KR100405435B1 - 배기 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 운전조건에 대응하여 연소가스의 배출방법을 변경하는 것에 의해 배기압과 온도를 낮추게 되므로써 엔진성능의 향상을 가져오고 배출가스를 저감하며, 배기계 관련 부품들의 내구성을 증대 시킬수 있는 배기 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진에서 배출되는 배기가스의 외부배출을 안내하는 배기 파이프와, 그 배기파이프의 도중에 마련되는 촉매 컨버터와 소음기를 포함하여 구성되는 배기 시스템에 있어서,

상기 소음기를 우회하여 배기가스의 배출을 안내하도록 소음기의 전후방을 연결하는 바이패스 관로와;

상기 바이패스 관로를 개폐하는 솔레노이드 밸브와;

상기 촉매컨버터를 통과한 배기가스의 온도와 압력을 측정하기 위해 배기파이프에 설치되는 온도 및 압력 센서와;

상기 온도 및 압력센서로 부터 측정된 온도와 압력이 각기 설정된 상한값에 도달하면 그 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브를 개방하도록 제어하는 콘트롤러;

를 포함하여 구성되어 있다.

Description

배기 시스템 및 그 제어방법{Exhausting pipe structure and control method thereof}

본 발명은 엔진에서 연소된 연소가스를 배출하는 배기 시스템에 관한 것이다.

차량운행중 엔진 내부에서 연소된 연소가스는 다실린더 엔진의 경우 배기매니폴드에 의해 각 실린더로부터 배출되는 배기가스가 모아져 방출되며, 배출가스중의 공해 성분들을 제거하기 위해 도3에 도시하는 것과 같이 배기파이프(1)의 도중에 접속된 촉매컨버터(2)를 통과하게 된다.

배기가스가 촉매컨버터(2)를 통과하면 배기 가스중의 유해 성분들인 CO, HC, Nox는 각기 무해한 CO₂,H₂O, N₂로 산화, 환원되며, 이와같이 정화처리된 배기가스는 배기파이프(1)의 직관구조를 지나 소음기(3, 머플러)를 지나면서 압력이 저하되고 소음이 감소되어 지며, 이후 테일 파이프(4)를 지나 대기중에 배출된다.

그러나 배기파이프(1)를 통과하여 배출되는 배기가스는 촉매컨버터(2) 및 소음기(3)등의 각종 저항체를 통과하여야 하기 때문에 필연적으로 가스 유동에 저항을 받게되고 이는 배압 증가의 원인으로 작용하게 된다.

이와같이 배기가스 압력이 증가하면 배기저항으로 인해 엔진의 연소 특성의 악화, 예를들면 폄핑 손실 증가 및 소기 효율 감소등을 유발하게 되어 출력감소와 연비 악화등 엔진성능의 전반적인 저하 및 특히 배출가스중의 매연이 증가하고 또 입자상 물질(PM)의 증가 현상을 수반하게 된다.

또한 배기가스의 온도도 상대적으로 증가하게되어 배기계 관련 부품들, 즉 배기매니폴드, 가스켓, 보울트류 및 터보처져등의 내구성을 저하시키게 되는 문제점이 있으며, 이 때문에 날로 강화되고 있는 환경보호 차원에서의 자동차 배출가스 규제에 대응하여 더욱 배기계에의 기술적 보완이 필요한 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 운전조건에 대응하여 연소가스의 배출방법을 변경하는 것에 의해 배기압과 온도를 낮추게 되므로써 엔진성능의 항상을 가져오고 배출가스를 저감하며, 배기계 관련 부품들의 내구성을 증대 시킬수 있는 배기 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 엔진에서 배출되는 배기가스의 외부배출을 안내하는 배기 파이프와, 그 배기파이프의 도중에 마련되는 촉매 컨버터와 소음기를 포함하여 구성되는 배기 시스템에 있어서,

상기 소음기를 우회하여 배기가스의 배출을 안내하도록 소음기의 전후방을 연결하는 바이패스 관로와;

상기 바이패스 관로를 개폐하는 솔레노이드 밸브와;

상기 촉매컨버터를 통과한 배기가스의 온도와 압력을 측정하기 위해 배기파이프에 설치되는 온도 및 압력 센서와;

상기 온도 및 압력센서로 부터 측정된 온도와 압력이 각기 설정된 상한값에 도달하면 그 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브를 개방하도록 제어하는 콘드롤러;

를 포함하여 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 대한 배기 시스템을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 대한 배기 시스템의 작동 흐름도

도 3은 종래의 배기 시스템을 나타낸 도면

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배기 파이프 2 : 촉매 컨버터

3 : 소음기(메인머플러)

4 : 테일 파이프 5 : 바이패스관로

6 : 솔레노이드 밸브 7 : 콘트롤러

8 : 온도센서 9 : 압력센서

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 배기시스템을 나타낸 도면이며 도 2는 본 발명의 작동 흐름도이다.

배기매니폴드에 의해 각 실린더로 부터 모아진 배출가스는 배기 파이프(1)를통해 외부로 배출이 안내되며, 그 도중에 접속된 촉매컨버터(2)를 지나면서 유해성분들을 무해 성분으로 정화 처리하며, 소음기(3, main muffler)에 의해 압력과 온도 및 배출소음을 저하시켜 테일 파이프(4)를 통해 최종적으로 대기에 방출하게 되는 것은 종래와 동일하다.

본 발명은 여기에 더하여 상기 소음기(3, main muffler)의 전후방을 연결하도록 분기 접속되는 바이패스관로(5)가 마련되어 있으며, 이 바이패스관로(5)의 도중에는 온.오프 제어 방식의 솔레노이드밸브(6)가 설치되어 있다.

이에따라 솔레노이드밸브(6)가 개방작동할경우 배기가스의 일부는 소음기(3)를 거치지 않고 바이패스관로(5)를 통해 배출된다.

상기 솔레노이드 밸브(6)의 작동은 콘트롤로(7)의 제어에 의하여 이루어지며,콘트롤러(7)는 배기가스의 온도와 압력을 측정하는 온도센서(8)와 압력센서(9)로부터의 정보를 받아 솔레노이드 밸브(6)를 제어한다.

이를위해 온도센서(8)와 압력센서(9)는 촉매턴버터(2)의 직후방에 설치되며, 정화처리된 배기가스의 온도와 압력을 검출하여 그 신호를 콘트롤러(7)에 전송한다.

이하 본 발명의 상세를 도 2의 작동흐름도에 의거하여 설명한다.

차량운전중 발생한 배기가스가 촉매컨버터(2)를 통과하면 온도센서(8)와 압력센서(9)가 각기 온도와 압력을 측정한다.(단계 가, 단계 나)

이 때 배출가스의 온도가 설계된 상한값, 예를들면 각종부재에 영향을 미칠수 있는 450℃에 도달하면 그 정보를 받은 콘트롤러(7)가 작동하여솔레노이드밸브(6)를 개방하게 된다.(단계 다, 단계 라)

그러나 온도정보의 판단결과 450℃에 미달하면 콘트롤러(7)는 솔레노이드 밸브(6)를 오프 상태가 되도록 제어한다.(단계 마)

한편 솔레노이브 밸브(6)의 오프상태 조건은 온도 정보에만 의존하는 것이 아니라 배기가스의 압력정보 조건까지 고려하여 결정된다.

단계(나)에서 압력센서(9)로 부터 측정된 압력정보의 판단결과(단계 바),설정치(약150mmHg 게이지압)보다 높으면 역시 콘트롤러(7)는 온도조건과 관계없이 솔레노이드 밸브(6)를 개방토록 제어하여 배출가스를 바이패스시킨다.(단계 사)

즉, 온도와 압력 정보중 어느 하나라도 허용치 보다 높아지면 솔레노이드 밸브(6)를 개방하게 되며, 두가지 조건 모두 허용치 이내이면 솔레노이드 밸브(6)는 오프를 유지하고 배출가스의 일부가 바이패스되면서 배기저항이 감소되어 온도와 압력이 감소되어 지게 된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 메인머플러를 우회하여 배기가스가 배출될 수 있는 바이패스관로를 메인머플러의 전후방에 분기 접속하고, 그 바이패스관로를 개폐토록 솔레노이드 밸브를 설치한후 촉매컨버터를 통과하여 메인머플러로 배기가스가 유입되기전에 온도 및 압력 센서로 그 온도와 압력을 측정하여 어느 한가지라도 설정치를 넘게되면 솔레노이드 밸브를 개방시켜 배기가스의 일부가 소음기(메인머플러)를 거치지 아니하고 배출되도록 하므로써, 배기 저항 감소에 따른 압력과 온도 강하를 가져와 배기계 관련 부품의 내구성이 향상되고, 배압감소에 의해 엔진의연소 특성의 악화를 방지하며, 이에따라 매연발생이 감소되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 엔진에서 배출되는 배기가스의 외부배출을 안내하는 배기 파이프와, 그 배기파이프의 도중에 마련되는 촉매 컨버터와 소음기를 포함하여 구성되는 배기 시스템에 있어서,

   상기 소음기를 우회하여 배기가스의 배출을 안내하도록 소음기의 전후방을 연결하는 바이패스 관로와;

   상기 바이패스 관로를 개폐하는 솔레노이드 밸브와;

   상기 촉매컨버터를 통과한 배기가스의 온도와 압력을 측정하기 위해 배기파이프에 설치되는 온도 및 압력 센서와;

   상기 온도 및 압력센서로 부터 측정된 온도와 압력이 각기 설정된 상한값에 도달하면 그 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브를 개방하도록 제어하는 콘드롤러;

   를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
2. 엔진 시동 후 엔진에서 배출되는 배기가스가 배기파이프를 통해 배출될때,

   배기파이프의 도중에 형성된 온도 및 압력 센서에서 배기가스의 온도 및 압력을 측정하는 1단계와;

   상기 1단계에서 측정된 온도값이 일정수치(450℃) 이상인가를 비교판단하는 2단계와;

   상기 2단계에서 온도값이 일정수치 이상이면 바이패스 관로에 형성된 밸브를 개방하고, 이하이면 상기 밸브를 폐쇄시켜 배기파이프 내의 배기온도가 조절되도록 하는 3단계; 로 제어되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 1단계에서 측정된 압력값이 일정수치(150mg) 이상인가를 비교판단하는 4단계와;

   상기 4단계에서 압력값이 일정수치 이상이면 바이패스 관로에 형성된 밸브를 개방하고, 이하이면 상기 밸브를 폐쇄시켜 배기압이 조절되도록 하는 5단계;를 더 포함하여 제어되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템의 제어방법.