KR100663659B1 - 환원제 도우징 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환원제-에어로솔을 형성하기 위해 환원제에 압축 공기를 공급하는 수단을 이용해서, 촉매식 배기 가스 후처리 분야에서 사용되는 환원제를 도우징하기 위한 장치에 관한 것이고, 압축 공기가 압축 공기관을 통해 환원제에 공급되며, 상기 장치는 상기 압축 공기관 내의 압력 조정 또는 조절을 위한 상기 압축 공기관 내에 제공된 클록 트리거링될 수 있는 밸브(14)를 포함한다.
환원제-에어로솔, 압축 공기관, 압축 공기, 감압 밸브, 2/2 방향 밸브

Description

환원제 도우징 방법{Method for dosing a reducing agent}
본 발명은, 청구항 제 1 항의 전제부에 따른, 촉매식 배기 가스 후처리 분야에서 사용되는 환원제, 특히 요소 또는 요소 수용액을 도우징하기 위한 방법에 관한 것이다.
최근 계속적으로 더 낮게 책정된 오염 물질 한계치로 인해, 내연 기관의 배기 가스의 후처리를 위한 다수의 장치와 방법이 개발되고 있다. 예컨대 질소 산화물 변환을 위한 환원제로서 요소 및/또는 암모니아를 사용하는 촉매 변환기 시스템에 의해 효율적인 배기 가스 후처리 시스템이 제공될 수 있다.
배기 가스 중 질소 산화물 성분을 감소시키기 위해, 특히 디젤 엔진용 환원 촉매 변환기가 개발되었는데, 이 촉매 변환기는 일반적으로 요소 도우징 시스템을 포함하는 소위 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매 환원) 촉매 변환기와 저장 촉매 변환기로 분류된다. 소위 SCR 촉매 변환기는 요소- 및/또는 암모니아 환원제 공급에 의해 재생되는 반면, 소위 저장 촉매 변환기는 소위 배기 가스 연료 과잉 단계 중에 이송된 내연 기관 연료의 탄화 수소에 의해 재생된다.
유럽 특허 공개 제 A-0381236 호에는 디젤 엔진으로부터 나온 배기 가스 내의 산화질소의 제거를 위해 암모니아를 환원제로 도우징하는 시스템이 알려져있다. 상기 시스템에는 또한 배기 가스의 압력을 낮추는 터보 과급기가 장착된다. 사용된 요소 수용액은 압축 공기에 의해 도우징 된다.
독일 출원 DE A 44 41 261로부터 내연 기관의 배기 가스 후처리 장치가 알려져 있는데, 상기 장치에서는 촉매 변환기의 성능이 도우징 장치를 통해 개선된다. 상기 도우징 장치는 최소량 도우징 양변위 펌프로서 구성되어 있는데, 이 펌프는 원통형 회전 바디 상에 홈 형의 나사산을 포함하고, 송출 출력을 변경시키기 위해서 회전 바디는 가변 회전 속도로 구동된다. 배기 가스 시스템 내로의 환원제 첨가는 바람직하게는 특성 맵에 따라, 즉 배기 가스의 양 및/또는 조성에 따라 이루어진다.
후처리될 배기 가스에 환원제의 도우징이 에어로솔로 이루어지는 것이 바람직하며, 그러한 에어로솔을 형성하기 위해 믹싱 챔버의 믹싱 공간에서 환원제에 압축 공기가 공급된다. 이러한 형식의 시스템은 예컨대 독일 특허 공개 제 42 30 056 A1호에 알려져 있다. 압축 공기는 압축 공기관을 통해 믹싱 챔버에 공급된다. 기존의 압축 공기관 내부의 압력 조정은 소수의 감압 밸브와 하나의 2/2 방향 밸브를 사용해서 이루어졌다. 그러나 상기와 같은 압력 조절 시스템은 단지 미리 조정 가능한 작동점만을 조정할 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 미리 조정된 작동 압력으로는 환원제량의 변동에 의해서만 에어로솔이 변동될 수 있다(농도변화). 공급된 압축 공기의 압력 변동에 의한 에어로솔의 방울 크기 또는 입자 크기의 변동은 불가능하다. 그러한 압력 변동을 구현하기 위해서, 제어되는 압력 조절기가 압축 공기관에 제공될 수 있다. 그러나, 그러한 압력 조절기는 시스템에 장착된 제어 장치 또는 상기 제어 장치와 시스템에 사이에 제공된 케이블 하니스에 대한 부가적인 트리거링 및 복잡한 개조를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 환원제 도우징 시스템 내에서 가능한 간단하게 공기 압력을 조절하는 데 있다.
상기 목적은 청구항 제 1항의 특징을 가진 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 환원제 도우징 시스템의 압력 매체관 내의 공기 압력이 간단하게 조절될 수 있다. 따라서 예컨대 종래의 해결책에 비하여 간단한 방법으로 다양한 특성을 가진 에어로솔이 형성될 수 있다. 공기 회로 또는 압력관 내에 종래에 사용된 감압 밸브 및 추가적인 압력 조절기가 생략될 수 있다. 본 발명에 따른 클록(clocked) 트리거링될 수 있는 밸브의 사용시 무단 압력 조절 및 공기 회로의 차단이 구현될 수 있다. 그럼으로써 파라미터로서 공기 압력을 이용해서, 3차원의 분사 특성 맵이 형성됨으로써, 시스템 이용도와 시스템 효율이 개선될 수 있다.
클록 트리거링될 수 있는 밸브에 의한 본 발명에 따른 제어 또는 조정은 정확한 도우징과 필요한 공기 압력의 일시적인 증가 또는 감소를 가능하게 한다. 그럼으로써 혼합물(에어로솔) 형성이 개선되고 실행될 질소 산화물 변환이 특히 환원제의 분사 범위의 한계치 영역에서 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예는 종속 청구항의 대상이다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 클록 트리거링될 수 있는 밸브가 2/2 방향 밸브로서 구현된다. 상기의 2/2 방향 밸브는 저렴하며 실제로 견고하고 신뢰성이 있는 것으로 나타났다. 상기 밸브에 의해 예컨대 부스터 기능(공기 압력의 단시간 상승)이 구현 가능하며, 상기 기능으로 환원제 도우징 시스템 내의 관과 홀이 시스템 내의 일시적인 압력 상승을 통해 프리 블로잉(free-blowing)될 수 있다.
바람직하게, 사용되는 환원제로는 요소 또는 요소 수용액이 있다.
본 발명은 하기에서 첨부된 도면을 참고로 자세히 설명된다.
도 1은 공기 압력관에서 공기 압력을 조정하기 위해 종래에 사용된 시스템의 개략적인 블록 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예의 마찬가지로 개략적인 블록 회로도.
도 3은 본 발명에 따라, 클록 트리거링될 수 있는 밸브의 듀티 사이클에 따라 조정 가능한 압력을 설명하기 위한 그래프.
환원제 도우징 시스템의 동작 및 구성은 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 간단히 설명하자면 환원제, 예컨대 요소 수용액이 믹싱 챔버(10)로 공급된다. 상기 믹싱 챔버에서는 환원제에 압축 공기가 제공됨으로써 에어로솔이 형성된다. 압축 공기의 공급이 본 발명의 대상이므로, 이 점과 관련해서 환원제 도우징 시스템을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 기초가 되는 선행 기술이 설명된다. 압축 공기 저장 용기(1)로부터 압축 공기가 압축 공기관(2a), 예컨대 압력을 7 바아로 낮추는 제 1 감압 밸브(3), 2/2 방향 밸브(4), 예컨대 압력을 1 바아로 낮출 수 있는 추가 감압 밸브(5) 및 추가 압축 공기관(2b)을 통해 믹싱 챔버(10)에 공급될 수 있다. 압축 공기관(2b) 내의 압력은 압력 센서(6)에 의해 검출되며, 상기 압력 센서는 검출된 압력값을 예컨대 (도시되지 않은) 제어 장치에 제공한다.
도 1에 도시된 장치를 통해서는 감압 밸브(3,5)에 의해 미리 조정된 압력만이 조정될 수 있다. 2/2 방향 밸브(4)는 압축 공기관(2a 또는 2b)을 통한 공기 공급을 차단(도시된 상태) 및 허용하는 역할만 한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 도시한다. 도 1과 동일하거나 유사한 부분은 동일한 도면 부호를 갖는다. 역시 압축 공기 저장 용기(1)가 제공된다. 상기 압축 공기 저장 용기(1)로부터 압축 공기가 압축 공기관(2a,2b)을 지나 믹싱 챔버(10)로 공급될 수 있다. 압축 공기관(2a,2b)에서 압력 제어 또는 조정을 위해 단 하나의 2/2 방향 밸브(14)가 제공된다. 상기 밸브(14)는 본 발명에 따라 클록 트리거링될 수 있다.
도 3 에는 그러한 클록 트리거링 가능한 2/2 방향 밸브(14)를 사용해서 관(2b) 내에서 조정될 수 있는 압력이 도시된다. 도 3에는 예를 들어 0 부터 60% 까지의 듀티 사이클이 도시된다. 듀티 사이클의 적합한 조정에 의해 0 내지 2.5 바아의 압력이 조정될 수 있다. 물론, 듀티 사이클이 크면 높은 압력이 조정될 수 있다. 여기에서는 예컨대 초기 압력, 즉 압축 공기 저장 용기(1) 또는 관(2b)의 압력이 약 6 바아로 가정된다. 압축 공기 저장 용기(1)에 더 높은 압력을 공급하는 것도 가능하며, 압축 공기 저장 용기(1)와 밸브(14) 사이에 적절한(도면에 도시되지 않음) 감압 밸브를 배치하는 것도 가능하다.

Claims (3)

  1. 환원제-에어로솔을 형성하기 위해 환원제에 압축 공기를 공급하는 수단(10)을 이용해서, 촉매식 배기 가스 후처리 분야에서 사용되는 환원제를 도우징하기 위한 방법으로서, 압축 공기가 압축 공기관(2a,2b)을 통해 환원제에 공급되는 환원제 도우징 방법에 있어서,
    상기 압축 공기관(2a,2b) 내에 제공된 밸브(14)가 클록(clocked) 트리거링되고, 상기 밸브의 듀티 사이클은 상기 압축 공기관 내의 조정 또는 조절될 압력에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 환원제 도우징 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밸브(14)로서 2/2 방향 밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 환원제 도우징 방법.
  3. 제 1 또는 제 2항에 있어서, 상기 환원제로서 요소 또는 요소 수용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 환원제 도우징 방법.
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