KR20210005503A - 배출 가스 후처리 시스템 및 방법 - Google Patents

배출 가스 후처리 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210005503A
KR20210005503A KR1020190133188A KR20190133188A KR20210005503A KR 20210005503 A KR20210005503 A KR 20210005503A KR 1020190133188 A KR1020190133188 A KR 1020190133188A KR 20190133188 A KR20190133188 A KR 20190133188A KR 20210005503 A KR20210005503 A KR 20210005503A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalytic converter
close
coupled
exhaust gas
underfloor
Prior art date
Application number
KR1020190133188A
Other languages
English (en)
Inventor
페프러 마쿠스
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Publication of KR20210005503A publication Critical patent/KR20210005503A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0255—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus to accelerate the warming-up of the exhaust gas treating apparatus at engine start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F02D41/064—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

배출 가스 후처리 시스템 및 방법이 개시된다.
배출 가스 후처리 시스템은 내연 기관으로부터 발생하는 배출 가스 상에 촉매적 처리를 수행하도록 된 근접 결합식 촉매 컨버터; 근접 결합식 촉매 컨버터로부터 배출 가스를 받고 이 배출 가스 상에 촉매적 처리를 수행하도록 된 언더플로어 촉매 컨버터; 그리고 열 교환 유체를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터 사이에서 열을 전달하도록 된 열 교환 시스템을 포함한다.

Description

배출 가스 후처리 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR EXHAUST GAS AFTER TREATMENT}
본 발명은 자동차의 내연 기관, 예를 들어 디젤 엔진이 작동하는 중에 배출 가스 후처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 배출 가스 후처리 방법에 관한 것이다.
촉매 컨버터는 내연 기관으로부터의 배출 가스 내의 유독 가스와 오염물을 덜 유독하거나 무독한 물질로 변환하거나 배출 가스 흐름으로부터 이러한 물질들을 거르는 배출 가스 배출량 제어 장치이다. 촉매 컨버터는 특히 휘발유 또는 디젤을 연료로 하는 내연 기관과 함께 사용된다.
선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR)은 촉매 컨버터에서 잘 알려진 기술 중 하나인데, NOx로 지칭되는 질소산화물은 촉매의 도움을 받아 질소 기체와 물로 변환된다. 예를 들어, 무수 암모니아, 암모니아수 또는 요소와 같은 기체 및/또는 액체 환원제가 배출 가스의 흐름에 첨가되고 촉매 상에 흡착된다.
SCR 컨버터는 적절히 작동하기 위하여 어느 정도의 온도를 요구하여 촉매 반응은 일반적으로 소위 활성 온도(light-off temperature)보다 높은 온도에서 시작된다. 통상적으로, SCR을 통과하는 배출 가스에 의하여 SCR은 가열된다. 이러한 이유로, 특히 냉 시동 동안 SCR 컨버터를 가열하고 이에 따라 NOx 배출량이 효과적으로 감소할 때까지 어느 정도의 시간이 걸린다.
제조업체는 소위 근접 결합식(close-coupled) 촉매 컨버터를 도입함으로써 이러한 단점을 해결하였는데, 여기서 촉매 컨버터의 장착 위치가 차량의 배기 시스템에서 언더바디(under-body) 및/또는 언더플로어(underfloor) 위치에서 엔진 룸(under-the-hood) 위치로 이동되어 엔진의 배기 매니폴드에 더 가까워지고, 이에 따라 촉매 컨버터가 활성 온도에 도달하는 시간이 감소한다. 미국공개특허 US 2008/0078165 A1은 이러한 근접 결합식 촉매 컨버터를 개시한다.
최근 배출 규제로 인한 NOx 배출량에 대한 엄격한 요구 사항을 충족시키기 위해 넓은 온도 범위에 걸쳐 효율적인 배출량 감소를 보장하기 위하여 촉매 컨버터의 전면적인 열 관리를 향상시키기 위한 노력이 진행되고 있다. 높은 엔진 부하로 인하여 500℃ 이상의 온도에서 SCR 효율이 저하될 수 있으므로, 낮은 온도 영역 외에 매우 높은 온도에서도 어려움을 제기하고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
그러므로, 촉매 컨버터를 더 효율적으로 작동시키기 위한 해결책을 찾을 필요가 있다.
이러한 목적으로, 본 발명은 제1항에 따른 시스템과 제11항에 따른 방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 양상에 따르면, 배출 가스 후처리 시스템은 내연 기관으로부터 발생하는 배출 가스 상에 촉매적 처리를 수행하도록 된 근접 결합식 촉매 컨버터; 근접 결합식 촉매 컨버터로부터 배출 가스를 받고 이 배출 가스 상에 촉매적 처리를 수행하도록 된 언더플로어 촉매 컨버터; 그리고 열 교환 유체를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터 사이에서 열을 전달하도록 된 열 교환 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 배출 가스 후처리 방법은 근접 결합식 촉매 컨버터로 내연 기관으로부터 발생하는 배출 가스 상에 촉매적 처리를 수행하는 단계; 언더플로어 촉매 컨버터가 근접 결합식 촉매 컨버터로부터 배출 가스를 받고, 언더플로어 촉매 컨버터가 이 배출 가스 상에 촉매적 처리를 수행하는 단계; 그리고 열 교환 시스템의 열 교환 유체를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터 사이에서 열을 전달하는 단계를 포함한다.
또한, 내연 기관과 본 발명의 실시예에 따른 배출 가스 후처리 시스템을 구비한 차량이 제공된다.
본 발명의 하나의 아이디어는 전체 시스템의 효율 및/또는 효과를 향상시키기 위하여 하나의 촉배 컨버터로부터 다른 하나의 촉매 컨버터로 열을 전달하는 열 교환 유체에 기초하여 정교하고 수요-통제된(demand-controlled) 열 관리를 통하여 두 개의 분리된 촉매 컨버터를 결합시키는 것이다. 어떠한 적절한 유체 및/또는 가스라도 그것이 촉매 컨버터들 사이에서 효율적이고 효과적인 열 전달을 위해 요구되는 특성들을 제공하는 한 열 교환 유체로 사용될 수 있다. 유체를 통한 열을 전달하기 위하여, 수요-통제될 수 있는 펌프 등과 같은 유체 흐름 제어 장치가 열 전달 비율을 조정하기 위하여 촉매 컨버터들 사이에 제공될 수 있다.
상기 열 관리 및 촉매 컨버터들 중 하나가 엔진에 가깝게 위치한다는 사실은 배출 가스의 온도가 낮은 조건(예를 들어, 엔진 시동, 저부하 도심 주행) 하에서 좋은 촉매 효율을 위해 촉매 시스템 앞에서 적절한 배출 가스 온도를 가능하게 한다. 또한, 상기 시스템은 잉여의 열을 근접 결합식 촉매 컨버터에서 언더플로어 촉매 컨버터로 전달함으로써, 높은 엔진 부하에서 변환 효율의 저하를 초래할 수 있는 핫스팟(hot spot), 예를 들어 500℃보다 높은 것을 방지할 수 있다. 또한, 근접 결합식 촉매 컨버터에서 언더플로어 촉매 컨버터로 열 전달은 언더플로어 촉매 컨버터가 효율적인 NOx 전환을 위해서는 여전히 너무 차가울 때 더 높은 엔진 부하에서 일반적으로 유리할 수 있다. 유사하게, 어떠한 경우에는 열이 언더플로어 촉매 컨버터에서 다시 근접 결합식 촉매 컨버터로 전달될 수 있다.
결과적으로, 촉매 시스템의 작동 효율은 낮은 온도에서 및 높은 온도에서 향상된다. 그러나, 중간 온도에서도 향상된 효율 및 효과를 위하여 두 개의 촉매 컨버터에 의해 열 에너지가 공유될 수 있다.
여기에서 사용된 "차량", "차량의" 또는 이와 유사한 다른 용어는 스포츠 유틸리티 차량(SUV)을 포함하는 승용차, 버스, 트럭, 다양한 상용 차량 등을 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그-인 하이브리드 전기 차량, 수소 동력 차량 및 다른 대체 연료 차량(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어진 연료)을 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 여기에서 언급되는 바와 같이, 하이브리드 차량은, 예를 들어 가솔린 동력 및 전기 동력 차량과 같이 두 개 이상의 동력원을 가진 차량이다.
본 발명의 유리한 실시예들 및 개선점들은 종속항에서 발견된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 시스템은 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터 모두가 주어진 엔진 작동 조건에서 최적으로 조합된 작동 효율로 작동하도록 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터 사이에서 열 교환 유체의 흐름을 제어하도록 된 제어 유닛을 더 포함한다. 상기 방법은 이에 대응하여 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터가 주어진 엔진 작동 조건에서 최적으로 결합된 작동 효율로 작동하도록 제어 유닛으로 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터 사이에서 열 교환 유체의 흐름을 제어하는 단계를 포함한다.
그러므로, 두 개의 촉매 컨버터가 결합된 시스템에서 가장 높은 배출량 감소 효율을 달성하기 위하여 열은 하나의 촉매 컨버터에서 다른 하나의 촉매 컨버터로 전달될 수 있다. 예를 들어, 열을 언더플로어 촉매 컨버터로 전달하기에 충분한 이용 가능한 에너지가 근접 결합식 촉매 컨버터에 있을 수 있다. 이 잉여의 열을 전달함으로써 언더플로어 촉매 컨버터의 효율이 특정 운전 상황 및/또는 엔진 작동 조건 하에서 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 시스템은 근접 결합식 촉매 컨버터의 상류에 배치되어 배출 가스의 엔진 출구 온도를 측정하도록 된 제1온도 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 시스템은 근접 결합식 촉매 컨버터의 하류 및 언더플로어 촉매 컨버터의 상류에 배치되어 배출 가스의 배기 파이프 온도를 측정하도록 된 제2온도 센서를 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 측정된 온도들을 기초로 열 교환 유체의 흐름을 제어하도록 되어 있을 수 있다. 상기 방법은 이에 따라 근접 결합식 촉매 컨버터 상류의 제1온도 센서로 배출 가스의 엔진 출구 온도를 측정하는 단계와, 근접 결합식 촉매 컨버터 하류 및 언더플로어 촉매 컨버터 상류의 제2온도 센서로 배출 가스의 배기 파이프 온도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 상기 시스템은 촉매 컨버터에 의하여 이미 제공된 온도 센서들을 활용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 시스템은 이 작업을 위해 특별히 제공된 센서들을 사용할 수 있다. 제어 유닛은 촉매 컨버터들 사이의 유체 흐름을 조절하기 위하여 온도 센서들뿐만 아니라, 예를 들어 펌프와 같은 유체 흐름 제어 장치에 통신이 가능하도록 결합될 수 있다. 제어 유닛은 예를 들어 마이크로프로세서 등과 같은 계산 유닛을 포함하거나, 이러한 장치에 결합될 수 있어 심지어 진보되고 복잡한 제어 전략들이 촉매 시스템의 최적 작동을 위해 고안되고 실행될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 제어 유닛은 엔진 제어 유닛 및/또는 엔진 제어 모듈에 결합되거나 그것들의 일부일 수 있으며, 엔진 제어 모듈은 제어 유닛에 현재의 엔진 작동 조건 및/또는 현재 주행 상황에 대한 정보를 제공할 수 있다. 추가적으로, 상기 시스템은 차량의 보조 및/또는 자율 주행 유닛에 결합될 수 있으며, 차량의 보조 및/또는 자율 주행 유닛은 열 교환 시스템을 위한 제어 전략을 정의할 때 고려될 수 있는 주행 이력 및/또는 추가 주행 데이터를 상기 시스템에 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제어 유닛은 엔진 작동 조건이 고부하 주행을 포함하는 경우 열이 근접 결합식 촉매 컨버터에서 언더플로어 촉매 컨버터로 전달되도록 열 교환 유체의 흐름을 제어하도록 되어 있을 수 있다.
따라서, 열 교환 시스템의 하나의 가능한 제어 모드에서, 열은 근접 결합식 촉매 컨버터에서 언더플로어 촉매 컨버터로 전달될 수 있다. 하나의 예에서, 근접 결합식 촉매 컨버터는 이미 가열되고 효율적인 작동 영역에서 완전히 기능할 수 있어, 예를 들어 언더플로어 촉매 컨버터가 활성 온도 및/또는 최적 온도에 도달하지 못한 경우 언더플로어 촉매 컨버터의 효율을 향상시키기 위하여 잉여의 열 에너지가 언더플로어 촉매 컨버터로 전달될 수 있다. 다른 예에서, 교외 주행, 고속도로 주행, 오르막 주행 등과 같은 경우 배출 가스의 온도는 근접 결합식 촉매 컨버터의 앞에서 너무 높을 수 있다. 이 경우, 배출 가스 및 근접 결합식 촉매 컨버터의 온도는 이용 가능한 열의 일부를 언더플로어 촉매 컨버터에 전달함으로써 재빠르게 낮춰질 수 있다. 따라서, 근접 결합식 촉매 컨버터에서 과열에 따른 효율의 저하가 방지될 수 있다. 동시에, 언더플로어 촉매 컨버터는 더 효율적인 작동점에서 작동될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 작동 조건이 고부하 주행에서 저부하 주행, 무부하 주행 및 엔진 꺼짐 양상 중 적어도 하나로의 변화를 포함할 때 열이 언더플로어 촉매 컨버터에서 근접 결합식 촉매 컨버터로 전달되도록 제어 유닛은 열 교환 유체의 흐름을 제어하도록 되어 있을 수 있다.
따라서, 열 교환 시스템의 다른 가능한 제어 모드에서 열은 언더플로어 촉매 컨버터에서 근접 결합식 촉매 컨버터로 전달될 수 있다. 하나의 예에서, 근접 결합식 촉매 컨버터는 언더플로어 촉매 컨버터 내에 이미 저장된 에너지를 활용함으로써 급속 냉각을 방지할 수 있다. 예를 들어, 고부하 주행에서 아이들 및/또는 저부하 주행으로 전환되는 차량의 작동 변경 중에 이 모드가 사용될 수 있다. 내연 기관이 꺼질 때, 예를 들어 하이브리드 차량의 전기 주행 모드에서 에너지는 또한 언더플로어 촉매 컨버터로부터 전달될 수 있다. 따라서, 열은 근접 결합식 촉매 컨버터를 적절한 온도, 예를 들어 활성 온도 이상으로 유지하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 작동 조건이 엔진 웜업 양상과 저부하 주행 중 적어도 하나를 포함할 때 열이 근접 결합식 촉매 컨버터에서 언더플로어 촉매 컨버터로 전달되지 않도록 제어 유닛은 열 교환 유체의 흐름을 제어하도록 되어 있을 수 있다.
예를 들어, 엔진이 엔진 웜업 모드(예를 들어, 냉 시동 시) 또는 도심 주행 동안 낮은 배출 가스 온도로 작동할 때, 모든 이용 가능한 배기 에너지는 근접 결합식 촉매 컨버터를 효율적인 작동 영역에 유지하거나 최대한 빠르게 효율적인 작동 영역으로 가져오기 위하여 근접 결합식 촉매 컨버터에 의하여 보관될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 촉매 컨버터가 결합된 시스템에서 가장 높은 배출량 감소 효율을 달성하기 위하여 열은 하나의 촉매 컨버터에서 다른 하나의 촉매 컨버터로 전달될 수 있다. 따라서, 근접 결합식 촉매 컨버터와 언더플로어 촉매 컨버터의 효율이 특정 운전 상황 및/또는 엔진 작동 조건 하에서 증가될 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
첨부된 도면은 본 발명을 더 잘 이해하도록 제공되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 본 발명의 다른 실시예들과 본 발명이 의도하고 있는 다양한 장점들은 후술하는 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있으므로 쉽게 인식될 것이다. 도면의 구성요소들은 반드시 서로에 대하여 치수가 정확할 필요가 없다. 달리 지시되지 않는 한, 도면에서 유사한 도면 번호는 유사하거나 기능적으로 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배출 가스 후처리 시스템이 구비된 차량을 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 시스템으로 수행하는 배출 가스 후처리 방법의 흐름도를 보여 준다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 시스템의 예시적인 작동 모드를 보여 준다.
비록 특정 실시예들이 여기에서 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 대체물 및/또는 균등물들이 도시되고 설명된 특정 실시예를 대체할 수 있음이 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 일반적으로, 본 출원은 여기에서 논의된 특정 실시예들의 임의의 수정 또는 변형을 포함하도록 의도된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배출 가스 후처리 시스템(10)이 구비된 차량(100)을 개략적으로 도시하고 있다. 도 2는 도 1의 시스템(10)으로 수행하는 배출 가스 후처리 방법(M)을 보여 준다. 도 3 내지 도 5는 도 1의 시스템(10)의 예시적인 작동 모드를 보여 준다.
시스템(10)은 차량(100)의 내연 기관(101), 예를 들어 디젤 엔진으로부터 배출되는 배출 가스(8)를 정화하도록 되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 시스템(10)은 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2)를 포함하는 일련의 배출 가스 후처리 장치들을 포함한다. 그러나, 시스템(10)은, 예를 들어 디젤 매연 필터 등과 같은 추가 촉매 장치들을 가질 수 있다. 이 특정 실시예에서, 촉매 컨버터(1, 2)는 선택적 촉매 환원(SCR) 장치가 될 수 있으며, SCR 장치는 가스 및/또는 액체 환원제를 촉매 컨버터(1, 2) 내의 촉매 반응에서 환원 물질로 작용하는 배출 가스(8)에 분사함으로써 통상의 방식으로 배출 가스(8)를 처리할 수 있다. 예를 들어, 촉매 컨버터(1, 2)는 입구면과 출구면(도시하지 않음) 사이에 배치된 촉매 활성 기질을 포함할 수 있다. 상기 기질은, 예를 들어 배출 가스(8)가 촉매 처리를 위해 안내되는 복수개의 촉매 활성 서브채널(sub-channel)을 제공하는 벌집 구조의 세라믹 모노리스(monolith)를 일반적인 방식으로 포함할 수 있다.
근접 결합식 촉매 컨버터(1)는 엔진(101)으로부터의 배출 가스(8) 흐름에 촉매적 처리를 수행하기 위하여 엔진(101) 후측에 가깝게 배치된다. 이렇게 처리된 배출 가스(8)는 이후 배기 파이프(11)에 의하여 차량(100)의 언더플로어에서 엔진(101)의 더 하류에 배치된 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 안내된다. 언더플로어 촉매 컨버터(2)에서 처리된 후, 배출 가스(8)는 배기 출구(14)에서 배출된다.
시스템(10)은 열 교환 유체(4)(도 3 내지 도 5 참고)를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열을 전달하도록 된 열 교환 시스템(3)을 더 포함한다. 열 교환 시스템(3)은 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하도록 된 제어 유닛(5)에 의하여 제어되어 촉매 컨버터(1, 2) 모두가 주어진 엔진 작동 조건에 대하여 최적으로 조합된 작동 효율로 작동될 수 있다.
시스템(10)은 배출 가스(8)의 엔진 출구 온도를 측정하기 위하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 상류에 배치된 제1온도 센서(6)와, 배출 가스(8)의 배기 파이프 온도를 측정하기 위하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 하류 및 언더플로어 촉매 컨버터(2)의 상류에 배치된 제2온도 센서(7)를 더 포함한다. 온도 센서(6, 7)는 제어 유닛(5)과 통신이 가능하도록 결합되어 결국 엔진 제어 유닛(도시하지 않음) 등에 결합되거나 그 일부가 될 수 있다. 따라서, 측정된 온도는 현재 엔진 작동 조건 및/또는 차량(100)의 현재 주행 상황에 따라 열 교환 시스템(3)을 위한 적절한 제어 전략을 도출하기 위하여 제어 유닛(5)에 의하여 사용될 수 있다.
열 교환 시스템(3)은 촉매 컨버터(1, 2)를 서로 연결하고 열 교환 유체(4)를 촉매 컨버터(1, 2) 중 하나로부터 다른 하나로 안내하는 복수의 열 교환 파이프(12)를 포함한다. 이러한 목적을 위하여, 촉매 컨버터(1, 2)를 통한 배출 가스(8)의 흐름 방향에 대하여 측면에 열 저장 쉘(heat storage shell)(13)을 갖도록 구성된다. 열 저장 쉘(13)에는 열 교환 매체(4)가 들어 있고, 열 저장 쉘(13)은 열 교환 파이프(12)와 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되어 있다.
또한, 시스템(10)은 열 교환 파이프(12)를 통하여 열 교환 유체(4)를 펌핑하도록 된 적어도 하나의 유체 펌프(9)를 포함한다. 유체 펌프(9)는 열 교환 유체(4)의 흐름을 조절하기 위하여 계속적으로 조절될 수 있다. 유체 펌프(9)는 촉매 컨버터(1, 2) 모두의 작동 온도를 최적의 배출물 환원 효율을 가진 최적의 작동점으로 가져가기 위하여 촉매 컨버터(1, 2) 사이의 열 전달을 조정하도록 제어 유닛(5)에 의하여 제어된다.
도 3 내지 도 5는 시스템(10)의 세 개의 예시적인 작동 모드를 도시한다.
도 3은 차량(100)의 냉 시동 양상을 도시하는데, 엔진이 막 시동되었고 이제 웜업 중이다. 이 경우, 시스템(10)이 효과적으로 NOx 배출량을 저감하기 시작하는 포인트로 시스템(10)을 가져가기 위하여, 근접 결합식 촉매 컨버터(1)를 활성 온도, 예를 들어 180℃로 가져가는데 가장 높은 우선권이 있을 수 있다.
이 경우, 열 교환 유체(4)의 흐름이 제어 유닛(5)에 의하여 제어되어 근접 결합식 촉매 컨버터(1)를 가능한 한 빨리 가열하기 위하여 열이 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로부터 언더플로어 촉매 컨버터(2)에 전달되지 않는다. 근접 결합식 촉매 컨버터(1)는 엔진(1)에 가깝게 위치하여 엔진(101)과 근접 결합식 촉매 컨버터(1) 사이에서 배기 파이프(11)를 통한 열 손실이 최소화된다.
유사한 방식으로, 도 1의 작동 모드는, 예를 들어 도심 주행 등과 같이 낮은 배출 가스 온도를 가진 다른 시나리오에 적용될 수 있다.
근접 결합식 촉매 컨버터(1)가 허용 가능한 작동 온도에 도달하자 마자, 과잉 에너지는 이후 언더플로어 촉매 컨버터(2)에 전달될 수 있다.
도 4는 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로부터 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 및 다시 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 열 교환 파이프(12)를 통하여 열 교환 유체(4)를 순환시키는 것에 의하여 열 에너지를 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로부터 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 전달하는 작동 모드의 예를 보여 준다. 열 교환 유체(4)는 근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 열 저장 쉘(13)에서 가열된다(도 4의 좌측 상부의 화살표 참고). 열 에너지는 이후 언더플로어 촉매 컨버터(2)의 해당 열 저장 쉘(13)에서 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 전달된다(도 4의 우측 상부). 이 과정에서 열 교환 유체(4)는 냉각되고, 이후 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 다시 이동된다. 따라서, 두 개의 촉매 컨버터(1, 2) 사이에 폐쇄 가열 회로가 제공된다.
도 4의 작동 모드는 또한 근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 입구에서 배출 가스(8)의 온도가 너무 높아(예를 들어 500℃ 이상) 효율의 저하를 가져올 수 있는 주행 조건에 적용될 수 있다. 이러한 시나리오의 예로는 교외 주행, 고속도로 주행, 언덕길 주행, 디젤 매연 필터의 재생 등을 포함한다. 근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 주(효율적인) 작동 범위는, 예를 들어 약 180℃와 450℃(엔진 출구 온도) 사이이다. 다른 한편으로, 언더플로어 촉매 컨버터(2)는 기본적으로 배기 파이프(11)를 통한 열 손실로 인하여 보다 높은 엔진 출구 온도, 예를 들어 350℃와 750℃ 사이에서 작동할 수 있다. 시스템(10)의 제어 유닛(5)은 열 흐름을 조절하고, 이에 따라 촉매 컨버터(1, 2) 사이의 온도 범위를 조절하여 각 엔진 작동 조건에서 최적의 작동점에 도달할 수 있다.
도 5는 열이 언더플로어 촉매 컨버터(2)로부터 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 다시 전달되는 다른 예를 보여준다. 예를 들어, 이러한 엔진 작동 조건의 예는 고부하에서 아이들 및/또는 엔진-꺼짐 양상으로 변화되는 경우이다. 따라서, 제어 유닛(5)은 이러한 경우에서 열 흐름을 조절하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)가 그 온도를 유지하고, 이에 따라 효율적인 작동 모드에서 구동을 계속할 수 있도록 한다.
도 2의 방법(M)은 이에 따라 M1 하에서 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 내연 기관(101)으로부터의 배출 가스(8) 흐름에 촉매적 처리를 수행하고, M2 하에서 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로부터 언더플로어 촉매 컨버터(2)가 배출 가스(8)를 받아 언더플로어 촉매 컨버터(2)가 이 배출 가스(8)에 촉매적 처리를 수행하는 것을 포함한다.
상기 방법(M)은 M3 하에서 열 교환 시스템(3)의 열 교환 유체(4)를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열을 전달하는 것을 더 포함한다. 상기 방법(M)은 M4 하에서 근접 결합식 촉매 컨버터(1) 상류의 제1온도 센서(6)로 배출 가스(8)의 엔진 출구 온도를 측정하는 것을 더 포함한다. 상기 방법(M)은 M5 하에서 근접 결합식 촉매 컨버터(1) 하류 및 언더플로어 촉매 컨버터(2) 상류의 제2온도 센서(7)로 배출 가스(8)의 배기 파이프 온도를 측정하는 것을 더 포함한다. 상기 방법(M)은 두 개의 촉매 컨버터(1, 2)가 주어진 엔진 작동 조건에서 최적으로 조합된 작동 효율로 작동되도록 M6 하에서 제어 유닛(5)으로 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하는 것을 더 포함한다.
전술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들이 하나 이상의 예들 또는 본 개시를 간소화하기 위한 목적을 가진 예들로 그룹화된다. 상기 설명은 예시적인 것이며 제한하기 위한 목적이 아님을 이해하여야 한다. 서로 다른 특징들 및 실시예들의 모든 대체물, 변형물 및 균등물을 포함하기 위한 목적이다. 상기 설명으로부터 다양한 많은 예시들이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 것이다. 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 실제 응용을 설명하고, 그것에 의하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 다른 자가 본 발명 및 생각할 수 있는 특정 용도에 적합한 다양하게 변형된 다양한 실시예를 활용 가능하도록 하기 위하여 선택되고 기재된다.
1: 근접 결합식 촉매 컨버터 2: 언더플로어 촉매 컨버터
3: 열 교환 시스템 4: 열 교환 유체
5: 제어 유닛 6: 제1온도 센서
7: 제2온도 센서 8: 배출 가스
9: 유체 펌퍼 10: 배출 가스 후처리 시스템
11: 배기 파이프 12: 열 교환 파이프
13: 열 저장 쉘 14: 배기 출구
100: 차량 101: 내연 기관
M: 방법 M1-M6: 방법 단계들

Claims (13)

  1. 배출 가스 후처리 시스템(10)에 있어서,
    내연 기관(101)으로부터의 배출 가스(8) 흐름 상에 촉매적 처리를 수행하도록 된 근접 결합식 촉매 컨버터(1);
    근접 결합식 촉매 컨버터(1)로부터 배출 가스(8)를 받고 이 배출 가스(8) 상에 촉매적 처리를 수행하도록 된 언더플로어 촉매 컨버터(2); 그리고
    열 교환 유체(4)를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열을 전달하도록 된 열 교환 시스템(3);
    을 포함하는 배출 가스 후처리 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서,
    근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 모두가 주어진 엔진 작동 조건에서 최적으로 조합된 작동 효율로 작동하도록 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하도록 된 제어 유닛(5)을 더 포함하는 시스템(10).
  3. 제2항에 있어서,
    근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 상류에 배치되어 배출 가스(8)의 엔진 출구 온도를 측정하도록 된 제1온도 센서(6); 그리고
    근접 결합식 촉매 컨버터(1)의 하류 및 언더플로어 촉매 컨버터(2)의 상류에 배치되어 배출 가스(8)의 배기 파이프 온도를 측정하도록 된 제2온도 센서(7);
    를 더 포함하고,
    제어 유닛(5)은 측정된 온도들을 기초로 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하도록 되어 있는 시스템(10).
  4. 제2항에 있어서,
    제어 유닛(5)은 엔진 작동 조건이 고부하 주행을 포함할 때 열이 근접 결합식 촉매 컨버터(1)에서 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 전달되도록 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하도록 된 시스템(10).
  5. 제2항에 있어서,
    제어 유닛(5)은 엔진 작동 조건이 고부하 주행에서 저부하 주행, 무부하 주행 및 엔진 꺼짐 양상 중 적어도 하나로의 변화를 포함할 때 열이 언더플로어 촉매 컨버터(2)에서 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 전달되도록 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하도록 된 시스템(10).
  6. 제2항에 있어서,
    제어 유닛(5)은 엔진 작동 조건이 엔진 웜업 양상과 저부하 주행 중 적어도 하나를 포함할 때 열이 근접 결합식 촉매 컨버터(1)에서 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 전달되지 않도록 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하도록 된 시스템(10).
  7. 내연 기관(101)과 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 배출 가스 후처리 시스템을 가지는 차량(100).
  8. 배출 가스 후처리 방법(M)에 있어서,
    근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 내연 기관(101)으로부터의 배출 가스(8) 흐름 상에 촉매적 처리를 수행하는 단계(M1);
    언더플로어 촉매 컨버터(1)가 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로부터 배출 가스(8)를 받고, 언더플로어 촉매 컨버터(2)가 이 배출 가스(8) 상에 촉매적 처리를 수행하는 단계(M2); 그리고
    열 교환 시스템(3)의 열 교환 유체(4)를 통하여 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열을 전달하는 단계(M3);
    를 포함하는 배출 가스 후처리 방법(M).
  9. 제8항에 있어서,
    근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2)가 주어진 엔진 작동 조건에서 최적으로 결합된 작동 효율로 작동하도록 제어 유닛(5)으로 근접 결합식 촉매 컨버터(1)와 언더플로어 촉매 컨버터(2) 사이에서 열 교환 유체(4)의 흐름을 제어하는 단계(M6)를 더 포함하는 방법(M).
  10. 제9항에 있어서,
    근접 결합식 촉매 컨버터(1) 상류의 제1온도 센서(6)로 배출 가스(8)의 엔진 출구 온도를 측정하는 단계(M4); 그리고
    근접 결합식 촉매 컨버터(1) 하류 및 언더플로어 촉매 컨버터(2) 상류의 제2온도 센서(7)로 배출 가스(8)의 배기 파이프 온도를 측정하는 단계(M5);
    를 더 포함하고,
    상기 측정된 온도에 기초하여 제어 유닛(5)에 의하여 열 교환 유체(4)의 흐름이 제어되는 방법(M).
  11. 제9항에 있어서,
    엔진 작동 조건이 고부하 주행을 포함할 때 열이 근접 결합식 촉매 컨버터(1)에서 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 전달되도록 열 교환 유체(4)의 흐름이 제어 유닛(5)에 의하여 제어되는 방법(M).
  12. 제9항에 있어서,
    엔진 작동 조건이 고부하 주행에서 저부하 주행, 무부하 주행 및 엔진 꺼짐 양상 중 적어도 하나로의 변화를 포함할 때 열이 언더플로어 촉매 컨버터(2)에서 근접 결합식 촉매 컨버터(1)로 전달되도록 열 교환 유체(4)의 흐름이 제어 유닛(5)에 의하여 제어되는 방법(M).
  13. 제9항에 있어서,
    엔진 작동 조건이 엔진 웜업 양상과 저부하 주행 중 적어도 하나를 포함할 때 열이 근접 결합식 촉매 컨버터(1)에서 언더플로어 촉매 컨버터(2)로 전달되지 않도록 열 교환 유체(4)의 흐름이 제어 유닛(5)에 의하여 제어되는 방법(M).
KR1020190133188A 2019-07-03 2019-10-24 배출 가스 후처리 시스템 및 방법 KR20210005503A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019209792.8 2019-07-03
DE102019209792.8A DE102019209792A1 (de) 2019-07-03 2019-07-03 System und Verfahren zur Abgasnachbehandlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210005503A true KR20210005503A (ko) 2021-01-14

Family

ID=74092737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190133188A KR20210005503A (ko) 2019-07-03 2019-10-24 배출 가스 후처리 시스템 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20210005503A (ko)
DE (1) DE102019209792A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022154573A1 (ko) 2021-01-14 2022-07-21 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 이차전지 셀 생산 장치 및 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3121174A1 (fr) * 2021-03-25 2022-09-30 Psa Automobiles Sa Dispositif de depollution des gaz d’echappement d’un vehicule

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022154573A1 (ko) 2021-01-14 2022-07-21 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 이차전지 셀 생산 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019209792A1 (de) 2021-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10060319B2 (en) Internal combustion engine
US7251932B2 (en) Exhaust system and method for controlling exhaust gas flow and temperature through regenerable exhaust gas treatment devices
US20170114690A1 (en) Systems and methods to reduce reductant consumption in exhaust aftertreatment systems
EP2886815B1 (en) Exhaust gas purification device, and method for thawing liquid reducing agent or precursor thereof
US11920506B2 (en) Multiple heater exhaust aftertreatment system architecture and methods of control thereof
WO2018194046A1 (ja) プラグインハイブリッド車両
JP2000186531A (ja) リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関
JP2013517415A (ja) 排気システムを有する圧縮点火エンジン
US20130306156A1 (en) Apparatus having an exhaust gas treatment device with an injector for supplying a fluid, motor vehicle having the apparatus and method for operating the motor vehicle
KR20210005503A (ko) 배출 가스 후처리 시스템 및 방법
CN108060957B (zh) 排气后处理装置转换效率优化
CN111386388A (zh) 用于运行尤其是机动车的排气设备的方法
CN109404101B (zh) 排气系统
JP2010185434A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR20230096104A (ko) 촉매 변환기를 전기적으로 가열하는 방법 및 장치
WO2015046506A1 (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
CN112590756A (zh) 混合动力系统运行状态控制方法及装置
CN110566317A (zh) 机动车辆及操作方法
CN219509699U (zh) 一种电加热排气后处理装置
EP4030041B1 (en) Systems and methods for thermal management of aftertreatment systems
KR20230161632A (ko) 엔진의 후처리 시스템 및 이의 제어 방법
US11815002B2 (en) Systems and methods for modelling aftertreatment temperature of a vehicle
CN114738082A (zh) 一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统
JPH0437223Y2 (ko)
KR20210069174A (ko) 차량용 듀얼 선택적 환원 촉매 장치 및 그 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal