KR101416409B1 - 차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(Soot)의 포집량과 Ash의 퇴적량에 따라 요소수 분사량을 결정함으로 요소수 분사에 정밀도 향상을 제공하도록 하는 차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(soot)의 포집량을 검출하고, Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터의 유효체적을 계산하는 과정; 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적에 따른 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산하는 과정; NH3 목표 저장량에 따라 NH3 저장 제어량을 결정한 다음 요소수 필요 분사량을 결정하여 요소수 분사를 제공하는 과정을 포함한다.

Description

차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법{SYSTEM FOR CONTROL UREA INJECTION QUANTITY OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(Soot)의 포집량과 Ash의 퇴적량에 따라 요소수 분사량을 결정함으로 요소수 분사에 정밀도 향상을 제공하도록 하는 차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
디젤 EURO-6의 규제에 대응하기 위하여 디젤 차량에는 엔진의 연소과정에서 생성된 NOx, CO, THC, PM(Particulate Matters) 등의 유해물질을 제거하기 위한 다양한 형태의 후처리장치가 장착된다.
후처리장치는 엔진에 근접하게 배치되어 HC 및 CO를 산화시켜 정화하는 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst ; DOC), 입자상 물질인 PM을 포집하는 디젤매연필터(Diesel Particulate Filter : DPF), NH3(암모니아)와 환원작용을 통해 NOx를 정화하는 SCR(Selective Catalytic Reduction)촉매가 포함된다.
상기의 SCR촉매는 NOx를 정화하기 위한 환원제로 NH3를 사용하며, NOx에 대한 선택도가 매우 우수하다.
SCR촉매는 NOx를 정화하기 위해 SCR촉매의 전단에 배치되는 도징모듈(Dosing Module)로 요소수(Urea)를 분사하고, 분사된 요소수의 증발 및 분해에 따라 생성되는 NH3를 취득한다.
도징모듈과 SCR촉매의 사이에 믹서가 배치되며, 도징모듈을 통해 분사되는 요소입자가 배기가스와 골고루 섞여 SCR촉매 입구단에서의 균일성(Uniformity)을 좋게 하여 배기가스내의 NOx와 분사된 요소수로부터 생성된 NH3를 최적으로 혼합시켜 NOx의 정화효율을 향상시킨다.
종래의 차량에서 SCR촉매와 디젤매연필터(DPF)가 분리된 시스템에 적용된 요소수 분사량 결정방법은 엔진에서 배출되는 NOx량과 NH3의 비율인 양론비(NH3/NOx)에 따라 NH3의 필요량을 산출하는 방식이 적용되고 있다.
다른 방법으로는 SCR촉매상의 NH3의 저장량에서 NH3의 소모량을 차감하여 NH3의 필요량을 산출하는 방식이 적용되고 있다.
상기 SCR촉매와 디젤매연필터가 분리형으로 구성된 시스템은 SCR촉매의 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량을 반영하여 NH3저장량을 결정한다.
후처리장치에 대한 원가절감과 중량절감 및 효율적인 패키지를 제공하며, 강화되는 배출가스의 규제에 대응하기 위해 디젤매연필터의 내부에 SCR촉매를 코팅 처리한 SCR일체형 디젤매연필터가 적용되고 있다.
SCR일체형 디젤매연필터는 디젤매연필터와 SCR촉매가 독립적으로 구성되는 종래의 후처리장치와 비교하여 SCR 담체 및 캐닝이 삭제되어 중량을 저감시키고, 이에 따라 연비향상이 제공될 수 있다.
그리고, 배기관 상류측으로 이동시켜 장착이 가능하므로 배기가스 온도 상승에 의한 NOx 정화 성능 향상이 제공될 수 있다.
그러나, SCR일체형 디젤매연필터는 수트(soot)의 포집량이 증대할수록 배기가스와 SCR촉매의 접촉 면적이 줄어들어 NH3의 저장량을 감소시킨다.
그리고, 차량의 주행거리가 증대할수록 Ash 퇴적량이 증대하여 SCR일체형 디젤매연필터의 유효체적을 감소시켜 NH3의 저장량을 감소시킨다.
따라서, SCR일체형 디젤매연필터에 일반적인 NH3 반응율 모델을 적용할 경우 수트(soot) 포집량과 Ash의 퇴적량이 증대할수록 NH3의 저장량 제어 정밀도가 저하되어 NH3의 슬립을 발생시키는 문제점을 있을 수 있다.
등록특허공보 제10-0857346호(2008.09.01.) 공개특허공보 제10-2012-0018999호(2012.03.06.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(Soot)의 포집량과 Ash의 퇴적량에 따라 요소수 분사량을 결정함으로 요소수 분사에 정밀도 향상을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 NOx를 정화하고, 수트(soot)와 Ash를 포함하는 입자상 물질을 포집하는 SCR일체형 디젤매연필터; 상기 SCR일체형 디젤매연필터의 전단에 요소수를 분사하는 도징모듈; 상기 요소수 분사를 제어하는 제어부을 포함하고,
상기 제어부는 차압센서의 정보로부터 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(soot)의 포집량을 검출하고, Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터의 유효체적을 계산하며, 상기 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적에 따른 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산하여 요소수 필요 분사량을 결정하는 차량의 요소수 분사량 제어장치가 제공된다.
상기 제어부는 차량의 주행거리, 연료 소모량, SCR일체형 디젤매연필터의 재생 종료후 전후단의 차압을 적용하여 Ash 퇴적량을 산출하고, Ash 퇴적량에 따른 유효체적을 추출할 수 있다.
상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트(soot) 포집량과 Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량을 적용하여 아래와 같이 NH3 목표 저장량을 산출할 수 있다.
NH3 목표 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량]
상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트(Soot) 포집량, Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도를 적용하여 아래와 같이 NH3 최대 저장량을 산출하고, NH3 목표 저장량과 NH3 최대 저장량의 편차를 검출하여 NH3 저장 제어량을 결정한 다음 요소수 필요 분사량을 결정할 수 있다.
NH3 최대 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도]
상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터에서의 NH3 소비량, NH3 누적 저장량, NH3와 O2 반응율을 적용하여 다음과 같이 NH3 반응량을 산출하고, NH3 누적 저장량과 NH3 반응량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하며, NH3 누적 저장량 대비 최대 저장량으로 NH3의 포화도를 산출할 수 있다.
NH3 반응량 = NH3 소비량 + NH3 누적 저장량 × NH3 - O2 반응율
상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터의 NH3 누적 저장량, 촉매 온도, 배기 유속, 포화도를 적용하여 아래와 같이 NH3의 탈착량을 산출할 수 있다.
NH3 탈착량 = NH3 누적 저장량 × f[촉매 온도, 배기 유속, 포화도]
상기 제어부는 NH3 누적 저장량, NH3 신규 유입량, NH3 탈착량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 최종적으로 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하고, NH3 누적 저장량이 최대 저장량을 초과하면 SCR일체형 디젤매연필터에 NH3 저장량이 최대로 유지되는 것으로 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 SCR일체형 디젤매연필터가 장착되는 차량의 요소수 분사량 제어방법에 있어서, SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(soot)의 포집량을 검출하고, Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터의 유효체적을 계산하는 과정; 상기 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적에 따른 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산하는 과정; NH3 목표 저장량에 따라 NH3 저장 제어량을 결정한 다음 요소수 필요 분사량을 결정하여 요소수 분사를 제공하는 과정을 포함하는 차량의 요소수 분사량 제어방법이 제공된다.
상기 요소수 분사량을 결정시키는 NH3목표 저장량은 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트 포집량과 Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, 촉매온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC흡착량이 적용되어 다음과 같이 산출할 수 있다.
NH3 목표 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량]
상기 NH3 저장 제어량은 NH3 목표 저장량과 NH3 최대 저장량의 편차로부터 산출할 수 있다.
상기 NH3최대 저장량은 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트(Soot) 포집량, Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도를 적용하여 다음과 같이 산출할 수 있다.
NH3 최대 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, 촉매 온도, 배기유속, 촉매 에이징도]
상기 NH3 저장 제어량은 SCR일체형 디젤매연필터에서의 NH3 소비량, NH3 누적 저장량, NH3와 O2 반응율을 적용하여 NH3 반응량을 산출하는 단계; NH3 누적 저장량과 NH3 반응량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하는 단계; NH3 누적 저장량 대비 최대 저장량으로 NH3의 포화도를 산출하는 단계; 상기 SCR일체형 디젤매연필터의 NH3 누적 저장량, 촉매 온도, 배기 유속, 포화도를 적용하여 NH3의 탈착량을 산출하는 단계; NH3 누적 저장량, NH3 신규 유입량, NH3 탈착량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 최종적으로 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하는 단계; NH3 누적 저장량이 최대 저장량을 초과하면 SCR일체형 디젤매연필터에 NH3 저장량이 최대로 유지되는 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 SCR일체형 디젤매연필터의 적용으로 원가절감과 중량감소 및 연비향상을 제공하며, 수트(soot) 포집량과 Ash 퇴적량을 적용한 요소수 분사량의 결정으로 요소수 분사에 정밀제어가 제공되어 배가가스의 안정화를 제공할 수 있다.
또한, 요소수 분사량의 정밀 제어에 따라 NH3의 슬립이 방지되고, 이에 따라 상품성 향상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 요소수 분사량 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 요소수 분사량 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 2에서 NH3 저장 제어량 계산절차를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 요소수 분사량 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 엔진(1)과, 배기 파이프(3), 디젤산화촉매(5), SCR일체형 디젤매연필터(10), 제1차압센서(12), 제2차압센서(14), 온도센서(16), 제어부(18), 도징모듈(20), 믹서(22), 요소탱크(30), 펌프(32), 요소공급라인(34) 및 압력센서(36)을 포함한다.
상기 디젤산화촉매(5)는 엔진(1)에 가까이 장착되어 산화반응을 통해 배출가스에 포함된 NOx를 정화한다.
SCR일체형 디젤매연필터(10)는 통상적인 디젤매연필터의 내부에 V2O5/TiO2 또는 Pt/Al2O3 또는 제올라이트(Zeolite) 등의 물질이 코팅 처리되어 구성되며, 도징모듈(20)에서 분사되는 요소수로부터 취득되는 암모니아와 NOx의 환원반응으로 NOx를 정화하고, 수트(soot)와 Ash를 포함하는 PM을 포집하여 입자상 물질이 배출되는 것을 차단한다.
제1차압센서(12)는 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 입력되는 배출가스의 압력을 검출하여 제어부(18)에 제공한다.
제2차압센서(14)는 SCR일체형 디젤매연필터(10)에서 배출되는 배출가스의 압력을 검출하여 제어부(18)에 제공한다.
온도센서(16)는 배출가스에 의해 활성화되는 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 온도를 검출하여 제어부(18)에 제공한다.
제어부(18)는 제1차압센서(12)와 제2차압센서(14)에서 제공되는 정보로부터 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 포집되는 수트(Soot)의 포집량을 검출하여 NH3의 저장량을 계산한다.
상기 제어부(18)의 수트(soot) 포집량 산출방식은 공지기술로 차압 모델 및 수트(Soot) 포집량 모델으로 산출할 있다.
상기 수트(soot) 포집량 모델은 엔진의 수트 배출량 모델과 수트(soot) 재생 모델로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부(18)는 주행거리의 증가에 따라 발생되는 Ash퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 유효체적을 계산한다.
상기 Ash퇴적량 산출방식은 공지기술로, 차량 주행거리, 연료소모량 및 디젤매연필터의 재생종료 후 전후단의 차압 등으로부터 구할 수 있다.
상기 제어부(18)는 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 포집되는 수트(Soot)의 포집량에 따른 NH3의 저장량이 계산되고, Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 유효체적이 계산되면, 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적량 증대에 의한 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산한다.
이때, NH3의 목표 저장량은 수트(soot) 포집량과 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량이 적용되어 아래와 같이 산출된다.
NH3 목표 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량]
이후, 상기 제어부(18)는 NH3 목표 저장량과 NH3 최대 저장량의 편차를 검출하여 NH3 저장 제어량을 결정한 다음 요소수 필요 분사량을 결정한다.
상기에서 NH3 최대 저장량은 수트(Soot) 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도가 적용되어 아래와 같이 산출된다.
NH3 최대 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, 촉매 온도, 배기유속, 촉매 에이징도]
상기 제어부(18)는 수트(soot)의 포집량과 Ash 퇴적에 의한 유효체적의 감소분이 반영되어 요소수 필요 분사량이 산출되면 도징모듈(20)을 통해 요소수 분사를 실행하여 암모니아 슬립이 발생되지 않는 상태에서 최적의 NOx 정화 성능이 제공될 수 있도록 한다.
도징모듈(20)는 제어부(18)에서 인가되는 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 따라 인젝터가 작동되어 산출된 요소수량을 고압으로 분사한다.
믹서(22)는 도징모듈(20)과 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 사이에 배치되어 도징모듈(20)을 통해 분사되는 요소수 입자를 충돌시켜 입자를 쪼개는 역할을 하며, 이를 통해 배출가스와 요소수 입자가 골고루 섞이도록 하여 배출가스내의 NOx와 요소수로부터 생성된 암모니아를 최적으로 혼합시킨다.
요소탱크(30)는 분사하기 위한 요소수가 수용되고, 내부에 장착되는 펌프(32)의 구동으로 요소공급라인(34)에 설정된 균등한 압력을 형성시킨다.
압력센서(36)는 요소공급라인(34)에 형성되는 압력을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(18)에 제공하여 엔진(1)이 시동 온을 유지하고 있는 상태에서 항상 설정된 압력이 유지될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.
본 발명이 적용되는 SCR일체형 디젤매연필터가 장착된 디젤 차량의 운행이 개시되면 제어부(18)는 적산계로부터 제공되는 주행거리, 연료소모량, 제1차압센서(12)와 제2차압센서(14)로부터 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 전후단 차압을 검출한다(S110).
상기 제어부(18)는 제1차압센서(12)와 제2차압센서(14)에서 제공되는 정보로부터 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 포집되는 수트(Soot)의 포집량을 검출하여 NH3의 저장량을 계산한다(S120).
상기 제어부(18)의 수트(soot) 포집량 산출방식은 공지기술로 차압 모델 및 수트(Soot) 포집량 모델으로 산출할 있다.
상기 수트(soot) 포집량 모델은 엔진의 수트 배출량 모델과 수트(soot) 재생 모델로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(18)는 차량의 주행거리, 연료 소모량, SCR일체형 디젤매연필터(10)의 재생 종료후 전후단의 차압을 적용하여 Ash 퇴적량을 산출하고, Ash의 퇴적량에 따른 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 유효체적을 계산한다(S130).
상기 Ash퇴적량 산출방식은 공지기술로, 차량 주행거리, 연료소모량 및 디젤매연필터의 재생종료 후 전후단의 차압 등으로부터 구할 수 있다.
이후, 상기 제어부(18)는 S120에서 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 포집되는 수트(Soot)의 포집량에 따른 NH3의 저장량이 계산되고, S130에서 Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 유효체적이 계산되면, 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적량 증대에 의한 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산한다(S140).
상기 S140에서 NH3의 목표 저장량은 수트(soot) 포집량과 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량이 적용되어 아래와 같이 산출된다.
NH3 목표 저장량 = f[수트 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량]
이후, 상기 제어부(18)는 S140에서 산출된 NH3 목표 저장량과 NH3 최대 저장량간의 편차를 검출하여(S150) NH3 저장 제어량을 결정하며(S160), NH3 저장 제어량에 따라 요소수 필요 분사량을 산출한다(S170).
상기에서 NH3 최대 저장량은 수트(Soot) 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도가 적용되어 아래와 같이 산출된다.
NH3 최대 저장량 = f[수트 포집량, 유효체적, 촉매 온도, 배기유속, 촉매 에이징도]
그리고, 제어부(18)는 PWM신호로 도징모듈(20)의 인젝터를 제어하여 상기에서 산출된 요소수 필요 분사량을 고압으로 분사하여 암모니아 슬립이 발생되지 않는 상태에서 최적의 NOx 정화 성능이 제공될 수 있도록 한다(S180).
즉, 제어부(18)는 수트(soot)의 포집량과 Ash 퇴적에 의한 유효체적의 감소분이 반영되어 요소수 필요 분사량이 산출되면 도징모듈(20)을 통해 요소수 분사를 실행하여 암모니아 슬립이 발생되지 않는 상태에서 최적의 NOx 정화 성능이 제공될 수 있도록 한다.
도 3은 도 2에서 NH3 저장 제어량 계산절차를 도시한 흐름도이다.
NH3 저장 제어량을 결정하기 위해서는 먼저, 제어부(18)는 SCR일체형 디젤매연필터(10)에서의 NH3 소비량, SCR일체형 디젤매연필터(10)의 NH3 누적 저장량, NH3와 O2 반응율을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터(10)에서의 NH3 반응량을 아래와 같이 산출한다(S161).
NH3 반응량 = NH3 소비량 + NH3 누적 저장량 × NH3 - O2 반응율
상기 S161에서 NH3 반응량이 산출되면 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 NH3 누적 저장량과 NH3 반응량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 누적된 NH3 누적 저장량을 산출한다(S162).
그리고, 도징모듈(20)로 분사되는 요소수 분사량, 요소수내 요소 질량분율, 분자량비(요소/NH3)를 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 유입되는 NH3 신규 유입량을 산출한다(S163).
또한, SCR일체형 디젤매연필터(10)에 포집된 수트(Soot) 포집량, 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 에이징도를 적용하여 NH3 최대 저장량을 산출하고(S164), NH3 누적 저장량 대비 최대 저장량으로 SCR일체형 디젤매연필터(10)에서 NH3의 포화도를 산출한다(S165).
상기 S162에서 산출한 SCR일체형 디젤매연필터(10)의 NH3 누적 저장량, 촉매 온도, 배기 유속, 포화도를 적용하여 NH3의 탈착량을 아래와 같이 산출한다(S166).
NH3 탈착량 = NH3 누적 저장량 × f[촉매 온도, 배기 유속, 포화도]
상기 S162에서 산출된 NH3 누적 저장량, S163에서 산출된 NH3 신규 유입량 및 S166에서 산출된 NH3 탈착량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 최종적으로 누적된 NH3 누적 저장량을 산출한다(S167).
이후, 상기 S167에서 산출된 NH3 누적 저장량이 최대 저장량을 초과하는지 판단하여(S168) 최대 저장량을 초과하면 SCR일체형 디젤매연필터(10)에 NH3 저장량이 최대를 유지하는 것으로 판정할 수 있다(S169).
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : SCR일체형 디젤매연필터 12 : 제1차압센서
14 : 제2차압센서 16 : 온도센서
18 : 제어부 20 : 도징모듈

Claims (13)

  1. NOx를 정화하고, 수트(soot)와 Ash를 포함하는 입자상 물질을 포집하는 SCR일체형 디젤매연필터;
    상기 SCR일체형 디젤매연필터의 전단에 요소수를 분사하는 도징모듈;
    상기 요소수 분사를 제어하는 제어부;
    을 포함하고,
    상기 제어부는 차압센서의 정보로부터 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(soot)의 포집량을 검출하고, Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터의 유효체적을 계산하며, 상기 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적에 따른 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산하여 요소수 필요 분사량을 결정하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 차량의 주행거리, 연료 소모량, SCR일체형 디젤매연필터의 재생 종료후 전후단의 차압을 적용하여 Ash 퇴적량을 산출하고, Ash 퇴적량에 따른 유효체적을 추출하는 것을 특징으로 하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트(soot) 포집량과 Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC 흡착량을 적용하여 NH3 목표 저장량을 산출하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트(Soot) 포집량, Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도를 적용하여 NH3 최대 저장량을 산출하고,
    NH3 목표 저장량과 NH3 최대 저장량의 편차를 검출하여 NH3 저장 제어량을 결정한 다음 요소수 필요 분사량을 결정하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터에서의 NH3 소비량, NH3 누적 저장량, NH3와 O2 반응율을 적용하여 NH3 반응량을 산출하고,
    NH3 누적 저장량과 NH3 반응량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하며,
    NH3 누적 저장량 대비 최대 저장량으로 NH3의 포화도를 산출하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 SCR일체형 디젤매연필터의 NH3 누적 저장량, 촉매 온도, 배기 유속, 포화도를 적용하여 NH3의 탈착량을 산출하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 NH3 누적 저장량, NH3 신규 유입량, NH3 탈착량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 최종적으로 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하고,
    NH3 누적 저장량이 최대 저장량을 초과하면 SCR일체형 디젤매연필터에 NH3 저장량이 최대로 유지되는 것으로 판정하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
  8. SCR일체형 디젤매연필터가 장착되는 차량의 요소수 분사량 제어방법에 있어서,
    SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트(soot)의 포집량을 검출하고, Ash 퇴적량의 증대에 따른 SCR일체형 디젤매연필터의 유효체적을 계산하는 과정;
    상기 수트(Soot) 포집량과 Ash 퇴적에 따른 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산하는 과정;
    NH3 목표 저장량에 따라 NH3 저장 제어량을 결정한 다음 요소수 필요 분사량을 결정하여 요소수 분사를 제공하는 과정;
    을 포함하는 차량의 요소수 분사량 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 요소수 분사량을 결정시키는 NH3목표 저장량은 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트 포집량과 Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, 촉매온도, 배기 유속, 촉매 에이징도, HC흡착량이 적용되어 산출되는 차량의 요소수 분사량 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 NH3 저장 제어량은 NH3 목표 저장량과 NH3 최대 저장량의 편차로부터 산출하는 차량의 요소수 분사량 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 NH3최대 저장량은 SCR일체형 디젤매연필터에 포집된 수트(Soot) 포집량, Ash의 퇴적에 따른 유효 체적, SCR 촉매 온도, 배기 유속, 촉매 에이징도를 적용하여 산출하는 차량의 요소수 분사량 제어방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 NH3 저장 제어량은 SCR일체형 디젤매연필터에서의 NH3 소비량, NH3 누적 저장량, NH3와 O2 반응율을 적용하여 NH3 반응량을 산출하는 단계;
    NH3 누적 저장량과 NH3 반응량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하는 단계;
    NH3 누적 저장량 대비 최대 저장량으로 NH3의 포화도를 산출하는 단계;
    상기 SCR일체형 디젤매연필터의 NH3 누적 저장량, 촉매 온도, 배기 유속, 포화도를 적용하여 NH3의 탈착량을 산출하는 단계;
    NH3 누적 저장량, NH3 신규 유입량, NH3 탈착량을 적용하여 SCR일체형 디젤매연필터에 최종적으로 누적된 NH3 누적 저장량을 산출하는 단계;
    NH3 누적 저장량이 최대 저장량을 초과하면 SCR일체형 디젤매연필터에 NH3 저장량이 최대로 유지되는 것으로 판정하는 단계;
    를 포함하는 차량의 요소수 분사량 제어방법.
  13. NOx를 정화하고, 수트와 Ash를 포함하는 입자상 물질을 포집하는 SCR일체형 디젤매연필터;
    SCR일체형 디젤매연필터의 전단에 요소수를 분사하는 도징모듈;
    요소수 분사를 제어하는 제어유닛;
    을 포함하며,
    상기 제어유닛은 설정된 프로그램에 따라 동작되어 상기 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법을 실행하여 SCR일체형 디젤매연필터에 포집되는 수트 포집량과 Ash 퇴적에 따른 유효체적 감소분을 반영하여 NH3 목표 저장량을 계산하고 요소수 필요 분사량을 결정하는 차량의 요소수 분사량 제어장치.
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