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KR102443425B1 - Scr 시스템의 진단 방법 - Google Patents

Scr 시스템의 진단 방법 Download PDF

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KR102443425B1
KR102443425B1 KR1020180028406A KR20180028406A KR102443425B1 KR 102443425 B1 KR102443425 B1 KR 102443425B1 KR 1020180028406 A KR1020180028406 A KR 1020180028406A KR 20180028406 A KR20180028406 A KR 20180028406A KR 102443425 B1 KR102443425 B1 KR 102443425B1
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reducing agent
fault
agent solution
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알렉스 테스케
마티아스 슈테그마이어
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 이송 펌프와 계량 밸브를 포함하는 SCR 시스템을 진단하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다. 개시 시점에, SCR 시스템 내의 압력 결함의 판단이 수행되며, 그에 따라서 SCR 시스템의 압력 제어 모드의 설정이 실행된다. 이에 이어서, 환원제 용액의 질량 편차(Δm)의 검출이 수행된다. 마지막으로, 질량 편차(Δm)가 제1 임계값(S1)을 상회하면 이송 펌프에 대한 결함이 출력되며, 그리고 질량 편차(Δm)가 제1 임계값(S1)을 하회하거나 그와 같다면 계량 밸브에 대한 결함이 출력된다.

Description

SCR 시스템의 진단 방법{METHOD FOR THE DIAGNOSIS OF A SCR SYSTEM}
본 발명은, SCR 시스템 내의 압력 결함이 판단되었을 때, SCR 시스템을 진단하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 컴퓨터에서 실행될 때 상기 방법의 각각의 단계를 실행하는 컴퓨터 프로그램, 및 상기 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기계 판독 가능 저장 매체에도 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은, 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 구성되는 전자 제어 장치에 관한 것이다.
오늘날, 자동차에서 내연기관의 배기가스 내 질소산화물(NOx)의 환원을 위해, 특히 SCR 촉매 컨버터(SCR: 선택적 촉매 환원)가 이용된다. 이 경우, SCR 촉매 컨버터 표면에 있는 질소산화물 분자들은 환원제로서의 암모니아(NH3)가 존재하는 상태에서 원소 질소로 환원된다. 환원제는, 상업상 AdBlue®로서도 공지되어 있는 요소-물 용액의 형태로 제공되며, 상기 용액에서 암모니아가 분리된다. 이송 펌프는 환원제 용액을 환원제 탱크에서 계량 모듈로 이송하고, 그 다음 계량 모듈은 SCR 촉매 컨버터의 상류에서 환원제 용액을 배기가스 라인 내로 분사한다. 계량 공급의 제어는, SCR 시스템의 작동 및 모니터링을 위한 전략들이 그 내에 저장되어 있는 전자 제어 장치 내에서 수행된다.
이른바 "체적 모드(volumetric mode)"에서는, 대개, 이송 펌프의 일반적으로 높은 정밀도; 및 정상 상태(stationary state)에서 매우 정확하게 알고 있으면서 이송 펌프를 통해 이송되는 환원제 용액의 질량이, 계량 공급되는 질량으로서 시스템에서 다시 배출된다는 특성;이 이용된다. 이송 펌프를 통해 이송되는 환원제 용액의 질량의 비교적 적은 공차와 결합되어, 평균적으로 높은 질량 정밀도가 설정된다. 그러나 이 경우, 압력과 관련하여 일반적으로 폐루프 제어 회로는 존재하지 않는다.
"압력 제어 모드(pressure-controlled mode)"는, 일반적으로, 이송 펌프가 요청 시스템 압력(requested system pressure)을 공급하면서, 결정된 설정 압력을 중심으로 하는 가능한 한 좁은 압력 범위로 조정한다는 원리를 기반으로 한다. 그 다음, 계량 모듈은 상기 시스템 압력을 기반으로 그에 적합한 밸브 개방 시간의 설정을 통해 환원제 용액의 요청 질량을 계량 공급한다.
체적 모드에서, 예컨대 이송 펌프 또는 계량 모듈 내 결함을 통해 질량 평형이 방해를 받는다면, 계량 공급되는 질량은 더 이상 직접적으로 점검될 수 없다. 이런 경우에, 예컨대 압력 센서를 이용하여 압력을 모니터링하는 점은 공지되어 있다. 이를 위해, 설정 압력을 중심으로 하는 허용 압력 범위를 형성하는 초과압 임계값 및 부압 임계값이 결정된다. 압력이 계량 공급 동안 상기 허용 압력 범위에서 벗어나면, (압력) 결함이 출력되고 SCR 시스템 내에서는 결함 내재 작동(defect-containing operation)이 설정된다. 그 결과로서, 배출량 규정(emission regulation)의 준수는 더 이상 보장될 수 없다.
자동차의 경우, 결함 내재 모드(defect-containing mode)에서 통상 운전자에게 정비소에 방문할 것을 신호로 안내하는 엔진 점검등(engine check light)이 활성화된다. 경우에 따라, 추가로, SCR 시스템이 다른 작동 매개변수들로 작동되고 더 나아가 예컨대 내연기관의 출력이 억제되는 비상 모드가 설정될 수 있다. 정비소에서, 이송 펌프 및/또는 계량 모듈은 관할 직원의 추정 내지 지식 및 경험을 기반으로, 그로 인해 "요행수를 바라는 방식으로" 수리되거나 교환된다.
DE 10 2008 005 988 A1호는 시약을 계량하여 배기가스 영역에 공급하는 배기가스 후처리 장치의 진단을 위한 방법 및 그 장치를 기재하고 있다. 시약은 펌프에 의해 계량 압력으로 가압되고 그에 이어서 계량 공급된다. 진단은 펌프의 작동 중지 후 시약의 압력 강하의 평가에 따라서 수행된다. 이런 경우, 펌프의 누출 손실이 고려된다.
DE 10 2010 002 620 A1호로부터는 이른바 적응 인수(adaptation factor)가 공지되어 있다. 모델에 따라서, SCR 촉매 컨버터의 상류에서 계량 공급되는 환원제 용액의 필요한 질량, 및 SCR 촉매 컨버터의 하류에서의 모델링된 질소산화물 값이 계산된다. 또한, SCR 촉매 컨버터의 하류에 배치되는 질소산화물 센서는 측정되는 질소산화물 값을 측정한다. 모델링된 질소산화물 값과, 측정되는 질소산화물 값은 서로 비교되고, 편차가 있을 때 환원제 용액의 초과 계량(overdosage) 또는 부족 계량(underdosage)이 판단된다. 그 다음, 그에 따라서, 적응이 실행되고 계량 공급은 적응 인수의 설정을 통해 증가되거나 감소된다.
그러므로 본 발명에 따라서 특히 자동차에서의 내연기관의 배기가스 후처리를 위한 SCR 촉매 컨버터를 위해, 이송 펌프 및 계량 밸브를 포함한 SCR 시스템을 진단하기 위한 방법이 제안된다. 개시 시점에, 예컨대 이송 펌프와 계량 밸브 간의 시스템 압력이 계량 공급 동안, 초과압 임계값 및 부압 임계값을 통해 형성되는 허용 압력 범위에서 벗어난다면, SCR 시스템 내 압력 결함이 판단된다. 압력 결함이 판단되었다면, 환원제 용액의 요청되거나 필요한 질량과, 환원제 용액의 실제로 계량 공급되는 질량이 서로 다를 수 있고, 그에 따라 배출량 규정의 준수는 더 이상 보장될 수 없게 된다.
추가 단계에서, SCR 시스템의 압력 제어 모드가 설정된다. 계량 공급되는 환원제 용액의 가능한 한 높은 질량 정밀도를 달성하기 위해, SCR 시스템이 압력 결함의 판단 전, 체적 모드로 작동하는 보통의 경우, SCR 시스템은 결함의 판단 후 압력 제어 모드로 전환된다. 압력 제어 모드에서, 이송 펌프는 요청 시스템 압력을 공급하면서, 결정된 설정 압력을 중심으로 한 가능한 한 좁은 압력 범위로 상기 시스템 압력을 조정한다. 그에 따라, 시스템 내에는 환원제 용액의 질량 편차가 발생할 수 있다. 추가 단계에서, 환원제 용액의 상기 질량 편차가 검출된다. 검출된 질량 편차가 제1 임계값을 상회한다면, 이송 펌프 내 결함이 추론될 수 있고 이송 펌프에 대한 결함이 출력된다. 이에 대한 원리는, 이송 펌프 내 결함을 통해, 압력 제어를 기반으로, 계량 공급되는 질량과 관련하여 환원제의 질량이 너무 많이, 또는 너무 적게 이송됨으로써 질량 편차가 증가된다는 점에 있다. 다른 경우로, 질량 편차가 제1 임계값을 하회하거나 그와 같다면, 계량 밸브에 대한 결함이 출력된다. 이에 대한 원리는, 계량 모듈 내 결함을 통해 질량 편차가 계량 공급시 압력 제어를 기반으로 보상된다는 점에 있다. 제1 임계값은 바람직하게는 40%까지의 값을 취할 수 있으며, 그리고 상기 제1 임계값은 음의 값, 그로 인해 -40%까지의 값 역시도 취할 수 있다. 상기 방법은, 압력 결함이 추론되는 컴포넌트(이송 모듈 또는 계량 밸브)를 이미 작동 동안 진단하는 것을 가능하게 한다. 결과로서, 결함이 있는 컴포넌트들의 수리 또는 교환은 예컨대 정비소에서 간소화되는데, 그 이유는 이미 사전에 어느 컴포넌트에 결함이 있는지를 알고 있기 때문이다.
바람직하게는, SCR 시스템 내의 압력 결함이 판단된 후에, 결함 고유의 조치들이 실행되는, SCR 시스템의 결함 내재 모드의 설정이 수행된다. 결함 내재 모드에서의 조치들 중 하나로서, 바람직하게는, 예컨대 자동차의 운전자에게 SCR 시스템의 결함 내재 모드를 신호로 안내하고, 그에 따라 운전자가 정비소로 운전하여 이동하도록 하는 엔진 점검등이 활성화될 수 있다. 그에 따라, 그 정도의 효과를 요구하는 법적 규정들은 충족된다. 또한, 결함 내재 모드에서, SCR 시스템이 예컨대 계량 기간 및/또는 계량량과 같은 다른 작동 매개변수들로 작동되고 더 나아가 내연기관의 출력이 억제될 수 있는, 적어도 SCR 시스템을 위한 비상 모드를 실행하는 또 다른 조치도 제공될 수 있다. 초과 계량을 통해 인체 및 환경에 독성이 있는 유리 암모니아(free ammonia)가 배기가스 후처리 시스템에서 누출되는 점을 방지하기 위해, SCR 시스템을 완전하게 작동 중지하는 점도 제공될 수 있다. 이런 과정에서, 대개 환원제 용액은 SCR 시스템으로부터 회수된다. 이런 경우가 발생한다면, 상기 방법에서, 압력 제어 모드의 설정 전에, SCR 시스템을 다시 환원제 용액으로 충전하는 점이 제공될 수 있다.
바람직한 양태에 따라서, 압력 제어 모드의 설정은 계량 밸브의 개방 기간의 변경을 통해 실현된다. 압력이 설정 압력을 상회하여 계속하여 증가한다면, 계량 밸브의 개방 기간은 증가되며, 그럼으로써 더 많은 환원제 용액이 계량 공급된다. 다른 한편으로, 압력이 설정 압력을 하회하여 계속하여 감소한다면, 계량 밸브의 개방 기간은 감소되며, 그럼으로써 더 적은 환원제가 계량 공급된다.
또 다른 양태에 따라서, 압력 제어 모드의 설정은 펌프의 제어의 변경을 통해 실현된다. 이런 경우, 압력에 따라서, 펌프의 회전속도, 또는 경우에 따라 그와 동시에 이송되는 질량이 변경될 수 있으며, 그럼으로써 전체적으로 이송되는 질량도 변동된다.
환원제 용액의 질량 편차를 검출하기 위해, 하기 단계들을 실행하는 점이 제공될 수 있다. 최초, SCR 촉매 컨버터가 완전 배출된다. 복수의 SCR 촉매 컨버터가 SCR 시스템에 제공되어 있다면, 이는, 모든 SCR 촉매 컨버터가 완전 배출되는 것을 의미한다. 그에 따라서, 환원제 용액의 적어도 하나의 설정 질량 유량이 아화학량론적 비율로 SCR 촉매 컨버터의 상류에서 계량 공급된다. 바람직하게는, 가능한 한 큰 검출 범위를 충족하기 위해, 복수의 상기 설정 질량 유량이 상이한 아화학량론적 비율들로 계량 공급된다. 이에 이어서, SCR 촉매 컨버터의 하류에서 질소산화물 농도가 검출된다. 이를 위해, SCR 촉매 컨버터의 하류에 배치되는 질소산화물 센서가 이용될 수 있다. 추가로 질소산화물 농도는 SCR 촉매 컨버터의 상류에서도 검출된다. 이를 위해, 유사하게, SCR 촉매 컨버터의 상류에 배치되는 질소산화물 센서가 이용될 수 있다. 상기 질소산화물 센서가 SCR 촉매 컨버터의 상류에 제공되어 있지 않으면, SCR 촉매 컨버터가 완전 배출된 상태에서 환원제 용액의 설정 질량 유량의 계량 공급 전에 하류의 질소산화물 센서에 의해 측정된 질소산화물 농도 역시도 SCR 촉매 컨버터 상류의 질소산화물 농도로서 이용될 수 있는데, 그 이유는 이런 경우 질소산화물이 SCR 촉매 컨버터를 통해 환원되지 않았기 때문이다. SCR 촉매 컨버터 하류의 질소산화물 농도와 SCR 촉매 컨버터 상류의 질소산화물 농도의 차를 통해, SCR 촉매 컨버터를 통해 흐르는 환원제 용액의 실제 질량 유량이 계산되며, 아화학량론적 비율 및 총 배기가스 질량 유량이 고려된다. 실제 질량 유량에서는, 설정 질량 유량이 환원제 용액의 요청 질량과 관련되어 있는 동안, 실제로 계량 공급되는 환원제 용액의 질량이 산출될 수 있다. 마지막으로, 질량 편차를 산출하기 위해, 설정 질량 유량과 실제 질량 유량의 비교가 실행된다.
그 대안으로, 환원제 용액의 질량 편차를 검출하기 위해 하기 단계들이 실행될 수 있다. 압력 제어 모드가 설정되기 전에, 예컨대 DE 10 2010 002 620 A1호에 따른 적응 인수가 공지된 방식으로 검출되고 그에 이어서 상기 적응 인수는 공칭 적응 인수(nominal adaptation factor)로서 저장될 수 있다. 압력 제어 모드가 설정된 후에, 적응 인수는 재설정되고 신규 적응(new adaptation)이 시작된다. 압력 제어 모드 동안, 동일한 방식으로, 신규 적응 인수는 신규 적응에 따라서 학습 시간에 걸쳐 학습된다. 마지막으로, 질량 편차를 산출하기 위해, 공칭 적응 인수와 신규 적응 인수의 비교가 실행된다.
본원의 컴퓨터 프로그램은, 특히 컴퓨터 또는 제어 장치에서 실행될 때, 본원의 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된다. 본원의 컴퓨터 프로그램은, 종래의 전자 제어 장치에 대한 구조적인 변경을 실행할 필요 없이, 상기 종래의 전자 제어 장치에서 본원의 방법의 구현을 가능하게 한다. 이를 위해, 본원의 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능 저장 매체에 저장된다.
종래의 전자 제어 장치에 본원의 컴퓨터 프로그램을 설치하는 것을 통해, SCR 시스템의 진단을 실행하도록 구성되는 전자 제어 장치가 확보된다.
본 발명의 실시예들은 도면들에 도시되어 있고 하기 기재내용에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은, 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는, 내연기관의 배기가스 라인 내의 SCR 촉매 컨버터를 위한 SCR 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 체적 모드의 경우 도 1의 SCR 시스템의 압력을 시간에 걸쳐 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따라서 압력 제어 모드의 경우 도 1의 SCR 시스템의 압력 및 환원제 용액의 질량 편차를 각각 시간에 걸쳐 나타낸 그래프들이다.
도 1에는, 내연기관(4)의 배기가스 라인(3) 내 SCR 촉매 컨버터(2)를 위한 SCR 시스템(1)의 개략도가 도시되어 있다. SCR 시스템(1)은 이송 펌프(11)를 구비한 이송 모듈(10)을 포함하며, 이송 펌프는 환원제 탱크(12)로부터 압력 라인(13)을 경유하여 계량 모듈(14) 쪽으로 환원제 용액을 이송한다. 그 다음, 계량 모듈(14) 내의 계량 밸브(15)를 통해, 환원제 용액은 SCR 촉매 컨버터(2)의 상류에서 배기가스 라인(3) 내로 계량 공급된다. 계량 공급되지 않은 환원제 용액은 압력 라인(13)과 연결된 복귀부(16)를 경유하여 환원제 탱크(12) 내로 역류된다. 복귀부(16) 내에는, 복귀부(16)를 관류하는 환원제 용액의 질량을 제한하는 복귀 스로틀(17)(return throttle)이 배치된다. 또한, 압력 센서(18)도 압력 라인(13) 내에 배치되어 그곳에서 그 안에 있는 환원제 용액의 압력(p)을 측정한다. 배기가스 라인(3) 내에는, 제1 질소산화물 센서(31)가 SCR 촉매 컨버터(2)의 하류에 배치되어 그 해당 위치에서 SCR 촉매 컨버터(2) 하류의 질소산화물 농도(NOxN)를 측정하고, 제2 질소산화물 센서(32)는 SCR 촉매 컨버터(2)의 상류에 배치되어 그 해당 위치에서 SCR 촉매 컨버터(2) 상류의 질소산화물 농도(NOxV)를 측정한다. 또한, 적어도 이송 모듈(10) 또는 이송 펌프(11) 및 계량 모듈(14) 또는 계량 밸브(15)와 연결되어 이들을 제어할 수 있는 전자 제어 장치(5)도 제공된다. 또한, 압력 센서(18) 및 두 질소산화물 센서(31, 32)는 전자 제어 장치(5)와 연결되어 이 전자 제어 장치로 자신들의 측정된 값들을 송신한다.
일반적으로, 상기 SCR 시스템들은, 이송 펌프(11)를 통해 이송되는 환원제 용액의 질량이, 계량 공급되는 질량으로서 계량 밸브(15)를 통해 계량 공급되는, 체적 모드로 작동된다. 이 경우, 평균적으로, 높은 질량 정밀도가 설정되지만, 그러나 압력(p)의 경우 폐루프 제어 회로가 존재하지 않는다. 도 2에는, 2개의 압력 프로파일(p1 및 p2)이 체적 모드의 경우 시간(t)에 걸친 압력(p)의 그래프로 도시되어 있으며, 두 압력 프로파일 모두 압력 결함을 야기한다. 계량 밸브(15)가 폐쇄되는 제1 영역(100)에서, 이송 펌프(11)는 환원제를 이송하며, 그럼으로써 두 압력 프로파일(p1 및 p2)에 대한 압력(p)은 주변 압력(pa)으로부터 설정 압력(ps)에 도달할 때까지 상승한다. "분사 개시점"(BIP: Begin of Injection Point)부터, 계량 밸브(15)는 개방되며, 그리고 환원제 용액은 배기가스 라인(3) 내로 계량 공급된다. 계량 공급이 이루어지는 제2 영역(101)에서 두 압력 프로파일(p1 및 p2)은 서로 달라진다. 제1 압력 프로파일(p1)은, 의도되는 것보다 더 많은 환원제 용액이 이송되게 하는 이송 펌프(11) 또는 의도되는 것보다 더 적은 환원제 용액이 계량 공급되게 하는 계량 밸브(15)의 결함을 나타낸다. 그에 상응하게, 제1 압력 프로파일(p1)은 계속해서 상승하고, 결국 초과압 임계값(po)을 초과한다. 제2 압력 프로파일(p2)은, 그 반대로, 의도되는 것보다 더 적은 환원제 용액이 이송되게 하는 이송 펌프(11) 또는 의도되는 것보다 더 많은 환원제 용액이 계량 공급되게 하는 계량 밸브(15)의 결함을 나타낸다. 그에 상응하게, 제2 압력 프로파일(p2)은 감소하고, 결국 부압 임계값(pu)을 하회한다. 압력(p)이, "분사 개시점"(BIP) 후에, 초과압 임계값(po)과 부압 임계값(pu) 사이의 허용 압력 범위에서 벗어난다면, 압력 결함이 판단된다(200).
도 3에는, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예의 흐름도가 도시되어 있다. 앞에서 기재한 것처럼, SCR 시스템(1) 내의 압력 결함이 판단된다면(200), 결함 내재 모드(FM)의 설정(201)이 수행된다. 이 경우, 한편으로, 엔진 점검등이 활성화된다(202). SCR 시스템(1)이 자동차에서 이용되는 실시예의 경우, 엔진 점검등은 계기판 상에 배치되며(이 둘은 미도시), 그럼으로써 상기 엔진 점검등은 자동차의 운전자에게 결함 내재 모드(FM)를 신호로 안내하게 된다. 또한, 결함 내재 모드(FM)에서, SCR 시스템(1)이 다른 작동 매개변수들로 작동되는, 비상 모드(203)도 설정된다. 그 밖에도, 많은 실시형태에서, 비상 모드(203) 동안, 내연기관(5)의 출력은 억제될 수 있다. 여기서 가용한 실시예의 경우, 비상 모드(203)에서 추가로 SCR 시스템(1)은 완전 배출되며, 다시 말하면 초과 계량을 통해 유리 암모니아가 배기가스 라인(3)에서 누출되는 되는 점을 방지하기 위해, 환원제 용액은 다시 환원제 탱크(12) 내로 이송된다. 그에 따라, 본 실시예의 경우, SCR 시스템(1)의 환원제 용액 재충전(204)이 수행된다.
본 발명에 따라서, SCR 시스템(1)을 위한 압력 제어 모드(DM)가 설정된다. 이는, 본원에 기재되는 실시예들의 경우, 계량 밸브(15)의 개방 기간의 변경(205)을 통해 실현된다. 또 다른 실시예들의 경우, 압력 제어 모드(DM)의 설정은 이송 펌프(11)의 제어의 변경을 통해 실현될 수 있다.
도 3에 도시된 제1 실시예에서는, 질량 편차(Δm)의 검출이 하기와 같이 수행된다. SCR 촉매 컨버터(2)의 완전 배출(210)은, 예컨대 질소산화물의 완전한 SCR을 위해 필요할 수도 있는 경우보다 더 적은 환원제 용액이 배기가스 라인(3) 내로 계량 공급되면서 실행되며, 그럼으로써 가능한 한 암모니아는 더 이상 SCR 촉매 컨버터(2) 내에 포함되어 있지 않게 된다. 이에 이어서, 예컨대 α = 0.5의 아화학량론적 비율을 갖는 환원제 용액의 결정된 설정 질량 유량(
Figure 112018024302925-pat00001
)이 SCR 촉매 컨버터(2)의 상류에서 계량 공급된다(211).
그에 따라서, SCR 촉매 컨버터(2) 하류의 질소산화물 농도(NOxN)는 제1 질소산화물 센서(31)를 통해 검출되고(212), SCR 촉매 컨버터(2) 상류의 질소산화물 농도(NOxV)는 제2 질소산화물 센서(32)를 통해 검출된다(213). 또 다른 실시예들의 경우, 특히 제2 질소산화물 센서(32)가 SCR 촉매 컨버터(2)의 상류에 제공되지 않으면, SCR 촉매 컨버터(2) 상류의 질소산화물 농도(NOxV)는 모델링될 수도 있다. SCR 촉매 컨버터(2) 하류의 질소산화물 농도(NOxN)와 SCR 촉매 컨버터(2) 상류의 질소산화물 농도(NOxV)의 차를 통해, 실제로 계량 공급되는 실제 질량 유량(
Figure 112018024302925-pat00002
)의 계산(214)이 실행된다. 계산(214) 동안, 아화학량론적 비율(α) 및 총 배기가스 질량 유량(
Figure 112018024302925-pat00003
)이 고려된다. SCR 촉매 컨버터(2)에서 환원된 질소 산화물은, 실제로 계량 공급되어 SCR 촉매 컨버터(2)에 존재하는 암모니아 환원제의 질량에 직접적으로 좌우된다. 설정 질량 유량(
Figure 112018024302925-pat00004
)과 실제 질량 유량(
Figure 112018024302925-pat00005
)의 비교(215)에 의해 질량 편차(Δm)가 산출된다.
마지막으로, 환원제의 질량 편차(Δm)는 본 예시에서 25%로 할 수 하는 제1 임계값(S1)과 비교된다(220). 질량 편차(Δm)가 제1 임계값(S1)을 상회한다면, 이송 펌프(11)의 결함이 출력된다(221). 이는, 압력 제어 모드(DM)에서 결함이 있는 이송 펌프(11)의 압력 결함을 보상하기 위해 계량 밸브(15)의 개방 기간의 변경(205)이, 계량 공급되는 환원제 용액의 질량 편차(Δm)를 확대시킨다는 점에 기인한다. 이와 반대로, 질량 편차(Δm)가 제1 임계값(S1)을 하회하거나 그와 같다면, 계량 밸브(15)의 결함이 출력된다(222). 여기서는, 계량 밸브(15)의 개방 기간의 변경(205)으로 인해 계량 밸브(15)의 결함은 보상되며, 그럼으로써 질량 편차(Δm)는 감소된다.
도 4에는, 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예가 도시되어 있다. 도 3에서와 동일한 도면부호들은 단계들이 그에 상응하다는 점을 의미하며, 따라서 상기 도면부호들의 기재내용에 대해서는 도 3에 대한 기재내용이 참조된다. 상기 제2 실시예의 경우, 공지된 방식으로, 적응 인수(a)에 의한 계량 공급의 적응이 실행된다. 간단 명료하게 설명하면, 모델링된 질소산화물 값과, SCR 촉매 컨버터(2)의 하류에 배치되는 제1 질소산화물 센서(31)를 통해 측정되는 질소산화물 값이 서로 비교되며, 그리고 이 비교에 따라 적응이 실행된다. 압력 결함이 판단된(200) 후에, 적응 인수(a)가 검출되어(230) 공칭 적응 인수(aA)로서 저장된다(231). 결함이 이송 펌프(11) 또는 계량 밸브(15)에 존재하기 때문에, 공칭 적응 인수(aA)는 증가되거나 감소된 값을 취하며, 예컨대 질량 편차가 50%일 때 화학량론적 비율을 기반으로 1.5의 값을 취한다. 또 다른 실시예들에서는, 임계값과 적응 인수(a) 또는 공칭 적응 인수(aA)의 비교를 이용하여 압력 결함을 판단(200)하는 점이 제공될 수 있다. 이에 이어서, 도 3과 관련하여 이미 기재한 것과 동일한 방식으로, 결함 내재 모드(FM)의 설정(201) 및 계량 밸브(15)의 개방 기간의 변경(205)이 수행된다. 그 결과로 압력 제어 모드(DM)가 설정된 후에, 적응 인수(a)는 1로 재설정되고 신규 적응이 시작된다(233). 상기 신규 적응 동안, 학습 시간(tL)에 걸쳐 신규 적응 인수(aN)의 학습(234)이 수행된다. 실행되는 압력 제어를 기반으로, 신규 적응 인수(aN)는 공칭 적응 인수와는 다른 신규 값을 취한다. 공칭 적응 인수(aA)와 신규 적응 인수(aN)의 비교(235)를 통해, 질량 편차(Δm)에 비례하는 적응 매칭량(Δa)(adpatation matching)이 산출된다.
일 실시예에 따라서, 질량 편차(Δm)가 맨 먼저 산출될 수 있고, 그 다음, 이미 도 3에서 설명한 것처럼(단계 220 내지 222) 제1 임계값(S1)과 비교될 수 있다(220). 도 4에 도시된 실시예의 경우, 질량 편차(Δm)에 비례하는 적응 매칭량(Δa)은 제2 임계값(S2)과 비교된다(240). 구체적인 예시로서, 제2 임계값(S2)은 30%일 것이다. 그러므로 적응 매칭량(Δa)이 제2 임계값(S2)을 상회한다면, 그로 인해 25%를 초과한다면, 결과적으로 질량 편차(Δm)는 제1 임계값(S1)보다 더 크고(241), 도 3과 유사하게 이송 펌프(11)의 결함이 출력된다(242). 이런 경우가 아니라면, 결과적으로 질량 편차(Δm)는 제1 임계값(S1)보다 더 작거나, 또는 그와 같고(243), 도 3과 유사하게 계량 밸브(15)의 결함이 출력된다(244).
도 5에는, SCR 시스템(1)이 이미 압력 제어 모드(DM)로 작동되는 계량 공급의 경우 시간(t)에 걸친 환원제 용액의 질량 편차(Δm) 및 압력(p)의 그래프가 도시되어 있다. 계량 밸브(15)가 폐쇄되어 있는 제1 영역(110)에서, 이송 펌프(11)는 환원제 용액을 이송하며, 그럼으로써 제3 압력 프로파일(p3)은 주변 압력(pa)에서부터 설정 압력(ps)에 도달할 때까지 상승하게 된다. 계량 밸브(15)는 폐쇄되어 있기 때문에, 환원제는 배기가스 라인(3) 내로 계량 공급되지 않으며, 그럼으로써 질량 편차(Δm)는 0이 된다. "분사 개시점"(BIP)부터 계량 밸브(15)는 개방되며, 그리고 환원제 용액은 배기가스 라인(3) 내로 계량 공급된다. 계량 공급이 이루어지는 제2 영역(111)에서 압력(p)은 지속적으로 설정 압력(ps)으로 조정되며, 그럼으로써 제3 압력 프로파일(p3)은 설정 압력(ps)을 중심으로 상하로 오르내리게 된다. 이는, 앞에서 이미 기재한 것처럼, 질량 편차(Δm)에 작용한다. 제1 임계값(S1)은 상기 영역에서 25%이다. 본 실시예의 경우, 질량 편차(Δm)는 상승하여 제1 임계값(S1)을 초과한다. 그에 상응하게, 본원의 방법에 따라서, 이송 펌프(11)의 결함이 출력된다(221, 242). 더 나아가, 여기서는 학습 시간(tL)이 예시로 도시되어 있다. 학습 시간(tL)은 "분사 개시점"(BIP)에서 압력 제어를 시작하며, 그리고 제2 영역(111)에서 임의의 길이로 실행될 수 있다. 또한, 학습 시간은, 또 다른 실시예들의 경우, 수 회의 계량 공급에 걸쳐서도 계속될 수 있다.

Claims (10)

  1. 이송 펌프(11)와 계량 밸브(15)를 포함하는 SCR 시스템(1)의 진단 방법에 있어서,
    - SCR 시스템(1)에서 압력 결함을 판단하는 단계(200)와;
    - SCR 시스템(1)의 압력 제어 모드(DM)를 설정하는 단계와;
    - 환원제 용액의 질량 편차(Δm)를 검출하는 단계와;
    - 질량 편차(Δm)가 제1 임계값(S1)을 상회한다면, 이송 펌프(11)에 대한 결함을 출력하는 단계(221; 242)와;
    - 상기 질량 편차(Δm)가 제1 임계값(S1)을 하회하거나 그와 같다면, 계량 밸브(15)에 대한 결함을 출력하는 단계(222; 244)를 포함하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, SCR 시스템에서 압력 결함이 판단(200)된 후에, SCR 시스템(1)의 결함 내재 모드(FM)의 설정(201)이 수행되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  3. 제2항에 있어서, 결함 내재 모드(FM)의 설정(201) 시, SCR 시스템(1)의 결함 내재 모드(FM)를 신호로 안내하는 엔진 점검등이 활성화되는(202) 것을 특징으로 하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 제어 모드(DM)의 설정은 계량 밸브(15)의 개방 기간의 변경(205)을 통해 실현되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 제어 모드의 설정은 이송 펌프의 제어의 변경을 통해 실현되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 환원제 용액의 질량 편차(Δm)를 검출하기 위해,
    - SCR 시스템(1)의 SCR 촉매 컨버터(2)를 완전하게 배출하는 단계(210);
    - SCR 촉매 컨버터(2)의 상류에서 아화학량론적 비율(α)로 환원제 용액의 적어도 하나의 설정 질량 유량(
    Figure 112018026368716-pat00006
    )을 계량 공급하는 단계(211);
    - SCR 촉매 컨버터(2) 하류의 질소산화물 농도(NOxN) 및 SCR 촉매 컨버터(2) 상류의 질소산화물 농도(NOxV)를 검출하는 단계(212, 213);
    - 아화학량론적 비율(α) 및 총 배기가스 질량 유량(
    Figure 112018026368716-pat00007
    )이 고려되는 조건에서, SCR 촉매 컨버터(2) 하류의 질소산화물 농도(NOxN)와 SCR 촉매 컨버터(2) 상류의 질소산화물 농도(NOxV)의 차를 통해 환원제 용액의 실제 질량 유량(
    Figure 112018026368716-pat00008
    )을 계산하는 단계(214); 및
    - 질량 편차(Δm)를 산출하기 위해 설정 질량 유량(
    Figure 112018026368716-pat00009
    )과 실제 질량 유량(
    Figure 112018026368716-pat00010
    )을 비교하는 단계(215);가 실행되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 환원제 용액의 질량 편차(Δm)를 검출하기 위해,
    - 압력 제어 모드(DM)가 설정되기 전에 적응 인수(a)를 검출하는 단계(230);
    - 공칭 적응 인수(aA)로서 적응 인수(a)를 저장하는 단계(231);
    - 압력 제어 모드(DM)가 설정된 후에 적응 인수(a)를 재설정하는 단계(232);
    - 학습 시간(tL)에 걸쳐 압력 제어 모드(DM) 동안 신규 적응 인수(aN)를 학습하는 단계(234); 및
    - 양 편차(Δm)를 산출하기 위해, 공칭 적응 인수(aA)와 신규 적응 인수(aN)를 비교하는 단계(235);가 실행되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템의 진단 방법.
  8. 기계 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 있고 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램.
  9. 제8항에 따르는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 저장 매체.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 이용하여 SCR 시스템(1)의 진단을 실행하도록 구성되는 전자 제어 장치(5).
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