KR101251517B1 - 배기가스 후처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 엔진에서 배출되는 배기가스가 지나는 배기라인, 상기 배기라인에 설치되어 배기가스의 유해물질을 저감시키는 촉매, 및 상기 배기라인에 구비된 상기 촉매의 전단부의 배기파이프 주위에 형성된 워터자켓을 포함하고, 상기 워터자켓을 흐르는 냉각수가 상기 배기파이프를 지나는 배기가스를 냉각시켜, 상기 촉매가 과열되는 것을 방지한다.
따라서, 배기파이프를 흐르는 냉각수는 배기가스의 온도가 과도하게 상승하는 것을 미연에 방지하여, 촉매의 열화를 미연에 방지할 수 있다. 아울러, 시동초기에는 배기파이프를 감싸는 워터자켓에 충진된 냉각수를 배출시킴으로써, 배기가스의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
따라서, 배기파이프를 흐르는 냉각수는 배기가스의 온도가 과도하게 상승하는 것을 미연에 방지하여, 촉매의 열화를 미연에 방지할 수 있다. 아울러, 시동초기에는 배기파이프를 감싸는 워터자켓에 충진된 냉각수를 배출시킴으로써, 배기가스의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
Description
본 발명은 시동초기에는 배기가스의 온도를 신속하게 상승시키고, 엔진이 가열된 상태에서는 배기가스의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하는 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디젤 차량의 배기가스를 정화하기 위해서, 디젤산화촉매(DOC)와 디젤매연필터(Diesel particulate filter)가 설치되며, 상기 DOC는 디젤엔진에서 배출되는 일산화탄소와 탄화수소를 산화시켜 제거하는 기능을 수행한다.
아울러, 상기 디젤매연필터는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하고, 포집된 입자상물질이 설정량을 초과하면, 연료가 후분사되고, 상기 DOC에서 연료의 산화열로 배기가스의 온도가 높아지고, 이를 이용하여 상기 디젤매연필터는 포집된 입자상물질을 태워 제거한다.
한편, 엔진이 시동초기 상태에 있을 때, 배기가스의 온도가 낮아서, 배기가스 정화 촉매(DOC, DPF, LNT, HC-SCR 등)가 활성화되지 않는 문제점이 있다. 한편으로, 엔진의 운전 상태에서 따라서, 촉매로 유입되는 배기가스의 온도가 과도하게 상승되어 촉매의 활성을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 시동초기에는 촉매의 온도를 신속하게 상승시켜, 조기 활성을 유도하고, 엔진의 가동상태에 따라 배기가스의 온도가 과도하게 상승할 때 배기계 냉각을 통해 촉매를 고온으로부터 보호하는 후처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 엔진에서 배출되는 배기가스가 지나는 배기라인, 상기 배기라인에 설치되어 배기가스의 유해물질을 저감시키는 촉매, 및 상기 배기라인에 구비된 상기 촉매의 전단부의 배기파이프 주위에 형성된 워터자켓을 포함하고, 상기 워터자켓을 흐르는 냉각수가 상기 배기파이프를 지나는 배기가스를 냉각시켜, 상기 촉매가 과열되는 것을 방지한다.
상기 촉매의 전단부의 상기 배기파이프에 형성된 상기 워터자켓으로 냉각수를 공급하는 공급파이프, 및 상기 워터자켓으로부터 냉각수를 배출하는 회수파이프; 를 포함하고, 상기 공급파이프와 상기 회수파이프에는 각각 공급제어밸브와 회수제어밸브가 설치된다.
상기 공급파이프는 상기 워터자켓의 상부로 연결되고, 상기 회수파이프는 상기 워터자켓의 하부로 연결되며, 상기 엔진의 시동초기에 상기 촉매를 지나는 배기가스의 온도가 낮을 경우에는, 상기 공급제어밸브가 닫히고, 상기 회수제어밸브는 열려서, 상기 워터자켓 내부의 냉각수가 배출되도록 하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 엔진이 웜웝되고, 상기 촉매를 지나는 배기가스의 온도가 높을 경우에는, 상기 공급제어밸브와 상기 회수제어밸브를 열어서, 상기 워터자켓을 순환하는 냉각수가 배기가스를 냉각시킬 수 있도록 한다.
상기 배기파이프는 이중관 형태로, 상기 워터자켓은 안쪽 파이프의 외주면과 외측 파이프의 내주면 사이에 형성된다.
앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템은, 배기파이프를 흐르는 냉각수는 배기가스의 온도가 과도하게 상승하는 것을 미연에 방지하여, 촉매의 열화를 미연에 방지할 수 있다. 아울러, 시동초기에는 배기파이프를 감싸는 워터자켓에 충진된 냉각수를 배출시켜, 워터자켓 안쪽 빈 공간을 통해 단열효과를 얻을 수 있으므로, 촉매를 지나는 배기가스의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 배기가스의 온도가 낮은 상태를 위한 제어 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 배기가스의 온도가 높은 상태를 위한 제어 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 배기가스의 온도가 낮은 상태를 위한 제어 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 배기가스의 온도가 높은 상태를 위한 제어 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배기가스 후처리 시스템은, 엔진(100), 제어부(110), 배기파이프(150), 디젤매연필터(120), 온도센서(130), 디젤산화촉매(140), 냉각수공급라인(180), 공급라인밸브(170), 냉각수회수라인(190), 회수라인밸브(195)를 포함한다. 아울러, 상기 배기파이프(150)의 한 외측면을 따라서 워터자켓(160)이 형성된다.
상기 배기파이프(150)는 이중관 형태로, 한 파이프의 외주면과 다른 파이프의 내주면 사이에 상기 워터자켓(160)이 형성된다. 상기 워터자켓(160)의 후단부에 상기 디젤산화촉매(140), 및 상기 디젤매연필터(120)가 순차적으로 배치된다.
도시한 바와 같이, 상기 워터자켓(160)은 상기 디젤산화촉매(140)의 전단부에 형성되며, 이는 한 실시예이며, 상기 배기파이프(150)의 다른 어떤 부분에도 형성될 수 있다.
상기 냉각수공급라인(180)을 상기 워터자켓(160)의 상부로 냉각수를 공급하고, 상기 냉각수회수라인(190)은 상기 워터자켓(160)의 하부로부터 냉각수를 회수한다.
상기 냉각수공급라인(180)에서 상기 워터자켓(160)으로 유입되는 부분에 상기 공급라인밸브(170)가 배치되고, 상기 냉각수회수라인(190)에서 상기 워터자켓(160)과 연결되는 부분에 상기 회수라인밸브(195)가 배치된다.
상기 온도센서(130)는 상기 배기파이프(150)를 흐르는 배기가스의 온도를 감지하고, 그 감지된 온도신호를 상기 제어부(110)로 전달한다.
상기 제어부(110)는 상기 온도센서(130)에서 보내진 온도신호와 상기 엔진(100)의 운전상태에 따라서, 상기 공급라인밸브(170) 및 상기 회수라인밸브(195)의 개도율을 제어한다.
일례로, 상기 제어부(110)가 상기 공급라인밸브(170)와 상기 회수라인밸브(195)를 열면, 상기 냉각수공급라인(180)과 상기 공급라인밸브(170)를 통해서 상기 워터자켓(160)을 냉각수가 공급되고, 상기 회수라인밸브(195)와 상기 냉각수회수라인(190)을 통해서 냉각수가 배출된다.
아울러, 상기 공급라인밸브(170)를 닫고, 상기 회수라인밸브(195)를 열면, 냉각수의 자중에 의해서 상기 워터자켓(160)에 충진된 냉각수는 상기 회수라인밸브(195)를 통해서 배출된다.
도시한 바와 같이, 상기 워터자켓(160)의 하단부에 상기 냉각수회수라인(190)이 연결되고, 상기 워터자켓(160)의 상단부에 상기 냉각수공급라인(180)이 연결되기 때문에, 상기 공급라인밸브(170)가 닫히고, 상기 회수라인밸브(195)가 열리면, 냉각수의 자중에 의해서 상기 워터자켓(160)은 비워지고, 공기가 채워진다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 배기가스의 온도가 낮은 상태를 위한 제어 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, S200에서 상기 제어부(110)는 상기 온도센서(130)를 통해서, 배기가스의 온도가 설정치보다 낮은 상태로 판단한다.
S210에서 상기 제어부(110)는 상기 공급라인밸브(170)를 닫고, S220에서 상기 제어부(110)는 상기 회수라인밸브(195)를 연다. 따라서, S230에서 상기 워터자켓(160)에서 상기 냉각수회수라인(190)을 통해서 냉각수가 배출되고, S240에서 상기 워터자켓(160)의 내부공기는 단열효과를 형성하여, S250에서 배기가스의 온도를 신속하게 상승시키고, S260에서 상기 촉매(DOC, DPF)의 활성화를 위한 히팅시간을 단축한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템에서 배기가스의 온도가 높은 상태를 위한 제어 플로우차트이다.
도 3을 참조하면, S300에서 상기 제어부(110)는 상기 온도센서(130)를 통해서, 배기가스의 온도가 설정치보다 높은 상태로 판단한다.
S310에서 상기 제어부(110)는 상기 공급라인밸브(170)를 열고, S320에서 상기 제어부(110)는 상기 회수라인밸브(195)를 연다.
따라서, S230에서 상기 냉각수공급라인(180), 상기 워터자켓(160), 및 상기 냉각수회수라인(190)을 통해서 냉각수가 순환하고, S340에서 상기 워터자켓(160)을 순환하는 냉각수에 의해서 배기가스의 온도가 하강하고, S350에서 상기 촉매(DOC, DPF)가 과열되는 것을 방지한다.
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.
100: 엔진
110: 제어부
120: 디젤매연필터
130: 온도센서
140: 디젤산화촉매
150: 배기파이프
160: 워터자켓
170: 공급라인밸브
180: 냉각수공급라인
190: 냉각수회수라인
195: 회수라인밸브
110: 제어부
120: 디젤매연필터
130: 온도센서
140: 디젤산화촉매
150: 배기파이프
160: 워터자켓
170: 공급라인밸브
180: 냉각수공급라인
190: 냉각수회수라인
195: 회수라인밸브
Claims (5)
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- 삭제
- 엔진에서 배출되는 배기가스가 지나는 배기라인;
상기 배기라인에 설치되어 배기가스의 유해물질을 저감시키는 촉매;
상기 배기라인에 구비된 상기 촉매의 전단부의 배기파이프 주위에 형성된 워터자켓;
상기 촉매의 전단부의 상기 배기파이프에 형성된 상기 워터자켓으로 냉각수를 공급하도록 상기 워터자켓의 상부로 연결되는 공급파이프;
상기 워터자켓으로부터 냉각수를 배출하도록 상기 워터자켓의 하부로 연결되는 회수파이프;
상기 공급파이프와 상기 회수파이프에는 각각 설치된 공급제어밸브와 회수제어밸브; 및
상기 엔진의 시동초기에 상기 촉매를 지나는 배기가스의 온도가 낮을 경우에는, 상기 공급제어밸브를 닫고 상기 회수제어밸브는 열어, 상기 워터자켓 내부의 냉각수가 배출되도록 하는 제어부;를 포함하는 배기가스 후처리 시스템. - 제3항에서,
상기 제어부는, 상기 엔진이 웜웝되고, 상기 촉매를 지나는 배기가스의 온도가 높을 경우에는, 상기 공급제어밸브와 상기 회수제어밸브를 열어서, 상기 워터자켓을 순환하는 냉각수가 배기가스를 냉각시킬 수 있도록 하는 배기가스 후처리 시스템. - 제3항에서,
상기 배기파이프는 이중관 형태로, 상기 워터자켓은 안쪽 파이프의 외주면과 외측 파이프의 내주면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
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