KR102451900B1 - Exhaust gas post processing system and control method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법은, 정상 주행시 삼원 촉매 후단에 배치된 산소 센서를 통해 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.6V 이하이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 재차 진행하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 단계, 및 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하는 단계를 포함한다.A method for controlling an exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention comprises: measuring a voltage of exhaust gas passing through the three-way catalyst through an oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst during normal driving; If this is less than 0.6V, the desulfurization of the three-way catalyst is performed; if the voltage of the oxygen sensor is 0.65V or more, proceeding to the normal driving mode; and if the voltage of the oxygen sensor is less than 0.65V, the desulfurization of the three-way catalyst. and applying a rich bias to the three-way catalyst when the voltage of the oxygen sensor is less than 0.65V, and proceeding to a normal driving mode when the voltage of the oxygen sensor is 0.65V or more.

Description

배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법{EXHAUST GAS POST PROCESSING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}EXHAUST GAS POST PROCESSING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF

본 발명은 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 삼원 촉매 비활성화의 종류에 따라 탈황 및 리치(농후 상태) 바이어스 인가 제어를 변화하여 삼원 촉매의 성능 저하를 방지하기 위한 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas post-treatment system and a control method thereof, and specifically, to change the desulfurization and rich (rich state) bias application control according to the type of three-way catalyst deactivation to prevent deterioration of the three-way catalyst performance after exhaust gas It relates to a processing system and a method for controlling the same.

최근, 자동차의 이용도가 증가하고 교통량이 증가함에 따라 배기 가스로 인한 대기오염의 문제가 심각한 사회문제로 대두되고 있다. Recently, as the use of automobiles increases and the amount of traffic increases, the problem of air pollution due to exhaust gas is emerging as a serious social problem.

따라서, 각국의 정부는 배기 가스 규제를 위하여 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 배기 가스 내 오염물질에 대한 배출 기준을 정해놓고 있으며, 이러한 배기 가스 규제는 점차 강화되고 있다. Therefore, governments of each country set emission standards for pollutants in exhaust gas such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NO x ) for exhaust gas regulation, and these exhaust gas regulations are gradually being strengthened. is becoming

또한, 각 자동차 제조사들은 한층 강화되고 있는 배기 가스 규제에 효과적으로 대응하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있으며, 신규 차량은 배기 가스 배출 기준에 맞추어 생산하고 있다. In addition, each automobile manufacturer is making great efforts to effectively respond to stricter exhaust gas regulations, and new vehicles are being produced in accordance with exhaust gas emission standards.

특히, 자동차에서는 배기 가스 배출 기준을 충족시키기 위하여 귀금속이 담지된 삼원 촉매 컨버터(three way catalyst converter)가 배기계에 장착되어 탄화수소의 분해, 일산화탄소의 산화, 및 질소산화물의 환원을 촉진시킨다. In particular, in automobiles, a three-way catalyst converter loaded with noble metals is installed in the exhaust system to meet exhaust gas emission standards to promote decomposition of hydrocarbons, oxidation of carbon monoxide, and reduction of nitrogen oxides.

그리고, 가솔린 차량은 연비 향상을 위하여 감속 시에 연료 주입을 차단하는 연료차단(Fuel cut)을 수행하여 삼원 촉매는 비활성화된다. 그러면, 삼원 촉매 후단의 람다값은 상승되고, 삼원 촉매 후단에 배치되는 산소 센서 전압은 저하된다. 이 때, 산소 센서 전압 상승을 위하여, 리치 바이어스를 가하여 삼원 촉매의 배기가스 정화 성능을 개선시키지만, 비활성화의 종류에 따라 정화 성능이 개선되기보다 오히려 저하되는 경우도 발생한다. In addition, the gasoline vehicle performs fuel cut for blocking fuel injection during deceleration in order to improve fuel efficiency, so that the three-way catalyst is deactivated. Then, the lambda value at the rear end of the three-way catalyst increases, and the voltage of the oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst decreases. At this time, although the exhaust gas purification performance of the three-way catalyst is improved by applying a rich bias to increase the oxygen sensor voltage, the purification performance may be deteriorated rather than improved depending on the type of deactivation.

따라서, 비활성화의 종류 즉, 삼원 촉매의 정화 성능 저하의 원인이 열화 또는 황피독으로 인한 것인지에 따라 정화 성능 개선 제어가 다르게 적용되어야 한다.Therefore, the purification performance improvement control should be applied differently depending on the type of deactivation, that is, whether the cause of the degradation of the purification performance of the three-way catalyst is due to deterioration or sulfur poisoning.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 삼원 촉매 비활성시 삼원 촉매 후단의 산소 센서를 통해 측정된 전압을 기반으로 리치 바이어스를 인가 여부를 결정하여 제어함으로써, 삼원 촉매의 성능 저하를 방지하는 배기가스 후처리 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다.The present invention was developed to solve this problem, and when the three-way catalyst is deactivated, it is controlled by determining whether to apply a rich bias based on the voltage measured through the oxygen sensor at the rear end of the three-way catalyst and controlling the exhaust to prevent deterioration of the performance of the three-way catalyst. A gas after-treatment system and a method for controlling the same are provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 연료를 연소시켜서 기계적인 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시키는 삼원 촉매(three way catalyst, TWC)와, 상기 삼원 촉매 전단에 배치되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 공연비를 측정하는 람다 센서와, 상기 삼원 촉매 후단에 배치되며, 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 산소 센서, 및 상기 산소 센서의 전압이 0.6V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하여 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하는 제어기를 포함한다.Exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention is disposed in an engine for generating mechanical power by burning fuel, and an exhaust line through which exhaust gas discharged from the engine passes, the exhaust gas contained in the exhaust gas. A three-way catalyst (TWC) that converts harmful substances including carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides into harmless components by oxidation-reduction reaction, and disposed in front of the three-way catalyst, the exhaust gas discharged from the engine A lambda sensor for measuring the air-fuel ratio, an oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst and measuring the voltage of exhaust gas that has passed through the three-way catalyst, and if the voltage of the oxygen sensor is less than 0.6V, a rich bias is applied to the three-way catalyst and a controller for controlling the application to proceed to the normal driving mode.

상기 제어기는, 상기 산소 센서의 전압이 0.6V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst when the voltage of the oxygen sensor is less than 0.6V.

상기 제어기는, 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행한 후, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하도록 제어할 수 있다.The controller may control to proceed to the normal driving mode when the voltage of the oxygen sensor is 0.65V or more after the desulfurization of the three-way catalyst is performed.

상기 제어기는, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 재차 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst to proceed again when the voltage of the oxygen sensor is less than 0.65V.

상기 제어기는, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하고, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하도록 제어할 수 있다.If the voltage of the oxygen sensor is 0.65V or more, the controller may control the operation to proceed to the normal driving mode, and if the voltage of the oxygen sensor is less than 0.65V, the controller may control to apply a rich bias to the three-way catalyst.

상기 제어기는, 600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃).

상기 제어기는, 5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst for a period of 5 seconds to 30 seconds.

상기 제어기는, 상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료되도록 제어할 수 있다.The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법은, 정상 주행시 삼원 촉매 후단에 배치된 산소 센서를 통해 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.6V 이하이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 재차 진행하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 단계, 및 상기 산소 센서의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하는 단계를 포함한다.On the other hand, the exhaust gas post-treatment system control method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: measuring a voltage of exhaust gas passing through the three-way catalyst through an oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst during normal driving; Desulfurizing the three-way catalyst when the voltage of Restarting the desulfurization of the oxygen sensor, applying a rich bias to the three-way catalyst when the voltage of the oxygen sensor is less than 0.65V, and proceeding to the normal driving mode when the voltage of the oxygen sensor is 0.65V or more do.

상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는, 600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행될 수 있다. In the desulfurization of the three-way catalyst, the desulfurization may be performed at a temperature of 600 degrees (°C) to 900 degrees (°C).

상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는, 5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황이 진행될 수 있다.In the step of performing the desulfurization of the three-way catalyst, the desulfurization of the three-way catalyst may be performed for a time of 5 seconds to 30 seconds.

상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는, 상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료될 수 있다. In the desulfurization of the three-way catalyst, the desulfurization of the three-way catalyst may be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 연료를 연소시켜서 기계적인 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시키는 삼원 촉매(three way catalyst, TWC)와, 상기 삼원 촉매 전단에 배치되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 공연비를 측정하는 전방 람다 센서와, 상기 삼원 촉매 후단에 배치되며, 상기 삼원 촉매를 통과하는 배기가스의 공연비를 측정하는 후방 람다 센서, 및 상기 후방 람다 센서를 통해 측정된 람다값이 상기 전방 람다 센서를 통해 측정된 람다값보다 크면, 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행한 후, 상기 후방 람다 센서를 통해 측정된 람다값이 정상 수준으로 확인되면 정상 주행으로 제어하고, 상기 후방 람다 센서를 통해 측정된 람다값이 정상 수준이 아니면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하여 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하는 제어기를 포함한다.On the other hand, the exhaust gas post-treatment system according to another embodiment of the present invention is disposed in an engine for generating mechanical power by burning fuel, and an exhaust line through which exhaust gas discharged from the engine passes, A three way catalyst (TWC) that converts harmful substances including carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides into harmless components by oxidation-reduction reaction, and is disposed in front of the three-way catalyst, the exhaust exhaust discharged from the engine A front lambda sensor for measuring an air-fuel ratio of gas, a rear lambda sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst and measuring an air-fuel ratio of exhaust gas passing through the three-way catalyst, and a lambda value measured through the rear lambda sensor If it is greater than the lambda value measured through the lambda sensor, after desulfurization of the three-way catalyst, when the lambda value measured through the rear lambda sensor is confirmed to be at a normal level, normal driving is controlled, and measurement is performed through the rear lambda sensor and a controller controlling the three-way catalyst to proceed to a normal driving mode by applying a rich bias to the three-way catalyst when the obtained lambda value is not at a normal level.

상기 제어기는, 600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다.The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃).

상기 제어기는, 5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다.The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst for a period of 5 seconds to 30 seconds.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 상기 삼원 촉매 후단에 배치되며, 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 농도를 측정하는 질소산화물 센서를 더 포함한다. On the other hand, the exhaust gas post-treatment system according to another embodiment of the present invention is disposed at the rear end of the three-way catalyst, and a nitrogen oxide sensor for measuring the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst further includes

상기 제어기는, 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가한 후 상기 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 이상이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the three-way catalyst to be desulfurized when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor is 10 ppm or more after applying the rich bias to the three-way catalyst.

상기 제어기는, 상기 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 미만이면, 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 것을 유지하도록 제어할 수 있다. The controller may control to maintain the application of the rich bias to the three-way catalyst when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor is less than 10 ppm.

상기 제어기는, 600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃).

상기 제어기는, 5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst for a period of 5 seconds to 30 seconds.

상기 제어기는, 상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료되도록 제어할 수 있다. The controller may control the desulfurization of the three-way catalyst to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법은, 정상 주행시 삼원 촉매 후단에 배치된 산소 센서를 통해 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 단계와, 상기 산소 센서의 전압이 0.6V 이하이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 단계와, 상기 삼원 촉매 후단에 배치된 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 이상이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계, 및 상기 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 미만이면, 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 것을 유지하는 단계를 포함한다.On the other hand, the exhaust gas post-treatment system control method according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: measuring the voltage of exhaust gas passing through the three-way catalyst through an oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst during normal driving; applying a rich bias to the three-way catalyst when the voltage of and, when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor is less than 10 ppm, maintaining application of a rich bias to the three-way catalyst.

상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는, 600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행될 수 있다. In the desulfurization of the three-way catalyst, the desulfurization may be performed at a temperature of 600 degrees (°C) to 900 degrees (°C).

상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는, 5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황이 진행될 수 있다. In the step of performing the desulfurization of the three-way catalyst, the desulfurization of the three-way catalyst may be performed for a time of 5 seconds to 30 seconds.

상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는, 상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료될 수 있다.In the desulfurization of the three-way catalyst, the desulfurization of the three-way catalyst may be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less.

본 발명의 실시예에 따르면, 삼원 촉매의 비활성시 삼원 촉매 비활성화의 종류에 따라 탈황 및 리치 바이어스 인가 제어를 변화하여 삼원 촉매의 성능 저하를 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the three-way catalyst is deactivated, the desulfurization and the rich bias application control may be changed according to the type of the three-way catalyst inactivation to prevent degradation of the three-way catalyst performance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing an exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for controlling an exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating an exhaust gas post-treatment system according to another embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating an exhaust gas post-treatment system according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for controlling an exhaust gas after-treatment system according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in various embodiments, components having the same configuration are typically described in one embodiment using the same reference numerals, and only configurations different from the one embodiment will be described in other embodiments.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.It is noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. In addition, the same reference numerals are used to indicate similar features to the same structure, element, or part appearing in two or more drawings. When a part is referred to as being “on” or “on” another part, it may be directly on the other part, or the other part may be involved in between.

본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiment of the present invention specifically represents one embodiment of the present invention. As a result, various modifications of the diagram are expected. Accordingly, the embodiment is not limited to a specific shape of the illustrated area, and includes, for example, a shape modification by manufacturing.

이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에 관하여 설명한다.Hereinafter, an exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing an exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(100)은 엔진(10), 배기 파이프(15), 삼원 촉매(20), 람다 센서(30), 산소 센서(40), 및 제어기(50)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an exhaust gas aftertreatment system 100 according to an embodiment of the present invention includes an engine 10 , an exhaust pipe 15 , a three-way catalyst 20 , a lambda sensor 30 , and an oxygen sensor 40 . ), and a controller 50 .

엔진(10)은 제어기(50)의 제어에 의해 출력이 제어되며, 제어기(50)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.The output of the engine 10 is controlled by the control of the controller 50 , and the driving of the engine 10 is controlled to an optimal operating point according to the control of the controller 50 .

엔진(10)은 연료와 공기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 즉, 엔진(10)은 흡기 매니폴드에 연결되어 연소실 내부로 공기를 유입받는다. 이때, 연소실에는 인젝터가 장착되어 연소실 내부로 분사한다.The engine 10 converts chemical energy into mechanical energy by burning fuel and air. That is, the engine 10 is connected to the intake manifold to receive air into the combustion chamber. At this time, an injector is mounted in the combustion chamber to inject into the combustion chamber.

배기 매니폴드에 연결되어 연소 과정에서 발생된 배기가스는 배기 매니폴드에 모인 후 차량의 외부로 배출된다. 이러한 배기가스에는 입자상 물질(Particulate Matter: PM)이 포함되어 있으며, 입자상 물질은 수트(soot), 유기성용해물질(Soluble Organic Fraction: SOF) 및 카본입자(carbon or soot) 등을 포함하고 있다.It is connected to the exhaust manifold and the exhaust gas generated in the combustion process is collected in the exhaust manifold and then discharged to the outside of the vehicle. The exhaust gas includes particulate matter (PM), and the particulate matter includes soot, solvent organic fraction (SOF) and carbon particles (carbon or soot).

이러한 엔진(10)은 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection: GDI) 엔진일 수 있다.The engine 10 may be a gasoline direct injection (GDI) engine.

배기 파이프(15)는 배기 매니폴드에 연결되어 배기가스를 차량의 외부로 배출시킨다. 배기 파이프(15) 상에는 삼원 촉매(20)가 장착되어 배기가스 내에 포함된 입자상 물질을 제거한다.The exhaust pipe 15 is connected to the exhaust manifold to discharge exhaust gas to the outside of the vehicle. A three-way catalyst 20 is mounted on the exhaust pipe 15 to remove particulate matter contained in the exhaust gas.

삼원 촉매(20)는 배기 파이프(15)에 배치되어 배기가스를 정화한다. 즉, 삼원 촉매(20)는 엔진(10)에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소 산화물과 입자상 물질 등의 유해 물질을 촉매 작용으로 저감시킨다.The three-way catalyst 20 is disposed in the exhaust pipe 15 to purify the exhaust gas. That is, the three-way catalyst 20 reduces harmful substances such as nitrogen oxides and particulate matter contained in the exhaust gas discharged from the engine 10 by catalytic action.

예를 들어, 삼원 촉매(20)는 배기가스 중의 탄화수소(HC)를 산화 반응으로서 H20와 CO2로, CO를 C02로, NO를 N2 및 NO2로 변환시킬 수 있다.For example, the three-way catalyst 20 may convert hydrocarbons (HC) in the exhaust gas into H 2 0 and CO 2 , CO into CO 2 , and NO into N 2 and NO 2 as an oxidation reaction.

람다센서(30)는 삼원 촉매(20) 전단에 배치되며, 배기라인(15)을 지나는 배기가스의 공연비를 측정하고, 이 신호를 제어기(50)로 송부하며, 제어기(50)는 람다값을 이용하여 인젝터를 제어할 수 있고, 인젝터의 연료차단 상태 등을 판단할 수 있다.The lambda sensor 30 is disposed in front of the three-way catalyst 20, measures the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the exhaust line 15, and transmits this signal to the controller 50, and the controller 50 receives the lambda value. It is possible to control the injector and determine the fuel cut-off state of the injector.

산소 센서(40)는 삼원 촉매(20) 후단에 배치되며, 삼원 촉매(20)를 통과한 배기가스의 전압을 측정할 수 있다. 또한, 산소 센서(40)는 삼원 촉매(20)의 산소 저장 용량(oxygen storage capacity)을 측정하여 측정된 산소 저장 용량 정보를 제어기(50)에 제공하는 역할을 할 수도 있다.
이 때, 산소 센서(40)의 전압은, 배기가스 중의 산소의 농도와 대기 중의 산소 농도를 측정하여 이론 공연비를 중심으로 출력 전압이 급격히 변화하는 것을 이용하여 측정할 수 있다. 산소 센서(40) 안쪽은 대기와 접촉하고, 산소 센서(40) 바깥쪽은 배기가스와 접촉하며, 산소 센서(40)는 안쪽과 바깥쪽의 산소 농도 차이에 따라 전압을 발생시킨다. 연료가 적게 공급되어 배기가스에 포함된 산소가 많으면, 0.5V 이하의 전압이 나오고, 반대의 경우 0.5V 이상의 전압이 나온다.The oxygen sensor 40 is disposed at the rear end of the three-way catalyst 20 , and may measure the voltage of the exhaust gas passing through the three-way catalyst 20 . Also, the oxygen sensor 40 may measure the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 20 and serve to provide the measured oxygen storage capacity information to the controller 50 .
At this time, the voltage of the oxygen sensor 40 can be measured by measuring the concentration of oxygen in the exhaust gas and the oxygen concentration in the atmosphere, and using that the output voltage changes rapidly around the stoichiometric air-fuel ratio. The inside of the oxygen sensor 40 is in contact with the atmosphere, the outside of the oxygen sensor 40 is in contact with exhaust gas, and the oxygen sensor 40 generates a voltage according to the difference in oxygen concentration between the inside and the outside. If there is a lot of oxygen contained in the exhaust gas due to insufficient fuel supply, a voltage of 0.5V or less comes out, and in the opposite case, a voltage of 0.5V or more comes out.

제어기(50)는 산소 센서(40)에 의해 측정된 전압이 0.6V 미만이면 삼원 촉매(20)에 리치(농후 상태) 바이어스를 인가하여 차량이 정상 주행 모드로 진행하도록 제어할 수 있다.
여기서, 리치 바이어스는 배기가스에 연료를 추가공급하여 공연비가 1 이하인 배기가스를 공급하는 것일 수 있다.When the voltage measured by the oxygen sensor 40 is less than 0.6V, the controller 50 may control the vehicle to proceed to the normal driving mode by applying a rich (rich state) bias to the three-way catalyst 20 .
Here, the rich bias may be to supply the exhaust gas having an air-fuel ratio of 1 or less by additionally supplying fuel to the exhaust gas.

이러한 목적을 위하여, 제어기(50)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(100)의 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.For this purpose, the controller 50 may be implemented with one or more processors operating according to a set program, and the set program is each step of the control method of the exhaust gas post-treatment system 100 according to an embodiment of the present invention. It may be programmed to do

제어기(50)는, 산소 센서(40)의 전압이 0.6V 미만이면 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller 50 may control the desulfurization of the three-way catalyst 20 to proceed when the voltage of the oxygen sensor 40 is less than 0.6V.

제어기(50)는, 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행한 후 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하도록 제어할 수 있고, 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 미만이면 삼원 촉매(20)의 탈황을 재차 진행하도록 제어할 수 있다. If the voltage of the oxygen sensor 40 is 0.65V or more after the desulfurization of the three-way catalyst 20 is performed, the controller 50 may control to proceed to the normal driving mode, and the voltage of the oxygen sensor 40 is 0.65V If it is less than, the desulfurization of the three-way catalyst 20 can be controlled to proceed again.

또한, 제어기(50)는, 다시 측정한 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하고, 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 미만이면 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가하도록 제어할 수 있다.In addition, the controller 50 controls to proceed to the normal driving mode when the voltage of the oxygen sensor 40 measured again is 0.65V or more, and when the voltage of the oxygen sensor 40 is less than 0.65V, the three-way catalyst 20 It can be controlled to apply a rich bias.

한편, 제어기(50)는, 약 600도(℃) 내지 약 900도(℃)의 온도에서 약 5초 내지 약 30초의 시간동안 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. Meanwhile, the controller 50 may control the desulfurization of the three-way catalyst 20 at a temperature of about 600 degrees (°C) to about 900 degrees (°C) for a time of about 5 seconds to about 30 seconds.

또한, 제어기(50)는, 삼원 촉매(20) 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 삼원 촉매(20)의 탈황이 종료되도록 제어할 수 있다.In addition, the controller 50 may control the desulfurization of the three-way catalyst 20 to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst 20 is 0.97 or less.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a method for controlling an exhaust gas post-treatment system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법은 우선, 정상 주행시 삼원 촉매(20) 후단에 배치된 산소 센서(40)를 통해 삼원 촉매(20)를 통과한 배기가스의 전압을 측정한다(S101). 정상 주행시 람다 센서(30)에서 측정한 배기가스의 공연비는 약 1에 가깝고, 삼원 촉매(20)의 성능이 저하되면 산소 센서(40)의 전압이 0.6V 이하로 감소한다. Referring to FIG. 2 , in the exhaust gas post-treatment system control method according to an embodiment of the present invention, first, the three-way catalyst 20 passes through the oxygen sensor 40 disposed at the rear end of the three-way catalyst 20 during normal driving. The voltage of the exhaust gas is measured (S101). During normal driving, the air-fuel ratio of the exhaust gas measured by the lambda sensor 30 is close to about 1, and when the performance of the three-way catalyst 20 deteriorates, the voltage of the oxygen sensor 40 decreases to 0.6V or less.

이 후, 산소 센서(40)의 전압이 0.6V 이하이면 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행한다(S102, S103). After that, if the voltage of the oxygen sensor 40 is 0.6V or less, the desulfurization of the three-way catalyst 20 is performed (S102, S103).

그리고, 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행한다(S104, S105).Then, when the voltage of the oxygen sensor 40 is 0.65V or more, the normal driving mode is performed (S104 and S105).

열화로 인한 삼원 촉매(20)의 성능 저하시 산소 센서(40)의 전압은 감소하며, 리치 바이어스 적용을 통하여 삼원 촉매(20)의 성능이 개선된다. 그러나, 황 피독으로 인한 삼원 촉매(20)의 성능 저하시 산소 센서(40) 전압은 감소하지만, 리치 바이어스 적용을 하였을 때 오히려 삼원 촉매(20)의 성능(특히, 질소산화물(NOx) 정화 성능)이 저하된다. 따라서, 산소 센서(40) 전압이 0.6V 이하로 저하시 탈황 모드를 적용한 후, 전압이 0.65V 이상으로 확인되는 경우 황피독으로 인한 삼원 촉매(20) 성능 저하인 것으로 판정하고, 정상 주행 모드로 진행하게 된다. When the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to deterioration, the voltage of the oxygen sensor 40 is reduced, and the performance of the three-way catalyst 20 is improved by applying the rich bias. However, when the performance of the three-way catalyst 20 is reduced due to sulfur poisoning, the voltage of the oxygen sensor 40 is reduced, but rather the performance of the three-way catalyst 20 (in particular, nitrogen oxide (NOx) purification performance) when the rich bias is applied. this is lowered Therefore, when the oxygen sensor 40 voltage drops below 0.6V, after applying the desulfurization mode, when the voltage is confirmed to be 0.65V or higher, it is determined that the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to sulfur poisoning, and the normal driving mode is returned. will proceed

이 후, 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 미만이면 삼원 촉매(20)의 탈황을 재차 진행한다(S103).After that, if the voltage of the oxygen sensor 40 is less than 0.65V, the desulfurization of the three-way catalyst 20 is performed again (S103).

이 후, 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 미만이면 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가한다(S106). 탈황을 재차 진행한 후에도 산소 센서(40)의 전압이 0.65V 미만이면, 황피독으로 인한 것이 아니라, 열화로 인한 삼원 촉매(20) 성능 저하인 것으로 판정하여, 리치 바이어스를 적용하게 된다. 리치 바이어스를 적용하여 삼원 촉매(20)의 성능을 개선시키게 된다.Thereafter, when the voltage of the oxygen sensor 40 is less than 0.65V, a rich bias is applied to the three-way catalyst 20 ( S106 ). If the voltage of the oxygen sensor 40 is less than 0.65V even after desulfurization is performed again, it is determined that the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to deterioration, not sulfur poisoning, and a rich bias is applied. By applying the rich bias, the performance of the three-way catalyst 20 is improved.

한편, 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하는 단계(S103)는, 약 600도(℃) 내지 약 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행되도록 할 수 있다. On the other hand, in the step (S103) of performing the desulfurization of the three-way catalyst 20, the desulfurization may be performed at a temperature of about 600 degrees (℃) to about 900 degrees (℃).

또한, 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하는 단계(S103)는, 약 5초 내지 약 30초의 시간동안 진행될 수 있다. In addition, the step of desulfurizing the three-way catalyst 20 ( S103 ) may be performed for a time of about 5 seconds to about 30 seconds.

또한, 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하는 단계(S103)는, 삼원 촉매(20) 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 삼원 촉매(20)의 탈황이 종료될 수 있다.In addition, in the step of desulfurizing the three-way catalyst 20 ( S103 ), the desulfurization of the three-way catalyst 20 may be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst 20 is 0.97 or less.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating an exhaust gas post-treatment system according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(200)은, 도 1을 참조하여 설명한 배기가스 후처리 시스템에서, 삼원 촉매(20) 후단에 배치되는 산소 센서(40) 대신, 삼원 촉매(20)를 통과하는 배기가스의 공연비를 측정하는 후방 람다 센서(35)를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 구성 요소를 포함하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다. Referring to FIG. 3 , in the exhaust gas post-treatment system 200 according to another embodiment of the present invention, in the exhaust gas post-treatment system described with reference to FIG. 1 , an oxygen sensor 40 disposed at the rear end of the three-way catalyst 20 . ) instead, since it includes the same components except for including the rear lambda sensor 35 for measuring the air-fuel ratio of exhaust gas passing through the three-way catalyst 20, a description of the same components will be omitted below. .

제어기(50)는 후방 람다 센서(35)를 통해 측정된 람다값이 전방 람다 센서(30)를 통해 측정된 람다값보다 크면, 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행한 후, 후방 람다 센서(35)를 통해 측정된 람다값이 정상 수준으로 확인되면 정상 주행으로 제어한다. 후방 람다 센서(35)를 통해 측정된 람다값이 정상 수준이 아니면 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가하여 정상 주행 모드로 진행하도록 제어한다. If the lambda value measured by the rear lambda sensor 35 is greater than the lambda value measured by the front lambda sensor 30, the controller 50 performs desulfurization of the three-way catalyst 20 and then the rear lambda sensor 35 ), when the measured lambda value is confirmed to be at a normal level, normal driving is controlled. If the lambda value measured through the rear lambda sensor 35 is not at a normal level, a rich bias is applied to the three-way catalyst 20 to control the vehicle to proceed to the normal driving mode.

정상 주행(전방 람다 센서 값은 1에 가깝다) 중 삼원 촉매(20)의 성능이 저하되면 후방 람다 센서(35)의 람다값이 증가하고, 이 때, 열화로 인한 삼원 촉매(20) 성능 저하라면 리치 바이어스 적용을 통하여 삼원 촉매(20)의 성능이 개선된다. 그러나, 황피독으로 인한 삼원 촉매(20)의 성능 저하라면 리치 바이어스 적용을 하였을 때 오히려 삼원 촉매(20)의 성능(특히, 질소산화물(NOx) 정화 성능)이 저하된다. If the performance of the three-way catalyst 20 decreases during normal driving (the value of the front lambda sensor is close to 1), the lambda value of the rear lambda sensor 35 increases, and at this time, if the performance of the three-way catalyst 20 is reduced due to deterioration The performance of the three-way catalyst 20 is improved through rich bias application. However, if the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to sulfur poisoning, the performance of the three-way catalyst 20 (particularly, nitrogen oxide (NOx) purification performance) is rather deteriorated when the rich bias is applied.

따라서, 후방 람다 센서(35)의 람다값 증가시 탈황 모드를 우선 적용한 후, 정상 주행으로 제어하여 후방 람다 센서(35)의 람다값이 정상 이상으로 확인되었을 경우, 열화에 의한 비활성화로 판단하여 리치 바이어스를 적용하여 삼원 촉매(20)의 성능을 개선시킨다. 후방 람다 센서(35)의 람다값이 정상 수준으로 확인되었을 경우, 탈황 반응이 정상적으로 진행되었다고 판단하여 정상 주행을 유지한다. Therefore, when the lambda value of the rear lambda sensor 35 is increased, the desulfurization mode is first applied and then controlled to normal driving. A bias is applied to improve the performance of the three-way catalyst 20 . When the lambda value of the rear lambda sensor 35 is confirmed to be at a normal level, it is determined that the desulfurization reaction has proceeded normally, and the normal driving is maintained.

제어기(50)는 약 600도(℃) 내지 약 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행되도록 제어할 수 있다. 또한, 약 5초 내지 약 30초의 시간동안 삼원 촉매(20)의 탈황이 진행되도록 제어할 수 있다. The controller 50 may control the desulfurization to proceed at a temperature of about 600 degrees (℃) to about 900 degrees (℃). In addition, it is possible to control the desulfurization of the three-way catalyst 20 to proceed for a time of about 5 seconds to about 30 seconds.

또한, 삼원 촉매(20) 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 삼원 촉매(20)의 탈황이 종료되도록 제어할 수 있다. In addition, it is possible to control the desulfurization of the three-way catalyst 20 to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst 20 is 0.97 or less.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템을 나타낸 구성도이다.4 is a block diagram illustrating an exhaust gas post-treatment system according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(300)은, 도 1을 참조하여 설명한 배기가스 후처리 시스템(100)에서, 삼원 촉매(20) 후단에 배치되며, 삼원 촉매(20)를 통과한 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 농도를 측정하는 질소산화물 센서(45)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the exhaust gas post-treatment system 300 according to another embodiment of the present invention is disposed at the rear end of the three-way catalyst 20 in the exhaust gas post-treatment system 100 described with reference to FIG. 1 , , may further include a nitrogen oxide sensor 45 for measuring the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst (20).

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(300)은 질소산화물 센서(45)를 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1에 도시한 실시예와 동일한 구성 요소를 포함하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.Since the exhaust gas post-treatment system 300 according to another embodiment of the present invention includes the same components as the embodiment shown in FIG. 1 , except that the nitrogen oxide sensor 45 is further included, the same components A description thereof will be omitted below.

제어기(50)는 산소 센서(40)에 의해 측정된 전압이 0.6V 미만이면 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가한다. The controller 50 applies a rich bias to the three-way catalyst 20 when the voltage measured by the oxygen sensor 40 is less than 0.6V.

제어기(50)는, 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가한 후 질소산화물 센서(45)를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 이상이면 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하도록 제어한다. 그리고, 제어기(50)는, 질소산화물 센서(45)를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 미만이면, 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가하는 것을 유지하도록 제어한다. The controller 50 controls the desulfurization of the three-way catalyst 20 to proceed when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor 45 is 10 ppm or more after the rich bias is applied to the three-way catalyst 20 . Then, the controller 50 controls to maintain the application of the rich bias to the three-way catalyst 20 when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor 45 is less than 10 ppm.

제어기(20)는, 약 600도(℃) 내지 약 900도(℃)의 온도에서 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있고, 약 5초 내지 약 30초의 시간동안 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하도록 제어할 수 있다. The controller 20 may control the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of about 600 degrees (°C) to about 900 degrees (°C), and the desulfurization of the three-way catalyst 20 for a time of about 5 seconds to about 30 seconds. can be controlled to proceed.

그리고, 제어기(50)는, 삼원 촉매(20) 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 삼원 촉매(20)의 탈황이 종료되도록 제어할 수 있다. In addition, the controller 50 may control the desulfurization of the three-way catalyst 20 to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst 20 is 0.97 or less.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for controlling an exhaust gas after-treatment system according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 우선, 정상 주행시 삼원 촉매(20) 후단에 배치된 산소 센서(40)를 통해 삼원 촉매(20)를 통과한 배기가스의 전압을 측정한다(S201). Referring to FIG. 5 , first, the voltage of the exhaust gas passing through the three-way catalyst 20 is measured through the oxygen sensor 40 disposed at the rear end of the three-way catalyst 20 during normal driving ( S201 ).

이후, 산소 센서(40)의 전압이 0.6V 이하이면 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가한다(S202, S203). Thereafter, when the voltage of the oxygen sensor 40 is 0.6V or less, a rich bias is applied to the three-way catalyst 20 ( S202 and S203 ).

이후, 삼원 촉매(20) 후단에 배치된 질소산화물 센서(45)를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 이상이면 삼원 촉매(20)의 탈황을 진행한다(S204, S205). Thereafter, when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor 45 disposed at the rear end of the three-way catalyst 20 is 10 ppm or more, desulfurization of the three-way catalyst 20 is performed (S204, S205).

그리고, 질소산화물 센서(45)를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 미만이면, 삼원 촉매(20)에 리치 바이어스를 인가하는 것을 유지한다(S204, S206). And, when the concentration of nitrogen oxide measured by the nitrogen oxide sensor 45 is less than 10 ppm, the application of the rich bias to the three-way catalyst 20 is maintained ( S204 and S206 ).

정상 주행 중 삼원 촉매(20)의 성능이 저하되면, 산소 센서(40)의 전압이 0.6V 이하로 감소한다. 이 때, 열화로 인한 삼원 촉매(20) 성능 저하시 산소 센서(40) 전압은 감소하며, 리치 바이어스 적용을 통하여 성능이 개선된다. 그러나, 황피독으로 인한 삼원 촉매(20) 성능 저하시 리치 바이어스 적용을 하였을 때 오히려 삼원 촉매(20)의 성능이 저하된다. When the performance of the three-way catalyst 20 decreases during normal driving, the voltage of the oxygen sensor 40 decreases to 0.6V or less. At this time, when the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to deterioration, the voltage of the oxygen sensor 40 is decreased, and the performance is improved through application of the rich bias. However, when the rich bias is applied when the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to sulfur poisoning, the performance of the three-way catalyst 20 is rather deteriorated.

따라서, 질소산화물 센서(45) 값이 10ppm 이상인 경우 열화가 아닌 황피독으로 인한 삼원 촉매(20)의 성능 저하로 판정하고, 탈황 모드를 적용하며, 질소산화물 센서(45) 값이 10ppm 미만인 경우 열화로 인한 삼원 촉매(20) 성능 저하로 판정하고 리치 바이어스 인가를 유지한다. Therefore, when the value of the nitrogen oxide sensor 45 is 10 ppm or more, it is determined that the performance of the three-way catalyst 20 due to sulfur poisoning is not deteriorated, and the desulfurization mode is applied, and when the value of the nitrogen oxide sensor 45 is less than 10 ppm, deterioration It is determined that the performance of the three-way catalyst 20 is deteriorated due to , and the rich bias application is maintained.

삼원 촉매(20)의 탈황을 진행하는 단계(S205)는 약 600도(℃) 내지 약 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행될 수 있고, 약 5초 내지 약 30초의 시간동안 삼원 촉매(20)의 탈황이 진행될 수 있다. 또한, 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계(S205)는, 삼원 촉매(20) 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 삼원 촉매(20)의 탈황이 종료될 수 있다.Desulfurization of the three-way catalyst 20 (S205) may be performed at a temperature of about 600 degrees (°C) to about 900 degrees (°C), and the three-way catalyst (20) for a time of about 5 seconds to about 30 seconds. ) can be desulfurized. In addition, in the step of desulfurizing the three-way catalyst ( S205 ), the desulfurization of the three-way catalyst 20 may be completed under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst 20 is 0.97 or less.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 삼원 촉매의 비활성시 삼원 촉매 비활성화의 종류에 따라 탈황 및 리치 바이어스 인가 제어를 변화하여 삼원 촉매의 성능 저하를 방지할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, when the three-way catalyst is deactivated, the desulfurization and rich bias application control may be changed according to the type of the three-way catalyst inactivation to prevent degradation of the three-way catalyst.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be easily changed by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains from the embodiments of the present invention and equivalent. Including all changes to the extent recognized as such.

10: 엔진 15: 배기 파이프
20: 삼원 촉매 30: (전방) 람다 센서
35: (후방) 람다 센서 40: 산소 센서
45: 질소산화물 센서 50: 제어기10: engine 15: exhaust pipe
20: three-way catalyst 30: (forward) lambda sensor
35: (rear) lambda sensor 40: oxygen sensor
45: nitrogen oxide sensor 50: controller

Claims (25)

연료를 연소시켜서 기계적인 동력을 발생시키는 엔진;
상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시키는 삼원 촉매(three way catalyst, TWC);
상기 삼원 촉매 전단에 배치되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 공연비를 측정하는 람다 센서;
상기 삼원 촉매 후단에 배치되며, 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 산소 센서; 및
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.6V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하여 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.6V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하고,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행한 후, 상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하고,
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 재차 진행하도록 제어하고,
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하고,
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.an engine that burns fuel to generate mechanical power;
It is disposed in the exhaust line through which the exhaust gas discharged from the engine passes, and a three-way catalyst for changing harmful substances including carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas into harmless components by oxidation-reduction reaction (three way) catalyst, TWC);
a lambda sensor disposed in front of the three-way catalyst and measuring an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the engine;
an oxygen sensor disposed at a rear end of the three-way catalyst and measuring a voltage of exhaust gas passing through the three-way catalyst; and
When the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is less than 0.6V, a controller is applied to apply a rich bias to the three-way catalyst to control the operation to proceed to a normal driving mode,
The controller is
If the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is less than 0.6V, control to proceed with the desulfurization of the three-way catalyst,
After the desulfurization of the three-way catalyst is performed, if the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is 0.65V or more, it is controlled to proceed to the normal driving mode,
If the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is less than 0.65V, controlling the desulfurization of the three-way catalyst to proceed again,
If the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is 0.65V or more, control to proceed to the normal driving mode,
An exhaust gas aftertreatment system for controlling to apply a rich bias to the three-way catalyst when the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is less than 0.65V. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에서,
상기 제어기는,
600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 1,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃). 제 1 항에서,
상기 제어기는,
5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 1,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst for a time period of 5 to 30 seconds. 제 1 항에서,
상기 제어기는,
상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료되도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 1,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less. 정상 주행시 삼원 촉매 후단에 배치된 산소 센서를 통해 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 단계;
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.6V 이하이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계;
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하는 단계;
상기 산소 센서를 통해 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하고, 상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 재차 진행하는 단계;
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 미만이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 단계; 및
상기 산소 센서를 통해 측정된 배기가스의 전압이 0.65V 이상이면 정상 주행 모드로 진행하는 단계를 포함하는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.measuring the voltage of exhaust gas passing through the three-way catalyst through an oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst during normal driving;
performing desulfurization of the three-way catalyst when the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is 0.6V or less;
If the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is 0.65V or more, proceeding to the normal driving mode;
measuring the voltage of the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst through the oxygen sensor, and if the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is less than 0.65V, performing desulfurization of the three-way catalyst again;
applying a rich bias to the three-way catalyst when the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is less than 0.65V; and
and proceeding to a normal driving mode when the voltage of the exhaust gas measured through the oxygen sensor is 0.65V or more. 제 9 항에서,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는,
600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행되는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.10. In claim 9,
The step of desulfurizing the three-way catalyst is,
Exhaust gas post-treatment system control method in which desulfurization proceeds at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃). 제 9 항에서,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는,
5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황이 진행되는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.10. In claim 9,
The step of desulfurizing the three-way catalyst is,
An exhaust gas post-treatment system control method in which desulfurization of the three-way catalyst is performed for a time period of 5 to 30 seconds. 제 9 항에서,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는,
상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료되는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.10. In claim 9,
The step of desulfurizing the three-way catalyst is,
An exhaust gas post-treatment system control method in which the desulfurization of the three-way catalyst is terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less. 연료를 연소시켜서 기계적인 동력을 발생시키는 엔진;
상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기라인에 배치되며, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시키는 삼원 촉매(three way catalyst, TWC);
상기 삼원 촉매 전단에 배치되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 공연비를 측정하는 전방 람다 센서;
상기 삼원 촉매 후단에 배치되며, 상기 삼원 촉매를 통과하는 배기가스의 공연비를 측정하는 후방 람다 센서; 및
상기 후방 람다 센서를 통해 측정된 람다값이 상기 전방 람다 센서를 통해 측정된 람다값보다 크면, 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행한 후, 상기 후방 람다 센서를 통해 측정된 람다값이 정상 수준으로 확인되면 정상 주행으로 제어하고, 상기 후방 람다 센서를 통해 측정된 람다값이 정상 수준이 아니면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하여 정상 주행 모드로 진행하도록 제어하는 제어기를 포함하는 배기가스 후처리 시스템.an engine that burns fuel to generate mechanical power;
It is disposed in the exhaust line through which the exhaust gas discharged from the engine passes, and a three-way catalyst for changing harmful substances including carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas into harmless components by oxidation-reduction reaction (three way) catalyst, TWC);
a front lambda sensor disposed in front of the three-way catalyst and configured to measure an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the engine;
a rear lambda sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst and configured to measure an air-fuel ratio of exhaust gas passing through the three-way catalyst; and
If the lambda value measured through the rear lambda sensor is greater than the lambda value measured through the front lambda sensor, after desulfurization of the three-way catalyst, the lambda value measured through the rear lambda sensor is confirmed to be at a normal level and a controller for controlling normal driving and controlling to proceed to normal driving mode by applying a rich bias to the three-way catalyst when the lambda value measured through the rear lambda sensor is not at a normal level. 제 13 항에서,
상기 제어기는,
600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 13,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃). 제 13 항에서,
상기 제어기는,
5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 13,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst for a time period of 5 to 30 seconds. 제 1 항에서,
상기 삼원 촉매 후단에 배치되며, 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 농도를 측정하는 질소산화물 센서를 더 포함하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 1,
The exhaust gas post-treatment system further comprising a nitrogen oxide sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst and configured to measure a concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst. 제 16 항에서,
상기 제어기는,
상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가한 후 상기 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 이상이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.17. In claim 16,
The controller is
After applying a rich bias to the three-way catalyst, when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor is 10 ppm or more, the exhaust gas post-treatment system controls to proceed with the desulfurization of the three-way catalyst. 제 17 항에서,
상기 제어기는,
상기 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 미만이면, 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 것을 유지하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.In claim 17,
The controller is
When the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor is less than 10 ppm, the exhaust gas aftertreatment system controls to maintain the application of the rich bias to the three-way catalyst. 제 16 항에서,
상기 제어기는,
600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.17. In claim 16,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃). 제 16 항에서,
상기 제어기는,
5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.17. In claim 16,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst for a time period of 5 to 30 seconds. 제 16 항에서,
상기 제어기는,
상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료되도록 제어하는 배기가스 후처리 시스템.17. In claim 16,
The controller is
An exhaust gas post-treatment system for controlling the desulfurization of the three-way catalyst to be terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less. 정상 주행시 삼원 촉매 후단에 배치된 산소 센서를 통해 상기 삼원 촉매를 통과한 배기가스의 전압을 측정하는 단계;
상기 산소 센서의 전압이 0.6V 이하이면 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 단계;
상기 삼원 촉매 후단에 배치된 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 이상이면 상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계; 및
상기 질소산화물 센서를 통해 측정한 질소산화물의 농도가 10ppm 미만이면, 상기 삼원 촉매에 리치 바이어스를 인가하는 것을 유지하는 단계를 포함하는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.measuring the voltage of exhaust gas passing through the three-way catalyst through an oxygen sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst during normal driving;
applying a rich bias to the three-way catalyst when the voltage of the oxygen sensor is 0.6V or less;
performing desulfurization of the three-way catalyst when the concentration of nitrogen oxide measured through a nitrogen oxide sensor disposed at the rear end of the three-way catalyst is 10 ppm or more; and
and maintaining application of a rich bias to the three-way catalyst when the concentration of nitrogen oxide measured through the nitrogen oxide sensor is less than 10 ppm. 제 22 항에서,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는,
600도(℃) 내지 900도(℃)의 온도에서 탈황이 진행되는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.23. In claim 22,
The step of desulfurizing the three-way catalyst is,
Exhaust gas post-treatment system control method in which desulfurization proceeds at a temperature of 600 degrees (℃) to 900 degrees (℃). 제 22 항에서,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는,
5초 내지 30초의 시간동안 상기 삼원 촉매의 탈황이 진행되는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.23. In claim 22,
The step of desulfurizing the three-way catalyst is,
An exhaust gas post-treatment system control method in which desulfurization of the three-way catalyst is performed for a time period of 5 to 30 seconds. 제 22 항에서,
상기 삼원 촉매의 탈황을 진행하는 단계는,
상기 삼원 촉매 전단에 유입되는 배기가스의 공연비가 0.97 이하인 조건에서 상기 삼원 촉매의 탈황이 종료되는 배기가스 후처리 시스템 제어 방법.23. In claim 22,
The step of desulfurizing the three-way catalyst is,
An exhaust gas post-treatment system control method in which the desulfurization of the three-way catalyst is terminated under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front end of the three-way catalyst is 0.97 or less.
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