KR101758582B1

KR101758582B1 - Scr 배기 가스 후-처리 시스템에서 온도 센서를 체크하는 방법

Info

Publication number: KR101758582B1
Application number: KR1020167010575A
Authority: KR
Inventors: 폴 로데츠; 미카엘 니엔호프; 인고 쿠옵스; 티노 알트
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2017-07-14
Also published as: US20160356193A1; DE102013226796A1; KR20160058932A; US10301997B2; DE102013226796B4; CN105612322B; CN105612322A; WO2015091630A1

Abstract

배기 가스 후-처리 시스템은 적어도 하나의 환원 촉매 컨버터, 하나의 환원제 저장 용기, 하나의 환원제 펌프, 하나의 주입 디바이스, 이 주입 디바이스로 이어지는 하나의 공급 라인, 및 상기 환원제의 적어도 일부를 가열하는 하나의 전기 가열 디바이스를 구비한다. 온도 센서는 환원제의 흐름 방향으로 상기 가열 디바이스(26)의 다운스트림에 있는 배기 가스 후-처리 시스템의 지점에 배열된다. 방법은 a) 통상의 온도로 인해 상기 환원제를 가열하는 것이 요구되지 않는 상기 내연 엔진의 동작 상태에서, 상기 온도 센서를 체크하기 위하여 상기 가열 디바이스를 스위칭온하는 단계, b) 상기 가열 디바이스가 스위칭온될 때 시작 온도(TO)로부터 시작하는 상기 온도 센서의 신호가 미리 한정된 시간 기간(Δt2) 내에 미리 한정된 예상값(ΔT)만큼 변하는지의 여부를 체크하는 단계, c) 상기 예상값(ΔT)이 상기 미리 한정된 시간 기간(Δt2) 내에 도달한 경우 상기 온도 센서에 일시적으로 결함이 없는 것으로 검출하는 단계, d) 상기 가열 디바이스를 스위칭오프하는 단계, e) 상기 예상값(ΔT)으로부터 시작하는 상기 온도 센서의 신호가 시간 기간(Δt3) 내에 다시 상기 시작 온도(TO)에 도달하는지의 여부를 체크하는 단계, 및 f) 상기 시작 값(TO)이 상기 미리 한정된 시간 기간(Δt3) 내에 도달된 경우 상기 온도 센서에 결함이-없는 것으로 확인하는 단계를 포함한다:

Description

SCR 배기 가스 후-처리 시스템에서 온도 센서를 체크하는 방법{METHOD FOR CHECKING A TEMPERATURE SENSOR IN AN SCR EXHAUST GAS POST-TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 내연 엔진의 SCR 배기 가스 후처리 시스템에서 온도 센서를 체크하는 방법에 관한 것이다.

오염물을 감소시키기 위하여, 특히 질소 산화물을 감소시키기 위하여, 환원 유체(기체 또는 액체)를 내연 엔진의 배기 시스템에 도입하는 여러 방법이 수립되었다.

특히, 질소 산화물을 감소시키기 위하여, 암모니아 또는 암모니아로 변환될 수 있는 대응하는 전구체 물질종의 도움으로 산소가-풍부한 배기 가스에 포함된 질소 산화물(NO_X)을 선택적으로 감소시켜, 질소와 물을 형성하는 SCR(Selective Catalytic Reduction)이 성공적인 것으로 밝혀졌다. 여기서, 바람직하게는 수성 요소 용액(aqueous urea solution)이 사용된다. 요소 용액은 가수 분해 촉매 컨버터에 의해 가수 분해되거나 또는 직접 SCR 촉매 컨버터에서 가수 분해되어 암모니아와 이산화탄소를 형성한다. 이를 위하여, 요소 용액은 하나 이상의 탱크에 탑재되어 운반되고, 전달 디바이스에 의해 주입 시스템(dosing system)으로 전달되고, 이 주입 시스템은 가수 분해 촉매 컨버터의 업스트림에서 또는 SCR 촉매 컨버터의 업스트림에서 배기 가스 스트림으로 요소 용액을 도입한다.

특히 성공적인 것으로 밝혀진 환원제로는 "AdBlue"라는 상표명으로 시판되는 31.8 내지 33.2 중량 퍼센트의 요소 함량을 갖는 수성 요소 용액이 있다. 다른 환원제 용액의 경우에서와 같이, 이 요소 용액도 또한 상대적으로 낮은 동결점(-11.5℃)을 가지고 있고 동결된 환원제는 더 이상 촉매 컨버터로 전달될 수 없다고 하는 문제를 가지고 있다. 이것은, 특히 겨울철에, 배기 가스 후처리 시스템에 고장을 일으켜, 그 결과 유해한 배기 가스 성분이 허용가능하지 않는 양만큼 많이 방출될 수 있다. 나아가, 수성 요소 용액의 볼륨은 동결될 때 대략 10%만큼 증가한다. 이것은 SCR 배기 가스 후처리 시스템의 개별 부품에 손상을 야기할 수 있다.

EC 규제 번호 692/2008은, 배기 가스 후처리 시스템을 위한 반응물(reagent)을 요구하는 차량에서, 주위 온도가 낮은 경우에도 상기 시스템은 방출량 감소 기능을 수행해야 하는 것을 규정한다. 이것은 또한 탱크 충전 레벨이 50%인 경우 -15℃에서 최대 7일(day) 동안 주차 지속시간에 걸쳐 반응물이 완전 동결되는 것을 방지하는 조치(measure)를 포함한다. 반응물이 동결된 경우, 반응물 용기의 온도가 -15℃로 측정된 경우 차량을 시동건 후 정확히 20분 내에 방출량 감소 시스템이 정확히 동작될 수 있도록 상기 반응물을 사용할 수 있는 것이 보장되어야 한다.

상기 유형의 배기 가스 후처리 시스템의 동작을 개시하고 정확히 기능하기 위하여, 탱크는 특히 탱크 내에 있는 동결된 액체를 용융시켜 상기 동결된 액체를 액체로, 다시 말해 흐를 수 있는 응집 상태로 변환시키는 가열 시스템을 구비하는 것이 요구된다.

자동차에서 액체 탱크를 가열 호일 또는 가열 매트로 둘러싸서 탱크에 있는 동결된 액체를 해동시키는 시스템이 종래 기술에 이미 알려져 있다. 그러나 탱크 벽의 외부에 배열된 가열 호일 또는 가열 매트는 생성된 열의 대부분이 탱크로 전달되지 않아 동결된 액체를 용융시키지 못하고 전력 손실로 탱크 주변으로 소실되기 때문에 낮은 효율만을 나타낸다. 그리하여, 탱크 또는 적어도 환원제를 추출하는 탱크의 적어도 이 부분을 가열하여 환원제를 해동하거나, 또는 신속히 적절히 해동하여 흐를 수 있는 응집 상태로 유지하는데 필요한 히터의 가열 온도 및/또는 활성화 시간이 증가된다(EP 1 767 417 A1, DE 10 2007 005 004 A1).

나아가, 탱크뿐만 아니라 또한 환원제 라인, 환원제 펌프, 환원제 필터 및/또는 환원제 인젝터의 적어도 일부를 가열하는 것이 종래 기술에 알려져 있다(DE 10 2008 061 471 A1, WO 2006/90182 A1, EP 2 133 527 A1).

동결된 환원제를 다시 해동하거나 또는 환원제의 동결을 늦추거나 방지하기 위하여, SCR 배기 가스 후처리 시스템의 언급된 부품을 가열하는 것은 상기 시스템에 설치된 온도 센서가 환원제의 동결점에 근접하거나 이 동결점 아래의 온도 값을 나타내는 경우에만 일반적으로 활성화된다.

상기 유형의 온도 센서의 신호는 가열 디바이스를 활성화시키는 기준으로 사용되어서, 내연 엔진의 방출 특성에 영향을 미치므로, 온도 센서는 그 기능이 진단되어야 한다.

지금까지 온도 센서는 받아들일 수 없는 값, 다시 말해 과도하게 낮거나 또는 과도하게 높은 온도 값 또는 물리적으로 불가능한 온도 값에 대해 체크되었다. 대안적으로 또는 추가적으로, 실행가능성 체크(plausibility checking)가 다른 온도 센서의 값, 예를 들어 냉각제 온도 센서의 값 또는 주위 온도 센서의 값을 사용하여 수행될 수 있다. 제1 방법을 사용하면, 허용가능한 온도 범위 밖에 있는 값만이 에러 있는 것으로 식별될 수 있다. 제2 방법의 경우에, 또한 SCR 배기 가스 후처리 시스템에서 낮은 온도 동역학으로 인해, 비교용으로 사용되는 다른 온도 센서들에 결함이 없는 상태에서도 이들 다른 온도 센서들의 값에 큰 차이가 가능하기 때문에 큰 편차가 허용되는 것이 필요하다.

특히 열 손실을 낮게 유지하기 위하여 환원제 탱크가 단열에 의해 보호되는 경우, 이것은 온도 변동이 상대적으로 작고 매우 완만하다는 것을 의미한다. 그러나 그리하여 신호 변화가 매우 작으므로 온도 센서의 진단을 수행하는 것이 곤란하다. 특히, 소위 "교착 상태(stuck)의 온도 센서"는 식별하는 것이 매우 어려울 수 있다. 이런 상황에서, "교착 상태의 온도 센서"는 상대적으로 긴 시간 기간에 걸쳐 신호(측정 값)가 변하지 않거나 또는 매우 약간만 변화하거나, 또는 출력 측정 값이 낮은 동역학만을 나타내는 온도 센서를 의미하는 것으로 이해된다.

그리하여 본 발명의 목적은 내연 엔진의 SCR 배기 가스 후처리 시스템에서 온도 센서를 진단하는 간단하고 개선된 방법을 제시하는 것이다.

이것은 청구항 1의 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 개선은 종속 청구항에 제시된다.

본 발명은, 적어도 환원 촉매 컨버터, 액체 환원제를 저장하는 환원제 저장 용기, 환원제 펌프, 상기 환원제를 내연 엔진의 배기 라인에 도입하는 주입 디바이스(dosing device), 상기 환원제 액체를 상기 환원제 펌프로부터 상기 주입 디바이스에 공급하는 공급 라인, 및 상기 환원제의 적어도 일부를 가열하는 전기 가열 디바이스를 구비하는 내연 엔진용 배기 가스 후처리 시스템에서 온도 센서의 신호를 체크하는 방법을 특징으로 한다. 상기 온도 센서는 상기 환원제의 흐름 방향으로 보았을 때 상기 배기 가스 후처리 시스템에서 상기 가열 디바이스의 다운스트림에 위치된 위치에 배열된다. 상기 방법은 a) 통상의 온도(prevailing temperature)로 인해 상기 환원제를 가열하는 것이 요구되지 않는 상기 내연 엔진의 동작 상태에서, 상기 온도 센서를 체크하기 위하여 상기 가열 디바이스를 활성화시키는 단계, b) 시작 온도로부터 시작하는 상기 온도 센서의 신호가 상기 가열 디바이스의 활성화 시 미리 한정된 시간 기간 내에 미리 한정된 예상값만큼 변하는지의 여부를 체크하는 단계, c) 상기 예상값이 상기 미리 한정된 시간 기간 내에 도달되는 경우 상기 온도 센서를 결함이 없는 것으로 일시적으로 식별하는 단계, d) 상기 가열 디바이스를 비활성화시키는 단계, e) 상기 예상값으로 시작하는 상기 온도 센서의 신호가 시간 기간 내에 다시 상기 시작 온도에 도달하는지의 여부를 체크하는 단계, 및 f) 상기 시작 값이 상기 미리 한정된 시간 기간 내에 도달되면 상기 온도 센서를 결함이 없는 것으로 확인(confirm)하는 단계를 포함한다:

낮은 온도의 존재 시에 환원제의 동결을 방지하거나 또는 이미 동결된 환원제를 해동시키는데 요구되는 가열 창(heating window) 밖에서 상기 가열 디바이스를 능동적으로 활성화시키는 것에 의해, 외부 경계 조건과 독립적으로 상기 온도 센서를 진단하는 것이 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 예를 들어 다른 곳에 설치된 온도 센서와 같은 추가적인 부품의 도움 없이 간단한 방식으로 상기 배기 가스 후처리 시스템에 배열된 상기 온도 센서를 신뢰성 있는 방식으로 체크할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 방법은, 상기 시작 온도가 상기 환원제의 동결 온도를 단지 초과하는 한, 상기 환원제 저장 용기의 충전 레벨과 진단 동안 시작 온도에 대략 독립적이라는 장점을 구비한다.

상기 배기 가스 후처리 시스템이 상기 환원제 저장 용기까지 환원제를 재순환시키는 라인을 구비하는 경우, 능동 진단 가열로부터 초래되는 온도 상승과 그 연관된 시간 지속시간이 서로 최적으로 조정되도록 상기 환원제 펌프에 의해 전달 율(delivery rate)을 조절할 수 있다.

상기 온도 센서를 평가하는데 에러가 있는 것을 방지하기 위하여, 상기 진단 가열로 인해 온도 신호의 변화뿐만 아니라 상기 가열 디바이스의 비활성화 후 온도 신호의 변화도 체크된다. 상기 가열 디바이스의 비활성화 후 온도 강하의 구배를 평가하는 것에 의해, 결함 있는 온도 센서와 결함 있는 가열 디바이스 사이를 구별할 수 있다.

상기 진단의 확실성을 더 증가시키기 위하여, 본 발명의 개선에서 상기 온도 센서의 신호가 미리 결정된 시간 지속시간 동안 일정하거나 대략 일정한 경우에만 상기 체크가 시작된다. 이런 방식으로 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도 변화가 상기 활성화된 가열 디바이스로부터만 유래되고, 그리하여 외적 영향이 사실상 배제되는 것이 보장된다.

상기 방법의 추가적인 유리한 개선이 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 드러날 것이다.

본 발명은 도면을 참조하여 아래에 보다 상세히 설명된다:
도 1은 본 발명에 따른 진단 방법을 사용하는 연관된 SCR 배기 가스 후처리 시스템을 갖는 내연 엔진의 블록도; 및
도 2는 진단 방법을 예시하기 위하여 상이한 온도 프로파일을 도시하는 도면.

도 1은, 배기 가스 후처리 시스템이 할당된, 적어도 간헐적으로 과다한 공기량으로 동작되는 내연 엔진의 매우 간략화된 블록도를 도시한다. 여기서, 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명된다. 특히, 연료 회로는 설명되지 않았다. 이 예시적인 실시예에서, 디젤 내연 엔진은 내연 엔진으로 도시되고, 수성 요소 용액은 배기 가스를 후처리하기 위한 환원제로 사용된다. 그러나 본 발명에 따른 방법은 또한 적어도 부분적으로 과다한 공기량으로 동작되는 다른 유형의 내연 엔진의 경우에도 사용될 수 있다.

연소에 요구되는 공기는 흡입 라인(2)을 통해 내연 엔진(1)에 공급된다. 예를 들어 연료(KST)를 직접 내연 엔진(1)의 실린더에 분사하는 분사 밸브를 갖는 고압 분사 시스템(공통 레일)의 형태일 수 있는 분사 시스템은 참조 부호 3으로 표시된다. 내연 엔진(1)의 배기 가스는 배기 라인(4)을 통해 배기 가스 후처리 시스템(5)으로 흐르고, 이로부터 소음기(미도시)를 통해 대기로 흐른다.

내연 엔진(1)을 제어하고 조절하기 위하여, 그 자체로 알려져 있고 또한 엔진 제어기 또는 전자 제어 유닛(electronic control unit: ECU)이라고도 언급되는 전자 제어 디바이스(6)는 이 경우에 데이터 라인과 제어 라인을 포함하는 단지 개략적으로 도시된 버스 시스템(7)에 의해 내연 엔진(1)에 연결된다. 상기 버스 시스템(7)을 통해, 특히 예를 들어 부하 센서, 속력 센서, 및 흡입 공기, 충전 공기, 및 냉각제용 온도 센서와 같은 센서로부터 오는 신호와, 작동체(예를 들어, 분사 밸브, 제어 소자)를 위한 신호가 내연 엔진(1)과 제어 디바이스(6) 사이에 전달된다.

배기 가스 후처리 시스템(5)은, 직렬로 연결되고 보다 상세히 지시되지 않은 다수의 촉매 컨버터 유닛을 포함하는 환원 촉매 컨버터(SCR 촉매 컨버터)(8)를 구비한다. 환원 촉매 컨버터(8)의 다운스트림 및/또는 업스트림에는 추가적으로 각 경우에 하나의 산화 촉매 컨버터(미도시)가 배열될 수 있다.

주입 제어 유닛(9)(dosing control unit: DCU), 환원제 저장 용기(10), 전기적으로 작동가능한 환원제 펌프(11), 및 액체 환원제(19)를 환원제 촉매 컨버터(8)의 업스트림에서 배기 라인(4)에 도입하는 주입 디바이스(15)가 또한 제공된다.

환원제(19), 바람직하게는 수성 요소 용액은 환원제 저장 용기(10)에 저장되고, 요구시 주입 디바이스(15)에 공급된다. 이 목적을 위해, 환원제 펌프(11)는 흡입측에서 환원제 저장 용기(10)로 돌출하는 추출 라인(20)에 연결되고, 압력측에서 공급 라인(16)을 통해 주입 디바이스(15)에 연결된다.

환원제 저장 용기(10)에는 환원제 저장 용기(10) 내 환원제(19)의 충전 레벨을 검출하는 센서(13)가 제공된다. 상기 센서(13)로부터 오는 신호는 주입 제어 유닛(9)에 공급된다.

환원제 용기(10)는 전기 가열 디바이스(12)를 구비한다. 상기 가열 디바이스(12)는 예를 들어 가열 매트, 가열 호일, 가열 판, 가열 바(heating bar), 가열 코일 또는 가열 루프 형태일 수 있고, 환원제 저장 용기(10) 내 동결된 환원제(19)를 용융시키는 기능을 한다.

나아가, 공급 라인(16)의 적어도 일부는 전기 가열 디바이스(26)를 더 구비한다. 상기 전기 가열 디바이스는 예를 들어 가열 코일 또는 가열된 호스 구획을 포함할 수 있다. 이에 따라 내연 엔진(1)이 셧다운된 후 그리고 환원제 펌프(11)가 비활성화된 후에도, 공급 라인(16)에 여전히 위치된 환원제(19)가 동결되지 않거나, 또는 재시작 후에 신속히 해동될 수 있는 것이 보장될 수 있다. 이것은 예를 들어 회전 방향의 역전을 허용하지 않는 환원제 펌프(11)가 사용되기 때문에 내연 엔진(1)의 셧다운 시 상기 라인 분기가 흡입에 의해 배기되지 않는 시스템에 특히 중요하다.

또한 환원제 압력을 검출하는 압력 센서(27)와, 환원제(19)의 온도(T)를 검출하는 온도 센서(18)가 공급 라인(16)에 제공된다. 온도 센서(18)는 이 경우에 가열 디바이스(26)의 적어도 하나의 부분의 다운스트림에 배열되어, 가열 디바이스(26)의 활성화시, 상기 활성화에 응답하여 환원제(19)의 온도 거동을 조사할 수 있다. 상기 2개의 센서(18, 27)의 신호는 주입 제어 유닛(9)에 공급된다.

주입 제어 유닛(9)은 바람직하게는 프로그램 메모리(29)에 그리고 값 메모리(데이터 메모리)(30)에 결합된 처리 유닛(프로세서)(28)을 포함한다. SCR 배기 가스 후처리 시스템(5)의 동작에 요구되는 프로그램과 값은 프로그램 메모리(29)와 값 메모리(30)에 각각 저장된다.

주입 제어 유닛(9)은 전기 버스 시스템(17)에 의해 데이터를 상호 전송하는 제어 디바이스(6)에 연결된다. 예를 들어, 엔진 속력, 흡입 공기량, 분사된 연료량, 분사 펌프의 제어 진행, 배기 가스 질량 흐름, 동작 온도, 충전-공기 온도, 분사 시작 등과 같은 주입될 환원제(19)의 양을 계산하기 위해 관련 내연 엔진(1)의 이들 동작 파라미터는, 버스 시스템(17)을 통해 주입 제어 유닛(9)으로 전달된다.

상기 파라미터, 즉 공급 라인(16)의 압력과 배기 가스 온도 및 NO_X 함량의 측정 값에 기초하여, 주입 제어 유닛(9)은, 알려진 방식으로, 분사될 환원제(19)의 양을 계산하고, 대응하는 전기 신호를 주입 디바이스(15)로 출력한다. 배기 라인(4)으로 분사하면 수성 요소 용액이 가수 분해되고 철저히 혼합되는 효과를 제공할 수 있다. 배기 가스에서 NO_X를 촉매로 환원시켜 N₂와 H₂O를 형성하는 것은 환원 촉매 컨버터(8)의 촉매 컨버터 유닛에서 일어난다.

주입 제어 유닛(9)은 또한 환원제 저장 용기(10)에 있는 전기 가열 디바이스(12)와, 공급 라인(16)에 있는 전기 가열 디바이스(26)를 제어하거나 및/또는 조절한다. 나아가, 도 2에 기초하여 보다 상세히 설명된 바와 같이 온도 센서(18)를 체크하는 특성 맵(map)-기반 기능은 주입 제어 유닛(9)의 프로그램 메모리(29)에서 소프트웨어로 구현된다.

환원제(19)를 배기 라인(4)으로 도입하는 주입 디바이스(15)는, 종래의 저압 가솔린 분사 밸브를, 재료 선택 면에서 약간 변형하고 솔레노이드에 의해 구동하고 예를 들어 배기 라인(4)의 벽에 고정 연결된 밸브 수용 디바이스에 착탈가능하게 고정하는 것에 의해 유리하게 구현될 수 있다.

주입 디바이스(15)의 더 간단한 실시예에서, 노즐이 제공될 수 있고, 이 경우에 환원제(19)를 계량(metering)하는 것은 주입 제어 유닛(9)으로부터 대응하는 신호에 의해 환원제 펌프(11)를 작동시키는 것에 의해서만 수행된다.

이 예시적인 실시예에서, 제어 디바이스(6)와 주입 제어 유닛(9)은 독립적인 부품으로 도시되고 설명된다. 이것은 SCR 배기 가스 후처리 시스템(5)이 또한 기존의 차량 개념으로 개조될 수 있다는 장점을 구비한다. 그러나 또한 주입 제어 유닛(9)의 기능은 내연 엔진(1)의 제어 디바이스(6)에 통합될 수 있어서, 배기 가스 후처리 시스템(5)에 콤팩트하고 저렴한 해법을 제공할 수 있다.

나아가, 환원제의 품질을 검출하는 추가적인 센서(미도시)가 배기 가스 후처리 시스템(5)에 제공될 수 있다. 상기 신호는 또한 주입 제어 유닛(9)에 공급되고, 이는 분사될 환원제(19)의 양을 계산할 때 고려된다.

온도 센서(18)를 체크하는 방법은 도 2의 도시에 기초하여 보다 상세히 설명된다.

본 방법은 특정 인에이블 조건이 만족된 경우에만 시작된다. 내연 엔진(1)은 배기 가스 후처리 시스템(5)의 부품을 능동적으로 가열하는 것을 필요로 하지 않는 동작 상태에 있어야 한다. 이것은 특히 외부 온도, 보다 정확하게는 상기 배기 가스 후처리 시스템(5)을 구비하는 자동차 주위의 주위 온도가 환원제(19)의 동결 온도(TG)를 초과하는 경우이다. 온도 센서(18)의 신호의 안정성은 진단을 인에이블하는 추가적인 기준으로 사용될 수 있다. 온도 신호가 상대적으로 긴 시간 지속시간 동안 적어도 대략 일정하고, 상기 신호에 변화가 예상되지 않을 때에만 온도 센서(18)를 체크하기 위하여 가열 디바이스(26)가 활성화된다.

도 2의 상부 부분은 가열 디바이스(26)의 전기 작동 신호를 도시하고, 여기서 높은 레벨(1)은 활성화된 가열 디바이스(26)를 나타내고, 낮은 레벨(0)은 비활성화된 가열 디바이스(26)를 나타낸다.

도 2의 하부 부분은 여러 신호 프로파일을 도시하고, 여기서 시간(t)은 횡좌표에서 도시되고, 온도(T)는 종좌표에서 도시된다. 여기서, 참조 부호(TG)는 환원제(19)의 동결 온도를 나타낸다. 상업적으로 구입가능한 수성 요소 용액(공정(eutectic) 32.5% 용액)의 경우에, 상기 동결 온도의 값은 -11.5℃이다.

온도 센서(18)를 체크하는 것은 체크를 인에이블하는 두 조건이 만족되는 시간(t0)에서 시작된다. 먼저, 온도(T)는 환원제(18)의 동결 온도(TG)보다 상당히 더 높아서, 이에 의해 배기 가스 후처리 시스템(5)이 정확히 기능하는데에 환원제(18)를 가열하는 것이 요구되지 않고, 둘째, 온도 센서(18)의 신호는 상기 시간(t0) 전에 적절히 긴 시간 기간(Δt1) 동안 대략 일정하였다. 이에 따라 가열 디바이스(26)가 시간(t0)에서 활성화된다.

온도 센서(18)는 가열 디바이스(26)의 다운스트림에 있는 공급 라인(16) 부분에 배열되므로, 온도 센서(18)가 올바르게 기능하는 경우, 시간(t0)에서 가열 디바이스(26)를 활성화한 후에는 온도 상승이 예상된다. 가열 디바이스(26)를 활성화한 결과, 매체, 즉 환원제(19)가 가열되고, 열이 도입되면 양(positive)의 온도 변화가 초래되어 온도 센서(18)에 의해 측정될 수 있다.

시간(t0)에서 시작 온도(t0)로부터 시작하는 온도 센서의 신호가 미리 한정된 예상값(ΔT)만큼 더 높은 온도 방향으로 변화할 때까지 시간 지속시간이 체크된다. 결함이 없는 온도 센서(18)의 온도 신호의 일반적인 프로파일은 실선(L1)으로 도 2의 다이어그램의 하부 절반부에 도시된다. 신호 프로파일(L1)은 예상값(ΔT)이 시간 기간(Δt2) 내에 도달되도록 고속으로 상승하는 것을 특징으로 한다. 결함이 없는 온도 센서(18)의 경우에, 온도 신호(L1)는 시간(t1)에서 가열 디바이스(26)를 비활성화 후에 시간 기간(Δt3) 내에 다시 신속히 하강한다.

예상값(ΔT)이 시간 기간(Δt2)에 도달되지 않고 상대적으로 긴 시간 기간(Δt4) 후에, 즉, 센서 신호(라인 L2, L3)가 약간 상승된 것으로 반영된 나중 시간(t2)에 도달되면, 이것은 부정확하게 동작하는 온도 센서(18)로 인한 것이거나, 또는 가열 디바이스(26)의 가열 전력이 과도하게 낮은 것으로 인한 결과일 수 있다. 후자의 상황을 배제하기 위하여, 가열 디바이스(26)를 비활성화 후에 온도 신호의 프로파일이 또한 체크된다.

시간(t2)에서 가열 디바이스(26)를 비활성화 후에 온도 하강이 온도 상승보다 더 빠른 경우, 가열 디바이스(26)에 결함이 있고, 가열 디바이스(26)의 가열 전력이 특히 과도하게 낮은 것으로 추론된다. 온도 신호의 이러한 프로파일은 대시 라인(L2)으로 도면의 다이어그램의 하부 부분에 지시되어 있다. 온도 신호는 이미 시간(t3)에 다시 초기 값, 다시 말해 시작 온도(t0)에 대략 도달한다. 이와 대조적으로, 가열 디바이스를 비활성화 후 온도 하강이 또한 느린 경우(라인 L3), 온도 센서(18)에 결함이 있는 것으로 추론된다. 온도 신호는 나중 시간(t4)에만 다시 초기 값, 다시 말해 시작 온도(t0)에 대략 도달한다.

예상값(ΔT)이 상대적으로 긴 시간 기간(Δt4) 내에 도달되지 못한 경우, 온도 센서(18)는 "교착 상태인" 것으로 추론된다. "교착 상태의" 온도 센서는 이런 상황에서 측정값이 "동결"되어 온도 센서의 신호가 동역학을 나타내지 못하거나 또는 무의미한 동역학만을 나타내는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

예상값(ΔT)은 데이터 메모리(30)에 특성 맵으로 가열 디바이스(26)의 최대 가열 전력의 함수로 저장된다.

온도 센서(18) 또는 가열 디바이스(26)에 결함이 식별된 경우에, 내연 엔진(1)의 주입 제어 유닛(9) 또는 제어 디바이스(6)에 결함 메모리에 입력이 레코딩된다. 나아가, 결함이 발생한 경우, 대응하는 신호가 결함 디스플레이 디바이스에 의해 내연 엔진에 의해 구동되는 차량의 운전자에 출력될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 원하는 온도 상승이 발생될 때까지 가열 지속시간을 모니터링하고 가열 지속시간이 너무 긴 경우 온도 센서에 결함이 있는 것으로 고려되는 예시에 기초하여 설명되었다. 대안적으로, 또한 가열 지속시간이 미리 고정 한정된 경우에 온도 상승을 모니터링하고 평가할 수 있다. 이 경우에, 상기 시간 지속시간 내 온도 상승이 너무 작은 경우, 다시 말해 미리 한정된 예상값 미만으로 유지되는 경우 온도 센서에 결함이 있는 것으로 고려된다.

1: 내연 엔진 2: 흡입 라인
3: 분사 시스템 4: 배기 라인
5: 배기 가스 후처리 시스템
6: 제어 디바이스, 엔진 제어 유닛(ECU, 전자 제어 유닛)
7: 버스 시스템, 데이터 및 제어 라인
8: 환원 촉매 컨버터, SCR 촉매 컨버터
9: 주입 제어 유닛(DCU) 10: 환원제 저장 용기
11: 전기 환원제 펌프
12: 환원제 저장 용기의 전기 가열 디바이스
13: 충전 레벨 센서 15: 주입 디바이스, 분사 밸브
16: 공급 라인 18: 온도 센서
19: 환원제 20: 추출 라인
26: 전기 가열 디바이스 27: 압력 센서
28: 처리 유닛, 프로세서 29: 프로그램 메모리
30: 데이터 메모리(값 메모리) KST: 연료
T: 온도 TG: 환원제의 동결 온도
T0: 진단 시작 온도 t: 시간
t0: 진단 시작 시간, 가열 디바이스 "ON"
t1, t2: 가열 디바이스 "OFF" 시간
t3, t4: 시간 Δt1: 진단 시작 전 시간 기간
Δt2, Δt3, Δt3: 시간 기간 ΔT: 예상값
L1: 결함이 없는 온도 센서의 신호 프로파일
L2: 결함이 있는 가열 디바이스의 신호 프로파일
L3, L4: 결함 있는 온도 센서의 신호 프로파일

Claims

내연 엔진(1)을 위한 배기 가스 후처리 시스템(5)에 있는 온도 센서(18)의 신호를 체크하는 방법으로서,
상기 배기 가스 후처리 시스템(5)은 적어도 환원 촉매 컨버터(8), 액체 환원제(19)를 저장하는 환원제 저장 용기(10), 환원제 펌프(11), 상기 환원제(19)를 상기 내연 엔진(1)의 배기 라인(4)에 도입하는 주입 디바이스(15), 상기 환원제 펌프(11)로부터 상기 주입 디바이스(15)로 상기 환원제(19)를 공급하는 공급 라인(16), 및 상기 환원제(19)의 적어도 일부를 가열하는 전기 가열 디바이스(26)를 포함하고, 상기 온도 센서(18)는 상기 환원제(19)의 흐름 방향으로 보았을 때 상기 배기 가스 후처리 시스템(5)에서 상기 가열 디바이스(26)의 다운스트림에 위치된 위치에 배열되되,
a) 통상의 온도로 인해 상기 환원제(19)를 가열하는 것이 요구되지 않는 상기 내연 엔진(1)의 동작 상태에서, 상기 온도 센서(18)를 체크하기 위하여 상기 가열 디바이스(26)를 활성화시키는 단계,
b) 시작 온도(T0)로부터 시작하는 상기 온도 센서(18)의 신호가 상기 가열 디바이스(26)의 활성화 시 미리 한정된 시간 기간(Δt2) 내에 미리 한정된 예상값(ΔT)만큼 변하는지의 여부를 체크하는 단계,
c) 상기 예상값(ΔT)이 상기 미리 한정된 시간 기간(Δt2) 내에 도달한 경우 상기 온도 센서(18)에 결함이 없는 것으로 일시적으로 식별하는 단계,
d) 상기 가열 디바이스(26)를 비활성화시키는 단계,
e) 상기 예상값(ΔT)으로부터 시작하는 상기 온도 센서(18)의 신호가 시간 기간(Δt3) 내에 다시 상기 시작 온도(T0)에 도달하는지의 여부를 체크하는 단계, 및
f) 상기 시작 온도(T0)가 상기 미리 한정된 시간 기간(Δt3) 내에 도달된 경우 상기 온도 센서(18)에 결함이 없는 것으로 확인하는 단계.
를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 예상값(ΔT)이 상기 미리 한정된 시간 기간(Δt2) 내에 도달되지 않고 추가적인 시간 기간(Δt3)의 만료 후 나중 시점에서만 도달되고, 상기 가열 디바이스(26)의 비활성화 후 온도 하강이 온도 상승보다 더 급격한 경우, 온도 센서(18)에 결함이 있는 것으로 식별되는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예상값(ΔT)이 상기 미리 한정된 시간 기간(Δt2) 내에 도달되지 않고 추가적인 시간 기간(Δt3)의 만료 후 나중 시점에서만 도달되고, 상기 가열 디바이스(26)의 비활성화 후 온도 하강이 온도 상승의 구배에 실질적으로 대응하는 구배로 일어나는 경우, 상기 가열 디바이스(26)의 가열 성능이 부적절한 것으로 식별되는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 예상값(ΔT)이 상기 시간 기간(Δt3) 내에 도달되지 않는 경우, 온도 센서(18)에 결함이 있는 것으로 식별되는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 온도 센서(18)의 신호가 미리 결정된 시간 지속시간(Δt1) 동안 적어도 일정한 경우 체크를 개시하는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예상값(ΔT)은 상기 가열 디바이스(26)의 최대 가열 전력에 의존하는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 예상값(ΔT)은 상기 배기 가스 후처리 시스템(5)을 제어하고 조절하는 주입 제어 유닛(9)의 데이터 메모리(30)의 특성 맵에 저장되는 것을 특징으로 하는 온도 센서의 신호를 체크하는 방법.