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디젤엔진은 에너지 밀도가 높고 효율이 좋아 연료소비율 적다. 그 결과 일산화탄소(CO, Carbon monoxide)와 이산화탄소(CO_(2) carbon dioxide)가 적게 배출되는 장점이 있고 이로서 친환경적이라고 설명할 수 있다. 하지만 디젤엔진은 연료를 적게 소비하는 희박 연소가 일어나고 산소가 과잉 상태가 되어 질소 산화물(NOx, Nitric acids)를 제대로 분리해내기 쉽지가 않다. 현재 자동차 업계의 가장 중요한 이슈는 친환경자동차로서 기존 배기규제인 EURO-5에 비해 EURO-6는 ...

디젤엔진은 에너지 밀도가 높고 효율이 좋아 연료소비율 적다. 그 결과 일산화탄소(CO, Carbon monoxide)와 이산화탄소(CO_(2) carbon dioxide)가 적게 배출되는 장점이 있고 이로서 친환경적이라고 설명할 수 있다. 하지만 디젤엔진은 연료를 적게 소비하는 희박 연소가 일어나고 산소가 과잉 상태가 되어 질소 산화물(NOx, Nitric acids)를 제대로 분리해내기 쉽지가 않다. 현재 자동차 업계의 가장 중요한 이슈는 친환경자동차로서 기존 배기규제인 EURO-5에 비해 EURO-6는 질소산화물을 1/5까지 줄일 것을 요구하고 있는 상황이다. 규제를 만족 시키기 위해서 가솔린 엔진은 삼원촉매로 쉽게 가능하지만 디젤엔진은 후처리 장치 중에서 가장 높은 NOx저감효율과 광범위한 효용온도 범위를 갖춘 Urea-SCR 시스템의 적용이 이루어져야만 규제치를 만족시킬 수 있을 것으로 보고 있다. Urea-SCR 시스템은 높은 NOx저감률을 보이고 있으나 NOx센서를 이용하여 제어를 하고 있는 상황에서NOx센서의 고질적인 문제인 암모니아(NH_(3), Ammonia)를 NOx로 인식하는 교차감도에러가 발생하는 문제가 있다. NH_(3) 슬립이 발생할 경우 NH_(3)를 NOx로 인식하여 잘못된 NOx값을 입력하게 되어 시스템이 발산하거나 더 많은 NOx를 감소시키기 위해 필요이상의 NH_(3)를 분사하게 된다. 결국 교차감도에러는 SCR시스템을 불안정하게 만들며 센서기반 SCR시스템 제어를 하기 위해 해결해야 하는 문제로 남아있다. 본 논문에서는 NOx 저감 성능이 높은Urea-SCR 시스템을 설계하였고 엔진벤치테스트 실험 결과와 이 실혐 결과를 바탕으로 Matlab simulink를 이용하여 시뮬레이션을 통해 시스템 모델을 검증하였다. 촉매는 zeolite 계열를 사용했으며 촉매 흡장량 파라미터를 얻기 위해 Rig test를 통해 실험적인 방법과 수치해석적 방법을 통해 신뢰성있는 SCR시스템 모델의 변수를 얻을 수 있었다. 마지막으로 NOx 센서의 NH_(3)교차감도 에러를 극복하기 위해 NOx값 추정을 위한 칼만필터를 설계하였다. 그리고 Matlab simulink를 이용한 시뮬레이션 검증을 하였다. 본 논문에서 설계한 SCR 시스템 모델은 향후 엔진 NEDC모드에서 NOx를 효율적으로 저감 시킬 뿐만 아니라 실제 차량에서도 효과적인 알고리즘이 될 것이라 예상한다.