KR100196318B1 - 매연 저감장치 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
Abstract
본 발명은 자동차(vehicle)의 엔진(engine)에서 배출되는 배기가스 내에 포함된 매연(煤煙)을 저감시키는 장치에 관한 것이다. 종래 매연 저감장치는, 세그먼트 히터에 의해 세라믹 필터로 가해지는 온도가 대략 550℃로 유지되어야 하나, 매연 저감장치로 유입되는 배기가스의 온도가 약 200～300℃이므로 세라믹 필터의 초기착화시 전력 소모량이 많아지는 문제점이 따른다. 이에, 본 발명에 따른 매연 저감장치는, 세라믹 필터(17)에 촉매제인 백금 또는 희토류금속 물질을 도포함으로써, 세라믹 필터(17)의 재생온도를 낮추어 수명을 연장시킴과 동시에 소모전력을 줄일 수 있고, 세라믹 필터(17)가 길어져 많은 양의 매연을 걸러내고 이들을 연소시킴으로써 유해가스를 줄일 수 있는 효과를 얻게 된다.
Description
본 발명은 매연 저감장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 자동차(vehicle)의 엔진(engine)에서 배출되는 배기가스 내에 포함된 매연(煤煙)을 저감시키는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 엔진 내의 실린더(cylinder)내로 공기와 연료를 유입시킨 후에, 점화플러그를 이용하거나 압축착화시킴으로서 발생되는 폭발력으로 피스톤을 왕복운동시키고, 이에 연결된 동력전달장치가 작동되어 자동차의 바퀴가 회전하고, 이에 따라 자동차가 움직이게 된다.
이 때 엔진에서는 연료가 연소되며 약 200～300℃정도의 배기가스를 발생시키고, 이 배기가스들은 엔진에 설치된 배기가스 매니폴드(manifold)와 배기관을 통해 매연 저감장치로 유입된다.
이 매연 저감장치에는 배기가스 내의 매연을 포집하는 다수의 세라믹 필터(ce-ramic filter)가 설치되고, 이 세라믹 필터들의 입구측에 다수의 세그먼트 히터(segme-nt heater)를 설치하여 모여진 매연을 연소시키게 된다.
이와같은 종래 매연 저감장치에서는 매연이 세라믹 필터들에 모여져 일정한 배압에 이르면, 전자제어장치가 히터 드라이버에 몇번째 세그먼트 히터가 작동되도록 신호를 보내 그에 해당하는 세그먼트 히터가 약 550℃정도로 가열되어 매연을 연소시킨다. 이러한 작동과정이 반복되어 세라믹 필터가 원래의 상태로 재생된다.
그러나 이러한 종래 매연 저감장치는, 세그먼트 히터에 의해 세라믹 필터로 가해지는 온도가 대략 550℃로 유지되어야 하나, 매연 저감장치로 유입되는 배기가스의 온도가 약 200～300℃이므로 세라믹 필터의 초기착화시 전력 소모량이 많아지는 문제점이 따른다.
또한, 세라믹 필터를 길게 하여 매연을 많이 모아 연소시킬 수 있으면 바람직하지만, 배기가스에 의해 세마릭 필터가 냉각되므로, 세라믹 필터의 길이를 일정길이 이상 길게 할 수 없는 문제점도 따른다.
따라서, 본 발명은 이와같은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 세라믹 필터에 가해지는 열을 적게 함과 동시에 재생이 이루어져 매연이 모아질 수 있는 세라믹 필터의 길이를 길게 할 수 있는 매연 저감장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 연료를 연소시키는 엔진, 이 엔진에서 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 정화시키는 매연 저감장치에 있어서: 매연 저감장치의 외관을 형성하는 캐니스터(canister); 캐니스터 내에서 매연이 모아지도록 캐니스터 입구측은 개방되고, 출구측은 막혔으며, 촉매처리된 다수의 세라믹 필터; 각 세라믹 필터들의 개방된 측에 설치되는 다수의 세그먼트 히터; 세그먼트 히터에 전원을 공급하는 히터 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 매연 저감장치의 일 실시 예를 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 II에서 본 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 엔진 13 : 매연 저감장치
17 : 세라믹 필터 18 : 세그먼트 히터(segment heater)
21 : 히터 드라이버 22 : 전자제어장치(electric controll unit)
이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 매연 저감장치의 일 실시 예를 나타낸 도면으로, 엔진(10) 내에는 도시하지 않은 실린더와 피스톤이 설치되고, 실린더 내로 유입되는 적당한 양의 연료와 공기는 점화플러그(도시하지 않음)에 의해 점화되어 피스톤이 왕복운동을 하고, 이 때 발생되는 배기가스는 각 실린더의 외부에 연결된 매니폴드(11)로 모아지고, 매니폴드(11)에 연결되는 배기관(12)을 통해 매연 저감장치(13)로 유입된다. 이 때 배기가스의 온도는 대략 200～300℃정도로 유지된다.
매연 저감장치(13)의 외관은 원통형의 캐니스터(14)로 이루어지고, 그 내부에 세라믹 필터(17)가 설치된다. 이 세라믹 필터(17)의 단면은 제2도에 도시한 바와 같이 대략 4각형 모양의 벌집모양으로 촘촘히 형성되는 데, 배기가스가 유입되는 측(15)은 개방되어 있으며, 그 대향되는 측(16)은 막혀있다. 따라서, 세라믹 필터(17)내에 배기가스 내에 포함된 매연물질이 모아지게 된다.
이와같은 세라믹 필터(17)들의 입구측(15)에는 사각형의 대각선 방향으로 다수의 세그먼트 히터(18)가 설치된다. 이는 여러번 굴곡되고, 굴곡된 부분은 각 세라믹 필터(17)의 내측으로 삽입된다. 그리고, 각 세그먼트 히터(18)의 양단에는 양극 단자(19)와 음극단자(20)가 설치되고, 각 단자들은 세그먼트 히터(18)에 전원을 공급하는 히터 드라이브(21)에 연결된다.
한편, 엔진(10)에는 연료의 분당 폭발횟수를 감지하는 알피엠(Revolutions Per Minute : RPM)을 측정하는 알피엠 센서(23), 엔진 내로 공급되는 연료량을 감지하는 로드 센서(24)가 설치된다. 그리고, 배기관(12)의 일부에는 배기관(12)을 통과하는 배기가스의 압력을 측정하는 압력센서(25), 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서(26)가 설치된다. 이들 각각에서 감지된 파라미터(parameter)는 전자제어장치(electric controll unit)(22)로 전달되고, 이 전자제어장치(22)가 히터 드라이브(21)를 동작시키면, 세그먼트 히터(18)가 열을 발생하여 세라믹 필터(17)에 모아진 매연물질을 연소시킨다.
또한, 이러한 연소과정을 촉진시키기 위해 본 발명의 특징에 따라 세라믹 필터(17)에 바람직하게는 촉매제가 도포되는 데, 예를 들어 전기를 통하는 도체인 백금과 같은 물질이 도포된다. 이러한 백금 또는 희토류금속 물질이 도체여서 전기가 흐르면 열을 발생하는 세그먼트 히터(18)가 불안정할 수도 있으나, 콜로이드(colloid) 상태로 도포되어 일정한 체인을 형성하지 않으므로 안정된 촉매작용이 이루어질 수 있다.
아울러, 촉매제가 도포됨으로써, 세라믹 필터(17)에 축적된 매연물질이 연소되는데 필요한 점화온도인 약 550℃이상의 온도를 그 이하로 즉, 대략 400℃정도로 낮출 수 있다. 따라서, 점화온도에 의해 제한되는 세라믹 필터(17)의 길이를 약 4인치(inch)에서 약 6인치로 2인치정도 길게 할 수 있다.
이와같은 구성을 같는 본 발명에 따른 매연 저감장치는, 엔진(10)으로부터 발생되는 배기가스가 매니폴드(11)와 배기관(12)을 통해 본 장치로 유입된다. 이 때 배기가스 내의 매연물질은 백금으로 촉매처리되어 종래의 세라믹 필터보다 그 길이가 약 2인치정도 긴 벌집형상의 세라믹 필터(17) 내에 축적된다. 전자제어장치(22)는 엔진(10)과 배기관(12) 내에 설치되는 압력센서(25), 온도센서(26), 알피엠 센서(23), 그리고 로드 센서(24)에서 보내오는 신호들을 종합하여 각 세라믹 필터(17)들의 재생시점을 판단하고, 다수의 세그먼트 히터(18) 중에 어느 하나의 히터를 가동시켜 그 세라믹 필터(17)를 재생시킨다. 그 다음에도 이러한 과정을 반복하여 나머지 세라믹 필터(17)도 동일하게 재생시킨다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 매연 저감장치는, 세라믹 필터(17)에 촉매제인 백금 또는 희토류금속 물질을 도포함으로써, 세라믹 필터(17)의 재생온도를 낮추어 수명을 연장시킴과 동시에 소모전력을 줄일 수 있고, 세라믹 필터(17)가 길어져 많은 양의 매연을 걸러내고 이들을 연소시킴으로써 유해가스를 줄일 수 있는 효과를 얻게 된다.
Claims (4)
- 연료를 연소시키는 엔진, 상기 엔진에서 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 정화시키는 매연 저감장치에 있어서: 상기 매연 저감장치의 외관을 형성하는 캐니스터(14); 상기 캐니스터(14) 내에서 매연이 모아지도록 입구측(15)이 개방되고, 출구측(16)이 막혀있는 다수의 촉매처리된 세라믹 필터(17); 상기 각 세라믹 필터(17)들의 개방된 측에 설치되는 다수의 세그먼트 히터(18); 상기 세그먼트 히터(18)의 발열을 이용하여 상기 매연을 연소시키도록 상기 히터(18)에 전원을 공급하는 히터 드라이버(21)를 포함하는 매연 저감장치.
- 제1항에 있어서, 상기 각 세라믹 필터(17)들에 백금이 촉매처리되어 상기 세그먼트 히터(18)에 의한 각 세라믹 필터(17)의 재생온도를 낮출 수 있는 것을 특징으로 하는 매연 저감장치.
- 제2항에 있어서, 상기 각 세라믹 필터(17)들을 대략 6인치정도로 유지하여 상기 배기가스 내에 포함된 많은 양의 매연을 모을 수 있는 것을 특징으로 하는 매연 저감장치.
- 제1항에 있어서, 상기 세그먼트 히터(18)가 여러번 굴곡되고, 굴곡된 부분들이 상기 각 세라믹 필터(17) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 매연 저감장치.
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| KR1019960042137A KR100196318B1 (ko) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 매연 저감장치 |
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| KR1019960042137A KR100196318B1 (ko) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 매연 저감장치 |
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| KR100472548B1 (ko) * | 2001-10-22 | 2005-03-07 | 일진전기 주식회사 | 디젤차량의 배기가스 정화용 전기히터 |
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