KR100335921B1 - 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법 - Google Patents
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Abstract
디젤 자동차의 저속, 저부하 운행 영역에서 소음기에 매연이 축적되는 것을 방지함과 동시에 고속, 고부하 운행 영역에서의 매연을 저감하기 위하여, 디젤 자동차의 초기 운행시 소음기 내부에 설치된 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 300℃가 되도록 가열하고 150초 이후 히터 동작을 중지함으로써 이전 운행에 의해 소음기에 축적된 매연을 증발시키며, 디젤 자동차의 정상 운행시 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역이면 소음기 내부에 설치된 소음기 온도 센서로부터 검출되는 소음기 내부 온도가 300℃ 보다 작을 경우 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 300℃가 되도록 가열하고 150초 이후 히터 동작을 중지함으로써 소음기에 응축되는 매연을 증발시키며, 디젤 자동차의 정상 운행시 자동차의 운행 상태가 고속, 고부하 운행 영역이면 소음기 온도 센서로부터 검출되는 소음기 내부 온도가 600℃ 보다 작을 경우 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 600℃가 되도록 가열하고 150초 이후 히터 동작을 중지하여 소음기에 유입되는 매연을 연소시킴으로써 디젤 자동차의 배기 매연을 저감시킨다.
Description
본 발명은 디젤 자동차의 배기 매연(particulate) 저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 자동차의 소음기에 축적되는 매연에 의해 배기 매연이 증가되는 것을 방지하기 위한 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디젤 엔진은 공기를 압축하여 고온이 되었을 때 연료를 분사하여 연소시킴으로써 동력을 얻는 것으로, 디젤 엔진을 장착한 디젤 자동차에서는 CO, HC, 흑연, 질소산화물 등의 배기가스가 발생한다.
이러한 디젤 자동차에서 배기가스를 저감하기 위하여 배기계통에서는 흡기 매니폴드의 모양 변경, 흡기 구멍의 개량, 밸브 개폐 시기의 변경 등을 통해 흡기저항을 줄이고, 공기의 흡입 효율을 높혀 공기의 적당한 소용돌이로 연료와의 혼합이 잘되게 하고 연소의 적정화를 기하여 CO, HC, 흑연을 감소시키며, 연료계통에서는 분사 기구의 개선, 분사 시기의 적정화를 통해 연료의 분사량, 분사 시기, 무화의 정도, 연료 입자의 분포 상태, 분사 압력 등을 개선하여 CO, HC, 질소산화물, 흑연을 감소시킨다. 또한 연소실 모양 변경을 통해 연소 상태를 좋게 함과 동시에 연소 온도를 낮추어 질소산화물을 감소시킨다.
그러나, 디젤 자동차의 저속, 저부하 운행중 엔진에서 발생되는 매연은 배기관의 소음기에 축적되며, 디젤 자동차의 고속, 고부하 운행중 다시 배기관을 통해 대기중으로 방출된다.
즉, 디젤 자동차의 저속, 저부하 운행 영역에서는 배출 가스의 온도가 낮아 소음기 내에서 각종 물질 예를 들면, 탄화수소로 이루어진 SOF 등과 같은 유기 성분, 황 화합물 등의 매연이 응축되고, 배기 속도가 작아서 매연이 소음기에 축적된다. 그리고, 디젤 자동차의 고속, 고부하 운행 영역에서는 배출 가스의 온도가 높고, 배기 유속이 커서 응축된 물질이 증발하고, 매연은 유속에 의해 배기 가스와 함께 배기관을 통하여 대기중으로 방출되어 대기 오염의 주범이 되고 있다.
특히, 디젤 자동차에서 매연의 최대 발생 영역은 고속, 고부하 운행 영역이므로 소음기에 축적된 매연이 동시에 대기중으로 방출됨으로써 매연의 양이 급격히 증가하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 디젤 자동차의 저속, 저부하 운행 영역에서 소음기에 매연이 축적되는 것을 방지함과 동시에 고속, 고부하 운행 영역에서의 매연을 저감하기 위한 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 자동차의 배기 매연 저감 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법을 개략적으로 도시한 동작 순서도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 디젤 자동차의 초기 운행시 소음기 내부에 설치된 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 제 1설정 온도가 되도록 가열하고 제 1설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지하는 단계와, 디젤 자동차의 정상 운행시 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역인지 고속, 고부하 운행 영역인지를 판단하는 단계와, 상기 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역이면 상기 소음기 내부에 설치된 소음기 온도 센서로부터 검출되는 소음기 내부 온도가 제 2설정 온도 보다 작을 경우 상기 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 제 2설정 온도가 되도록 가열하고 제 2설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지하는 단계와, 상기 자동차의 운행 상태가 고속, 고부하 운행 영역이면 상기 소음기 온도 센서로부터 검출되는 소음기 내부 온도가 제 3설정 온도 보다 작을 경우 상기 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 제 3설정 온도가 되도록 가열하고 제 3설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제 2설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지시키는 단계 이후, 상기 히터 동작 중지 상태를 제 4설정 시간 동안 유지하는 단계와, 상기 제 3설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지시키는 단계 이후, 상기 히터 동작 중지 상태를 제 5설정 시간 동안 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.
먼저 디젤 자동차의 소음기를 도 1을 참조하여 개략적으로 설명하면, 소음기(M)는 디젤 엔진에서 배출되는 배기 가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감쇠시키는 장치로, 다수개의 철판을 용접하여 외벽(1)을 형성하고, 외벽(1)을 통해 내외부를 관통하는 흡기 파이프(3)와 출구 파이프(4)를 설치하며, 그 내부에 디수개의 간막이(2)를 설치한 것으로, 배기 가스가 간막이(2)의 장벽을 지날때마다 음파의 간섭 및 압력 변동의 감소, 그리고 배기 온도의 저하로 점차적으로 배기 소음이 감쇠된다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 자동차의 배기 매연 저감 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도로, 운행 정보 검출부(10)와 소음기 온도 센서(13), 제어부(20), 히터(30)로 이루어진다.
운행 정보 검출부(10)는 디젤 자동차의 운행중 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서(11)와 연료 펌프의 레버 위치를 검출하는 연료 펌프 레버 위치 센서(12)를 포함하며, 디젤 자동차의 운행중 엔진 회전수와 연료 펌프 레버 위치 등의 각종 운행 정보를 검출한다.
소음기 온도 센서(13)는 소음기(M) 내부에 설치되어 디젤 자동차의 운행중 소음기 내부 온도를 검출한다.
제어부(20)는 운행 정보 검출부(10)에서 검출된 운행 정보에 따라 자동차의 운행 상태를 분석하여 소음기 온도 센서(13)의 신호에 따라 저속, 저부하 운행 영역에서의 소음기(M) 매연 축적 방지 및 고속, 고부하 운행 영역에서의 매연 저감을 위해 소음기(M)를 가열하기 위한 제어 신호를 출력한다.
히터(30)는 소음기(M) 내부 바람직하게는 소음기(M) 외벽(1)의 내면의 흡기 파이프(3) 종단에 설치되며 제어부(20)의 제어 신호에 따라 소음기(M)를 가열하여 흡기 파이프(3)를 통해 유입되는 배기 가스를 가열하여 준다.
이와 같이 구성된 디젤 자동차의 배기 매연 저감 장치에 따라 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예인 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법을 설명한다.
먼저, 운전자가 자동차를 운행하기 위하여 이그니션 키(미도시)를 '온'하면 제어부(20)는 소음기(M) 내부 흡기 파이프(3) 종단에 설치된 히터(30)를 동작하여 일정 시간 동안 소음기(M)를 300℃로 유지시킨다(S5). 이때, 제어부(20)는 히터(30)를 동작하고(S6) 소음기 온도 센서(13)에서 검출되는 소음기(M) 내부의 온도가 매연 증발 온도인 300℃가 되면(S7) 150초 이후 히터(30)의 동작을 중지한다(S8). 그러면, 이전 자동차의 운행에서 소음기(M)에 응축된 200℃ 내지 300℃ 정도에서 증발되는 유기 성분 및 황 화합물 등과 같은 매연이 최대한 증발된다.
이후, 자동차의 정상 운행 상태에서 제어부(20)는 운행 정보 검출부(10)의 엔진 회전수 센서(11)와 연료 펌프 레버 위치 센서(12)를 분석하여 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역인지 고속, 고부 운행 영역인지를 판단한다(S10). 이때, 제어부(20)는 엔진 회전수 센서(11)로부터 검출되는 엔진 회전수가 2000보다 작은지를 판단하여(S11) 엔진 회전수가 2000보다 작으면 연료 펌프 레버 위치센서(12)로부터 검출되는 연료 펌프 레버의 위치가 50%보다 작은지를 판단하여(S12) 연료 펌프 레버의 위치가 50%보다 작으면 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역이라 판단하고, 엔진 회전수가 2000이상이고 연료 펌프 레버 위치가 50%이상일 경우에는 자동차의 운행 상태가 고속, 고부하 운행 영역이라 판단한다.
그리고, 제어부(20)는 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역이라 판단되면 소음기 온도 센서(13)로부터 검출되는 소음기(M) 내부의 온도가 300℃보다 작은지를 판단하여(S13) 소음기(M) 온도가 300℃보다 작을 경우에는 흡기 파이프(3) 종단에 설치된 히터(30)를 동작하여 일정 시간 동안 소음기(M)를 매연 증발 온도인 300℃로 유지시킨다(S15). 이때 제어부(20)는 히터(30)를 동작하고(S16) 소음기 온도 센서(13)에서 검출되는 소음기(M) 내부의 온도가 300℃가 되면(S17) 150초 이후 히터(30)의 동작을 중지한다(S18). 그러면, 자동차의 저속, 저부하 운행 영역에서 소음기(M)에 유입되는 매연중 유기 성분 및 황 화합물 성분 등 증발 가능한 성분들이 최대한 증발되므로 종래와 같은 소음기(M)에서의 매연 응축을 최소화할 수 있게 된다. 이후, 제어부(20)는 히터(30)의 중지 시간을 15분 유지한(S19) 후 자동차의 운행 중지를 위한 이그니션 키 '오프'신호가 있는지를 판단하여(S30) 이그니션 키 '오프' 신호가 없으면 재차 자동차의 운행 상태를 판단한다(S10). 이것은 히터(30)의 계속적인 동작에 따른 자동차 배터리 손상을 최소화하기 위한 것이다.
그리고, 제어부(20)는 자동차의 운행 상태가 고속, 고부하 운행 영역이라 판단되면(S10) 소음기 온도 센서(13)로부터 검출되는 소음기(M) 내부의 온도가 600℃보다 작은지를 판단하여(S21) 소음기(M) 내부 온도가 600℃보다 작을 경우에는 히터(30)를 동작하여 일정 시간 동안 소음기(M)를 매연 연소 온도인 600℃로 유지시킨다(S25). 이때 제어부(20)는 히터(30)를 동작하고(S26) 소음기 온도 센서(13)에서 검출되는 소음기(M) 내부의 온도가 600℃가 되면(S27) 150초 이후 히터(30)의 동작을 중지한다(S28). 그러면, 자동차의 고속, 고부하 운행 영역에서 배기가스에 의해 소음기(M)의 온도가 상승되는 구간에서 히터(30) 동작에 의해 소음기(M) 내부의 온도를 매연의 연소 온도인 600℃로 동시에 승온시켜 고속, 고부하 운행 영역에서 과도하게 발생하는 매연을 최대한 연소시킴으로써 고속, 고부하 운행 영역에서의 매연 방출을 최소화할 수 있다. 이후, 제어부(20)는 히터(30)의 중지 시간을 10분 유지한(S29) 후 자동차의 운행 중지를 위한 이그니션 키 '오프'신호가 있는지를 판단하여(S30) 이그니션 키 '오프' 신호가 없으면 재차 자동차의 운행 상태를 판단한다(S10). 이것은 히터(30)의 계속적인 동작에 따른 자동차 배터리 손상을 최소화하기 위한 것이다. 이때, 고속, 고부하 운행 영역에서의 히터 중지 시간을 저속, 저부하 운행 영역에서의 히터 중지 시간인 15분과 동일하게 할 수도 있다.
상기의 실시예에서 저부하 운행 영역과 고부하 운행 영역에서의 소음기 온도를 각각 300℃와 600℃로 차이를 두는 것은 자동차 배터리의 전기 부하를 줄이기 위한 것이며, 히터 동작 시간, 히터 중지 유지 시간, 소음기 온도, 엔진 회전수 등은 각종 상수는 예시적인 것으로 실제 자동차의 조건에 따라 임의의 상수로 설정할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 디젤 자동차에서 운행중 소음기의 온도와 엔진 상태에 따라 매연이 많이 축적되는 저속, 저부하 운행 영역에서 히터에 의해 소음기를 가열함으로써 매연을 증발시켜 소음기의 매연 축적을 최소할 수 있으며, 배기가스에 의해 소음기의 온도가 상승하는 고속, 고부하 운행 영역에서 히터에 의해 소음기를 가열하여 소음기의 온도를 동시에 승온시킴으로써 소음기에 유입되는 매연을 연소시켜 배기가스 중의 매연을 최소화할 수 있다.
Claims (5)
- 디젤 자동차의 초기 운행시 소음기 내부에 설치된 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 제 1설정 온도가 되도록 가열하고 제 1설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지하는 단계와;디젤 자동차의 정상 운행시 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역인지 고속, 고부하 운행 영역인지를 판단하는 단계와;상기 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역이면 상기 소음기 내부에 설치된 소음기 온도 센서로부터 검출되는 소음기 내부 온도가 제 2설정 온도 보다 작을 경우 상기 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 제 2설정 온도가 되도록 가열하고 제 2설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지하는 단계와;상기 자동차의 운행 상태가 고속, 고부하 운행 영역이면 상기 소음기 온도 센서로부터 검출되는 소음기 내부 온도가 제 3설정 온도 보다 작을 경우 상기 히터를 동작하여 소음기 내부 온도가 제 3설정 온도가 되도록 가열하고 제 3설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지시키는 단계 이후, 상기 히터 동작 중지 상태를 제 4설정 시간 동안 유지하는 단계와;상기 제 3설정 시간 이후 상기 히터 동작을 중지시키는 단계 이후, 상기 히터 동작 중지 상태를 제 5설정 시간 동안 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1설정 온도와 제 2설정 온도는 상기 소음기에 유입되는 매연의 증발 온도 범위인 것을 특징으로 하는 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 3설정 온도는 상기 소음기에 유입되는 매연의 연소 온도 범위인 것을 특징으로 하는 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 디젤 자동차의 정상 운행시 자동차의 운행 상태가 저속, 저부하 운행 영역인지 고속, 고부하 운행 영역인지를 판단하는 단계는,디젤 자동차의 엔진 회전수가 설정 엔진 회전수보다 작은지 연료 펌프 레버 위치가 설정 위치보다 작은지를 판단하여, 엔진 회전수가 설정 엔진 회전수보다 작으며 연료 펌프 레버 위치가 설정 위치보다 작으면 저속, 저부하 운행 영역이라 판단하고, 그렇지 않으면 고속, 고부하 운행 영역이라 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 자동차의 배기 매연 저감 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |