KR100254375B1 - 배기가스의 재정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진이 저온인 상태에서 미연소된 배기가스를 포집한 후 촉매 컨버터에서 재정화하는 장치에 관한 것으로서, 소음기(1)의 후단에 장착되어 배기가스의 흐름을 제어하는 배기흐름 제어부와, 상기 배기흐름 제어부를 통해 유입되는 배기가스를 포집한 후 촉매 컨버터(2)로 궤환시키는 배기가스 저장부와, 엔진(3)의 온도를 감지하여 상기 배기흐름 제어부와 상기 배기가스 저장부로 제어신호를 출력하는 ECU(4)와, 상기 엔진(3)을 순환하는 냉각수의 수온을 감지하여 상기 ECU(4)로 전달하는 냉각수온센서(5)로 구성된 배기가스 재정화 장치를 제공함으로써, 촉매 컨버터의 촉매 작용이 원활하지 못할 때에는 배기가스를 저장하고 있다가 상기 촉매 컨버터의 촉매 작용이 원활해지면 상기 배기가스를 상기 촉매 컨버터로 궤환시켜 재정화하기 때문에, 유해 배기가스가 저감되어 대기 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

배기가스의 재정화 장치

본 발명은 자동차의 유해 배기가스를 저감하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진이 저온인 상태에서 미연소된 배기가스를 포집한 후 촉매 컨버터에서 재정화하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 실린더와 실린더 헤드 및 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 사이에 형성되는 연소실에서 연료를 연소시켜 발생된 폭발력을 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시킴으로서 열에너지를 기계적인 회전력으로 변환하는 장치이다.

상기한 엔진에는 연소된 혼합기를 배기하는 배기 장치가 요구되는 바, 상기 배기 장치는 연소실과 연결된 배기 매니폴드와, 상기한 배기 매니폴드에 연결되어 있는 배기관과, 상기한 배기관과 연결되어 있는 소음기로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 배기 장치는 연소실에서 연소된 후의 배기가스를 온도와 압력을 낮춰 외부로 배출하게 되는 바, 이는 소음기를 통해 온도와 압력을 낮춰 고온, 고압인 배기가스가 외부 배출 시 발생되는 소음을 감소시키게 된다.

여기서, 상기한 배기가스에는 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소 화합물(NOx), 아황산 가스등이 포함되어 대기 오염이 유발되기 때문에 이를 제거한 상태로 대기 방출하도록 규제를 하고 있다.

상기와 같이 유해한 배기가스를 정화하기 위한 장치로서 제1도에 도시된 것과 같은 3원 촉매 컨버터가 사용되는 바, 상기 촉매 컨버터는 촉매 담체(substrate)(51)에 백금(Pt)과 소량의 로듐(Rh)을 혼합한 것이 부착되어 구성되며, 상기 백금은 주로 일산화탄소와 탄화수소의 산화 작용에 사용되고 로듐은 주로 질소 화합물의 환원 작용을 위해서 작용된다.

상기와 같은 촉매 담체(51)가 내장된 촉매 컨버터는 엔진으로부터의 배기가스가 상기 촉매 담체(51)내의 작은 통로를 통과하면서 촉매에 접촉되어 촉매 작용이 일어나도록 하는 것이다.

그런데, 상기와 같은 촉매는 그 촉매 작용이 일어나는 온도 범위가 약 250℃이상이 되어야 촉매 작용을 시작하게 되며, 촉매의 적정 작동 온도 범위는 약 400∼800℃범위이다.

따라서, 엔진의 초기 시동시와 같이 엔진의 온도가 저온인 경우에는 많은 배기가스가 배출됨에도 불구하고 촉매 담체(51)가 제대로 촉매 작용을 하지 못해 점점 강화되어 가는 배기가스 규제를 만족시키는 데에 장애 요소가 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진이 저온인 상태에서 배출되는 배기가스를 포집하고 재정화한 후 대기 중으로 배출하는 배기가스의 재정화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 촉매 컨버터를 도시한 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 배기가스 재정화 장치를 도시한 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 배기흐름 제어부를 도시한 구조도로서,

도 3a는 배기 파이프가 개방된 상태를 도시한 도면,

도 3b는 이동 파이프가 개방된 상태를 도시한 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 소음기 2: 촉매 컨버터

3: 엔진 4: ECU

5: 냉각수온센서 6: 배기 파이프

7: 이동 파이프 8: 제어 밸브

9: 솔레노이드 10: 코일 스프링

11: 캐니스터 12: 배기관

13: 궤환 파이프 14: 원웨이 밸브

15: 캐니스터 밸브

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배기가스의 재정화장치는 소음기의 후단에 연결되어, 배기 파이프가 대기 중으로 배출되는 배기 파이프와 소음기에서 배출되는 배기가스가 재유입되는 이동 파이프 사이에 장착되어 양측 파이프를 선택적으로 개폐하는 제어 밸브와, 상기 이동 파이프와 연결되어 이동 파이프를 통해 유입되는 배기가스를 포집하는 캐니스터와, 상기 캐니스터와 촉매 컨버터 전방측 배기관 사이에 연결되어 캐니스터에서 포집된 배기가스를 촉매 컨버터로 재유입시키는 궤한 파이프와, 상기 궤한 파이프의 일측에 설치되어 배기관의 가스가 캐니스터로 유입되는 것을 방지하는 웬웨이 밸브와, 엔진의 냉각수온을 감지하여 상기 제어 밸브를 작동시키는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 배기가스의 재정화 장치를 도시한 것으로서, 소음기(1)의 후단에 장착되어 배기가스의 흐름을 제어하는 배기흐름 제어부와, 상기 배기흐름 제어부를 통해 유입되는 배기가스를 포집한 후 촉매 컨버터(2)로 궤환시키는 배기가스 저장부와, 엔진(3)의 온도가 저온이면 상기 배기흐름 제어부로 제어신호를 출력하여 배기가스가 배기가스 저장부로 유입되도록 하고 상기 엔진(3)의 온도가 고온이 되면 상기 배기가스 저장부로 제어신호를 출력하여 상기 배기가스 저장부에 포집된 배기가스가 촉매 컨버터(2)로 궤환되도록 하는 ECU(4)와, 상기 엔진(3)을 순환하는 냉각수의 수온을 감지하여 상기 ECU(4)로 전달하는 냉각수온센서(5)로 구성된다.

여기서, 상기 배기흐름 제어부는 도 3에 도시된 바와 같이 소음기(1)를 통해 유입된 배기가스가 대기 중으로 배출되는 배기 파이프(6)와, 상기 소음기(1)를 통해 유입된 배기가스가 배기가스 저장부로 배출되는 이동 파이프(7)와, 상기 배기 파이프(6)와 이동 파이프(7)를 선택적으로 개폐하는 제어 밸브(8)와, 상기 ECU(4) 의 제어신호를 입력받아 구동함으로 상기 제어 밸브(8)를 이동시켜 이동 파이프(7)가 개방되도록 하는 솔레노이드(9)와, 상기 솔레노이드(9)가 정지하면 상기 제어밸브(8)를 원위치로 복원시켜 배기 파이프(6)가 개방되도록 하는 코일 스프링(10)으로 구성된다.

상기 배기가스 저장부는 배기흐름 제어부를 통해 유입되는 배기가스를 포집하는 캐니스터(11)와, 상기 캐니스터(11)와 촉매 컨버터(2) 전단의 배기관(12)을 연결하는 궤환 파이프(13)와, 상기 궤환 파이프(13)에 장착되어 상기 배기관(12)의 배기가스가 상기 캐니스터(11)로 유입되지 못하도록 하는 원웨이 밸브(14)와, 상기 캐니스터(11)와 궤환 파이프(13) 사이에 장착되고 상기 ECU(4)의 제어신호를 입력받아 개방되어 상기 캐니스터(11)에 포집된 배기가스가 궤환 파이프(13)를 통해 촉매 컨버터(2)로 유입되도록 하는 캐니스터 밸브(15)로 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진의 초기 시동시, 엔진의 냉각수가 일정 온도보다 저온이면 엔진에서 배출되는 배기 가스의 온도가 저온이기 때문에 촉매 컨버터(2)의 촉매 작용이 원활하게 이루어지지 못한다.

이때, ECU(4)는 냉각수온센서(5)를 통해 엔진(3)의 온도를 감지하는 바, 상기 엔진(3)이 일정 온도보다 저온이면 도 3b와 같이 배기흐름 제어부의 솔레노이드(9)로 제어신호를 출력하여 상기 솔레노이드(9)를 구동시킨다. 상기 솔레노이드(9)가 구동하여 제어 밸브(8)가 하강하면 배기 파이프(6)는 폐쇄되고 이동 파이프(7)가 개방되어 엔진(3)에서 배출되는 배기가스는 캐니스터(11)로 유입되어 흡착된다.

상기와 같은 상태에서 상기 엔진(3)의 온도가 고온이 되면, ECU(4)는 냉각수온센서(5)를 통해 이를 감지하고 상기 솔레노이드(9)의 구동을 정지시키는 동시에 캐니스터 밸브(15)로 제어신호를 출력하여 상기 캐니스터 밸브(15)가 개방되도록 한다.

상기 솔레노이드(9)가 구동을 정지하면 도 3a와 같이 제어 밸브(8)는 코일스프링(10)의 탄성력에 의해 원위치로 복원되면서 배기 파이프(6)가 개방되고, 상기 캐니스터 밸브(15)가 개방되면 캐니스터(11)로 유입되는 외부 공기에 의해 상기 캐니스터(11)에 흡착된 배기가스가 활성탄으로부터 분리되고, 상기 외부 공기와 배기가스는 원웨이 밸브(14)를 통해 촉매 컨버터(2)로 유입되어 재정화된다.

이때, 상기 촉매 컨버터(2)는 적정 온도까지 상승된 상태이므로 촉매 작용이 원활하게 이루어져 상기 배기가스를 효과적으로 정화할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 촉매 컨버터의 촉매 작용이 원활하지 못할 때에는 배기가스를 저장하고 있다가 상기 촉매 컨버터의 촉매 작용이 원활해지면 상기 배기가스를 상기 촉매 컨버터로 궤환시켜 재정화함으로써, 유해 배기가스가 저감되어 대기 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 소음기의 후단에 연결되어, 배기 파이프가 대기 중으로 배출되는 배기 파이프와 소음기에서 배출되는 배기가스가 재유입되는 이동 파이프 사이에 장착되어 양측 파이프를 선택적으로 개폐하는 제어 밸브와; 상기 이동 파이프와 연결되어 이동 파이프를 통해 유입되는 배기가스를 포집하는 캐니스터와; 상기 캐니스터와 촉매 컨버터 전방측 배기관 사이에 연결되어 캐니스터에서 포집된 배기가스를 촉매 컨버터로 재유입시키는 궤한 파이프와; 상기 궤한 파이프의 일측에 설치되어 배기관의 가스가 캐니스터로 유입되는 것을 방지하는 웬웨이 밸브와, 엔진의 냉각수온을 감지하여 상기 제어 밸브를 작동시키는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 배기가스의 재정화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온센서와, 상기 냉각수온센서의 전기신호를 인가받는 ECU와, 상기 ECU의 신호에 따라 제어 밸브를 이동시켜 이동 파이프를 개방토록 하는 솔레노이드와, 상기 제어 밸브의 일측에 설치되어 상기 솔레노이드의 작동이 멈추면 상기 제어밸브를 원위치로 복귀시켜 배기 파이프를 개방하는 코일 스프링으로 이루어짐을 특징으로 하는 배기가스의 재정화장치.