KR20200089033A - 내연기관의 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성되지 않을 경우에는 엔진 운전 제어를 희박(Lean) 모드에서 농후(Rich) 모드로 전환시키고, 반면 SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성된 것으로 확인되면 LNT 촉매내에 NOx가 완전히 흡착되더라도 엔진 운전 제어를 희박(Lean) 모드에서 농후(Rich) 모드로 전환되는 것을 중지시킴으로써, LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 농후모드로 전환되는 것을 최소화할 수 있고, 그에 따라 연비를 향상시킬 수 있도록 한 내연기관의 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

내연기관의 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어 방법{Exhaust gas purification system for vehicle and method for controlling the same}
본 발명은 내연기관의 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스 후처리 장치의 SDPF 또는 SCR에서의 정화효율을 감지하여 SDPF 또는 SCR의 전단쪽 배기라인에 위치하는 LNT의 배기가스 정화 모드를 가변 제어할 수 있도록 한 내연기관의 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
디젤차량의 배기가스에 포함되어 배출되는 NOx(질소산화물)과 입자상물질(PM)은 대기오염의 주범으로 인식되고 있고, 이에 대응하기 위하여 각국에서는 배기가스 규제를 강화하고 있다.
이에, 엔진에서 배출된 질소산화물(NOx)의 정화를 위해 LNT(Lean NOx Traps)가 주로 사용되었지만, NOx의 배출 규제가 더 엄격해짐에 따라 NOx 저감 효율을 증가시킬 수 있는 시스템이 더 요구되고 있다.
따라서, 디젤엔진용 배기가스 규제에 대응하기 위한 배기가스 정화 시스템으로서, DOC(Diesel Oxidize Catalyst) 또는 LNT(Lean NOx Traps) 외에 DPF(Diesel Particulate matter Filter), SDPF(SCR on Diesel Particulate Filter), SCR(Selective Catalytic Reduction) 등이 배기라인에 소정의 배열로 설치되고 있다.
상기 배기가스 정화 시스템의 일례로서 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10) 측으로부터 연장된 배기라인에 DOC(11) 또는 LNT(11), 그리고 DPF(12) 및 SCR(14)이 차례로 설치되고, SCR(13)의 전단부에 환원제 공급장치로서 요소수(Urea) 분사를 위한 우레아 분사 유닛(20)이 장착된다.
상기 배기가스 정화 시스템의 다른 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(10) 측으로부터 연장된 배기라인에 DOC(11) 또는 LNT(11), 그리고 SDPF(13) 및 SCR(14)이 차례로 설치되고, SDPF(13)의 전단부에만 환원제 공급장치로서 요소수 분사를 위한 우레아 분사 유닛(20)이 장착된다.
상기 배기가스 정화 시스템의 또 다른 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진(10) 측으로부터 연장된 배기라인에 DOC(11) 또는 LNT(11), 그리고 SDPF(13) 및 SCR(14)이 차례로 설치되고, SDPF(13) 및 SCR(14)의 전단부에 각각 환원제 분사장치로서 요소수 분사를 위한 우레아 분사 유닛(20)이 장착된다.
이러한 배기가스 정화 시스템의 구성 중 상기 LNT(11)는 NOx 흡착촉매와 디젤산화촉매(DOC, Diesel Oxidation Catalyst)가 하나의 담체에 구성되어, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 희박모드(Lean Mode)의 엔진 운전에서 NOx를 흡착하고, 농후모드(Rich Mode)의 엔진 운전에서 디젤 연료를 환원제로 활용하여 흡착된 NOx를 인체에 무해한 질소로 환원시켜 탈착시키게 된다.
또한, 상기 SDPF(13)는 다기공 DPF에 SCR 촉매가 코팅된 구조로 구비되어, 우레아 분사 유닛(20)을 통해 분사된 요소수에 의하여 배기가스 중 NOx를 SCR 촉매 상에서 반응시켜 물과 N2로 정화하고, 필터 기능을 갖는 DPF를 통해 배기가스 중 입자상 물질을 포집하는 기능을 한다.
또한, 상기 SCR(14)은 일종의 환원제인 요소수(UREA)에 의하여 NOx를 효과적으로 저감시킬 수 있는 것으로서, SCR(14) 촉매의 전단부에 장착된 일종의 인젝터인 우레아 분사 유닛(20)으로부터 분사되는 요소수에 의하여 NOx를 저감시키는 기능을 한다.
참고로, 상기 우레아 분사 유닛(20)을 통해 분사되는 요소수는 배기관 내의 열에 의해 열분해되거나 SCR 촉매와 접촉하며 암모니아로 분해되고, 이렇게 분해된 암모니아는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)과의 선택적 촉매환원 반응에 이용됨으로써, 반응 결과의 산물로서 무해한 질소와 물을 생성시킨다.
상기와 같은 기존의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 LNT와 SDPF 또는 상기 LNT와 SCR은 각각 독립적으로 제어됨에 따라, 상기 SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성됨에도 불구하고 LNT 촉매내에 NOx가 완전히 흡착되면 농후모드(Rich Mode)의 엔진 운전 제어를 통해 LNT 촉매에 흡착된 NOx를 탈착시키게 된다.
구체적으로, 상기 LNT와 SDPF가 조합된 배기가스 정화 시스템 또는 상기 LNT와 SCR이 조합된 배기가스 정화 시스템에 있어서, 상기 LNT와 SDPF가 각각 독립적으로 NOx 제거를 하거나 상기 LNT와 SCR가 각각 독립적으로 NOx 제거를 하게 됨으로써, 상기 SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성됨에도 불구하고 LNT 촉매내에 NOx가 완전히 흡착되면 농후모드(Rich Mode)의 엔진 운전 제어를 통해 LNT 촉매에 흡착된 NOx를 탈착시키게 된다.
이와 같이 상기 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성됨에도 불구하고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 LNT 촉매의 NOx 흡착 및 탈착을 위하여 엔진 운전 제어가 희박(Lean) 모드에서 농후(Rich) 모드로 빈번하게 전환됨에 따라, 연비가 악화되는 현상이 초래되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, LNT와 SDPF가 조합된 배기가스 정화 시스템 또는 LNT와 SCR이 조합된 배기가스 정화 시스템에 있어서, SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성되지 않을 경우에는 엔진 운전 제어를 희박(Lean) 모드에서 농후(Rich) 모드로 전환시키고, 반면 SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성된 것으로 확인되면 LNT 촉매내에 NOx가 완전히 흡착되더라도 엔진 운전 제어를 희박(Lean) 모드에서 농후(Rich) 모드로 전환되는 것을 중지시킴으로써, LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 농후모드로 전환되는 것을 최소화할 수 있고, 그에 따라 연비를 향상시킬 수 있도록 한 내연기관의 배기가스 정화 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는: 배기라인에 LNT와 우레아 분사 유닛과 SDPF가 순차적으로 배열되거나 LNT와 우레아 분사 유닛과 SCR이 순차적으로 배열된 내연기관의 배기가스 정화 시스템에 있어서, 상기 LNT의 NOx 흡착량을 감지하도록 LNT 후단에 장착되는 제1 NOx 센서; 상기 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율을 감지하도록 SDPF 또는 SCR의 후단에 장착되는 제2 NOx 센서; 및 상기 제2 NOx 센서의 감지 신호를 수신하여, SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높으면 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 희박 모드로 유지되게 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명의 배기가스 정화 시스템은 상기 SDPF 또는 SCR의 전단에 장착되어 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기는 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아지면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는: 배기라인에 LNT와 우레아 분사 유닛과 SDPF가 순차적으로 배열되거나 LNT와 우레아 분사 유닛과 SCR이 순차적으로 배열된 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 LNT 후단에 장착되는 제1 NOx 센서에서 LNT의 NOx 흡착량을 감지하는 단계; 상기 SDPF 또는 SCR의 후단에 장착되는 제2 NOx 센서에서 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율을 감지하는 단계; 및 상기 제1 NOx 센서 및 제2 NOx 센서의 감지 신호를 제어기에서 수신하여, 상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도 상기 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높으면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 희박 모드로 유지되게 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 배기가스 정화 시스템 제어 방법은 상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 상기 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아지면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어기에서 SDPF 또는 SCR의 전단에 장착된 온도센서로부터 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지한 신호를 수신하여, 상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도 상기 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도가 NOx 정화를 위한 목표 반응 온도 이상으로 판정하는 경우에도 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 희박 모드로 유지되게 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, SDPF 또는 SCR에 의하여 충분한 NOx 정화효율이 달성된 것으로 확인되면 LNT 촉매내에 NOx가 완전히 흡착되더라도 엔진 운전 제어를 희박(Lean) 모드에서 농후(Rich) 모드로 전환되는 것을 중지시키고 희박 모드를 유지시킴으로써, 엔진 운전이 농후모드로 전환되는 것을 최소화할 수 있고, 그에 따라 연비를 향상시킬 수 있다.
둘째, LNT 촉매의 NOx 흡착 및 탈착을 위하여 엔진 운전 제어가 빈번하게 희박 모드에서 농후 모드로 전환되는 것을 최소화함으로써, LNT 촉매의 열화 현상을 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 내연기관의 배기가스 정화 시스템에 대한 예를 도시한 개략도,
도 4는 기존의 LNT 촉매의 NOx 흡착 및 탈착을 위한 엔진 운전 제어 주기를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화 시스템을 도시한 개략도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법을 도시한 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법을 도시한 제어 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화 시스템을 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 엔진(10) 측으로부터 연장된 배기라인에 LNT(11)를 비롯하여 SDPF(13) 및 SCR(14)이 차례로 설치되고, SDPF(13)의 전단부 또는 SDPF(13) 및 SCR(14)의 전단부에 각각 환원제 분사장치로서 요소수 분사를 위한 우레아 분사 유닛(20)이 장착된다.
여기서, 상기 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량을 감지하도록 상기 LNT(11)의 후단에 제1 NOx 센서(31)가 장착되고, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율을 감지하도록 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 후단에 제2 NOx 센서(32)가 장착된다.
상기 제1 NOx 센서(31)는 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량을 감지한 신호를 제어기(30)에 전송하고, 상기 제2 NOx 센서(32)는 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율(예, 목표 정화량 대비 현재 정화량)을 제어기(30, 예를 들어 엔진 제어기)에 전송한다.
상기 제어기(30)는 제1 NOx 센서(31)로부터 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량 감지 신호를 수신하여 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하였는지 여부를 판단하고, 또한 상기 제2 NOx 센서(32)로부터 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율 감지 신호를 수신하여 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높은지 여부를 판정한다.
이에, 상기 제어기(30)는 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높은 것으로 확인되면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 희박 모드로 유지되도록 제어한다.
기존에는 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하면 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율에 관계없이 LNT 촉매에 흡착된 NOx를 탈착시키기 위하여 엔진 운전을 희박 모드에서 농후 모드로 빈번하게 변환 제어함에 따라, 연비가 악화되는 현상이 초래되는 문제점이 있었다.
하지만, 본 발명은 상기와 같이 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높은 것으로 확인되면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환시키지 않고 희박 모드로 유지되도록 제어함으로써, 전체적인 배기가스 후처리 장치의 NOx 제거가 용이하게 유지됨과 더불어 연비를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 제어기(30)는 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아지면, LNT 촉매에 흡착된 NOx를 탈착시키기 위하여 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어하게 된다.
한편, 본 발명의 배기가스 정화 시스템은 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율을 감지하는 제2 NOx 센서(32)를 대체할 수 있도록 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 전단에 장착되어 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지하는 온도센서(33)가 더 포함한다.
이에, 상기 제어기(30)에서 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 전단에 장착된 온도센서(33)로부터 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지한 신호를 수신하여, 상기 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도가 NOx를 용이하게 정화하기 위한 반응 온도 이상으로 판정되는 경우, 상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환시키지 않고 희박 모드로 유지되도록 제어함으로써, 마찬가지로 전체적인 배기가스 후처리 장치의 NOx 제거가 용이하게 유지됨과 더불어 연비를 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기한 구성을 기반으로 하는 본 발명의 배기가스 정화 시스템에 대한 제어 방법을 순서대로 살펴보면 다음과 같다.
제1실시예
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법의 일례를 도시한 순서도이다.
먼저, 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하였는지 여부를 판정한다(S101).
즉, 상기 제어기(30)에서 제1 NOx 센서(31)로부터 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량 감지 신호를 수신하여 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하였는지 여부를 판단한다.
다음으로, 상기 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 것으로 확인되면, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값을 초과하였는지 여부를 판정한다(S102).
즉, 상기 제어기(30)에서 제2 NOx 센서(32)로부터 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율 감지 신호를 수신하여 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높은지 여부를 판정한다.
이때, 상기 제어기(30)에서 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값을 초과한 것으로 확인되면, LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 상태라 하더라도, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환하지 않고 희박 모드로 유지시키는 제어를 하게 된다(S103).
다시 말해서, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값을 초과한 것으로 확인되면, LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 상태라 하더라도, 도 8의 좌측 박스로 표시된 부분에서 보듯이 엔진 운전이 희박(Lean) 모드로 유지되도록 한다.
따라서, 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 상태라 하더라도, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높은 상태 즉, SDPF(13) 또는 SCR(14)에 의하여 NOx 가 용이하게 제거되는 상태이므로, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환시키지 않고 희박 모드로 유지되도록 제어함으로써, 잦은 농후 모드로의 전환에 따른 연비 저하를 방지하여 연비 향상을 도모할 수 있다.
반면, 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 상기 S102 단계에서의 판정 결과 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮은 상태이거나, 상기 S103 단계 진행 후에 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아지면, LNT 촉매에 흡착된 NOx를 탈착시키기 위하여 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어하게 된다(S104).
다시 말해서, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아 NOx가 제대로 제거되지 않은 상태이므로, 상기 LNT(11)에서 NOx를 제거하기 위하여 이미 흡착된 NOx를 탈착시키고자 도 8의 우측 박스로 표시된 부분에서 보듯이 엔진 운전를 농후(Rich) 모드로 전환 제어하게 된다.
이에, 농후 모드의 엔진 운전에서 디젤 연료를 환원제로 활용하여 LNT 촉매에 흡착된 NOx가 인체에 무해한 질소로 환원되며 탈착되고, 다시 NOx가 LNT 촉매에 흡착되며 제거된다.
물론, 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어한 후, 상기 LNT 촉매에 흡착된 NOx가 탈착되어 최대 흡착량 미만으로 확인되면, 다시 엔진 운전를 희박 모드로 전환 제어하게 된다.
제2실시예
첨부한 도 7은 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법의 다른 예를 도시한 순서도이다.
먼저, 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하였는지 여부를 판정한다(S201).
즉, 상기 제어기(30)에서 제1 NOx 센서(31)로부터 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량 감지 신호를 수신하여 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하였는지 여부를 판단한다.
다음으로, 상기 LNT(11)의 현재 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 것으로 확인되면, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 NOx 정화를 위한 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도가 목표 반응 온도 이상인지 여부를 판정한다(S202).
즉, 상기 제어기(30)에서 SDPF(13) 또는 SCR(14)의 전단에 장착된 온도센서(33)로부터 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지한 신호를 수신하여, SDPF(13) 또는 SCR(14) 촉매의 반응 온도가 NOx 정화를 위한 목표 반응 온도 이상인지 여부를 판정한다.
이때, 상기 제어기(30)에서 SDPF(13) 또는 SCR(14) 촉매의 반응 온도가 목표 반응 온도 이상으로 확인되면, LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 상태라 하더라도, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환하지 않고 희박 모드로 유지시키는 제어를 하게 된다(S203).
따라서, 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달된 상태라 하더라도, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14) 촉매의 반응 온도가 목표 반응 온도 이상이면 SDPF(13) 또는 SCR(14)에 의하여 NOx 가 용이하게 제거될 수 있는 상태이므로, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환시키지 않고 희박 모드로 유지되도록 제어함으로써, 잦은 농후 모드로의 전환에 따른 연비 저하를 방지하여 연비 향상을 도모할 수 있다.
반면, 상기 LNT(11)의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14) 촉매의 반응 온도가 목표 반응 온도 미만이면, 상기 SDPF(13) 또는 SCR(14)에 의하여 NOx가 제대로 제거되지 않은 상태이므로, 상기 LNT(11)에서 NOx를 제거할 수 있도록 엔진 운전를 농후(Rich) 모드로 전환 제어하게 된다(S204).
이에, 농후 모드의 엔진 운전에서 디젤 연료를 환원제로 활용하여 LNT 촉매에 흡착된 NOx가 인체에 무해한 질소로 환원되며 탈착되고, 다시 NOx가 LNT 촉매에 흡착되며 제거될 수 있다.
마찬가지로, 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어한 후, 상기 LNT 촉매에 흡착된 NOx가 탈착되어 최대 흡착량 미만으로 확인되면, 다시 엔진 운전를 희박 모드로 전환 제어하게 된다.
10 : 엔진
11 : LNT
12 : DPF
13 : SDPF
14 : SCR
20 : 우레아 분사 유닛
30 : 제어기
31 : 제1 NOx 센서
32 : 제2 NOx 센서
33 : 온도센서

Claims (7)

  1. 배기라인에 LNT와 우레아 분사 유닛과 SDPF가 순차적으로 배열되거나 LNT와 우레아 분사 유닛과 SCR이 순차적으로 배열된 내연기관의 배기가스 정화 시스템에 있어서,
    상기 LNT의 NOx 흡착량을 감지하도록 LNT 후단에 장착되는 제1 NOx 센서;
    상기 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율을 감지하도록 SDPF 또는 SCR의 후단에 장착되는 제2 NOx 센서; 및
    상기 제2 NOx 센서의 감지 신호를 수신하여, SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높으면 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 희박 모드로 유지되게 제어하는 제어기;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 SDPF 또는 SCR의 전단에 장착되어 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아지면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템.
  4. 배기라인에 LNT와 우레아 분사 유닛과 SDPF가 순차적으로 배열되거나 LNT와 우레아 분사 유닛과 SCR이 순차적으로 배열된 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법에 있어서,
    상기 LNT 후단에 장착되는 제1 NOx 센서에서 LNT의 NOx 흡착량을 감지하는 단계;
    상기 SDPF 또는 SCR의 후단에 장착되는 제2 NOx 센서에서 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율을 감지하는 단계; 및
    상기 제1 NOx 센서 및 제2 NOx 센서의 감지 신호를 제어기에서 수신하여, 상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도 상기 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 높으면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 희박 모드로 유지되게 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달한 상태에서 SDPF 또는 SCR의 NOx 정화효율이 목표값 보다 낮아지면, 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전을 농후 모드로 전환 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어기에서 SDPF 또는 SCR의 전단에 장착된 온도센서로부터 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도를 감지한 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기에서 온도센서의 신호를 수신하여, 상기 SDPF 또는 SCR 촉매의 반응 온도가 NOx 정화를 위한 목표 반응 온도 이상으로 판정된 경우, 상기 LNT의 NOx 흡착량이 최대 흡착량에 도달하더라도 상기 LNT 촉매의 NOx 제거를 위한 엔진 운전이 희박 모드로 유지되게 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화 시스템 제어 방법.
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