KR100370678B1 - 촉매효율의검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 촉매의 상류에 산소 프로브를 사용하고 촉매의 하류에 산소 프로브를 사용하여 촉매의 효율을 검사하는 방법에 관한 것이다. 여기서, 풍부한 혼합물 또는 결핍된 혼합물에 대한 촉매 상류의 산소 프로브 및 촉매 하류의 산소 프로브의 시간 비율이 형성된다. 촉매는 상기 비율 수준중 더 작은 양으로 얻어진 수준이 예측가능한 한계 수준의 값보다 더 작을 경우에 충분한 효율을 갖는다.

Description

촉매 효율의 검사 방법
본 발명은 촉매의 상류 및 하류에 산소 프로브(probe)를 사용하여 내연기관의 배기 가스 통로에서 촉매의 효율을 검사하는 방법에 관한 것이다.
내연기관에 있어서, 유해한 물질의 배출은 촉매 후처리에 의해 감소될 수 있다. 촉매 후처리는 배기 가스의 특정 조성물, 즉 소위 화학량론적 혼합물을 처리하기 위한 것이다. 이러한 목적은, 혼합물의 조성을 바람직한 수준의 좁은 제한치 내에서 주기적으로 조절하는 소위 람다 프로브(lambda probe)에 의한 혼합물의 조절에 의해 달성된다. 이를 위하여, 상기 프로브는 연료/공기 혼합물이 농후한 경우에는 고전압(농후한 전압)을 방사하고 연료/공기 혼합물이 희박한 경우에는 저전압(희박한 전압)을 방사한다. 이들 사이에는 λ=1인 특징을 갖는 전압 점프가 존재한다.
촉매는 예컨대, 실화(misfire)시나 실수로 납-함유 연료를 사용함에 의해 작업 도중에 결함을 갖게 될 수 있다. 촉매가 불완전하게 되면, 배기 가스는 더 이상 정화되지 않거나 부분적으로만 정화된다.
따라서, 촉매의 기능용량을 감시하는 것이 요구된다. 촉매를 검사하기 위하여, 촉매의 상류 및 하류에 산소 프로브를 사용하는 여러가지 방법이 공지되어 있다. 예를 들어, 독일특허 제 2,304,622호, 3,830,515호 및 2,328,459호에는 2개의 산소 프로브로부터의 출력 신호간의 차이를 평가하는 방법이 개시되어 있다. 독일특허 제 2,444,334호, 3,841,685호 및 4,101,616호에는 촉매 효율을 측정하는 방법으로, 2개의 프로브 사이에서 농후물로부터 희박물로 혹은 그 반대로의 전환을 위한 시간 지연을 이용하는 것이 기재되어 있다. 유럽 특허 제 0,466,311호 및 0,478,133호에는 혼합물 조성이 인위적으로 변경된 후, 2가지 프로브의 신호 경향을 서로 비교하는 검사 방법이 상술되어 있다.
본 발명의 목적은 촉매의 기능용량 또는 효율을 신뢰성있게 검사할 수 있는 다른 방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 촉매의 상류 및 하류에 2개의 람다 프로브가 사용된다. 촉매의 산소 저장용량의 크기는 촉매 효율의 측정치로서 사용된다. 만약 촉매가 고효율을 갖는다면, 람다 제어기에 의해 생성되는 촉매 상류의 람다 파동(lambda fluctuation)이 촉매의 산소 저장용량에 의해 평평하게 된다.
만약 촉매가 여전히 낮은 효율만을 갖는다면, 즉 노화, 납함유 연료 또는 실화로 인한 오염의 결과로 낮은 산소 저장용량을 갖는다면, 촉매 상류의 람다 파동을 촉매 하류에서도 볼 수 있다· 촉매 하류의 람다 파동은 배기 가스 중의 산소 함량을 측정하는 람다 프로브에 의해 측정된다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 특정 실험 기간동안에 촉매 상류의 람다 프로브가 농후치를 가리키는 기간(이하, 촉매 상류의 농후시간 이라 함) 및 촉매 상류의 람다 프로브가 희박치를 가리키는 기간(이하, 촉매 상류의 희박시간이라 함)이 결정된다.
동일한 방법이 촉매 하류의 람다 프로브(촉매 하류의 농후시간 또는 희박시간)에 대해서 수행된다.
그리고 나서, 촉매 하류의 농후시간/촉매 상류의 농후시간 및 촉매 하류의 희박시간/촉매 상류의 희박시간에 대한 비율이 형성된다.
만약 이들 비율 중 적어도 하나가 0에 근접한다면, 신호는 충분히 평평하게 된다. 바꿔 말하면, 촉매는 충분히 높은 효율을 갖는다.
2개의 비율값 중에서 낮은 값이 형성된 후에 통계적으로 평가되는데, 측정 싸이클이 높은 산포도를 갖기 때문에, 예를 들면, 불완전한 촉매의 존재에도 불구하고 개별 측정 싸이클은 사실과 달리 완전한 촉매를 암시하는 경우가 생길 수 있다. 통계적 평가의 결과로서, 촉매가 계속해서 작용하는 잔여 효율을 탐지하는 것이 또한 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 방법은 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다.
제 1도는 본 발명에 따른 흐름도을 도식화한 것이다.
내연기관이 거의 정상 상태(steady-slate)에 있을 때에만 검사가 이루어질 수 있다. 냉각수의 온도는 최소 임계치 이상이어야 하고, 촉매는 작동온도에 있어야 하며, 또한 람다 조절이 작동되어야만 한다. 실험 기간(A)의 시작시, 모든 계수기들은 0으로 설정한다(본 방법의 단계 S1). 촉매의 상류 및 하류의 람다 프로브로부터의 프로브 신호의 검색은 주기적으로, 예컨대 처리 컴퓨터에 의한 비율로 수행된다.
본 방법의 단계 S2에서는, 촉매 상류의 프로브로부터의 신호가 농후한 혼합물을 가리키는지 희박한 혼합물을 가리키는지를 점검한다. 만약 혼합물이 농후하다면, 단계 S3으로 분기되고 촉매 상류의 프로브의 "농후시간" 에 대한 시간 계수치(VFZ)는 1만큼 증가된다. 만약 혼합물이 희박하다면, 단계 S4로 분기되고 촉매 상류의 프로브의 "희박시간" 에 대한 시간 계수치(VMZ)가 1만큼 증가된다.
상기 2가지 경우에 있어서, 이 두 경우 모두 단계 S5로 진행되어, 촉매 하류의 프로브로부터의 신호를 점검한다. 만약 이 신호가 농후한 혼합물을 가리킨다면, 단계 S6으로 분기되고 촉매 하류의 프로브에 대한 "농후시간 계수치" (NFZ)는 1만큼 증가된다. 그러나, 상기 신호가 희박한 혼합물을 가리킨다면, 단계 S7로 분기되고 촉매 하류의 프로브에 대한 "희박시간 계수치" (NMZ)가 1만큼 증가된다.
이러한 2가지 경우에 있어서, 모두 단계 S8로 진행되고, 여기서 시험 기간에 대한 시간 계수치(ZZ)가 1만큼 증가된다. 단계 S9에서는, 시험 기간이 경과되었는지를 점검한다. 만약 경과되지 않았다면, 다시 B로 돌아가서 프로브 신호가 다시 한번 평가된다.
반대로, 시험기간이 경과되었다면, 측정된 시간이 평가된다. 단계 S10에서는, 촉매 하류의 프로브에 의해 측정된 농후시간의 지속기간과 촉매상류의 람다 프로브에서 측정된 농후시간의 지속기간의 비율(VF)이 표시된다. 단계 S11에서는, 마찬가지 방법으로 촉매의 상류 및 하류에서 측정된 희박시간의 지속기간에 대한 비율(VM)이 표시된다.
단계 S12에서는, 상기 2개의 비율로부터 최소값(Vmin)이 계산된다. 단계 S13에서, 상기 최소값은 평균화(GVmin), 예컨대 기울기 평균화(sliding averaging)된다.
이렇게 해서 얻은 GVmin의 값이 소정의 제한치(GW)와 같거나 그 보다 작다면, 단계 S14로부터 단계 S15로 분기되어, 촉매가 충분히 높은 효율을 갖는다는 사실이 예컨대 통계 평가회로(도시 안함)로 통보된다(촉매 O.K.). 상기 제한치(GW)는 내연기관의 부하 및 속도에 종속될 수 있다.
그러나, 만약 제한치를 초과한다면, 단계 S14로부터 단계 S15로 분기되어, 통계 평가회로의 중간단계로 적합하다면, 촉매가 더 이상 충분한 효율을 갖지 않는다고 통보된다(촉매 불완전).
그 다음에는, 본 방법의 초기(A)로 복귀되고, 필수적 경계 조건이 존재하는 경우에 새로운 점검이 시작된다.

Claims (4)

  1. 촉매의 상류 및 하류에 산소 프로브를 갖추고 촉매의 효율을 검사하는 방법에 있어서,
    시험 기간 동안, 촉매 하류의 산소 프로브와 촉매 상류의 산소 프로브가 농후한 혼합물을 가리키는 시간비율(VF) 및 촉매 하류의 산소 프로브와 촉매 상류의 산소 프로브가 희박한 혼합물을 가리키는 시간비율(VM)을 형성하고,
    상기 2개의 시간비율(VF 및 VM) 중에서 더 작은 값(Vmin)을 취하고, 상기 값(Vmin)이 소정의 제한치(GW) 이하인 경우에는 촉매의 효율을 충분한 것으로 평가하며, 이러한 촉매 효율 검사가 내연기관이 정상 상태(steady-state)에 있을 때 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 희박시간 비율 및 농후시간 비율 중 더 낮은 값(Vmin)을 상기 제한치(GW)와 비교하기 전에 평균화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 촉매 효율 검사의 결과가 통계 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 시간비율의 제한치(GW)가 내연기관의 부하 및 속도에종속되는 것을 특징으로 하는 방법.
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