KR100592695B1 - 배기가스 정제 촉매의 작업성 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도 측정과 함께 일산화탄소(CO) 농도를 직접 측정하여 점화 온도와 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)를 갖는, 디젤 엔진용 배기가스 정제 촉매의 작업성을 검사하는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 수학식 1과 같이 온도 차이(ΔT)를 측정하고 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)를 평가함으로써 촉매의 잔존 촉매 활성을 평가함을 특징으로 한다.
수학식 1
Figure 112004011229003-pat00001
상기 식에서,
TE는 배기가스의 현재 촉매 출구 온도이고,
TCO,50%,fresh는 속도 및 적재량의 함수로서 저장된 새로운 촉매의 일산화탄소에 대한 점화 온도이다.
배기가스 정제 촉매, 촉매의 작업성 검사, 일산화탄소 전환율, 디젤 엔진, 점화 온도

Description

배기가스 정제 촉매의 작업성 검사 방법{Process for checking the operatability of an exhaust gas purification catalyst}
도 1은 디젤 엔진의 배기가스 중에 함유된 탄화수소(HC), 질소 산화물(NOX) 및 일산화탄소(CO)에 대한 새로운 촉매의 오염물 전환율의 시간 의존성을 나타낸다.
도 2는 디젤 엔진의 배기가스 중에 함유된 탄화수소(HC), 질소 산화물(NOX) 및 일산화탄소(CO)에 대한 노화된 촉매의 오염물 전환율의 시간 의존성을 나타낸다.
도 3은 촉매의 일산화탄소에 대한 점화 온도의 함수로서의 MVEG-A/2 구동 사이클(driving cycle) 동안의 CO 배기량을 나타낸다.
도 4는 촉매의 탄화수소에 대한 점화 온도의 함수로서의 MVEG-A/2 구동 사이클 동안의 HC 배기량을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따르는 방법을 수행하기 위한 배기가스 정제 시스템의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따르는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 연소 엔진의 배기가스 정제 촉매의 작업성(operatability)을 검사하는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 디젤 산화 촉매를 모니터링하는 데 특히 적합하다. 본 발명에 따라 촉매의 작업성은 온도 측정과 함께 일산화탄소의 전환율을 측정함으로써 모니터링한다. 또한, 당해 방법은 HC-DeNOX 및 요소-SCR 방법 및 NOX 흡수 촉매에 대한 촉매의 작업성을 모니터링하는 데 적합하다.
가솔린 엔진이 장착된 자동차의 경우, 온-보드 진단 시스템(OBD 시스템; on-board diagnosis system)으로 자동차 작동 동안 배기가스 시스템의 모든 배기가스 관련 부재의 기능을 모니터링해야 한다. 배기가스 시스템 중 하나 이상의 부재의 성능저하는 경고등이 켜짐으로써 알 수 있다. 또한, 배기가스의 후처리용 촉매 컨버터(catalytic converter)가 설치된 자동차의 경우, 컨버터의 작업성을 OBD 시스템으로 모티터링해야 한다.
앞으로는 디젤 자동차에도 OBD 시스템을 설치할 필요가 있을 것이다. OBD 시스템은 배기가스 및 배기 시스템의 재순환 이외에, 또한 디젤 입자 여과기, 및 특히 디젤 산화 촉매의 모니터링을 포함한다. 가솔린 엔진이 장착된 자동차의 경우, 3방식 촉매(three-way catalyst)를 모니터링하는 데 촉매의 산소 저장 용량을 측정 및 평가하는 간접 OBD 방법을 사용한다. 이 방법은 항상 과량의 산소, 즉 공기 결핍/연료 혼합물(lean air/fuel mixture)을 사용하여 작동되기 때문에, 디젤 엔진에 사용할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 디젤 엔진용 산화 촉매의 기능을 검사하는 데 적합하고 직접 일산화탄소(CO) 전환율을 측정하여 촉매 활성을 측정할 수 있는, 배기가스 정제 촉매의 작업성을 검사하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 기재된 방법은 연소 엔진에 엔진 일렉트로닉스(electronics) 및 OBD 일렉트로닉스를 포함하는 전자 제어 시스템을 설치하고 수학식 1과 같이 온도차이(ΔT)를 측정하고 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)를 평가함으로써 촉매의 잔존 촉매 활성을 평가함을 특징으로 한다.
Figure 112001006198144-pat00002
상기 식에서,
TE는 배기가스의 현재 촉매 출구 온도이고,
TCO,50%,fresh는 엔진의 특정 작동점에서의 새로운 촉매의 일산화탄소에 대한 점화 온도이다.
본원에서, 일산화탄소 산화에 대한 점화 온도는 일산화탄소가 50% 정도로 전환되는 온도(TCO,50%)를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따라, 특정 작동 시간 후에 여전히 잔존하는 촉매 활성을 직접 평가한다. 이에 대한 특정 파라미터는 일산화탄소에 대한 전환도(rCO), 배기가스의 현재 촉매 출구 온도(TE) 및 CO에 대한 새로운 점화 온도(TCO,50%,fresh)(이것은 속도 및 적재량의 함수이고 OBD 일렉트로닉스에 예비저장될 수 있다)이다.
일산화탄소에 대한 전환도(rCO)는 수학식 2에 따라 평가할 수 있다.
Figure 112001006198144-pat00003
상기 식에서,
cCO,1은 촉매 앞쪽에서 측정된 배기가스 중의 일산화탄소 농도이고,
cCO,2는 촉매 뒤쪽에서 측정된 배기가스 중의 일산화탄소 농도이다.
또한, 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)를 수학식 3에 따라 평가할 수 있다.
Figure 112001006198144-pat00004
상기 식에서,
cCO,2는 촉매 뒤쪽에서 측정된 배기가스 중의 일산화탄소 농도이고,
cCO,engine은 OBD 일렉트로닉스에 사상(mapping) 형태로 저장된 엔진의 현재 작동점에서의 일산화탄소 농도이다.
둘 다의 경우, 일산화탄소 농도는 일산화탄소 센서를 사용하여 측정할 수 있다.
이제 본 발명을 도 1 내지 6을 사용하여 보다 상세하게 설명한다.
촉매의 오염물 전환율은 최대 값 이하로 이의 온도에 따라 달라진다. 본원에서 촉매는 세 가지 주요 기체 오염물 CO, HC(탄화수소) 및 NOX(질소 산화물) 각각에 대한 오염물 전환율이 상이한 온도 곡선을 나타낸다. 촉매 앞쪽에서 배기가스 온도의 함수로서의 새로운 디젤 산화 촉매의 CO, HC 및 NOX에 대한 전환율이 도 1에 예시되어 있다.
일산화탄소 및 탄화수소의 경우, 전환율은 해당 점화 온도(TCO,50% 및 THC,50%) 주위의 좁은 온도 범위에서 각각 급격하게 증가한 후, 최대 전환율에 도달한다. 디젤 산화 촉매의 경우, 저온에서의 질소 산화물의 전환율은 0에 가깝다. 이것은 탄화수소에 대한 점화 온도(THC,50%) 영역에서 최대에 도달하고 높은 촉매 온도에서 다시 0 근처로 떨어진다.
촉매 사용 시간이 증가함에 따라, 촉매의 활성은 과열 및 예를 들면, 배기가스 중의 황 화합물, 인 화합물 및 중금속 화합물(이들은 사용된 연료 및 윤활제로부터 발생되거나 엔진내 마모에 기인한다)에 의한 독성(poisoning)으로 인해 감소 한다. 촉매의 노화는 촉매의 점화 온도가 점진적으로 상승하는 것으로부터 알 수 있고, 고온에서의 최대 전환율의 감소로부터 추가로 점진적인 손상을 알 수 있다. 연속 작동에 의해 노화된 디젤 산화 촉매의 전환 곡선은 도 2에 예시되어 있다.
CO 산화는 디젤 산화 촉매에서의 노화 효과와 관련하여 특히 중요한 것으로 입증되었다(도 2). 따라서, CO 산화 활성을 통한 촉매 평가는, 현재(디젤 산화 촉매) 및 미래의 디젤 배기가스 후처리 시스템(HC-DeNOX, NOX 흡수제, 요소-SCR)이 최대로 촉매 활성 물질로서 백금을 기본으로 하기 때문에, 디젤 용도에 특히 적합하다. 모든 경우에 백금 촉매의 활성은 백금 입자 크기에 따라 매우 상당히 달라진다. 노화 후의 촉매 활성의 저하는 촉매 활성 백금 입자 크기의 증가 및 이에 따른 촉매 활성 표면적의 손실에 기인한다. CO 산화는 이러한 변화를 매우 정확하게 기록하는 반응이다. 선택된 수학식 1의 온도 차이(ΔT)가 진단착오를 배제하기에 충분히 큰 경우, 일산화탄소 산화 활성의 저하 및 이에 따른 일산화탄소에 대한 점화 온도(TCO,50%)의 증가는 디젤 촉매 활성을 측정하는 일반적인 수단이다.
추가로, 온-보드 진단에 대한 오염 지표로서 HC를 선택하기 보다는 CO를 선택하는 경우의 이점은 CO가 엔진의 모든 작동점에서 동일한, 명확하게 한정된 화합물이라는 것이다. HC는 그 조성이 엔진의 작동점에 따라 달라지는 혼합 물질이다. 따라서, 측정에 의한 정확한 기록이 CO에 비해 더 복잡하다. 오염 지표로서 HC가 아닌 CO를 선택한 경우의 또 다른 이점은 유럽 배기 법령에 따르는 배기량 한계값의 정의가 변한다는 데 있다. CO, NOX 및 입자에 대해 한계값이 개별적으로 존재하 는 반면, HC에 대한 한계값은 단지 HC와 NOX의 총량에 대해서만 정의되어 있다. 따라서 허용되는 HC 배기량은 현재의 NOX 배기량에 따라 달라진다. 따라서, HC를 유일한 오염 지표로서 선택하는 것은 불리하다.
촉매 뒤쪽의 배기가스 중의 일산화탄소 농도(cCO,2)는 본 발명에 따라 컨버터 뒤쪽의 배기가스 스트랜드(strand)에 설치된 일산화탄소 센서로 측정한다.
촉매 앞쪽의 일산화탄소 농도(cCO,1)는 직접 일산화탄소 센서로 측정하거나 엔진의 각각의 작동점에 대해 OBD 일렉트로닉스에 사상 형태로 예비저장된 값으로부터 얻을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 사용된 엔진 유형의 원 배기량(raw emission)을 엔진의 모든 작동점에 대해 미리 측정하고 시간 및 적재량의 함수로서의 농도 값으로서 OBD 일렉트로닉스에 저장한다. 엔진의 원 배기량 값에 상응하는, OBD 일렉트로닉스의 메모리로부터 수득된 농도 값은 아래에서 cCO,engine으로서 나타낸다. 따라서, 이 경우 오염물 전환도는 수학식 3에 따라 계산한다.
자동차 작동 동안, 엔진 작동 데이타, 즉 측정 및 계산 동안 존재하는 작동점은 엔진 일렉트로닉스로부터 OBD 일렉트로닉스까지 연속적으로 전송된다.
본 발명에 따라, 촉매의 상태를 평가하기 위해, 온도 센서를 사용하여 촉매 뒤쪽의 현재 배기가스 온도(TE)를 측정하고 상응하는 온도에 대해 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)를 측정한다. cCO,2 및 OBD 일렉트로닉스에 사상으로서 저장된 데이타 cCO,engine으로부터 수학식 3에 따라 rCO를 측정하는 것은 두 개의 농도 값 측정에 비해 비용 면에서 유리할 뿐만 아니라, 매우 상이한 크기를 갖는 두 개의 센서 시그널 지수를 수득할 필요가 없다는 이점을 갖는다. 게다가, 두 개의 센서가 사용되는 경우, 촉매 앞쪽의 센서는 촉매 뒤쪽의 센서와는 상이한 기체 대기에 연속적으로 노출되어 센서의 노화가 상이해지므로 전환도 계산시 이를 고려해야 한다.
온도는 촉매 뒤쪽에서 측정하여 동적 구동 작동 동안 측정된 배기가스 온도가 실제 촉매 온도에 상응하도록 한다. 촉매 앞쪽에서 배기가스 온도를 측정하는 경우에는 냉각 출발 동안의 열적 관성 때문에 이것이 보장되지 않고 적재량을 신속하게 변화시키는 경우에도 보장되지 않는다.
촉매를 평가하는 경우, 결정적인 것은 이의 온도의 절대적 수준이 아니라, 수학식 1에 따르는 현재 촉매 출구 온도와 새로운 촉매의 일산화탄소 점화 온도의 차이(ΔT)이다. 점화 온도(TCO,50%,fresh)는 모든 오염물 농도, 즉 엔진의 원 배기량 및 촉매 컨버터 내에서의 공간 속도의 함수이다. 엔진의 원 배기량 및 컨버터 내에서의 공간 속도는 적재량 및 속도의 함수이다. 따라서, 엔진의 모든 작동점에 대한 점화 온도(TCO,50%,fresh)는 적재량 및 속도의 함수로서 OBD 일렉트로닉스에 사상 형태로 저장된다.
아래의 두 가지 상태가 동시에 충족되는 경우 촉매가 성능저하 상태이다:
I. ΔT가 양수이고, ΔTL 보다 더 큰 상태, 즉 수학식 4와 같이, TE가 ΔTL보다 TCO,50%,fresh 이상 더 큰 상태
Figure 112001006198144-pat00005
상기 식에서,
TE는 현재 배기가스 온도이고,
TCO,50%,fresh는 새로운 촉매의 CO에 대한 점화 온도이고,
ΔTL은 당해 엔진 및 촉매 유형에 대해 특정화된 온도 차이에 대한 한계값이다.
II. 수학식 5와 같이, rCO가 rCO,L 미만인 상태
Figure 112001006198144-pat00006
상기 식에서,
rCO는 일산화탄소에 대한 전환도이고,
rCO,L은 당해 엔진 및 촉매 유형에 대해 특정화된 한계 전환도이다.
한계 전환도(rCO,L)는, 예를 들면, 50%일 수 있다.
그러나, 개별적인 성능저하의 기록은 촉매에 대한 영구적인 손상을 확립하는 데에는 아직 충분하지 않다. 촉매의 교체는 자동차 소유주에게 있어서 높은 비용과 관련되어 있으므로, 조기에 촉매를 상당히 손상된 것으로 분류하는 것을 가능한 한 방지해야만 한다.
따라서, 엔진의 수 개의 작동점에서 성능저하가 발견되는 경우에만 촉매를 영구적으로 손상된 것으로 분류한다. 불연속적 작동점의 격자(grid)에 대한 엔진의 작동 데이타를 갖는 사상은 일반적으로 엔진 제어 시스템 내에 영구적으로 저장된다. 이들 모든 작동점이 촉매의 작업성을 평가하는 데 동등하게 적합한 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 높은 배기가스 온도를 갖는 작동점은 손상된 촉매도 높은 배기가스 온도에서 여전히 일산화탄소에 대해 양호한 전환도를 가질 수 있기 때문에 부적합하다. 따라서, 특히 중요한 가능한 작업점만을 선택하는 것으로 촉매를 평가하는 것이 바람직하다. 촉매를 평가하기 위해 선택된 작업점의 갯수는 아래에서 nS로서 나타낸다. 새로운 촉매의 CO에 대한 특정 점화 온도(TCO,50%,fresh)를 갖는 사상이 선택된 작업점에 대해 OBD 일렉트로닉스에 저장된다.
이어서, 특정 갯수(nM)의 선택된 작동점에 대해 성능저하가 나타나는 경우, 촉매는 상당히 손상된 것으로 간주된다. 성능저하가 나타난 작동점 및 이의 갯수는 수 개의 구동 사이클에 걸쳐서 저장 및 합산된다. 성능저하가 나타나는 작동점의 갯수(nM)를 초과하는 경우에만, 촉매 교체 시그널이 제공된다.
조기에 촉매를 손상된 것으로 분류하는 것에 대한 추가의 방지책은 촉매의 성능저하가 나타나는 작동점의 갯수(nM)가 예비설정된 시간 간격(ΔtM) 이내에 나타나야 한다고 구체화되는 경우에 수득될 수 있다.
엔진 및 촉매 유형 뿐만 아니라, 촉매의 성능저하가 나타나는 작동점의 허용 된 갯수(nM), 선택된 작동점의 갯수(nS) 및 이들의 위치, 시간 간격(ΔtM) 및 파라미터 ΔTL 및 rCO,L의 크기도 또한 OBD 법률 규정에 따른다. 본 발명에 따라서, 파라미터 ΔTL 및 rCO,L은 상수값으로서 구체화할 수 있는 것이 아니라, 적재량 및 속도의 함수로서 이들을 OBD 일렉트로닉스에 사상 형태로 저장할 수 있다.
연속 작동시 각종 노화 단계에서 디젤 산화 촉매에 대해 측정된 CO 점화 온도(TCO,50%)의 함수로서, 한정된 구동 사이클(MVEG-A/2) 동안 측정된 자동차의 전형적인 일산화탄소 배기량이 도 3에 예시되어 있다. 배기 법률에 구동 사이클 내의 최대 배기량이 명시되어 있다. 유럽에서는 2005년부터 MVEG-A/2 사이클에서의 CO의 최대 허용 배기량(EU IV 기준)은 0.5g/km이다. 촉매의 노화 때문에, 촉매의 점화 온도(TCO,50%)가 상승하고, 이것은 구동 사이클에서의 배기량 증가와 상호관련되어 있다. 도 3에 도시된 예의 경우, 40,000km의 운전 출력 후 EU IV 한계값은 더이상 충족되지 않는다. 본원에서 온도 차이(ΔT)의 한계값(ΔTL)은 법률상의 배기량 한계값이 초과되는 경우에 위의 조건에 따라 촉매가 상당히 손상된 것으로 단지 간주되도록 선택될 수 있다. 또한, 배기량 한계값 대신에 입법자들에 의해 규정된 OBD 한계값을 사용할 수 있다.
도 3에 예시되어 있는 곡선은 촉매 설계, 운전 행동, 자동차 유형 및 엔진 유형에 따라 변한다. 온도 차이(ΔT)의 한계값(ΔTL)을 변화시켜 본원에 기재된 OBD 방법을 모든 자동차 유형, 엔진 유형 및 법률 규정에 맞출 수 있다.
도 4는 동일한 측정 조건하에 동일한 자동차에 대해 기록된 동일한 노화 과정에서의 탄화수소 배기량의 작용에 대한 도 3에 상응하는 그래프를 나타낸다. 유럽 법령에서는 HC 배기량에 대한 고정된 한계값은 제시되어 있지 않고 그 대신에 두 가지 한계값, 즉 NOX와 HC의 총 배기량에 대한 한계값 및 NOX의 배기량에 대한 한계값이 제시되어 있다(이들 두 가지 한계값의 차이는 도 4에 HC 배기량에 대한 한계선으로서 도시되어 있다). 도 4는 연속 작동 동안의 노화시 촉매의 HC 점화 온도(THC,50%)가 CO 점화 온도(TCO,50%)와 동일한 정도로 상승하지 않음을 보여준다. 게다가, HC 점화 온도(THC,50%)의 상승은 일산화탄소의 경우와 같은 정도로 배기량 증가와 관련되어 있지 않다. 따라서, 예를 들면, HC+NOX 및 NOX 그 자체에 대한 두 가지 한계값의 차이가 40,000km 동안의 자동차의 연속 작동 후에도 초과되지 않는다. 따라서, CO가 본 발명에 따라 촉매를 시험하기 위한 오염물 지표로서 선택된다.
위의 조건(1 및 2)이 시간 간격(ΔtM) 내에 한정된 작동점에서 충족되어 촉매가 상당히 손상된 것으로 간주되는 경우, 운전자에게 손상된 촉매에 대한 성능저하 경고로서 시그널이 제공될 수 있다. 또한, 성능저하 진단, 즉 성능저하가 발생하는 시간 및 이와 관련된 엔진의 작동점이 OBD 일렉트로닉스에 저장될 수 있다. ΔtM보다 더 긴 시간 간격 또는 nM보다 더 작은 갯수의 작동점의 경우, 즉 심각하게 손상되지 않은 경우, 조건(1 및 2)의 개별적인 동시 달성은 성능저하 시그널이 운 전자에게 전달되지 않고 이후의 작업장 진단에 대한 OBD 일렉트로닉스에 또한 저장될 수 있다.
도 5를 사용하여 추가로 본 발명을 설명한다. 도 5는 제시된 방법을 수행하기 위한 블록 다이어그램이다. 참조번호(1)는 사출기 시스템(2)을 통해 연료가 도입되는 디젤 엔진을 나타낸다. 연료의 사출량은 적합한 센서(3)에 의해 측정되고, 데이타 포트(I/O), 프로세서(CPU) 및 메모리(RAM)를 갖는 엔진 일렉트로닉스(4)에 전송된다. 게다가 엔진 일렉트로닉스는 적합한 센서 시스템(5)을 통해 현재의 엔진 속도에 대한 정보를 계속 수용하여, 엔진 일렉트로닉스에 저장된 엔진 사상과 비교하여 연료의 사출 유입량과 속도로부터 적재량을 계산할 수 있다. 적재량 및 속도로 이루어진 작동점 정보는, 역시 데이타 포트(I/O), 프로세서(CPU) 및 메모리(RAM)를 갖는 OBD 일렉트로닉스(6)에 전송된다. 엔진의 배기가스는 배기가스 라인(7)을 통해, 적합한 촉매가 배치되어 있는 배기가스 정제 컨버터(8)로 통과된다. 참조번호(9 및 10)은 일산화탄소에 대한 센서이고, 촉매의 앞쪽 및 뒤쪽에서 일산화탄소의 농도가 측정되어 전환도가 측정되며, 센서(9)는 방법의 양태에 따라 임의적이다. (11)은 배기가스 스트랜드 내의 센서(10)의 직접적인 공간적으로 가까운 곳에 정렬된 온도 프로브이다. CO 센서(9 및 10)의 시그널 및 온도 프로브(11)의 시그널은 OBD 일렉트로닉스(6)에 전송된다. OBD 일렉트로닉스는 엔진, 연료 시스템 및 배기가스 시스템의 모든 기타 배기가스 관련 부재에 대한 정보를 추가의 센서 및 시그널 라인(12)을 통해 수용한다. OBD 일렉트로닉스는 위에 기재된 측정값 및 기준을 사용하여 촉매가 여전히 적합한 촉매 활성을 갖고 있는지 또는 심각하게 손상되어 교체해야 하는지를 결정한다. 성능저하 진단은 OBD 일렉트로닉스의 메모리에 저장되고 심각한 촉매 손상은 경고등(13)에 의해 표시된다.
도 6은 촉매에 대한 심각한 손상이 본 발명에 따르는 방법에 의해 어떻게 검출될 수 있는가를 흐름도를 사용하여 예를 들어 설명한다. 청구의 범위에서 당해 방법을 추가로 변형시킬 수 있다.
참조번호(100)은 당해 방법의 출발을 나타내고, 이것은 OBD 일렉트로닉스에 저장된 작동 프로그램에 의해 모니터링 및 제어된다. 단계(102)에서, 촉매의 성능저하와 함께 저장된 측정 시간(t) 및 작동점의 갯수(n)는 초기에 0으로 설정한다. 단계(103)에서, 시간 측정이 시작되고, 그 다음에 단계(104)에서 현재의 엔진 작동점(OP)이 적재량 및 속도로부터 기록된다. 단계(105)에서, 현재의 작동점이 촉매 평가를 위해 선택되고 OBD 일렉트로닉스에 저장된 작동점의 양(OPS)으로부터의 원소(element)인지(OP∈OPS ?) 시험한다. 그렇지 않은 경우, 당해 방법은 계속해서 새로운 작동점(104)을 기록하면서 당해 방법을 계속 진행한다. 그러한 경우, 단계(106)에서, 촉매의 성능저하가 나타난 이제까지 저장된 작동점의 양(OPM)에 현재의 작동점(OP)이 이미 속하는지 또는 이들과 상이한지 시험한다. 일단 이 작동점에 대해 성능저하가 나타난 경우, 당해 방법을 단계(104)에서 계속한다. 그렇지 않으면, 단계(107)에서, 촉매 컨버터 뒤쪽의 현재 배기가스 온도(TE)의 측정을 수행한다. 이어서, 단계(108)에서, 현재 배기가스 온도(TE)가 새로운 촉매의 CO 점화 온도(TCO,50%,fresh)와 온도 차이의 한계값(ΔTL)의 합보다 더 큰지 시험한다. 그렇지 않은 경우, 단계(104)에서 새로운 작동점을 기록하면서 당해 방법을 계속한다. 그러한 경우, 단계(109)에서 일산화탄소 농도를 측정한다. 단계(110)에서, CO에 대한 전환도(rCO)를 측정하고 이것이 한계 전환도(rCO,L) 미만인지 시험한다. 그렇지 않은 경우, 마찬가지로 단계(104)에서 새로운 작동점을 기록하면서 당해 방법을 계속한다. 그러한 경우, 현재의 작동점(OP)가 단계(111)에서 OBD 일렉트로닉스에 저장된다. 즉 이것을 이미 촉매의 성능저하가 나타난 작동점의 갯수(OPM)에 더한다(OPM=OPM+OP). 성능저하인 것으로 저장된 작동점의 갯수(n)를 추가로 1씩 증가시킨다. 단계(112)에서, 단계(103) 이후에 경과된 시간이 시간 간격(ΔtM)보다 짧은지 시험한다. 이 시간 간격을 초과하는 경우, 단계(102)에서 당해 방법을 계속한다. 즉 성능저하인 것으로 저장된 시간 및 작동점의 계수를 초기화한다. 또 한편, 이 시간 간격을 아직 초과하지 않은 경우, 성능저하가 나타나는 작동점의 허용 갯수(nM)에 이미 도달되었는지 시험한다. 그렇지 않은 경우, 단계(104)에서 추가의 작동점을 기록하면서 당해 방법을 계속한다. 작동점의 허용 갯수가 초과되는 경우, 단계(114)에서 이것이 OBD 일렉트로닉스에 촉매에 대한 심각한 손상으로서 저장되고, 단계(115)에서 성능저하 시그널이 전송된다.
본 발명에 의해 디젤 엔진용 산화 촉매의 기능을 검사하는 데 적합하고 직접 일산화탄소(CO) 전환율을 측정하여 촉매 활성을 측정할 수 있는, 배기가스 정제 촉매의 작업성을 검사하는 방법이 제공된다.

Claims (8)

  1. 연소 엔진에 엔진 일렉트로닉스(electronics) 및 OBD 일렉트로닉스를 포함하는 전자 제어 시스템을 설치하고 수학식 1과 같이 온도 차이(ΔT)를 측정하고 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)를 평가함으로써 촉매의 잔존 촉매 활성을 평가함을 특징으로 하는, 연소 엔진 작동 동안 연소 엔진의 배기가스를 정제하는, 점화 온도와 일산화탄소(CO)에 대한 전환도(rCO)를 갖는 촉매의 작업성 검사 방법.
    수학식 1
    Figure 112004011229003-pat00007
    상기 식에서,
    TE는 배기가스의 현재 촉매 출구 온도이고,
    TCO,50%,fresh는 엔진의 특정 작동점에서의 새로운 촉매의 일산화탄소에 대한 점화 온도이다.
  2. 제1항에 있어서, 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)가 수학식 2와 같이 측정됨을 특징으로 하는 방법.
    수학식 2
    Figure 112001006198144-pat00008
    상기 식에서,
    cCO,1은 촉매 앞쪽에서 측정된 배기가스 중의 일산화탄소 농도이고,
    cCO,2는 촉매 뒤쪽에서 측정된 배기가스 중의 일산화탄소 농도이다.
  3. 제1항에 있어서, 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)가 수학식 3과 같이 측정됨을 특징으로 하는 방법.
    수학식 3
    Figure 112001006198144-pat00009
    상기 식에서,
    cCO,2는 촉매 뒤쪽에서 측정된 배기가스 중의 일산화탄소 농도이고,
    cCO,engine은 OBD 일렉트로닉스에 사상(mapping) 형태로 엔진의 현재 작동 지점에 대해 저장된 일산화탄소 농도이다.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 일산화탄소에 대한 전환도(rCO)가 일산화탄소에 대한 전환도의 한계값(rCO,L) 미만으로 존재하는 동시에, 온도 차이(ΔT)가 작동점에서의 한계값(ΔTL)을 초과함이 촉매의 성능저하로서 OBD 일렉트로닉스에 기록됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 촉매의 성능저하가 나타나는 작동점의 갯수가 촉매의 성능저하가 나타나는 작동점의 예비설정된 허용 갯수(nM)를 초과하는 경우, 촉매가 심각하게 손상된 것으로 분류됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 촉매의 성능저하가 나타나는 작동점의 갯수가 예비설정된 시간 간격(ΔtM) 내에 촉매의 성능저하가 나타나는 작동점의 예비설정된 허용 갯수(nM)를 초과하는 경우, 촉매가 심각하게 손상된 것으로 분류됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 촉매가 심각하게 손상된 것으로 분류되는 경우, 촉매를 교체하라는 시그널이 발생됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 촉매가 심각하게 손상된 것으로 분류되는 경우, 촉매를 교체하라는 시그널이 발생됨을 특징으로 하는 방법.
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