KR102072193B1 - 촉매 미립자 필터를 포함하는 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 처리 방법 - Google Patents

촉매 미립자 필터를 포함하는 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 촉매 미립자 필터(11), 상기 촉매 미립자 필터(11)의 하류에 설치되는, 질소 산화물의 환원을 위한 촉매 환원 장치(12), 상기 촉매 미립자 필터(11)의 상류에 설치된 주입 장치(13), 상기 촉매 미립자 필터의 온도를 측정하는 수단(15), 및 환원제의 주입을 명령할 수 있는 전자 제어 유닛(17)을 포함하는 배기 가스 처리 시스템(2)에 관한 것이다. 상기 전자 제어 유닛(17)은 문턱값 아래의 필터(11)의 온도에 대응되는, 상기 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 기준 양을 얻기 위하여 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 제1 제어 수단 및 문턱값 보다 높은 필터(11)의 온도에 대응되는, 상기 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 기준 양을 얻기 위하여 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 제2 제어 수단을 포함한다.

Description

촉매 미립자 필터를 포함하는 배기 가스 처리 시스템 및 배기 가스 처리 방법{Exhaust gas treatment system comprising a catalytic particulate filter, and corresponding method}
본 발명은 질소 산화물(NOx), 특히, NO 및 NO2 를 처리할 수 있는, 특히, 촉매 미립자 필터를 사용하는 배기 가스를 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 촉매 미립자 필터의 열적 재생 과정(thermal regeneration phases) 동안 질소 산화물을 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
오염 가스의 방출에 대한, 감소하는 허용 가능한 문턱값을 만족시키기 위하여 점점 더 복잡한 가스 처리 시스템이 린번 엔진(lean-burn engines), 특히 디젤 엔진의 배기 라인에 놓여진다. 이 후처리 시스템(post-treatment systems)은 특히 일산화탄소 및 미연소 탄화수소뿐만 아니라 미립자 및 질소 산화물의 방출을 감소시킬 수 있다.
선택적인 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 방법이 알려진 질소 산오염 가스의 방출에 대한, 감소하는 허용 가능한 문턱값을 만족시키기 위하여 점점 더 복잡한 가스 처리 시스템이 린번 엔진(lean-burn engines), 특히 디젤 엔진의 배기 라인에 놓여진다. 이 후처리 시스템(post-treatment systems)은 일산화탄소 및 미연소 탄화수소뿐만 아니라 미립자 및 질소 산화물의 방출을 특히 감소시킬 수 있다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 방법은 질소 산화물(NOx)에 대한 공지된 처리 방법이다. 이 방법은 엔진의 배기 라인에 놓여진 촉매 및 배기 라인으로 주입되는 환원제를 사용하는, 질소 산화물 배출물의 연속적인 처리로 이루어진다. 환원제는 일반적으로 암모니아인데, 이는 그것의 분자 형태로 또는 요소(urea)로서 주입될 수 있다. 만약 후자라면, 요소는 차량(vehicle)의 저장소에 저장되고 촉매에 들어가기 전에 주입되어 배기 가스와 혼합된다. 촉매는 환원제에 의한 질소 산화물의 환원 반응을 촉진시킬 수 있다.
나아가, 대기 중으로 방출되는 배기 가스 내의 미립자들의 양을 제한하기 위하여 미립자 필터를 사용하는 것이 또한 알려져 있다. 미립자 필터는 질소 산화물에 대한 선택적 환원 촉매(selective reduction catalyst)와 직렬로 설치되거나 또는 질소 산화물에 대한 선택적 환원 촉매와 결합될 수 있다. 후자의 경우는 촉매 미립자 필터(catalytic particulate filter)로 불리는데, 이것은 질소 산화물의 환원에 대하여 촉매를 하고, 배기 가스에 포함된 검댕(soot) 미립자를 여과할 수 있으며, 이는 시스템에서 비용 및 부피의 감소를 가져온다.
여과된 검댕이 촉매 미립자 필터에 의하여 제거되는 것을 보장하고, 연소 엔진의 배기 라인에서 수두 손실(head loss)을 방지하기 위하여 촉매 미립자 필터를 열적으로 재생산하는 것이 필요하다. 촉매 미립자 필터의 열적 재생은 촉매 미립자 필터의 온도를 검댕이 연소할 때까지 증가시키는 것에 의하여 수행된다. 디젤 차량에 대하여 그러한 재생산은 평균 약 100 킬로미터 후에 일어난다.
그러나 촉매 미립자 필터 내에 포함된 촉매 물질의 효율이 온도를 증가시킴에 의하여 증가된다고 하여도, 그럼에도 불구하고, 재생산은 질소 산화물을 환원시키는데 사용되는 환원제의, 촉매 미립자 필터를 빠져나가는 가스 내에서, 상당한 방출을 초래한다. 이 환원제, 일반적으로 암모니아는 특히 악취를 풍기고, 유독하다.
모출원(FR 2895445)은 촉매 미립자 필터가 연소 엔진의 배기 라인에 설치된 그러한 시스템을 기술한다. 환원제 주입기가 상기 필터의 상류(upstream)에 설치되고, 상기 시스템은, 모든 암모니아 누출을 방지하기 위하여, 촉매 미립자 필터의 열적 재생의 이전 또는 열적 재생 동안 배기 라인에서의 환원제의 주입을 감소시키거나 중단할 수 있는 제어 수단을 포함한다. 그러나 상기 재생산 과정 동안 환원제의 주입의 중지는 질소 산화물의 처리의 효율을 감소시켜서, 이들은 그러므로 대기중으로 방출되는 배기 가스 내에서 더 높은 양으로 발견된다.
본 발명은 앞에서 설명된 기술적인 문제들을 해결하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명의 목적은 검댕 및 질소 산화물 처리를 위한 더 나은 전체적인 효율을 낳으면서도 환원제 누출을 제한할 수 있는 시스템을 제안하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 내연 기관(internal combustion engine)에 의하여 방출되는 배기 가스를 처리하기 위한 시스템이 제안되는데, 이는 엔진의 배기 라인에 설치되고, 질소 산화물의 환원을 촉매할 수 있는 촉매 미립자 필터, 상기 촉매 미립자 필터의 상류에 설치되는, 상기 배기 라인 내의 환원제용 주입 장치, 및 상기 배기 라인 내로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 전자 제어 유닛을 포함한다.
상기 시스템은 또한, 상기 촉매 미립자 필터의 하류(downstream)에 설치된, 질소 산화물용 촉매 환원 장치(catalytic reduction device)를 포함한다. 상기 질소 산화물에 대한 환원 촉매(reduction catalyst)는 감소된 부피를 가질 수 있고, 상기 촉매 미립자 필터의 열적 재생 동안, 상기 촉매 미립자 필터로부터 잉여의 환원제를 회수하는데에만 사용된다. 따라서 배기 가스 내에서 방출되는 환원제의 양 및 질소 산화물의 양은 감소하고, 이것은 시스템의 전체적인 효율이 향상되는 것을 의미한다.
시스템은 또한 촉매 미립자 필터의 온도를 측정하는 수단을 포함하고, 상기 전자 제어 유닛은 문턱값보다 작은 상기 촉매 미립자 필터의 온도에 해당하는 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 얻기 위하여 상기 배기 라인 안으로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 제1 제어 수단 및 상기 문턱값보다 큰 상기 촉매 미립자 필터의 온도에 해당하는 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 제공하기 위하여 상기 배기 라인 안으로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 제2 제어 수단을 포함한다.
따라서 상기 제1 및 상기 제2 제어 수단은 상기 촉매 미립자 필터의 온도의 함수로서, 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 양을 조절하고 최적화하기 위하여 (상기 촉매 미립자 필터가 상기 열적 재생 온도보다 낮은 온도를 나타내고, 따라서 질소 산화물의 선택적 환원을 촉매할 수 있는 경우), 또는 상기 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 장치 내에 저장되는 환원제의 양을 조절하고 최적하기 위하여 (상기 촉매 미립자 필터가 상기 열적 재생 온도보다 큰 온도를 나타내고, 따라서 상기 배기 가스 내에 환원제를 방출하는 경우), 상기 배기 라인 안으로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있다. 따라서 상기 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치는 상기 촉매 미립자 필터의 온도 범위의 함수로서 상기 환원제 주입 명령을 적응시킴에 의하여 이롭게 사용된다. 따라서 상기 시스템은 상기 촉매 미립자 필터 및 상기 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 양을 조절할 수 있다. 다른 촉매들에서 주입되고 저장되는 환원제의 양은 상기 시스템에 의한 NOx 처리의 효율을 보존하면서 환원제의 모든 누출을 방지하기 위하여 상기 온도의 함수로서 (즉, 상기 촉매 미립자 필터의 작동 모드의 함수로서) 적응(adapt)된다.
바람직하게, 상기 제1 제어 수단은 상기 촉매 미립자 필터의 온도, 상기 배기 가스의 유량, 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 결정하는 수단을 포함하고, 상기 제2 제어 수단은 상기 촉매 미립자 필터의 온도, 상기 배기 가스의 유량, 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 결정하는 수단을 포함한다.
상기 촉매 미립자 필터 또는 상기 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치에 저장되는 환원제의 지정된 양은 상기 촉매 미립자 필터 또는 상기 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치의 작동 조건의 함수로서 결정된다. 따라서 상기 작동 조건에 따라서 저장되는 환원제의 이들 지정된 양은 달라질 수 있고, 따라서 상기 배기 라인에서의 상기 환원제 주입 명령이 변할 수 있다. 이들 양은 특히, 주어진 작동 조건 아래에서, 상기 촉매 미립자 필터 또는 상기 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치의 질소 산화물에 대한 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 결정된다.
바람직하게, 상기 전자 제어 유닛은 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 유효량 및 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치에 저장되는 환원제의 유효량을 추산하는(estimating) 수단을 포함한다. 한층 더, 상기 제1 제어 수단은 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 지정된 양과 유효량의 차이의 함수로서 상기 환원제 주입 명령을 보정하는 수단을 포함하고, 상기 제2 제어 수단은 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 지정된 양과 유효량의 차이의 함수로서 상기 환원제 주입 명령을 보정하는 수단을 포함한다. 저장되는 환원제의 상기 지정된 양뿐만 아니라, 상기 전자 제어 유닛은 또한 상기 배기 라인으로 주입되는 환원제의 양을 결정하기 위하여 상기 질소 산화물을 처리하기 위한 상기 두 장치 (촉매 미립자 필터 및 질소 산화물에 대한 선택적 촉매 환원 장치)내에 실제로 저장되는 환원제의 양을 결정한다.
상기 시스템은 또한 상기 환원제를 주입하기 위한 수단의 상류에서, 상기 배기 라인에 설치되는 산화 촉매 장치(oxidation catalyst device)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 선택적 촉매 환원 장치의 하류에 설치되고, 상기 선택적 촉매 환원 장치를 빠져나가는 질소 산화물 및 환원제의 전체 유량을 측정할 수 있는 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 다른 구현예에 따라서, 질소 산화물의 환원을 촉매할 수 있는 촉매 미립자 필터 및 상기 촉매 미립자 필터의 하류에 설치된 질소 산화물용 촉매 환원 장치를 그것의 배기 라인 내에 구비한 내연 기관에 의하여 방출되는 배기 가스에 대한 처리 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 다음을 포함한다:
상기 촉매 미립자 필터의 온도를 측정하는 제1 단계,
상기 촉매 미립자 필터의 온도가 문턱값보다 작은 경우, 상기 배기 가스 내에 포함된 상기 미립자들을 포획(trap)하고, 상기 배기 가스 내에 포함된 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 수행하는 제2 단계 및
상기 촉매 미립자 필터의 온도가 상기 문턱값보다 큰 경우, 상기 촉매 미립자 필터 내에 트랩된 상기 미립자들의 연소 및 그 후 상기 배기 가스 내에 포함된 상기 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 수행하는 제3 단계.
상기 방법은 또한 상기 배기 라인 안으로의 환원제의 주입을 포함하며, 다음의 단계를 포함한다:
상기 제2 단계 동안, 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 제공하기 위한 제1 주입 제어 단계; 및
상기 제3 단계 동안, 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 제공하기 위한 제2 주입 명령 단계.
바람직하게, 상기 제1 주입 단계는 상기 촉매 미립자 필터 온도, 상기 배기 가스의 유량 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 주입 단계는 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 유효량을 추산하는 단계 및 상기 촉매 미립자 필터 내에 저장되는 환원제의 상기 지정된 양과 상기 유효량의 차이의 함수로서 상기 주입 명령을 보정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 주입 단계는 상기 촉매 미립자 필터 온도, 상기 배기 가스의 유량 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 주입 단계는 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 유효량을 추산하는 단계 및 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 상기 지정된 양과 상기 유효량의 차이의 함수로서 상기 주입 명령을 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 이점 및 특징들이, 비제한적인 예로서 간주되는 본 발명의 구현예의 상세한 기술 및 첨부된 도면의 조사에서 나타날 것이다.
배기 라인 내에 존재하는 촉매 미립자 필터, 선택적인 촉매 환원 장치 및 촉매 미립자 필터의 온도의 함수로서 이들 두 수단의 특정한 명령을 통하여 연소 엔진으로부터 나오는 질소 산화물 및 처리 시스템으로부터 나오는 환원제의 누출을 용이하게 제어하고 처리하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 배기 가스용 후처리 시스템을 도식적으로 나타낸다.
도 2는 제어 유닛의 부분의 구성을 도시한 개괄적인 다이어그램을 나타낸다.
도 1은 내연 기관(1) 및 배기 가스용 후처리 시스템배기 가스용 후처리 시스템(post-treatment system)(2)의 일반적인 구조를 매우 도식적인 방법으로 보여준다. 내연 기관(1)은 예를 들어 적어도 하나의 실린더(3), 흡기 다기관(intake manifold)(4), 배기 다기관(exhaust manifold)(5), 배기 가스를 위한 재순환 밸브(7)를 갖춘 배기 가스 재순환 회로(6), 및 압축기(8a) 및 터빈(8b)을 포함하는 터보-압축 시스템(8)을 포함한다.
배기 가스용 후처리 시스템(2)은, 배기 라인(9) 내의 배기 가스 흐름의 방향으로, 산화 촉매(10), 촉매 미립자 필터(11) 및 질소 산화물용 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 장치(12)가 설치된 배기 라인(9)을 포함한다. 더욱이, 환원제용, 예를 들어 요소(urea)용, 주입기(13)가 산화 촉매(10)의 하류 및 촉매 미립자 필터(11)의 상류에 설치된다. 배기 라인(9)은 또한 주입기(13)와 촉매 미립자 필터(11) 사이에 설치되고, 배기 가스와 환원제로 이루어진 혼합물을 균질화시키는 혼합 수단(미도시)를 포함할 수 있다. 산화 촉매(10)가 본 발명을 변화시키지 않고 생략될 수 있음에 유의해야 할 것이다.
시스템(2)은 또한 산화 촉매(10)의 상류에 설치되고 배기 가스 처리를 위한 여러가지 단계들 동안 산화 촉매(10)에 공급하는 가스의 온도(그러므로 산화 촉매(10)의 온도)를 감지할 수 있는 제1 온도 센서(14)를 포함한다. 시스템(2)은 또한 촉매 미립자 필터(11)의 상류에 설치되고 배기 가스 처리를 위한 여러가지 단계들 동안 촉매 미립자 필터(11)에 공급하는 가스의 온도(그러므로 촉매 미립자 필터(11)의 온도)를 감지할 수 있는 제2 온도 센서(15)를 포함한다. 시스템(2)은 또한 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치(12)의 하류에 설치된 NOx 센서(16)를 포함할 수 있다. 센서(16)는 특히, 작동하는 동안 배기 라인(9)을 빠져나가는 질소 산화물의 유량을 측정할 수 있다.
전자 제어 유닛(electronic control unit, ECU)(17)은 특히, 실린더(3) 내의 연료 주입기로 지정된 값(specified values)을 보냄에 의하여 그리고 실린더(3)에 공급하는 공기의 양 및 밸브(7)의 작동에 의하여 재순환되는 배기 가스의 유량을 제어함에 의하여, 다양한 신호 및 연소 명령을 처리한다.
전자 제어 유닛(17)은 또한 원하는 양의 환원제를 배기 라인(9) 내로 도입하도록 환원제 주입기(13)에 명령할 수 있다.
전자 제어 유닛(17)은 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제, 예를 들어 암모니아의 유효량(effective quantity)(
Figure 112018050977674-pct00001
) 및 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제(암모니아)의 유효량(
Figure 112018050977674-pct00002
)을 추산하는 수단(18)을 포함한다. 상기 수단(18)은 특히, 선택적 촉매 환원 장치(12)를 빠져나가는 질소 산화물의 유량을 측정하는 센서(16)에 의하여 제공되는 값의 함수로서 그리고 주입기(13)에 의하여 배기 라인(9)으로 도입되는 환원제의 양의 함수로서
Figure 112018050977674-pct00003
및
Figure 112018050977674-pct00004
의 양을 추산한다.
값
Figure 112015004876005-pct00005
및
Figure 112015004876005-pct00006
은 그 후 배기 라인(9) 에서의 환원제 주입기 명령(13)의 발현 수단(means of development)(19)으로 보내진다.
따라서 도 2에 나타난 바와 같이 발현 수단(19)은 다음과 같은 입력을 받는다: 추산 수단(18)에 의하여 결정되고 보내지는 값,
Figure 112018050977674-pct00007
및
Figure 112018050977674-pct00008
, 제2 센서(15)에 의하여 측정된 가스의 온도 값, 배기 가스 내의 질소 산화물 레벨(XNOx)및 배기 라인(9) 내에서 순환하는 배기 가스의 유량 값(Qexh). 발현 수단(19)은 제1 제어 수단(20), 제2 제어수단(21) 및 선택 수단(22)(도 2 참조)을 포함한다.
제1 제어 수단(20)은 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양의 결정 수단(23)을 포함한다. 결정 수단(23)은 입력으로서 제2 센서(15)에 의하여 측정된 가스 온도 값(T), 배기 가스 내의 질소 산화물 레벨(XNOx) 및 배기 가스 유량 값(Qexh)을 받고, 매핑 또는 알고리즘으로부터, 높은 질소 산화물 처리 효율, 낮은 환원제 소모 및 촉매 미립자 필터(11) 출구에서 낮은 암모니아 누출을 줄 수 있는 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양(
Figure 112018050977674-pct00009
)을 결정한다. 따라서 지정된 양(
Figure 112018050977674-pct00010
)은 앞에서 인용된 변수들을 최적화함에 의하여 확립된다.
지정된 양(
Figure 112018050977674-pct00011
)은 그 후 추산 수단(18)에 의하여 결정된 값(
Figure 112018050977674-pct00012
)을 또한 받는 비교 수단(25)으로 보내진다. 비교 수단(25)은 두 값들 사이의 차이:
Figure 112018050977674-pct00013
을 계산하고, 그것을 차이(
Figure 112018050977674-pct00014
)의 함수로서 환원제 주입 명령을 보정할 수 있는 보정 수단(means of correction)(26)으로 보낸다. 보정 수단(26)은 그에 의하여 상기 필터(11) 내에 이미 저장된 환원제의 유효량의 함수로서, 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 줄 수 있는 주입 명령(C11)을 결정한다. 특히, 양
Figure 112018050977674-pct00015
이
Figure 112018050977674-pct00016
보다 작은 경우, 명령(C11)은 배기 라인으로의 환원제의 주입을 증가시킨다. 양
Figure 112018050977674-pct00017
이
Figure 112018050977674-pct00018
보다 큰 경우, 명령(C11)은 배기 라인으로의 환원제의 주입을 일으키지 않는다. 주입 명령(C11)은 선택 수단(means of selection)(22)으로 보내진다.
제2 제어 수단(21)은 선택적 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양의 결정 수단(24)을 포함한다. 결정 수단(24)은 입력으로서 제2 센서(15)에 의하여 측정된 가스 온도 값(T), 배기 가스 내의 질소 산화물 레벨(XNOx)및 배기 가스 유량 값(Qexh)을 받고, 매핑 또는 알고리즘으로부터, 높은 질소 산화물 처리 효율, 낮은 환원제 소모 및 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치(12)의 출구에서 낮은 암모니아 누출을 줄 수 있는 질소 산화물용 선택적 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양(
Figure 112018050977674-pct00019
)을 결정한다. 따라서 지정된 양(
Figure 112018050977674-pct00020
)은 앞에서 인용된 변수들을 최적화함에 의하여 확립된다.
지정된 양(
Figure 112018050977674-pct00021
)은 그 후 추산 수단(18)에 의하여 결정된 값(
Figure 112018050977674-pct00022
)을 또한 받는 비교 수단(27)으로 보내진다. 비교 수단(27)은 두 값들 사이의 차이:
Figure 112018050977674-pct00023
을 계산하고, 그것을 차이(
Figure 112018050977674-pct00024
)의 함수로서 환원제 주입 명령을 보정할 수 있는 보정 수단(28)으로 보낸다. 보정 수단(28)은 그에 의하여 선택적 촉매 환원 장치(12)내에 이미 저장된 환원제의 유효량의 함수로서, 상기 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 줄 수 있는 주입 명령(C12)을 결정한다. 특히, 양
Figure 112018050977674-pct00025
이
Figure 112018050977674-pct00026
보다 작은 경우, 명령(C12)은 배기 라인으로의 환원제의 주입을 증가시킨다. 양
Figure 112018050977674-pct00027
이
Figure 112018050977674-pct00028
보다 큰 경우, 명령(C12)은 배기 라인으로의 환원제의 주입을 일으키지 않는다. 주입 명령(C12)은 선택 수단(22)으로 보내진다.
선택 수단(22)은 입력으로서 주입 명령 C11 및 C12, 및 제2 센서(15)에 의하여 측정된 가스의 온도 값(T)을 받는다. 온도(T)가 문턱값 온도보다 작은 경우, 선택 수단(22)은 주입기(13)를 명령(C11)에 따라 제어한다. 온도(T)가 문턱값 온도보다 큰 경우, 선택 수단(22)은 주입기(13)를 명령(C12)에 따라 제어한다.
따라서 촉매 미립자 필터(11)의 온도(T)가 (촉매 미립자 필터(11)의 열적 재생에 대응되는) 문턱값 온도에 도달하지 않는한, 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 양은, 촉매 미립자 필터(11)가 가능한 효과적으로 작동하도록 조절된다. 질소 산화물은 그러므로 주로 촉매 미립자 필터(11)에 의하여 처리된다. 선택적 촉매 환원 장치(12)는 활성화되도록 명령되지 않는다(예를 들어 촉매 물질의 활성화 온도보다 더 낮은 온도를 갖는다). 그러나 만약 그것이 활성화되면, 그것은 그후 잔여의 질소 산화물을 처리하거나, 촉매 미립자 필터(11)에 의하여 방출된 환원제의 잉여되는 잔량을 포획할 수 있다.
촉매 미립자 필터(11)의 온도(T)가 (상기 촉매 미립자 필터(11)의 열적 재생 또는 탈착 온도에 대응되는) 문턱값 온도에 다다른 경우, 환원제의 누출이 촉매 미립자 필터(11)의 출구에서 일어난다. 그러면 선택적 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 양은, 촉매 미립자 필터(11)로부터의 환원제의 누출을 고려하여, 선택적 촉매 환원 장치(12)가 가능한 효과적으로 작동하도록 조절되고, 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 양은 더 이상 조절되지 않는다. 질소 산화물은 그러므로 주로 선택적 촉매 환원 장치(12)에 의하여 처리되고, 촉매 미립자 필터(11)에서의 환원제의 누출은 선택적 촉매 환원 장치(12)에 의하여 포획된다.
따라서 배기 라인(9)에 존재하는 촉매 미립자 필터, 선택적 촉매 환원 장치 및 촉매 미립자 필터의 온도의 함수로서의 이들 두 수단에 대한 특정한 명령을 통하여 연소 엔진으로부터 나오는 질소 산화물 및 처리 시스템으로부터 나오는 환원제의 누출을 용이하게 제어하고 처리하는 것이 가능해진다.

Claims (10)

  1. 내연 기관에 의하여 방출되는 배기 가스(2)용 처리 시스템으로서, 상기 시스템은
    상기 내연 기관의 배기 라인(9)에 설치되고, 질소 산화물의 환원을 촉매할 수 있는 촉매 미립자 필터(11);
    상기 촉매 미립자 필터(11)의 하류에 설치되는, 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12);
    상기 촉매 미립자 필터(11)의 상류에 설치된, 상기 배기 라인(9) 내의 환원제를 위한 주입 장치(13);
    상기 촉매 미립자 필터의 온도를 측정하는 수단(15); 및
    상기 배기 라인(9)내로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 전자 제어 유닛(17);을 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(17)은, 문턱값보다 작은 상기 촉매 미립자 필터(11)의 온도에 대응되는 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양(specified quantity)을 제공하기 위하여 상기 배기 라인 내로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 제1 제어 수단(20) 및
    상기 문턱값보다 큰 상기 촉매 미립자 필터(11)의 온도에 대응되는 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 제공하기 위하여 상기 배기 라인 내로 상기 환원제의 주입을 명령할 수 있는 제2 제어 수단(21)을 포함하는 처리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 제어 수단(20)은 상기 촉매 미립자 필터의 온도, 상기 배기 가스의 유량 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 상기 환원제의 지정된 양을 결정하는 수단(23)을 포함하고,
    상기 제2 제어 수단(21)은 상기 촉매 미립자 필터의 온도, 상기 배기 가스의 유량 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 상기 환원제의 지정된 양을 결정하는 수단(24)을 포함하는 처리 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(17)은 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 상기 환원제의 유효량(effective quantity) 및 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 상기 환원제의 유효량을 추산하는 수단(18)을 포함하고,
    상기 제1 제어 수단(20)은 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 상기 환원제의 상기 지정된 양 및 상기 유효량 사이의 차이의 함수로서 상기 환원제 주입 명령을 보정하는 수단(26)을 포함하고,
    상기 제2 제어 수단(21)은 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 상기 환원제의 상기 지정된 양 및 상기 유효량 사이의 차이의 함수로서 상기 환원제 주입 명령을 보정하는 수단(28)을 포함하는 처리 시스템.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제를 위한 주입 장치(13)의 상류에서, 상기 배기 라인(9)에 설치된 산화 촉매 장치(10)를 더 포함하는 처리 시스템(2).
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12)의 하류에 설치되고, 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12)를 빠져나가는 질소 산화물과 환원제의 전체적인 유량을 측정할 수 있는 센서(16)를 더 포함하는 처리 시스템(2).
  6. 내연 기관에 의하여 방출되는 배기 가스를 위한 처리 방법으로서,
    상기 내연 기관은 그의 배기 라인에 질소 산화물의 환원을 촉매할 수 있는 촉매 미립자 필터(11) 및 상기 촉매 미립자 필터(11)의 하류에 설치된 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12)를 갖추고, 상기 처리 방법은,
    상기 촉매 미립자 필터(11)의 온도를 측정하는 제1 단계;
    상기 촉매 미립자 필터(11)의 온도가 문턱값보다 작은 경우, 상기 배기 가스 내에 포함된 상기 미립자들을 포획(trap)하고, 상기 배기 가스 내에 포함된 상기 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 수행하는 제2 단계; 및
    상기 촉매 미립자 필터(11)의 온도가 상기 문턱값보다 큰 경우, 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 포획된 상기 미립자들의 연소 및 그 후 상기 배기 가스 내에 포함된 상기 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 수행하는 제3 단계를 포함하고,
    상기 처리 방법은 또한 상기 배기 라인 안으로 환원제를 주입하는 단계를 포함하며,
    상기 환원제 주입 단계는
    상기 제2 단계 동안, 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 제공하기 위한 주입을 명령하는 제1 주입 단계; 및
    상기 제3 단계 동안, 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 제공하기 위한 주입을 명령하는 제2 주입 단계;를 포함하는 처리 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 주입 단계는 상기 촉매 미립자 필터 온도, 상기 배기 가스의 유량 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 결정하는 단계를 포함하는 처리 방법.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 제2 주입 단계는 상기 촉매 미립자 필터 온도, 상기 배기 가스의 유량 및 상기 질소 산화물의 유량의 함수로서 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치 내에 저장되는 환원제의 지정된 양을 결정하는 단계를 포함하는 처리 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 주입 단계는 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 유효량을 추산하는 단계 및 상기 촉매 미립자 필터(11) 내에 저장되는 환원제의 상기 지정된 양과 상기 유효량의 양의 차이의 함수로서 상기 주입 명령을 보정하는 단계를 포함하는 처리 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 주입 단계는 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 유효량을 추산하는 단계 및 상기 질소 산화물용 촉매 환원 장치(12) 내에 저장되는 환원제의 상기 지정된 양과 상기 유효량의 차이의 함수로서 상기 환원제 주입 명령을 보정하는 단계를 포함하는 처리 방법.
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