KR100373271B1 - 자동차용촉매컨버터예열장치및그제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 사용자의 키입력 상태를 감지하는 키입력부와, 촉매 컨버터의 온도를 감지하는 온도 감지 센서와, 상기 키입력부와 온도 감지 센서로부터의 신호를 입력 받아 이를 처리하여 다음단으로 출력 신호를 내보내는 전자 제어 장치와, 상기 전자 제어 장치의 출력 신호에 의해 촉매 컨버터를 일정한 온도까지 가열시키는 가열 장치 및 이에 연결된 솔라 셀과 축전지를 포함하여 이루어 짐으로서 태양 에너지를 이용하여 축전지를 충전하고 그 축전지의 에너지로서 촉매 컨버터를 예열하여 촉매 컨버터가 신속히 작동되도록 함으로서, 배기 가스의 배출을 단시간내에 최소화 할 수 있는 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법.

Description

자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법

본 발명은 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로 보다 상세하게 설명하면, 태양 에너지를 이용하여 축전지를 충전하고 그 축전지의 에너지로서 촉매 컨버터를 예열하여 자동차가 시동되기 전에 촉매 컨버터가 신속히 작동되도록 함으로서, 배기 가스의 배출을 단시간내에 최소화 할 수 있는 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

현재의 자동차용 원동기로 사용되고 있는 가솔린 엔진을 시작으로 한 내연기관에서는 연료를 실린더 내에서 연소시켜 발생하는 에너지를 동력으로 이용하고 있다. 그러나 상기 실린더 내에서 연소된 배기 가스에는 NO_x, HC, CO 등의 유해한 성분을 포함하고 있는데 이들의 성분은 자동차의 발전과 그 수의 현저한 증가에 따라 대기를 더욱 더 오염시키고 또한 인체를 해롭게 하기 때문에 큰 사회 문제가 되고 있는 실정이다.

이 대책으로서 종래에는 가솔린 자동차에 유해 성분의 감소를 의무화시켜 각종의 배기 가스 정화 장치가 설치되어 있다. 이러한 배기 가스 정화 장치로는 보통 실린더의 배기 매니폴드에서 머플러 사이에 설치된 촉매 컨버터를 이용하고 있다.

상기 촉매 컨버터는 그 속으로 배기 가스가 통과하게 되면 배기 가스 중의 유해한 NO_x, HC, CO를 무해한 N₂, H₂O, CO₂로 산화, 환원시키는 장치인 것이다.

그러나 이러한 종래의 배기 가스 정화 장치로 사용되는 촉매 컨버터는 일정한 온도에 이르기까지는 촉매 작용을 하지 않음으로서 최초로 엔진이 시동된 후 얼마 동안의 시간 동안은 무해한 배기 가스를 그대로 배출하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 종래에는 전기 가열 촉매 또는 연료 버너 등의 후처리 시스템을 적용하고 있으나 이는 자동차의 시동 또는 각종 전장품의 작동을 담당하는 주 축전지에 과부하를 발생시키는 문제점이 발생하고 또한 자동차의 다른 전장품 작동에 악영향을 끼치고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 태양에너지를 이용하여 축전지를 충전하고 그 축전지의 에너지로서 촉매 컨버터를 예열하여 촉매 컨버터가 신속히 작동되도록 함으로서, 배기 가스의 배출을 단시간내에 최소화 할 수 있는 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2 는 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

- 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

100 ; 키 입력부 200 ; 온도 감지부

300 ; 전자 제어 장치 400 ; 솔라 셀

500 ; 축전지 600 ; 가열 장치

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 구성은, 사용자의 키입력 상태를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 키입력부와, 촉매 컨버터의 온도를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 온도 감지 센서와, 상기 키입력부와 온도 감지 센서로부터의 출력 신호를 입력 받아 일정한 프로그램에 의해 이를 기억, 연산, 제어 처리하여 다음단으로 출력 신호를 내보내는 전자 제어 장치와, 상기 전자 제어 장치의 출력 신호에 의해 촉매 컨버터를 일정한 온도까지 가열시키는 가열 장치를 포함하여 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 가열 장치는 솔라 셀에 의해 충전된 축전지의 전원을 이용하여 가열함으로서 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치의 제어 방법은, 전원이 인가되어 동작이 시작되면 모드 메모리 변수를 초기화하는 단계와(S1), 촉매 컨버터의 가열 시간을 결정하는 지정 시간의 입력을 대기하고 이를 판단하는 단계와(S2), 지정 시간과 현재 시간이 일치하는지 판단하는단계와(S3), 상기 지정 시간과 현재 시간이 일치하면 촉매 컨버터를 가열하는 단계와 (S4), 가열 한계 시간이 경과했는지 판단하는 단계와(S5), 상기 판단 결과 한계 시간이 경과했으면 촉매 컨버터의 가열을 중지하고 한계 시간이 경과하지 않았으면 현재 촉매 컨버터의 가열 온도가 약 200℃ 이하인지를 판단하는 단계와(S6), 상기 판단의 결과 가열 온도가 약 200℃이하이면 S5 단계로 회귀하고 200℃ 이상이면 촉매 컨버터의 가열을 중지하는 단계(S7)를 포함하여 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치와 그 제어 방법의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하고 명확하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예로서 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 구성을 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치의 구성은, 키 입력부(100)와 온도 감지 센서(200)가 전자 제어 장치(300)의 입력부에 연결되어 있고 출력부에는 상기 촉매 컨버터를 예열 시키기 위한 가열 장치(600)와 그 가열 장치(600)에 직접적인 구동 전압을 제공하기 위한 축전지(500) 및 솔라 셀(400)이 연결되어 있다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 운전석 전방의 인스투르먼트 판넬에 운전자가 촉매 컨버터의 예열 장치를 작동시킬 시간 및 가동시간 등을 입력 할 수 있도록 그키입력 상태를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 키 입력부(100)가 설치되어 있고, 촉매 컨버터에는 그 촉매 컨버터의 온도를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 온도 감지 센서(200)가 설치되어 있다.

여기서 상기 온도 감지 센서(200)는 온도에 따라 전기 저항이 변화하는 성질을 이용한 서미스터 온도 센서, 일정 온도 이상이 되면 강자성체에서 상자성체로 급변하는 성질을 이용한 서모 페라이트 온도 센서 또는 열 팽창 계수가 다른 2장의 금속을 붙인 판 모양의 바이메탈을 이용하여 실시 할 수 있다.

또한 상기 전자 제어 장치(300)는 상기 키 입력부(100), 온도 감지 센서(200)의 신호를 입력 받아 이를 메모리에 기억된 프로그램 및 소정의 데이터로서 처리하여 적절한 출력 신호를 다음단으로 출력하도록 되어 있으며 이는 다음과 같이 구성되어 있다.

먼저 상기 키 입력부(100), 온도 감지 센서(200)로부터의 2진 신호를 입력 받아 컴퓨터가 다룰 수 있는 신호로 적당히 변환하여 주는 입력 인터페이스와, 다음 구성 요소로의 신호 입, 출력 및 오류 수정 수단으로서 입/출력 포트와, 각종 신호 또는 데이터의 제어, 연산 및 처리 등을 행하는 중앙 처리 장치와, 각종 기준이 되는 데이터와 소정의 프로그램이 내장된 메모리와, 출력단에 부착된 각종 엑츄에이터(여기서는 가열 장치(600))를 동작시키기 위해 파워 트랜지스터 등의 증폭수단으로서 구동 회로가 내장된 출력 인터페이스로 이루어져 있다.

상기 전자 제어 장치(300)의 출력 인터 페이스에는 촉매 컨버터의 가열을 가능하게 하는 엑츄에이터 즉, 가열 장치(600)가 연결되어 있는데 이 가열 장치(600)는 축전지(500)로부터 전력을 공급받고 있다. 그러나 상기 축전지(500)는 자동차의 주행에 필요한 메인 축전지가 아니고 여분으로 더 설치한 축전지(500)이며, 이 축전지(500)는 자동차의 본네트, 루프 및 트렁크 표면에 설치된 솔라 셀(400) 및 상기 솔라 셀(400)로 입사되는 태양열에 의해 충전되도록 되어 있는 것이다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시예로서 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치의 제어방법을 나타낸 순서도로서 다음과 같이 구성되어 있다.

전원이 인가되어 동작이 시작되면 모드 메모리 변수를 초기화하는 단계와(S1), 촉매 컨버터의 가열 시간을 결정하는 지정 시간의 입력을 대기하고 이를 판단하는 단계와(S2), 지정 시간과 현재 시간이 일치하는지 판단하는 단계와(S3), 상기 지정 시간과 현재 시간이 일치하면 촉매 컨버터를 가열하는 단계와(S4), 가열 한계 시간이 경과했는지 판단하는 단계와(S5), 상기 판단 결과 한계 시간이 경과했으면 촉매 컨버터의 가열을 중지하고 한계 시간이 경과하지 않았으면 현재 촉매 컨버터의 가열 온도가 약 200℃ 이하인지를 판단하는 단계와(S6), 상기 판단의 결과 가열 온도가 약 200℃이하이면 S5 단계로 회귀하고 200℃ 이상이면 촉매 컨버터의 가열을 중지하는 단계(S7)를 포함하여 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

최초로 전원이 인가되면 전자 제어 장치(300)는 메모리에 내장된 소정의 프로그램을 로드하여 도 2 의 동작 순서대로 실행하며, 최초로 메모리의 모든 메모리 변수를 초기화시킨다(S1).

그런 후, 전자 제어 장치(300)는 키 입력부(100)를 이용하여 운전자가 촉매 컨버터의 가열 시간을 결정하는 지정 시간 및 가열 한계 시간의 입력이 있었는지를 판단하며(S2), 상기 판단 결과 상기 값들이 입력되었을 때 현재 시간이 상기 지정시간과 일치하는지 판단하게 된다.(S3)

이어서 상기 지정 시간과 현재 시간이 일치하면 가열 장치(600)를 이용하여 촉매 컨버터를 가열하고(S4), 상기 키 입력부(100)로 입력된 가열 한계 시간이 경과했는지 판단하게 된다(S5). 상기 판단 결과 가열 한계 시간이 경과했으면 가열 장치(600)의 작동을 중지시킴으로서 촉매 컨버터의 가열을 중지하고 한계 시간이 경과하지 않았으면 온도 감지 센서(200)로 입력되는 신호를 해독하여 현재 촉매 컨버터의 가열 온도가 약 200℃ 이하인지를 판단한다(S6).

상기 판단의 결과 가열 온도가 약 200℃이하이면 상기 S5 단계로 회귀하고 200℃ 이상이면 가열 장치(600)의 작동을 오프 함으로서 촉매 컨버터의 가열을 중지하여(S7) 본 발명에 의한 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치 및 그 제어 방법이 작동되는 것이다.

여기서 상기 키 입력부(100)에 입력시키는 지정 시간은 출, 퇴근 시간에 지정해 놓거나 또는 자주 자동차가 이용되는 시간에 설정함으로서 자동차가 시동되기 전에 미리 상기 촉매 컨버터를 작동시킴으로서 배기 가스의 유해 물질을 더욱 효율적으로 감소 시킬수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예들에 한하여만 설명하였지만, 여기에만 한정되지 않으며 본 발명의 범주와 사상에서 벗어남 없이 여러 가지의 변형과 수정이 이루어 질 수 있을 것이다.

따라서 본 발명은, 사용자의 키입력 상태를 감지하는 키입력부와, 촉매 컨버터의 온도를 감지하는 온도 감지 센서와, 상기 키입력부와 온도 감지 센서로부터의 출력 신호를 입력 받아 일정한 프로그램에 의해 이를 기억, 연산, 제어 처리하여 다음단으로 출력 신호를 내보내는 전자 제어 장치와, 상기 전자 제어 장치의 출력 신호에 의해 촉매 컨버터를 일정한 온도까지 가열시키는 가열 장치 및 이에 연결된 솔라 셀과 축전지를 포함하여 이루어 짐으로서 태양 에너지를 이용하여 축전지를 충전하고 그 축전지의 에너지로서 촉매 컨버터를 예열하여 자동차가 시동되기 전에 촉매 컨버터가 신속히 작동되도록 함으로서, 배기 가스의 배출을 단시간내에 최소화 할 수 있는 자동차용 촉매 컨버티 예열 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 일정 시간동안만 작동되도록 사용자의 시간 입력 상태를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 키입력부와;

   촉매 컨버터의 온도를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 온도 감지 센서와;

   상기 키입력부와 온도 감지 센서로부터의 출력 신호를 입력받아 일정 시간 동안 일정 온도까지만 작동되도록 프로그램에 의해 이를 기억, 연산, 제어 처리하여 다음 단으로 출력 신호를 내보내는 전자 제어 장치와;

   상기 전자 제어 장치의 출력 신호에 의해 촉매 컨버터를 일정한 시간에 일정 온도까지 가열시시킬 수 있도록 솔라 셀에 의해 충전되는 축전지에 전기적으로 연결된 가열 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치.
2. 전원이 인가되어 동작이 시작되면 모드 메모리 변수를 초기화하는 단계와(S1);

   촉매 컨버터의 가열 시간을 결정하는 지정 시간의 입력을 대기하고 이를 판단하는 단계와(S2);

   지정 시간과 현재 시간이 일치하는지 판단하는 단계와(S3);

   상기 지정 시간과 현재 시간이 일치하면 촉매 컨버터를 가열하는단계와(S4);

   가열 한계 시간이 경과했는지 판단하는 단계와(S5);

   상기 판단 결과 한계 시간이 경과했으면 촉매 컨버터의 가열을 중지하고 한계 시간이 경과하지 않았으면 현재 촉매 컨버터의 가열 온도가 약 200℃ 이하인지를 판단하는 단계와(S6);

   상기 판단의 결과 가열 온도가 약 200℃이하이면 S5 단계로 회귀하고 200℃이상이면 촉매 컨버터의 가열을 중지하는 단계(S7)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매 컨버터 예열 장치의 제어 방법.