KR20190037006A

KR20190037006A - 우레아 공급 시스템 및 이를 이용한 공급 방법

Info

Publication number: KR20190037006A
Application number: KR1020170126570A
Authority: KR
Inventors: 장성욱; 이원희; 박성서; 서호철
Original assignee: 세종공업 주식회사
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-04-05
Also published as: CN209195520U

Abstract

본 발명은 우레아 공급 시스템 및 공급 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우레아 펌프모터의 정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하기 위해, 상기 펌프모터는 양방향 회전이 가능하도록 구성되어, 오버 플로우되면 상기 펌프모터의 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환하는 우레아 공급 시스템 및 공급 방법에 관한 것이다.

Description

우레아 공급 시스템 및 이를 이용한 공급 방법{THE UREA SUPPLY SYSTEM AND THE SUPPLY METHOD USING IT}

일반적으로 배기가스 내 NO, NO2 등의 질소산화물을 저감하기 위해 암모니아를 공급하여야 하나 암모니아 가스는 악취를 유발하고 보관상의 문제가 있어 수용액 상태의 요소수를 사용하고 있다. 요소수를 암모니아 가스로 변환하기 위해 인젝터에서 고압분사하여 미립화하여 기화시키며 인젝터에 고압으로 공급하기 위해 우레아 공급 모듈이 필요하다.

종래의 우레아 공급 모듈은 우레아 탱크와 별도로 설치되어 설치 공간 확보 및 연결라인에 대한 배치가 복잡하였다.

예를 들어 온도센서와 레벨센서는 우레아 탱크에 장착되고 펌프모듈, 압력센서는 우레아공급모듈에 독립적으로 설치되어 배치가 복잡한 형태이었다.

이러한 복잡한 형태 때문에 우레아 탱크와 우레아 공급 모듈의 배치를 위한 공간이 많이 확보되어야 하며 우레아 공급 라인과 하네스가 연결되어야 하므로 설치 공간 확보에 불리하였다.

또한 복잡한 구조로 인하여 해동을 위한 엔진 냉각수 연결도 복잡하게 이뤄질 수 밖에 없었다.

특히 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 우레아 공급 모듈의 펌프 구동 3라인은 injector in, injector out, return to pump 3개 라인인데, 우레아 인젝터로 공급되는 SUPPLY LINE(A), 우레아 탱크에서 공급되는 INLET LINE(B), 초과되는 공급량을 우레아 탱크로 회수하는 RETURN LINE(C)이 있다.

따라서 펌프가 일방향으로만 회전되기에 overflow 된 것을 return 하기 위한 return line이 필요하여 이에 대한 설치 공간 확보에 불리한 문제점이 있었다.

한국공개특허 제2007-0033599호 한국등록특허 제0892525호 한국등록특허 제1619641호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 EURO-6 기준을 만족하기 위해 사용하는 SCR 시스템(Selective Catalytic Reduction system)에 우레아를 원활히 공급하고 설치 공간 확보를 위해 펌프모터의 양방향(CW, CCW) 전환이 가능하도록 한 우레아 공급 시스템 및 공급 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 우레아 펌프모터의 정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하기 위해, 상기 펌프모터는 양방향 회전이 가능하도록 구성되어, 오버 플로우되면 상기 펌프모터의 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환한다.

상기 우레아 공급모듈은 우레아공급모듈 하우징과 우레아 공급 모듈 하부커버로 보호되어지며, 상기 우레아공급모듈 하우징에는 펌프 INLET 이 설치되고, 상기 우레아 공급 모듈 하부커버에는 OUTLET PORT Quick Connector와 펌프 OUTLET이 설치된다.

상기 펌프모터의 출력을 조절하여 공급압을 낮추거나, 출력을 일정치 이하로 낮춘 후에 다시 역방향의 출력하여 역류를 통해 공급량이 조절된다.

본 발명은 정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하기 위해, 오버 플로우되면 상기 펌프모터의 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환하는 것이 가능하다.

상기 펌프모터의 출력을 조절하여 공급압을 낮추는 단계;

상기 펌프모터의 출력을 일정치 이하로 낮춘 후에 다시 역방향의 출력하여 역류를 통해 공급량을 조절하는 단계;를 더 포함한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 펌프모터의 양방향(CW, CCW) 전환이 가능해 overflow 되면 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환하여 return line이 필요하지 않아 필요한 설치 공간을 확보할 수 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 우레아 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 우레아 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 HOUSING과 UNDER COVER를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우레아 공급모듈의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 우레아 공급 모듈의 펌프모터가 양방향으로 움직이는 것을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 우레아 공급 모듈의 펌프모터의 구동 설명 중 정회전을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 우레아 공급 모듈의 펌프 구동 설명 중 역회전을 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 EURO-6 기준을 만족하기 위해 사용하는 SCR 시스템(Selective Catalytic Reduction system)에 우레아를 원활히 공급하기 위해 부속 부품으로는 우레아 공급을 위한 우레아 펌프모터(107), 공급 압력 측정을 위한 압력센서(105), 탱크 내 우레아의 잔여량 체크를 위한 레벨센서, 온도센서, 우레아 농도 확인을 위한 센서를 포함하는 LQT 센서(104), 혹서기 결빙에 대비한 히터(102), 불순물을 거르기 위한 필터 등으로 구성되어 있다.

본 발명은 배기가스 내 NO, NO2 등의 질소산화물을 저감하기 위해 암모니아를 공급하여야 하나 암모니아 가스는 악취를 유발하고 보관상의 문제가 있어 수용액 상태의 요소수를 사용하고 있다. 요소수를 암모니아 가스로 변환하기 위해 인젝터에서 고압분사하여 미립화하여 기화시키며 인젝터에 고압으로 공급하기 위해 우레아 공급 모듈이 필요하다.

이를 위해 본 발명은 PUMP 모듈, 히터(102), 펌프모터(107), 압력센서(105), LQT 센서(104), 및 상술한 구성들을 제어하는 DCU로 구성된다.

펌프모터(107)는 우레아 고압 공급을 위한 가압 펌프로서, 우레아가 일정 목표 압력으로 공급되지 않는 경우 DCU에 연계되어 공급압력이 목표 압력으로 유지하여 공급되도록 제어될 수 있다.

히터(102)는 동절기 결빙시 해동을 위한 히터로서, 혹서기 결빙에 대비하여 우레아 공급 모듈에 열을 전달하는 장치이다. 이 외에 필터는 우레아 라인에 불순물 유입을 차단하기 위해 필터 프레임 내부에 장착된다.

압력센서(105)는 공급압력을 측정하여 요구 목표 압력으로 공급되는지 확인하기 위한 센서로서 압력 정보를 전달받은 DCU와 연계하여 목표 공급압력으로 유지를 위해 PUMP 모듈을 제어한다.

LQT 센서(104)는 레벨, 농도, 온도 측정 센서가 일체화된 센서로서, 측정된 레벨 정보와 농도 정보와 온도 정보 등을 통해 잔량, 우레아농도, 온도를 계측하여 DCU에 정보를 전달한다.

우레아 공급모듈(100) 외 구성요소로서 인젝터는 우레아 미립화를 위한 장치이고, 상기 DCU는 전체 SCR 시스템을 제어하는 ECU로서, 목표 공급압력으로 유지를 위해 PUMP 모듈을 제어한다.

도 2에 도시된 바와 같이 탱크에서 우레아 인젝터로 공급되는 SUPPLY LINE(D)과, 우레아 펌프모터(107)의 정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하고(E; IN-TANK Type), 초과되는 공급압력 발생시 우레아 펌프모터(107)의 토출 출력을 조정하여 공급 압력을 조절한다(F).

도 3에 도시된 바와 같이 우레아 공급모듈(100)은 우레아공급모듈 하우징(103)과 우레아 공급 모듈 하부커버(106)로 보호되어지며, 우레아공급모듈 하우징(103)에는 펌프 INLET (from Tank; G)이 설치되고, 우레아 공급 모듈 하부커버(106)에는 OUTLET PORT Quick Connector(H)와 펌프 OUTLET(to injector; I)이 설치된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이 우레아 공급모듈(100)은 필터 프레임(101), 히터(102), 우레아공급모듈 하우징(103), LQT센서(104), 압력센서(105), 우레아 공급 모듈 하부커버(106) 등으로 이루어진다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 우레아 공급 모듈(100)의 펌프모터(107)는 양방향(CW, CCW)이 가능해 오버플로우(overflow)되면 역방향회전을 통해 인아웃 라인(in-out line)을 일시적으로 상호 전환하는 것이 가능해 리턴 라인(return line)이 필요하지 않다.

즉, 초과되는 공급압력 발생 시 종래 발명에서는 리턴 라인으로 보내던 것을 모터의 방향조절(or 출력조절)을 통해 압력을 조절한다.

예를 들어 탱크에서 우레아 인젝터로 공급되는 SUPPLY LINE(D)과, 우레아 펌프모터(107)의 정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하기 위해, 상기 펌프모터(107)는 양방향(CW, CCW) 회전이 가능하도록 구성되어, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 오버 플로우되면 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 양방향(CW, CCW)으로 상호 전환한다.

따라서 발명은 펌프모터의 양방향(CW, CCW) 전환이 가능해 overflow 되면 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환하여 return line이 필요하지 않다.

또한 초과되는 공급압력 발생 시 종래 발명에서는 리턴 라인으로 보내던 것을 본 발명은 출력만 조절해도 공급압을 낮추는 효과가 있고, 그것으로 부족하면 출력을 낮춘 뒤에 출력이 0에서부터 다시 역방향의 출력을 해주면 return line 없이도 역류를 통해 공급량이 조절이 된다.

100 : 우레아 공급모듈
101 : 필터 프레임
102 : 히터
103 : 우레아공급모듈 하우징
104 : LQT센서
105 : 압력센서
106 : 우레아 공급 모듈 하부커버
107 : 펌프모터

Claims

우레아 펌프모터의 정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하기 위해, 상기 펌프모터는 양방향 회전이 가능하도록 구성되어, 오버 플로우되면 상기 펌프모터의 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 우레아 공급모듈은 우레아공급모듈 하우징과 우레아 공급 모듈 하부커버로 보호되어지며,
상기 우레아공급모듈 하우징에는 펌프 INLET 이 설치되고, 상기 우레아 공급 모듈 하부커버에는 OUTLET PORT Quick Connector와 펌프 OUTLET이 설치되는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 펌프모터의 출력을 조절하여 공급압을 낮추거나, 출력을 일정치 이하로 낮춘 후에 다시 역방향의 출력하여 역류를 통해 공급량이 조절되는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
정/역회전으로 인해 우레아 공급 모듈에서 공급 및 회수를 자체적으로 수행하기 위해, 오버 플로우되면 상기 펌프모터의 역방향회전을 통해 in-out line을 일시적으로 상호 전환하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템을 이용한 공급 방법.
제4항에 있어서,
상기 펌프모터의 출력을 조절하여 공급압을 낮추는 단계;
상기 펌프모터의 출력을 일정치 이하로 낮춘 후에 다시 역방향의 출력하여 역류를 통해 공급량을 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템을 이용한 공급 방법.