KR100259639B1 - 냉시동시배기가스중의질소산화물(NOx)저감방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 배기 가스 저감 방법이 일정 온도 이상일 경우에만 촉매 컨버터의 촉매 물질이 활성화됨으로써 냉시동시에는 유해 가스가 산화/환원 반응을 일으키지 않고 그대로 배출되어 대기 오염을 가중시키게 되는 문제점이 있기 때문에, 냉각수온(WT)을 감지하여 일정 온도 이하인지를 확인하는 제1단계(S1)와, 상기 제1단계(S1)의 냉각수온(WT)이 일정 이하일 경우 점화 시기를 지각시키는 제2단계(S2)와, 상기 제1단계(S1)의 냉각수온(WT)이 일정 이상일 경우 기본적인 점화시기로 점화하는 제3단계(S3)로 구성됨으로써, 냉각수온(WT)을 감지하여 촉매 물질이 활성화될 때까지는 점화 시기를 지각시켜 연소실의 온도를 낮춤으로써 질소 산화물(NOx)의 발생을 억제하게 되므로 질소 산화물(NOx)로 인한 스모그 발생을 방지할 수 있는 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법에 관한 것이다.

Description

냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물(NOx) 저감 방법

본 발명은 자동차의 배기 가스중 유해 가스를 저감시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 특히 냉시동시 발생되는 질소 산화물의 양을 저감시킴으로써 배기 가스로 인한 스모그 현상을 방지할 수 있는 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법에 관한 것이다.

엔진에 흡입된 가솔린과 공기의 혼합기가 완전 연소하면 이산화탄소(CO₂)와 수증기(H₂O)가 형성되나, 불완전 연소하게 되는 경우 인체에 유해한 물질이 형성된다. 엔진에서 배출되는 유해 물질의 대부분은 일산화탄소(CO)와 탄화수소[HC] 및 질소 산화물(NOx)로 되어 있다.

일산화탄소(CO)는 공기가 부족할 경우, 즉 흡기중의 산소가 부족할 경우 발생되고, 탄화수소[HC]는 가솔린 중에서 미연소된 부분을 나타내는데 탄소(C)와 수소(H₂)의 화합물을 총칭하여 이르는 말이다.

질소 산화물(NOx)은 질소(N₂)와 산소(O₂)의 혼합물을 총칭하여 이르는 말로서, 질소(N₂)는 평상시에는 다른 원소와 반응하지 않으나 엔진의 온도가 1500℃ 이상의 고온이 될 경우 반응이 활발해진다. 일반적으로 연소실의 내부에서는 질소(N₂)와 산소가 반응하여 일산화질소(NO)가 생성되고, 일산화질소(NO)가 대기중으로 방출되면 다시 산소(O₂)와 2차 반응하여 이산화질소(NO₂)로 변화된다. 이러한 질소 산화물(NOx)은 매우 안정된 상태이므로 대기중의 수증기(H₂O)와 함께 스모그를 일으키는 원인이 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 흡기 가스의 대부분은 산소(O₂)와 질소(N₂)이고, 배출 가스는 약 75%가 질소(N₂)이다. 이를 상세히 살펴보면, 이론 공연비는 중량비로 약 1:15 정도이나, 가솔린이 기화하여 가솔린 증기가 될 경우 공기와의 체적 비율은 약 1:38 정도로 치솟게 된다. 이때, 공기의 대부분이 질소(N₂:79%)와 산소(O₂:20%)이므로 흡기 가스의 대부분이 질소(N₂)와 산소(O₂)로 구성된다. 배출 가스에서는 산소(O₂)가 가솔린과 반응하여 이산화탄소(CO)와 수증기(H₂O)로 변화되므로, 질소(N₂)의 농도가 더욱 커지게 된다.

그런데, 엔진에서는 항상 완전 연소만이 이루어지지는 않고 불완전 연소도 행해진다. 특히 시동시에는 가솔린의 양에 비해 적은 양의 공기가 공급되므로 배출되는 유해 가스의 양은 급증하게 된다. 따라서, 배기 가스의 출구부에 촉매 컨버터를 설치하여 산화/환원 반응을 통해 배기 가스 중의 유해 가스의 양을 저감시키는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 배기 가스 저감 방법은 촉매 컨버터의 촉매 물질이 일정 온도 이상일 경우에만 활성화되므로 냉시동시에는 유해 가스가 산화/환원 반응을 일으키지 않고 그대로 배출되어 대기 오염을 가중시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 점화 시기를 조정함으로써 냉시동시에는 엔진의 온도를 하강시켜 과열로 인해 질소 산화물이 발생되는 것을 저지하게 되므로 질소 산화물로 인한 스모그 현상을 줄일 수 있는 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 엔진의 흡기 가스 및 배기 가스가 형상화된 도면이고,

도 2는 본 발명에 의한 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법이 개략적으로 도시된 순서도이다.

본 발명은 냉각수온을 감지하여 일정 온도 이하인지를 확인하는 제1단계와, 상기 제1단계의 냉각수온이 일정 이하일 경우 점화 시기를 지각시키는 제2단계와, 상기 제1단계의 냉각수온이 일정 이상일 경우 기본적인 점화시기로 점화하는 제3단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

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

본 발명의 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 냉각수온(WT)을 감지하여 일정 온도 이하인지를 확인하는 제1단계(S1)와, 상기 제1단계의 냉각수온(WT)이 50℃ 이하일 경우 점화 시기를 지각(Retard)시키는 제2단계(S2)와, 상기 제1단계의 냉각수온(WT)이 50℃ 이상일 경우 기본적인 점화 시기로 점화하는 제3단계(S3)로 이루어진다.

즉, 본 발명은 3에 도시된 바와 같이, 냉각수온(WT)을 검출하는 냉각수온센서(10)와, 이 냉각수온센서(10)의 센서의 전기신호를 인가받아 설정치와 비교 판단하는 ECU(20)와, 이 ECU(20)의 신호에 따라 점화시기를 가변시키는 진각기구(30)로 이루어진다.

여기에서, 냉각수온센서(10), ECU(20), 진각기구(30)는 자동차에서 주로 사용되는 것이다.

이때, 상기 제1단계(S1)와 제2단계(S2)는 제3단계(S3)로 이행될 때까지 계속 반복된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법은 냉각수온(WT)이 일정 이상으로 상승될 때까지는 점화 시기를 지각시켜 엔진의 온도를 하강시켜 질소 산화물(NOx)의 발생을 억제하게 된다.

차량이 시동되면 냉각수온센서(10)에서 냉각수온(WT)을 감지하여 ECU(20)로 전기신호를 인가하면 ECU(20)에서 냉각수온이 50℃ 이상인지를 판단한다. 여기에서, 냉각수온(WT)이 50℃ 이하이면 ECU(20)는 진각기구(30)를 작동시켜 점화 시기를 지각시키고, 50℃ 이상이면 기본적으로 매핑된 점화 시기대로 점화하게 된다.

점화 시기가 지각되면 연소실에서의 폭발이 늦어져 충분한 연소 이전에 배기밸브가 열리게 되므로 연소실의 온도가 낮아지게 된다. 연소실의 온도가 낮을 경우에는 질소(N₂)의 반응이 활발하지 않으므로 질소 산화물(NOx)의 발생이 억제된다.

계속하여 냉각수온(WT)을 감지하여 냉각수온(WT)이 50℃ 이상이 될 때까지는 점화 시기를 계속 지각시키게 되고, 냉각수온(WT)이 50℃ 이상이 되면 점화 시기를 기본적인 점화 시기로 환원하여 점화가 이루어지도록 함으로써 엔진이 정상적으로 작동되게 한다. 냉각수온(WT)이 50℃ 이상일 경우에는 촉매 컨버터의 촉매 물질이 충분히 활성화된 상태이므로 질소 산화물(NOx)이 발생되더라도 촉매 물질에 의한 환원 반응에 의해 외부로 배출되지는 않게 된다.

이와 같이, 본 발명의 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법은 냉각수온을 감지하여 촉매 물질이 활성화될 때까지는 점화 시기를 지각시켜 연소실의 온도를 낮춤으로써 질소 산화물의 발생을 억제하게 되므로 질소 산화물로 인한 스모그 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 냉각수온센서에서 냉각수온을 감지하여 그 신호를 ECU로 인가하면, ECU에서 일정 온도 이하인지를 판단하는 제1단계와; 상기 제1단계의 냉각수온이 일정 이하로 판단되면, ECU는 진각기구를 작동시켜 점화 시기를 지각시키는 제2단계와; 상기 제1단계의 냉각수온이 일정 이상으로 판단되면, 기본적인 점화 시기로 점화하는 제3단계로 구성된 것을 특징으로 하는 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계와 제2단계는 제3단계로 이행될 때까지 계속 반복되는 것을 특징으로 하는 냉시동시 배기 가스중의 질소 산화물 저감 방법.