KR20200141170A - 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관의 배기관에 장착되어 배기가스를 처리하는 배기가스 후처리 시스템에 있어서, 상기 배기가스를 승온시키기 위한 버너(Burner), 상기 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst), 및 상기 입자상 물질을 포집하여 외부로 배출되는 상기 배기가스를 정화하는 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter)를 포함하되, 상기 배기가스의 상류측에서부터 순차대로 상기 버너, 상기 디젤산화촉매장치 및 상기 미립자포집장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 차량에 탑재된 내연기관으로부터 배출되는 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량, 선박, 발전기 등에서 고효율 및 고출력의 운전이 가능한 디젤 엔진의 수요가 계속 증가하고 있다. 이는 디젤유가 가격이 저렴하고 연비나 효율 측면에서 장점이 있기 때문이다.
이러한 디젤 엔진을 구동시, 대기 오염을 일으키는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM; Particulate Matter)이 배기가스에 포함되어 배출되기 때문에 이를 줄이기 위해 매연저감장치는 의무적으로 장착해야 한다.
대표적으로, 내연기관에서 배출되는 배기가스를 정화하기 위해 미립자(PM)를 포집하기 위한 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter) 등을 구비할 수 있다.
미립자포집장치(DPF)는 촉매 기능을 기반으로 동작하기 때문에 내연기관 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도에 의존하여 동작하게 된다. 따라서 고속 고부하 운전 환경에서는 촉매 활성이 크기 때문에 배기가스 정화 기능에 문제가 없지만, 저속 저부하 차량이나 스톱앤고(stop & go)가 빈번한 차량의 경우에는 배기가스의 온도가 낮아서 후처리 시스템을 정상적으로 동작시키기 어려워 유해 배기가스의 배출이 증가하는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 배기가스의 승온을 제어하여 위와 같은 문제를 해소할 수 있는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은, 저속/저부하 조건에서 저온의 배기가스를 버너를 이용하여 승온시키는 강제재생방식과, 고속/고부하조건에서는 상대적으로 고온의 배기가스를 승온시키지 않은 자연재생방식을 복합한 재생방식을 가진 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내연기관의 배기관에 장착되어 배기가스를 처리하는 배기가스 후처리 시스템에 있어서, 상기 배기가스를 승온시키기 위한 버너(Burner), 상기 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst), 및 상기 입자상 물질을 포집하여 외부로 배출되는 상기 배기가스를 정화하는 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter)를 포함하되, 상기 배기가스의 상류측에서부터 순차대로 상기 버너, 상기 디젤산화촉매장치 및 상기 미립자포집장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템을 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 미립자포집장치로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시키기 위하여 상기 버너의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 디젤산화촉매장치 후단의 온도가 기 설정된 온도범위 내에 유지되도록, 상기 버너에 공급되는 연료량을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 버너 전단에서 측정된 상기 배기가스의 압력이 기 설정된 제한압력을 초과한 경우 상기 버너를 작동시키도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 미립자포집장치의 과열을 방지하기 위해, 상기 미립자포집장치의 전단온도나 후단온도가 제한온도를 초과하지 않도록 상기 버너의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 내연기관의 배기관에 장착되어 배기가스를 처리하는 배기가스 후처리 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 배기가스 후처리 시스템은, 상기 배기가스를 승온시키기 위한 버너(Burner)와, 상기 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)와, 상기 입자상 물질을 포집하여 외부로 배출되는 상기 배기가스를 정화하는 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter)를 포함하되, 상기 배기가스의 상류측에서부터 순차대로 상기 버너, 상기 디젤산화촉매장치 및 상기 미립자포집장치가 구비되되, 상기 배기가스 후처리 시스템의 제어방법은, 상기 미립자포집장치로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시키기 위하여 상기 버너의 동작을 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법은, 저속/저부하 조건에서는 저온의 배기가스를 버너를 이용하여 승온시켜 강제재생시키고, 고속/고부하조건에서는 상대적으로 고온의 배기가스를 승온시키지 않고 자연재생시키는, 복합재생방식을 가짐으로써, 배기가스의 부하조건과 무관하게 매연재생성능을 유지할 수 있는 효가가 있다.
엔진의 고속 주행 모드, 즉 고부하 상태에서는 자연재생방식을 이용하고, 저속 주행 모드, 즉 저부하 상태에서만 버너를 작동하여 버너 작동을 위한 연료 사용을 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배기가스의 온도 조건 이외에 배기가스의 압력 조건을 근거로 버너의 동작을 제어하여, 자연재생이 불가능한 조건을 다양한 방법으로 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 동작방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 동작방법에 대한 단계별 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
배기가스 후처리 시스템
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템은 내연기관인 엔진(10)의 배기관에 장착되어 배기가스의 상류측에서부터 순차대로 버너(Burner)(21)와, 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)(22)와, 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter)(23)를 구비하여, 배기가스를 처리할 수 있다.
다만, 도 1에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 배기가스 후처리 시스템이 구현될 수 있음은 물론이다.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
미립자포집장치(23)는 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 장착되어, 미립자포집장치(23)는 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM; Particulate Matter) 대부분을 포집하여, 배기관을 통해 외부로 배출되는 배기가스를 정화할 수 있다.
미립자포집장치(23)는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하기 위하여, 일 예로 다공질의 세라믹 허니컴 셀의 입구와 출구를 교번하여 플러깅된 필터, 즉 Wall Flow Monoliths Type일 수 있다. 배기가스는 플러깅되지 않은 셀의 입구로 유입되어, 플러깅되어 있지 않은 인접한 셀과의 경계에 형성된 입자상 물질(PM) 포집용 셀 벽을 통과하고, 상기 플러깅되지 않은 셀의 출구로 유출되는 과정에서, 셀 벽이 입자상 물질(PM)을 포집하게 된며, 입자상 물질의 그을음(soot) 입자는 벽면에 cake 형태로 포집되게 된다.
미립자포집장치(23)는 엔진(10)의 배기가스 중 입자상 물질을, 필터를 이용하여 물리적으로 포집하지만 포집할 수 있는 포집량에는 한계가 있기 때문에, 미립자포집장치(23)에 고온의 배기가스를 통과시켜 포집된 입자상 물질을 연소 제거하는 강제 재생을 통해, 입자상 물질의 포집 능력을 회복시킬 수 있다.
배기가스의 온도는 내연기관 엔진의 운전패턴에 따라 차이가 발생하므로 배기가스의 온도를 이용한 입자상 물질의 산화반응은 주기가 불규칙하며 저속/저부하 조건과 같은 배기가스 온도가 낮을 때에는 재생이 불가능하므로 보조 열원을 통한 매연재생이 필요하다.
이를 위해, 미립자포집장치(23)의 상류측에는 버너(21)가 위치하여, 미립자포집장치(23)로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시킬 수 있다. 배기가스를 가열하기 위해 전기나 마이크로파 등을 이용할 수 있으나, 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너(21)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배기가스 가열을 위한 연료로서 디젤유를 사용할 수 있다.
즉, 버너(21)에서 배기가스를 가열하기 위해 사용되는 연료는 엔진(10)에서 연료탱크(11)로 회수되는 연료로서, 도징(Dosing)(13)에 의해 압축되어 공급된 것일 수 있다. 여기서, 도면부호 12는 연료탱크(11)로부터 엔진(10)으로 공급된 연료가 회수되는 경로에 위치하여, 적어도 일부를 버너(21)에 공급할 수 있는 분기부(12)를 가리킨다.
도징(Dosing)(13)은 버너(21)에 연료를 주입하기 위한 수단으로서, 버너(21)에 연료를 공급하도록 연료를 가압하는 연료펌프와, 제어부(30)에 의해 제어가 개폐되는 연료밸브와, 압축공기를 제공하기 위한 공기압축기를 포함하여, 제어부(30)의 제어신호에 따라 버너(21)에 공급되는 연료량이 조절될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 미립자포집장치(23)의 상류측에는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)(22)가 위치할 수 있다.
디젤산화촉매장치(22)는, 코디어라이트 등을 원료로 한 세라믹스로 구성된 허니컴 구조의 담지체 등에 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 등의 귀금속을 촉매로서 배기가스 중의 산소(O2)를 이용하여 배기가스 중에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화하거나 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Souluble Organic Fraction)을 산화시켜, 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 바꾸는 촉매장치이다.
또한, 디젤산화촉매장치(22)는 일산화질소(NO)를 산화시켜 이산화질소(NO2)를 생성하고 산화된 이산화질소(NO2)가 미립자포집장치(23) 내 포집된 카본(carbon)과 산화반응을 일으키도록 한다.
미립자포집장치(23)는 상기 디젤산화촉매장치(22)에서 반응하지 못한 가스상 물질을 저감하는 것과 동시에 필터에 포집된 그을음(soot)(carbon)과의 산화반응을 시켜 이산화탄소와 물로 전환시켜 그을음(soot)을 재생(산화)시키게 된다.
디젤산화촉매장치(22)에서 일어나는 화학반응식은 하기 화학식 1과 같고, 이어서 디젤산화촉매장치(22) 후단에 위치한 미립자포집장치(23)에서 일어나는 화학반응식은 하기 화학식 2와 같다.
[화학식 1]
HC(SOF) + O2 → CO2 + H2O
HC, CO + O2 → CO2 + H2O(CO from Engine)
NO + O2 → NO2
[화학식 2]
C(Soot) + O2 → CO/CO2
C(Soot) + NO2 → CO/CO2 + NO
NO + O2 → NO2
Cㅒ + O2 → CO2(CO from Soot)
HC, CO + O2 → CO2 + H2O(잔류 가스 상 HC, CO)
전술한 바와 같이, 배기가스가 저온인 경우 촉매에 의한 입자상 물질(PM)의 연소속도가 엔진(10)에서 발생되는 입자상 물질(PM)의 생성 속도보다 느려서 결국 후단에 위치한 미립자포집장치(23)에 입자상 물질(PM)이 쌓여 배압이 상승하게 된다. 결국, 촉매에 의한 자연재생방식만으로는 한계가 있고, 연료를 사용하는 버너(21)를 이용하여 배기온도를 상승시킴으로써 미립자포집장치(23)에 축적된 입자상 물질(PM)을 태워 강제재생함으로써, 매연을 저감시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 디젤산화촉매장치(22) 및 미립자포집장치(23)는 허니컴 구조를 가질 수 있으며, 하기 표 1과 같은, 촉매, 소재, 기공사이즈 및 기공률 등을 가질 수 있으며, 이를 이용하여 하기 표 2와 같은 디젤 엔진에 적용할 수 있다.
[표 1]
[표 2]
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 디젤산화촉매장치(22)의 상류측에는 탄화수소인젝터(미도시)가 위치할 수 있고, 탄화수소인젝터(미도시)는 배기관 내부에 탄화수소(HC)를 분사하여, 증가된 일산화탄소 및 수소성분으로 인하여 디젤산화촉매장치(22)에 유입된 배기가스의 산화로 발열이 일어나고 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있다.
이로 인하여, 저온/저부하 조건에서도 배기가스의 온도를 활성 온도 이상으로 유지하도록 함으로써 배기가스 정화성능을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스, 또는 배기가스 후처리 시스템에 유입하는 배기가스의 온도(T1)를 검출하기 위한 제1 온도센서와, 디젤산화촉매장치(22)에 유입하는 배기가스의 온도(T2)를 검출하기 위한 제2 온도센서와, 미립자포집장치(23)에 유입하는 배기가스의 온도(T3)를 검출하기 위한 제3 온도센서와, 미립자포집장치(23)에서 유출하는 배기가스의 온도(T4)를 검출하기 위한 제4 온도센서를 포함할 수 있다.
또한, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스, 또는 배기가스 후처리 시스템에 유입하는 배기가스의 압력(P1)을 검출하기 위한 압력센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여 제어부(30)는 미립자 포집장치(23)에 쌓이는 PM을 모니터링할 수 있다.
제어부(30)는 상기 제1 내지 제4 온도센서로부터 검출된 값(T1~T4) 및/또는 상기 압력센서로부터 검출된 값(P1)을 수신하고, 이를 근거로 버너(21) 또는 탄화수소인젝터의 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(30)는 배기가스 온도의 고저(高低)에 따라 버너(21)의 동작을 제어하여, 미립자포집장치(23)로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시킬 수 있다. 제어부(30)는 외부 사용자로부터 입력된 제어명령에 따라 배기가스를 가열하는 제어명령을 생성하거나, 기 설정된 조건(시간(또는 주기), 배기가스의 온도, 배기가스의 유량, 질소산화물의 농도 등)에 따라 자동으로 상기 제어명령을 생성할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따라, 제어부(30)는 버너(21)의 동작을 제어하기 위한 제어 인자로서, 상기 제1 내지 제4 온도센서로부터 검출된 값(T1~T4) 중 적어도 하나를 이용할 수 있으나, 더욱 바람직하게는 디젤산화촉매장치(22) 후단의 온도 또는 미립자포집장치(23) 전단의 온도(T3)를 이용할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 디젤산화촉매장치(22) 후단의 온도 또는 미립자포집장치(23) 전단의 온도(T3)가 기 설정된 온도범위 내에 유지되도록, 버너(21)의 동작을 제어할 수 있다.
디젤산화촉매장치(22) 후단 또는 미립자포집장치(23) 전단의 온도(T3)가 기 설정된 온도 범위의 하한 미만인 경우, 버너(21)를 작동시켜 배기가스를 승온시킴으로써, 미립자포집장치(23)의 강제 재생을 유도할 수 있다. 구체적으로, 제어부(30)는 버너(21)의 동작을 제어하기 위해 도징(13) 내 연료밸브의 개폐동작을 제어하여 버너(21)에 공급되는 연료량을 제어할 수 있으며, 이때, 제어부(30)는 버너(21)의 연료 공기비를 제어하기 위해 연료밸브와 함께 도징(13) 내 공기압축기의 동작을 제어할 수도 있다.
또한, 제어부(30)는 버너(21)의 동작을 제어하기 위한 제어 인자로서, 상기 압력센서로부터 검출된 엔진(10) 배기가스의 압력, 또는 배기가스 후처리 시스템에 유입하는 배기가스의 압력(P1)을 이용할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 미립자 포집장치(23)에 쌓이는 PM을 모니터링할 수 있으며, 상기 배기가스의 압력(P1)이 기 설정된 제한압력을 초과하는 경우에는 미립자포집장치(23)에 입자상 물질(PM)이 쌓여 배압이 상승한 것으로 판단하여, 배기온도를 상승시킴으로써 미립자포집장치(23)에 축적된 입자상 물질(PM)을 태워 강제재생할 수 있다.
제어부(30)는 버너(21)를 기 설정된 시간동안 작동시켜 배기가스를 승온시키고, 기 설정된 시간 초과시 버너(21)의 작동을 정지시킬 수 있으나, 미립자포집장치(23)의 과열을 방지하기 위해 상기 미립자포집장치(23)의 전단 또는 후단의 온도(T3, T4)가 기 설정된 제한온도를 초과한 경우에는 버너(21)의 작동을 정지시킬 수 있다.
제어부(30)의 제어동작에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 동작과정을 살펴보면, 저속/저부하 차량이나 스톱앤고(stop & go)가 빈번한 차량의 경우, 엔진(10)으로부터 배출된 배기가스의 온도(T1)가 300℃ 이하를 유지하기 때문에, 미립자포집장치(23)는 배기가스 온도에 의한 자연 재생이 어려워, 외부로 배출되는 질소산화물(NOx)은 저감이 이루어지지 않는다.
따라서 제어부(30)는 엔진(10)의 배압이 기 설정된 제한압력을 초과하거나, 디젤산화촉매장치(22) 후단 또는 미립자포집장치(23) 전단의 온도(T3)가 기 설정된 온도 범위의 하한에 미치지 못하는 경우에는 버너(21)를 작동시켜, 미립자포집장치(23)에 유입되는 배기가스의 온도(T3)가 약 400℃ 이상이 되도록 하여, 미립자포집장치(23)의 입자상 물질 연소에 의한 강제 재생이 가능토록 할 수 있다.
버너(21)의 작동으로 매연재생성능을 향상시킬 수 있지만, 이는 미립자포집장치(23)의 과열 뿐만 아니라, 연료소비율 증가나 엔진출력성능 저하 등을 유발케하기 때문에, 전술한 바와 같이, 미립자포집장치(23)의 전단(T3) 또는 후단(T4)의 온도가 기 설정된 제한온도를 초과하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다.
위와 다르게 엔진(10)이 고속 주행 모드, 즉 배기가스의 온도가 높은 경우에는, 미립자포집장치(23)의 자연재생을 유도할 수 있기 때문에 버너(21)의 작동을 차단하고, 저속 주행 모드, 즉 저부하 상태에서만 버너(21)를 작동하여 버너 작동을 위한 연료 사용을 효율적으로 하여, 복합재생토록 하는 것이 바람직하다.
배기가스 후처리 시스템의 제어방법
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 동작방법에 대한 단계별 흐름도이다.
배기가스를 승온시키기 위한 버너(Burner)와, 상기 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)와, 상기 입자상 물질을 포집하여 외부로 배출되는 상기 배기가스를 정화하는 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter)를 포함한 전술한 배기가스 후처리 시스템의 제어방법은, 미립자포집장치(23)로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시키기 위한 버너(21)의 동작을 제어하는 제어단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(30)는 디젤산화촉매장치(22) 후단의 배기가스 온도 또는 미립자포집장치(23) 전단의 배기가스 온도(T3)가 기 설정된 온도범위의 하한 미만인지를 판단(S1)하거나, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 압력(P1)이 기 설정된 제한압력을 초과하는지 판단(S2)할 수 있고, 상기 배기가스 온도(T3)가 높거나 상기 배기가스의 압력(P1)이 높으면, 버너(21)를 작동시킬 수 있다(S10).
이후, 제어부(30)는 상기 배기가스 온도(T3)가 버너(21) 작동 전 온도보다 높아지는지를 확인하거나, 상기 배기가스 압력(P1)이 버너(21) 작동 후 온도보다 낮아지는지를 확인하여, 버너(21)의 작동 여부를 확인(S11)할 수 있고, 버너(21)가 정상 작동하지 않는다면 알람 또는 점검 신호를 빛 또는 소리 등으로 출력(S20)하거나, 버너(21)가 정상 작동하면 버너(21)를 기 설정된 시간 동안 그 작동을 유지케하되, 미립자포집장치(23)의 과열을 방지하기 위해 미립자포집장치(23)의 전단 또는 후단의 온도(T3, T4)가 기 설정된 제한온도를 초과한 경우에는 버너(21)의 작동을 정지시킬 수 있다.
다만, 도 2에 도시된 단계 또는 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 단계들은 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 단계들을 갖거나 그보다 적은 단계들을 갖는 배기가스 후처리 시스템의 제어방법이 구현될 수도 있다.
각 단계에 대한 설명은 전술한 것과 중복되므로, 이에 대한 설명은 생략하고 그에 갈음하기로 한다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 제어방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 엔진
11: 연료탱크
12: 분기부 13: 도징(dosing)
21: 버너 22: 디젤산화촉매장치
23: 미립자포집장치 30: 제어부
12: 분기부 13: 도징(dosing)
21: 버너 22: 디젤산화촉매장치
23: 미립자포집장치 30: 제어부
Claims (6)
- 내연기관의 배기관에 장착되어 배기가스를 처리하는 배기가스 후처리 시스템에 있어서,
상기 배기가스를 승온시키기 위한 버너(Burner);
상기 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst); 및
상기 입자상 물질을 포집하여 외부로 배출되는 상기 배기가스를 정화하는 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter);
를 포함하되,
상기 배기가스의 상류측에서부터 순차대로 상기 버너, 상기 디젤산화촉매장치 및 상기 미립자포집장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 미립자포집장치로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시키기 위하여 상기 버너의 동작을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템, - 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 디젤산화촉매장치 후단의 온도가 기 설정된 온도범위 내에 유지되도록, 상기 버너에 공급되는 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 버너 전단에서 측정된 상기 배기가스의 압력이 기 설정된 제한압력을 초과한 경우 상기 버너를 작동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 미립자포집장치의 과열을 방지하기 위해, 상기 미립자포집장치의 전단온도나 후단온도가 제한온도를 초과하지 않도록 상기 버너의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템. - 내연기관의 배기관에 장착되어 배기가스를 처리하는 배기가스 후처리 시스템의 제어방법에 있어서,
상기 배기가스 후처리 시스템은, 상기 배기가스를 승온시키기 위한 버너(Burner)와, 상기 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상 물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)와, 상기 입자상 물질을 포집하여 외부로 배출되는 상기 배기가스를 정화하는 미립자포집장치(DPF; Diesel Particulate matter Filter)를 포함하되, 상기 배기가스의 상류측에서부터 순차대로 상기 버너, 상기 디젤산화촉매장치 및 상기 미립자포집장치가 구비되되,
상기 배기가스 후처리 시스템의 제어방법은,
상기 미립자포집장치로 유입되는 배기가스를 가열하여 승온시키기 위하여 상기 버너의 동작을 제어하는 제어단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템의 제어방법.
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| KR1020190067801A KR20200141170A (ko) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법 |
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| KR1020190067801A KR20200141170A (ko) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어방법 |
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| KR20200141170A true KR20200141170A (ko) | 2020-12-18 |
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| KR (1) | KR20200141170A (ko) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20220097274A (ko) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 주식회사 크린어스 | 매연 저감 장치 및 이를 위한 동작 방법 |
| KR102539410B1 (ko) * | 2022-10-26 | 2023-06-05 | 에이치케이엠엔에스(주) | 배출가스 승온을 이용한 차량 배출가스 저감장치 활성화 방법 |
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2019
- 2019-06-10 KR KR1020190067801A patent/KR20200141170A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |