KR100589151B1 - 차량의 머플러 탄매 제거장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 머플러 탄매 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 공기압을 발생하는 차량(공기유압식 브레이크 등)에서 이 발생한 공기압의 일부를 설정주기마다 머플러로 분사하여 머플로에 퇴적된 탄매를 제거할 수 있으므로, 매연을 감소하고 에너지효율 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 본 발명은, 머플러의 탄매를 설정주기마다 제거함으로써, 엔진의 배기압을 감소시켜 엔진의 출력을 높이고 연료를 절감할 수 있다.

Description

차량의 머플러 탄매 제거장치 및 방법 {Apparatus for cleaning carbon in muffler for automobile and method of the same}

도 1은 종래의 공기유압식 브레이크시스템을 도시한 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 머플러 탄매 제거장치를 도시한 개략적인 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 차량의 머플러 탄매 제거장치에 대한 제어회로의 블록 구성도,

도 4는 도 3에 도시된 제어부의 동작과정을 설명하기 위한 플로우챠트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 엔진 20: 압축기

25: 에어 드라이어 30: 제1 밸브

31: 제1 밸브 액츄에이터 40: 제1 공기탱크

50: 제2 공기탱크 60: 제2 밸브

61: 제2 밸브 액츄에이터 70: 머플러

80: 제1 압력계 90: 제2 압력계

100: 엔진회전수 감지부 110: 가속페달 포지션 감지부

120: 제어부

본 발명은 차량의 머플러 탄매 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에서 발생하는 여분의 동력을 이용하여 머플러에 퇴적된 탄매를 제거하는 차량의 머플러 탄매 제거장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 제동장치는 주행중의 차량을 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용되는 장치로서, 대개 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열 에너지로 바꾸어 공기중으로 발산함으로써 제동을 한다.

상기한 차량의 제동장치는 크게 주행중에 차량의 감속 및 정지를 위해 사용되는 주 브레이크와 차량을 주차상태로 유지하기 위한 주차 브레이크로 나뉘는데, 상기 주 브레이크는 이용자가 페달을 밟을 때 발생하는 답력(踏力)을 각 차륜에 전달하는 기구에 따라, 기계식, 유압식, 공기압식, 공기유압식 등으로 분류된다.

이중, 공기유압식(A.O.H; Air Over Hydraulic) 브레이크 장치는, 오일탱크에서 공급되는 오일을 마스터 실린더에서 가압하여 브레이크 액압을 발생시키는 유압식 브레이크와 압축공기를 이용한 공기 브레이크에 에어 마스터 실린더의 피스톤을 압축기에서 가압 발생된 압축공기로 밀어주어 에어 마스터 실린더의 브레이크 액압발생에 따른 제동력을 발생시키도록 된 것으로, 디젤엔진을 채용한 중대형급의 상용차량에 많이 사용되고 있다.

이러한, 공기유압식 브레이크 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 통상 엔진(1)에 의해 구동되어 압축공기를 발생시키는 압축기(2), 이 압축기에서 발생된 압축공기의 수분 및 불순물을 제거하여 건조하고 깨끗한 공기를 공급하는 에어 드라이어(3), 압축기(2)와 연결된 공기 탱크(4), 공기압력을 조절하는 브레이크 밸브(5), 이 브레이크 밸브(5)에서 공급된 압축공기에 의해 피스톤이 가압되어 브레이크 액압을 발생시키는 에어 마스터 실린더(6), 이 에어 마스터 실린더(6)로 액압 발생에 필요한 오일을 공급하는 오일탱크(7)와, 에어 마스터 실린더(6)에서 발생한 브레이크 액압에 의해 각 휠을 제동하는 복수의 휠 브레이크(8)를 포함하여 구성된다.

그런데, 상기한 공기유압식 브레이크장치는, 압축기가 엔진의 회전수에 비레하여 공기압축을 지속적으로 수행하는 바, 여분의 압축공기는 대기중으로 방출되므로 불필요한 에너지를 소비하는 비효율적이라는 단점이 있다.

한편, 디젤엔진을 채용한 상용차량의 경우 주행 중 다량의 매연이 발생하기 때문에, 머플러에 탄매(Carbon)가 지속적으로 퇴적되었다가 등판중 또는 순간 가속시 퇴전된 탄매가 방출되어 과다한 매연이 발생하는 문제점이 있다.

즉, 상용차량에 많이 채용되는 공기유압식 브레이크장치에서 남아도는 여분의 에너지를 이용하여 머플러에 퇴적된 탄매를 제거할 경우, 상용차량의 에너지효율을 높임과 동시에 매연발생을 감소시킬 수 있어, 산업발전 및 환경보존에 이바지할 수 있는 바, 이에 대한 기술개발이 요구된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 기술개발의 요구에 부응하여 안출한 것으로, 공 기압을 발생하는 차량에서 여분의 공기압을 이용해 머플러에 퇴적된 탄매를 제거함으로써, 매연을 감소하고 에너지효율을 높일 수 있는 차량의 머플러 탄매 제거장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 머플러 탄매 제거장치는, 공기를 압축하여 저장하는 압축공기발생수단과, 상기 압축공기발생수단과 상기 머플러의 입구 측을 연결하는 도관과, 설정주기마다 상기 압축공기발생수단에 저장되어 있는 압축공기를 상기 머플러로 분사하도록 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부에서 발생한 제어신호에 따라 상기 도관을 개폐하는 제1 밸브수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 머플러 탄매 제거방법은, 압축공기발생수단을 동작시켜 공기를 압축 저장하는 스텝과, 상기 압축 저장된 공기를 설정주기마다 머플러의 입구로 분사하는 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 머플러 탄매 제거장치를 도시한 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차량의 머플러 탄매 제거장치에 대한 제어회로의 블록 구성도로서, 동도면들을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 차량의 머플러 탄매 제거장치는, 엔진(10)과 압축기(20)와 에어 드라이어(25)와 제1 밸브(30)와 제1 밸브 액츄에이터(31)와 제1 공기탱크(40)와 제2 공기탱크(50)와 제2 밸브(60)와 제2 밸브 액츄에이터(61)와 머플러(70)와 제1 압력계(80)와 제2 압력계(90)와 엔진회전수 감지부(100)와 가속페달 포지션 감지부(110)와 제어부(120)를 포함하여 구성된다.

상기 엔진(10)은 압축기(20)로 회전 동력을 제공하고, 상기 압축기(20)는 엔진(10)에 의해 구동되어 압축공기를 발생시키며, 상기 에어 드라이어(25)는 압축기(20)에서 발생된 압축공기의 수분 및 불순물을 제거하여 건조하고 깨끗한 공기를 공급한다.

상기 제1 밸브(30)는 3방밸브로서, 제1 밸브 액츄에이터(31)에 의해 동작하여 압축기(20)로부터 발생한 압축공기를 제1 공기탱크(40)와 제2 공기탱크(50)로 선택적으로 공급하며, 상기 제1 밸브 액츄에이터(31)는 제어부(120)로부터의 제어신호(CS1)에 의해 동작하여 제1 밸브(30)를 동작시킨다. 예컨대, 상기 제1 밸브 액츄에이터(31)는 모터일 수 있다.

상기 제1 공기탱크(40)는 차량의 브레이크장치용으로서, 제1 밸브(30)로부터 공급되는 압축공기를 저장하였다가 이를 차량의 공기유압식 브레이크장치로 제공한다. 혹은, 공기압식 브레이크장치를 채용한 차량의 경우에 제1 공기탱크(40)에 저장된 공기가 공기압식 브레이크장치로 제공될 수도 있다.

상기 제2 공기탱크(50)는 제1 밸브(30)로부터 공급되는 압축공기를 저장하였다가 이를 제2 밸브(60)를 통해 머플러(70)로 공급하고, 상기 제2 밸브(60)는 제2 밸브 액츄에이터(61)에 의해 동작하여 제2 공기탱크(50)에 저장된 압축공기를 머플 러(70)의 입구 측으로 공급한다.

상기 제2 밸브 액츄에이터(61)는 상기 제어부(120)로부터의 제어신호(CS1)에 의해 동작하여 제2 밸브(60)를 동작시킨다. 예컨대, 상기 제2 밸브 액츄에이터(61)는 솔레노이드장치일 수 있다.

상기 머플러(70)는 배기파이프(71)를 통해 엔진(10)의 배기구와 연결되어 엔진으로부터 배기되는 배기가스의 소음을 저감시킴과 더불어 배기가스에 함유된 매연을 감소시켜 테일 파이프(72)를 통해 배출한다.

상기 제1 압력계(80)와 제2 압력계(90)는 각각 제1 공기 탱크(40)와 제2 공기 탱크(50)의 공기압력(P1, P2)을 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 출력한다.

상기 엔진회전수 감지부(100)는 엔진(10)의 회전수(r.p.m)를 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 제어부(120)로 입력하고, 상기 가속페달 포지션 감지부(110)는 가속페달(도시하지 않음)의 포지션을 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 제어부(120)로 입력한다.

참고적으로, 가속페달의 포지션은 엔진(10)의 부하를 판단하기 위해 감지하는 것으로, 운전자가 가속페달을 깊게 밟은 경우는 얇게 밟은 경우와 비교해 상대적으로 엔진(10)에 큰 부하가 걸려있는 상태로 볼 수 있다.

상기 제어부(120)는 엔진회전수 감지부(100)와 가속페달 포지션 감지부(110)로부터 입력되는 감지신호에 의해 저부하 공회전상태인지를 판단하고 저부하 공회전상태일 경우 제1 압력계(80)와 제2 압력계(90)를 통해 감지되는 제1 공기 탱크(40)와 제2 공기 탱크(50)의 공기압력(P1, P2)을 체크한다.

그리고, 제어부(120)는, 제1 공기 탱크(40)와 제2 공기 탱크(50)의 공기압력(P1, P2)을 체크하면서, 제1 밸브 액츄에이터(31)와 제2 밸브 액츄에이터(61)를 제어하여, 우선 제1 공기 탱크(40)에 압축공기를 저장한 다음 제2 공기탱크(50)에 압축공기를 저장하고, 설정 분사주기에 따라 제2 공기탱크(50)에 저장된 압축공기를 머플러(70)로 분사한다.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

엔진(10)에 시동이 걸려 있는 상태에서, 압축기(20)가 엔진(10)에 의해 구동하여 공기를 압축하고, 이 압축기(20)에 의해 압축된 공기는 에어 드라이어(25)에서 압축공기의 수분 및 불순물을 제거된다.

초기에 제1 밸브(30)는 닫혀있으며, 제어부(120)는 엔진회전수 감지부(100)로부터 출력되는 감지신호에 의해 엔진(10)의 회전수(r.p.m)를 감지하고(S10), 상기 가속페달 포지션 감지부(110)로부터 출력되는 감지신호에 의해 가속페달(도시하지 않음)의 포지션을 감지한다(S20).

제어부(120)는 상기 스텝(S10) 및 상기 스텝(S20)에서 각각 감지한 엔진(10)의 회전수를 설정된 공회전수와 비교하고 가속페달의 포지션을 설정값과 비교하여, 현재 저부하의 공회전(Idling)상태인지를 판단하며(S30), 판단결과 저부하 공회전상태가 아닌 경우 제1 압력계(80)로부터 출력되는 신호에 의해 제1 공기탱크(40)의 공기압력을 감지한다(S40).

다음, 제어부(120)는 상기 스텝(S40)에서 감지한 제1 공기탱크(40)의 공기압 력을 설정압력(예컨대, 8 bar 정도)과 비교하여(S50), 비교결과 제1 공기탱크(40)의 공기압력이 설정압력 미만이면 제1 밸브 액츄에이터(31)를 제어하여 제1 밸브(30)를 제1 공기탱크(40) 쪽으로 개방함으로써, 제1 공기탱크(40)에 압축공기를 충진한다(S60).

참고적으로, 제1 공기탱크(40)는 브레이크 작동을 위한 것이므로, 제2 공기탱크(40)보다 우선하여 압축공기를 충진하게 된다.

만약, 상기 스텝(S50)에서의 비교결과 제1 공기탱크(40)의 공기압력이 설정압력 이상이면, 제어부(120)는 제1 밸브 액츄에이터(31)를 제어하여 제1 밸브(30)를 제2 공기탱크(50) 쪽으로 개방하고 제1 공기탱크(40)는 폐쇄함으로써, 제2 공기탱크(50)에 압축공기를 충진한다(S70).

다음, 제어부(120)는 제2 압력계(90)로부터 출력되는 신호에 의해 제2 공기탱크(50)의 공기압력을 감지하고(S80), 감지한 제2 공기탱크(50)의 공기압력을 설정압력(예컨대, 8 bar 정도)과 비교하여(S90), 비교결과 제2 공기탱크(50)의 공기압력이 설정압력 미만이면 설정 분사 주기(예컨대, 1시간 주기)를 경과하였는지를 판단한다(S100). 참고적으로, 설정 분사 주기의 카운트 개시 시점은 어느 때라도 무방하다.

상기 스텝(S100)에서의 판단결과, 설정 분사 주기를 경과하였으면, 제어부(120)는 제2 밸브 액츄에이터(61)를 제어하여 일시적으로 제2 밸브(60)를 개방한다(S110).

상기 제2 밸브(60)가 일시적으로 개방되는 동안, 제2 공기탱크(50)에 충진되 어 있던 고압의 압축공기가 머플러(70)의 입구 측으로 분사되고, 이 제2 밸브(60)로부터 분사되는 고압의 압축공기에 의해 머플러(70) 내부에 퇴적되어 있는 탄매가 테일 파이프(72)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 상기 스텝(S90)에서의 비교결과 제2 공기탱크(50)의 공기압력이 설정압력 이상이면, 제어부(120)는 제1 밸브 액츄에이터(31)를 제어하여 제1 밸브(30)를 폐쇄함으로써, 제2 공기탱크(50)의 공기 충진을 중단한다(S120).

상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 공기압을 발생하는 차량(공기유압식 브레이크 등)에서 이 발생한 공기압의 일부를 설정주기마다 머플러로 분사하여 머플로에 퇴적된 탄매를 제거할 수 있으므로, 매연을 감소하고 에너지효율 향상을 꾀할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 머플러의 탄매를 설정주기마다 제거함으로써, 엔진의 배기압을 감소시켜, 엔진의 출력을 높이고 연료를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 배기가스의 소음 및 매연을 저감시키도록 머플러가 설치되어 있는 차량에 있어서,

   공기를 압축하여 저장하기 위한 공기압축기와; 브레이크용 제1 공기탱크와; 머플러 탄매 제거용 제2 공기탱크와; 상기 공기압축기와 제1 공기탱크 및 제2 공기탱크 간의 공기흐름을 개폐 및 절환하는 밸브수단을 포함하는 압축공기발생수단과,

   상기 압축공기발생수단의 제2 공기탱크 출구와 상기 머플러의 입구 측을 연결하는 도관과,

   설정주기마다 상기 압축공기발생수단에 저장되어 있는 압축공기를 상기 머플러로 분사하도록 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부와,

   상기 제어부에서 발생한 제어신호에 따라 압축공기발생수단의 제2 공기탱크 출구와 머플러의 입구 측을 연결하는 도관을 개폐하는 다른 밸브수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 머플러 탄매 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 엔진 회전수를 감지하는 엔진회전수감지부와, 가속페달의 포지션을 감지하는 가속페달포지션 감지부를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 엔진회전수감지부를 통해 감지되는 엔진 회전수와 상기 가속페달포지션 감지부를 통해 감지되는 가속페달의 포지션을 통해 저부하 공회전상태인지를 판단하여 저부하 공회전상태인 경우에만 상기 압축공기발생수단이 동작하여 압축공기를 저장하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 머플러 탄매 제거장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 압축공기발생수단은, 상기 제1 공기탱크의 공기압을 감지하는 압력계를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 다른 밸브수단을 제어하여 상기 공기압축기로부터 압축된 공기를 우선적으로 상기 제1 공기탱크에 저장하고 상기 압력계를 통해 감지되는 제1 공기탱크의 공기압의 설정압력 이상인 경우에 상기 제2 공기탱크에 대해 압축 공기를 저장하는 제어동작을 수행함을 특징으로 하는 차량의 머플러 탄매 제거장치.
5. 배기가스의 소음 및 매연을 저감시키도록 설치되어 있는 차량의 머플러로부터 탄매를 제거하는 방법에 있어서,

   엔진 회전수를 감지하는 스텝과,

   가속페달의 포지션을 감지하는 스텝과,

   상기 감지된 엔진 회전수와 상기 감지된 가속페달의 포지션을 통해 저부하 공회전상태인지를 판단하는 스텝과,

   상기 판단스텝에서의 판단결과, 저부하 공회전상태인 경우에만 공기를 압축 저장하는 스텝과,

   상기 압축 저장된 공기를 설정주기마다 머플러의 입구로 분사하는 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 머플러 탄매 제거방법.
6. 삭제

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