KR100992816B1 - 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치 및 방법 - Google Patents

디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디젤차량의 후처리 시스템에서 SCR촉매에 저장되는 암모니아 저장량을 추적하여 오류가 발생하는 것을 판단하고, 그에 따라 암모니아 저장량을 보정 제어함으로써 안정된 NOx 정화를 제공하도록 하는 것이다.
본 발명은 SCR촉매의 NOx 발생량을 예측하는 과정, SCR촉매에서 발생되는 NOx량을 측정하고, 상기 예측된 NOx량과의 차이를 추출하여 누적하는 과정, 누적된 NOx량의 차이가 설정된 기준값을 이상이면 암모니아 저장량 추적 오류로 판정하는 과정, 암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 암모니아 슬립이 검출되면 암모니아 저장량 과소 예측 오류로 판정하고, 암모니아 생성을 감소시키는 과정, 암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 NOx의 과다 배출이 검출되면 암모니아 저장량 과다 예측 오류로 판정하고, 암모니아 생성을 증가시키는 과정을 포함한다.
SCR촉매, 요소, 암모니아 저장량, 추적 오류

Description

디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치 및 방법{SYSTEM FOR CORRECTION A STORED AMMONIA QUANTITY OF EMISSION REDUCE LINE ON DIESEL VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 디젤차량의 후처리 시스템에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 SCR(Selective Catalytic Reduction)촉매에 저장되는 암모니아 저장량을 추적하여 오류가 발생하는 것을 판단하고, 그에 따라 암모니아 저장량을 보정 제어함으로써 안정된 NOx 정화를 제공하도록 하는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치 및 방법에 관한 것이다.
디젤 엔진이 적용되는 차량은 북미디젤 Tier2/BIN5 규제나 유로 6의 배기가스 규제에 따라 배기가스에 포함된 NOx, CO, THC, 그을음(soot), 입자상 물질(Particulate Matters : PM) 등의 유해물질을 제거시키기 위한 다양한 형태의 후처리 시스템이 장착된다.
후처리 시스템으로는 NMHC(Non-Methane HydroCarbons) 변환기능을 실행하는 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), 입자상 물질(PM)을 포집하는 CPF(Catalyzed Particulate Filter), 환원작용을 통해 NOx를 정화하는 SCR촉매가 포함된다.
SCR촉매는 NOx를 정화하기 위한 환원제로 요소 수용액으로부터 생성된 암모니아(NH3)를 사용하며, NOx에 대한 선택도가 매우 우수할 뿐만 아니라 산소가 존재하는 경우에도 NOx와 암모니아 사이의 반응이 촉진되는 장점이 있다.
디젤차량에서는 SCR촉매에 암모니아를 미리 흡착시켜 저장함으로써 지연시간 없이 NOx의 정화가 가능하도록 하는데, 암모니아의 저장량을 안정되게 유지시키기 위하여 NOx와 반응하는 암모니아 소비량 이외에 추가로 암모니아 저장량 목표를 맞추기 위한 제어량을 고려한다.
암모니아 저장량 제어를 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 온도를 비롯한 여러 가지 영향 인자에 따라 SCR촉매에 흡착된 암모니아의 양이 어떻게 변화하는지를 파악하여 여러 영향 인자별로 적정한 암모니아 흡착량을 설정해 준다.
그리고 SCR촉매의 전단부에 배치되는 도징모듈(Dosing Module)을 통해 분사된 요소(Urea)로부터 생성된 암모니아 중에서 반응하지 않고 촉매에 흡착되는 양을 구하기 위해 여러 가지 SCR 관련 반응을 고려한다.
그러나, 반복적인 다양한 실험을 통해 암모니아 흡착량, 반응량 등을 설정해준다고 하더라도 오류의 누적에 따라 암모니아 저장량의 예측값과 실제 SCR촉매에 저장된 저장량과는 차이가 발생하게 된다.
이러한 차이가 일정 수준 이상으로 커져 성능에 영향을 줄 정도가 되는 것은 SCR 모델의 정확성이 높아질수록 더 긴 시간이 지나야 하겠으나, 100% 정확한 모델링이 현실적으로 불가능하기 때문에 암모니아 저장량 추적 오류는 상시 발생한다.
예를 들어, 암모니아 저장량이 목표 저장량을 유지하는 상태이나 저장량이 과소한 상태로 추적 오류를 발생시키는 경우 암모니아 저장량을 높이기 위한 방향으로 저장량 제어가 실행되므로, 암모니아 슬립을 발생시켜 2차 오염을 유발시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 암모니아 저장량이 목표 저장량에 미달된 상태이나 저장량이 과대한 상태로 추적 오류를 발생시키는 경우 암모니아 저장량을 낮추기 위한 방향으로 저장량 제어가 실행되므로, NOx 정화율을 저하시키는 문제점이 있다.
암모니아 저장량 제어로직의 예측 정확도의 차이에 따라 암모니아 저장량 추적 오류가 일정 수준 이상 커지는 시간이 달라지기는 하지만, 100% 정확도를 가지지 않는 이상 일정 시간이 지난 후에는 보정이 필요하게 된다.
통상적으로, 후처리 시스템의 진단에 배기가스의 온도, 압력, 농도 등을 이용하고 있는데, SCR촉매의 경우 NOx정화반응에 따라 발생하는 반응열이 작아 온도차가 심하게 발생되지 않으므로, NOx센서의 신호를 분석하여 진단한다.
그러나, NOx센서는 NOx뿐만 아니라 암모니아도 측정하기 때문에 이것에 대한 구별이 필요하며, 또한 NOx센서로 측정되는 NOx농도와 실제 NOx질량 및 유속과는 차이가 있기 때문에 안정된 상태가 아닌 조건에서는 NOx센서로 측정한 값을 그대로 사용할 수 없는 문제가 있다.
이외에도 NOx센서의 측정 한계로 일정 수준 이상의 NOx는 측정 불가하고, 일정 수준 이하의 NOx는 측정 가능하더라도 오차가 크게 발생되는 문제가 있다.
도 4는 디젤차량에서 SCR촉매의 온도에 따른 NOx 정화율의 변화를 나타낸 것으로, 에이징되지 않은 SCR촉매의 경우에는 온도 창이 더 넓게 형성됨을 알 수 있 으며, 도면에서 온도 창을 벗어난 저온의 경우에는 NOx 정화율의 변화가 크기 때문에 오차가 클 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 SCR촉매에 저장되는 암모니아의 양을 추적하고, 추적 오류가 발생되면 그에 따른 보정 제어를 실행시켜 최적의 저장량이 유지되도록 함으로써, NOx정화성능을 확보하고, 암모니아의 슬립이 발생되지 않도록 하는 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징은,
엔진; 배기가스에 포함된 NOx와 NH3의 환원반응을 NOx를 정화하는 SCR촉매; 상기 SCR촉매의 양단간 NOx 농도를 검출하는 제1,2NOx센서; 상기 SCR촉매의 선단에 우레아 수용액을 분사하는 도징모듈을 포함하며,
상기 SCR촉매에의 암모니아 저장량 추적 오류를 판정하고, 판정되는 저장량 과소 예측 오류 혹은 과대 예측 오류에 따라 암모니아 저장량을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, SCR촉매의 NOx 발생량을 예측하는 과정;
SCR촉매에서 발생되는 NOx량을 측정하고, 상기 예측된 NOx량과의 차이를 추출하여 누적하는 과정;
누적된 NOx량의 차이가 설정된 기준값을 이상이면 암모니아 저장량 추적 오 류로 판정하는 과정;
암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 암모니아 슬립이 검출되면 암모니아 저장량 과소 예측 오류로 판정하고, 암모니아 생성을 감소시키는 과정;
암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 NOx의 과다 배출이 검출되면 암모니아 저장량 과다 예측 오류로 판정하고, 암모니아 생성을 증가시키는 과정을 포함한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 SCR촉매의 암모니아 저장량을 정확하게 추적하여 안정된 저장량을 유지함으로써 안정되고 빠른 응답성 및 NOx정화성능을 향상시키고 암모니아 슬립이 발생되지 않아 암모니아 소비량에 비하여 정화성능이 향상되는 효과가 기대된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 동력원인 엔진(2), 엔진(2)에서 연소된 배기가스를 배출시키는 배기 파이프(6), SCR촉매(10), 제1NOx센서(12), 제2NOx센서(14), 온도센서(16), 제어부(18), 도징모듈(20), 믹서(22), 요소탱크(30), 펌프(32), 요소공급라인(34) 및 압력센서(36)을 포함한다.
상기 SCR촉매(10)는 V2O5/TiO2 또는 Pt/Al2O3 또는 제올라이트(Zeolite)로 이루어지며, 동력원인 엔진(2)과 연결되는 배기 파이프(6)의 소정 위치에 배치되어 도징모듈(20)에서 분사되는 요소로부터 생성되는 암모니아를 흡착 저장하고, 암모니아와 NOx를 환원 반응시켜 NOx를 정화한다.
제1NOx센서(12)는 SCR촉매(10)의 입구측에 배치되어 SCR촉매(10)에 유입되는 배기가스에 포함된 NOx양을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(18)에 제공한다.
제2NOx센서(14)는 SCR촉매(10)의 출구측에 배치되어 SCR촉매(10)의 환원반응을 통해 정화된 배기가스에 포함된 NOx양의 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(18)에 제공한다.
온도센서(16)는 배기가스의 온도에 의해 활성화되는 SCR촉매(10)의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(18)에 제공한다.
제어부(18)는 엔진(2)의 운전조건과 배기가스 유속, 제1NOx센서(12)로 측정되는 SCR촉매(10) 전단의 NOx농도, SCR촉매(10) 온도, 암모니아 흡착량 등의 정보를 적용하여 SCR촉매(10)에서의 NOx의 반응율을 계산하고, 이를 적용하여 SCR촉매(10) 후단에서의 NOx 발생량을 예측한다.
그리고, 제2NOx센서(14)를 통해 NOx 발생량을 측정하고, 상기의 NOx 예측량과 측정된 NOx발생량의 차이를 계산하여 누적하며, 누적된 NOx량의 차이가 설정된 기준값 이상이면 암모니아 저장량의 추적에 오류가 발생한 것으로 판정한다.
상기 암모니아 저장량의 추적에 오류가 발생한 것으로 판정되면 암모니아의 슬립 혹은 NOx 배출량의 과다여부에 따라 암모니아 저장량 과소 예측 오류 혹은 과다 예측 오류 여부를 판정하고, 그에 따라 암모니아 저장량을 제어하여 SCR촉매(10)에는 목표 저장량의 암모니아가 흡착 저장되도록 한다.
상기 제어부(18)는 암모니아 저장량 과소 예측 오류가 판정되면 요소 분사량의 제어를 통해 암모니아 생산량을 낮게 하고, 암모니아 저장량 과대 예측 오류가 판정되면 요소 분사량의 제어를 통해 암모니아 생산량을 높게 한다.
도징모듈(20)는 제어부(18)의 제어에 따라 인젝터가 작동되어 암모니아 저장량 예측 오류의 판정에 따라 결정되는 요소량을 분사한다.
믹서(22)는 도징모듈(20)과 SCR촉매(10)의 사이에 배치되어 도징모듈(20)을 통해 분사되는 액상요소 입자를 충돌시켜 입자를 쪼개는 역할을 하며 이를 통해 배기가스와 요소입자가 골고루 섞어 SCR촉매(10)의 입구에서 균일성을 좋게한다.
요소탱크(30)는 분사하기 위한 요소 수용액이 수용되고, 내부에 장착되는 펌프(32)의 구동으로 요소공급라인(34)에 설정된 균등한 압력을 형성시켜 PWM신호에 따라 도징모듈(20)이 작동되는 경우 SCR촉매(10)의 전단에 액상요소의 고압분사가 제공되도록 한다.
압력센서(36)는 요소공급라인(34)에 형성되는 압력을 검출하여 그에 대한 정 보를 제어부(18)에 제공하여 엔진(2)이 시동 온을 유지하고 있는 상태에서 항상 설정된 압력이 유지될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 기능이 포함되는 본 발명에서 암모니아 저장량의 추정 오류를 보상하는 동작에 대하여 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
차량의 운행이 실행되면 제어부(18)는 온도센서(16)를 통해 측정되는 SCR촉매(10)의 온도, 배기가스의 유속, 제1NOx센서(12)를 통해 측정되는 SCR촉매(10) 전단의 NOx농도, 암모니아 누적 저장량, NO2/NOx, 에이징도 등의 정보를 적용하여 NOx반응율을 계산하고, 계산된 NOx반응율을 적용하여 SCR촉매(10) 후단에서의 NOx발생량을 예측한다(S101).
상기 SCR촉매(10) 후단에서의 NOx발생량 예측은 SCR촉매(10) 전단의 NOx질량유속 × [1 - NOx반응율] 로 계산된다.
상기와 같이 SCR촉매(10) 후단에서의 NOx발생량이 예측되면 제2NOx센서(14)를 통해 SCR촉매(10) 후단에서의 NOx발생량을 측정하여(S102), 예측된 NOx발생량과 비교하여 NOx량의 차이를 추출한 다음 추출된 차이를 누적한다(S103).
상기 누적된 NOx량의 차이가 설정된 기준값 이상인지를 판단하여(S104) 누적된 NOx량의 차이가 설정된 기준값 이하이면 리턴되고, 기준값 이상이면 암모니아 저장량 추적에 오류가 있는 것으로 판정한다(S105).
상기와 같이 암모니아 저장량 추적 오류의 발생이 판정되면 SCR촉매(10)에서 암모니아 슬립이 검출되는지 판단한다(S106).
상기 S106의 판단에서 암모니아 슬립이 검출되면 암모니아 저장량 과소 예측 오류로 판정하고(S107) 도징모듈(20)을 통해 요소 분사량을 제어하여 암모니아 생산량을 낮게 한다(S108).
즉, SCR촉매(10)에는 목표 저장량 이상의 암모니아가 흡착 저장되어 암모니아 슬립을 발생시키는 상태이므로 암모니아 생산량을 낮추어 줌으로서 SCR촉매(10)에 저장되는 암모니아는 목표 저장량으로 유지되도록 함으로써, 암모니아의 슬립이 발생되지 않도록 한다.
그러나, 상기 S106에서 암모니아 슬립이 검출되지 않으면 NOx의 과다 배출이 발생되고 있는지 판단한다(S109).
상기 S109의 판단에서 NOx의 과다 배출이 발생되지 않으면 상기 S106의 과정으로 리턴되고, NOx의 과다 배출이 발생되는 상태이면 암모니아 저장량 과다 예측 오류로 판단하고(S110) 도징모듈(20)을 통해 요소 분사량을 제어하여 암모니아 생산량을 높게 한다(S111).
즉, SCR촉매(10)에는 목표 저장량에 미치지 못하는 암모니아가 흡착 저장되어 있으며, 암모니아 생산량을 낮추는 제어에 의해 NOx가 과다 배출되므로, 암모니아 생산량을 높게 하여 SCR촉매(10)에는 목표 저장량의 암모니아가 흡착 저장되도록 하며, 이에 따라 NOx 정화 성능을 안정되게 확보한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정 절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 일반적인 디젤차량에서 SCR 촉매의 출구온도와 암모니아 저장량의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4는 일반적인 디젤차량에서 SCR촉매의 온도에 따른 NOx 정화율을 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 엔진 6 : 배기 파이프
10 : SCR촉매 12 : 제1NOx센서
14 : 제2NOx센서 16 : 온도센서
18 : 제어부 20 : 도징모듈
22 : 믹서 30 : 요소탱크
32 : 펌프 34 : 요소공급라인

Claims (6)

  1. 엔진;
    배기가스에 포함된 NOx와 NH3의 환원반응을 NOx를 정화하는 SCR촉매;
    상기 SCR촉매의 양단간 NOx 농도를 검출하는 제1,2NOx센서;
    상기 SCR촉매의 선단에 우레아 수용액을 분사하는 도징모듈을 포함하며,
    상기 SCR촉매에의 암모니아 저장량 추적 오류를 판정하고, 판정되는 저장량 과소 예측 오류 혹은 과대 예측 오류에 따라 암모니아 저장량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치..
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 현재 운전조건에서의 NOx 예측량과 NOx 측정량을 비교하여 NOx량의 차이를 추출 누적하고, 누적된 NOx량의 차이가 기준값 이상이면 암모니아 저장량 추적 오류로 판정하는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 암모니아 슬립이 검출되면 암모니아 저장량 과소 예측 오류로 판정하여 암모니아 생성을 감소시키는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 NOx의 과다 배출이 검출되면 암모니아 저장량 과다 예측 오류로 판정하여 암모니아 생성을 증가시키는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정장치.
  5. SCR촉매의 NOx 발생량을 예측하는 과정;
    SCR촉매에서 발생되는 NOx량을 측정하고, 상기 예측된 NOx량과의 차이를 추출하여 누적하는 과정;
    누적된 NOx량의 차이가 설정된 기준값을 이상이면 암모니아 저장량 추적 오류로 판정하는 과정;
    암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 암모니아 슬립이 검출되면 암모니아 저장량 과소 예측 오류로 판정하고, 암모니아 생성을 감소시키는 과정;
    암모니아 저장량 추적 오류를 판정한 상태에서 NOx의 과다 배출이 검출되면 암모니아 저장량 과다 예측 오류로 판정하고, 암모니아 생성을 증가시키는 과정;
    을 포함하는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 SCR촉매의 NOx 발생량은, SCR 전단의 NOx 질량유속 × [1 - NOx반응율]로 예측하는 디젤차량에서 후처리 시스템의 암모니아 저장량 보정방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190064468A (ko) * 2017-11-30 2019-06-10 로베르트 보쉬 게엠베하 모델링된 암모니아 충전 수준의 보정 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8256208B2 (en) 2008-04-30 2012-09-04 Cummins Ip, Inc. Apparatus, system, and method for reducing NOx emissions on an SCR catalyst
US8281572B2 (en) 2008-04-30 2012-10-09 Cummins Ip, Inc. Apparatus, system, and method for reducing NOx emissions from an engine system
US8733083B2 (en) * 2010-04-26 2014-05-27 Cummins Filtration Ip, Inc. SCR catalyst ammonia surface coverage estimation and control
DE112019007304T5 (de) 2019-05-09 2022-02-17 Cummins Emission Solutions Inc. Ventilanordnung für split-flow-katalysator in eng gekoppelter bauweise
CN115059530B (zh) * 2022-07-11 2024-05-17 潍柴动力股份有限公司 一种scr装置中氨需求量确定方法、装置及设备
CN116816482B (zh) * 2023-08-31 2023-12-15 潍柴动力股份有限公司 一种尿素喷射量的修正方法、装置、电子设备和存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006037771A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Hino Motors Ltd 排気浄化装置のＮＯｘ低減率測定方法
JP2006342737A (ja) 2005-06-09 2006-12-21 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気浄化装置
KR100857338B1 (ko) 2007-05-30 2008-09-05 현대자동차주식회사 흡장형 ＮＯｘ 촉매의 후분사용 가변 분사장치와 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006037771A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Hino Motors Ltd 排気浄化装置のＮＯｘ低減率測定方法
JP2006342737A (ja) 2005-06-09 2006-12-21 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気浄化装置
KR100857338B1 (ko) 2007-05-30 2008-09-05 현대자동차주식회사 흡장형 ＮＯｘ 촉매의 후분사용 가변 분사장치와 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190064468A (ko) * 2017-11-30 2019-06-10 로베르트 보쉬 게엠베하 모델링된 암모니아 충전 수준의 보정 방법
KR102660647B1 (ko) * 2017-11-30 2024-04-26 로베르트 보쉬 게엠베하 모델링된 암모니아 충전 수준의 보정 방법

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