설치되는 액츄에이터가 상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하며,
    상기 바이패스 채널은 일단이 오픈 또는 클로즈되며, 타단은 밀봉되어 상기 전단부로부터 필터링 배출되는 1차 필터링 배출 가스에 의해 상기 제 2 촉매 필터를 가열하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 일단은 상기 연결관과 연결되는 상기 후단부의 입구측으로부터 일정거리로 이격되는 위치인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 오픈 또는 클로즈는 상기 액츄에이터에 의해 동작하는 개폐 밸브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 바이패스 채널은 초기 시동시 클로즈 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    제어기가 적어도 하나의 온도 센서를 통해 획득되는 온도 정보, 적어도 하나의 가스 검출 센서를 통해 획득되는 배출 가스 정보, 및 차량 운전 정보를 미리 설정되는 조건들과 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 바이패스 채널을 오픈 또는 클로즈하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 조건들은 상기 온도 정보로부터 배기 가스 온도를 미리 설정된 제 1 기준값과 비교하는 제 1 조건, 및 제 1 가스 배출량을 미리 설정되는 제 2 기준값과 비교하는 제 2 조건, 및 상기 제 1 가스 배출량에 기대 정화효율을 곱하여 산출되는 제 2 가스 배출량을 미리 설정되는 제 3 기준값과 비교하는 제 3 조건 중 적어도 하나이고, 상기 제 1 가스 배출량은 상기 차량 운전 정보 중 차량 속도와 배기유량의 곱인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기대 정화효율은 배기 가스 온도와 흡장량에 따른 룩업 테이블인 베이스맵, 온도와 배기 유량에 따른 룩업 테이블인 제 1 보정맵, 배기 가스 농도와 배기 가스 온도에 따른 룩업 테이블인 제 2 보정맵, 및 촉매의 열화도에 따른 효율을 나타내는 에이징 팩터를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 연결관 및 엔진 배기관에 설치되며, 상기 가스 검출 센서는 상기 연결관, 엔진 배기관, 및 상기 후단부에 연통되는 배출관에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 촉매 필터는 SDPF(SCR on Diesel Particulate Filter) 촉매이고, 상기 제 2 촉매 필터는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 필터인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 제어 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113356976A (zh) * 2021-07-08 2021-09-07 上海星融汽车科技有限公司 多段载体结构的车用选择性催化还原装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7406392B2 (ja) * 2020-02-14 2023-12-27 株式会社Subaru 排気ガス浄化装置
CN115111035B (zh) * 2022-05-09 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 双级氮氧化物转化器热管理系统的控制方法及控制装置
CN116641779A (zh) * 2023-06-21 2023-08-25 山东可兰素环保科技有限公司 重卡柴油动力气助雾化scr尿素液喷射系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120130614A (ko) 2011-05-23 2012-12-03 세종공업 주식회사 Ｓｃｒ시스템의 환원제 믹싱장치
KR20180028151A (ko) 2016-09-08 2018-03-16 현대중공업 주식회사 Scr 시스템의 환원제 공급장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9920679B2 (en) * 2016-02-11 2018-03-20 Ford Global Technologies, Llc Method and system for reducing particulate emissions
US10371028B2 (en) * 2017-07-14 2019-08-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for a particulate filter having a bypass

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120130614A (ko) 2011-05-23 2012-12-03 세종공업 주식회사 Ｓｃｒ시스템의 환원제 믹싱장치
KR20180028151A (ko) 2016-09-08 2018-03-16 현대중공업 주식회사 Scr 시스템의 환원제 공급장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113356976A (zh) * 2021-07-08 2021-09-07 上海星融汽车科技有限公司 多段载体结构的车用选择性催化还原装置

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