KR100721244B1 - 자동차의 배기 가스 정화 방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 배기 가스를 정화시키기 위한 촉매 온도를 설정 온도 이상 가열을 방지하기 위한 자동차의 배기 가스 정화 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, a) 외부로부터 공급되는 냉각수 온도 정보, 공기량 정보, 점화 시기정보, 및 차속 정보를 수신하는 단계; b) 수신된 냉각수 온도 정보가 미리 설정된 제1 소정치와 비교하여 냉각수 온도 정보가 제1 소정치 이상인 경우 수신된 공기량 정보를 미리 설정된 제2 소정치와 비교한 후 공기량 정보가 상기 제2 소정치 이상인 경우 수신된 점화 시기 정보를 미리 설정된 제3 소정치와 비교하는 단계; c) 상기 점화 시기 정보의 제3 소정치의 비교 결과 상기 점화 시기 정보가 제3 소정치 이하인 경우 추가 연료 분사를 실행하여 촉매의 가열을 방지하는 단계; d) 상기 수신된 공기량 정보가 제2 소정치 이하이고 상기 수신된 점화 시기 정보가 상기 제3 소정치 이상인 경우 수신된 차속 정보를 미리 설정된 제4 소정치와 비교하는 단계; 및 e) 상기 차속 정보와 미리 설정된 제4 소정치의 비교 결과 상기 차속 정보가 상기 제4 소정치 이상인 경우 상기 c) 단계로 진행하여 상기 추가 연료 분사를 실행하는 단계를 포함한다.

자동차, 엔진, 배기 가스, 촉매, 리어 산소센서

Description

자동차의 배기 가스 정화 방법{METHOD FOR CLEANING EXHAUST GAS OF CAR}

도 1은 일반적인 자동차의 배기 가스 정화 방법에 있어 차속에 대한 촉매 온도를 보인 도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 자동차의 배기 장치의 구성을 보인 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 배기 가스 정화 과정을 보인 흐름도이다.

도 4는 도 3에 도시된 엔진제어유닛의 제어에 있어, 차속에 대한 촉매 온도를 보인 도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 에어미터 13 : 에어 펌프

15 : 연료 분사기 17 : 공기 연료 중화기

19 : 프론트 산소 센서 21 : 엔진 제어 유닛

25 : 삼원 촉매

본 발명은 자동차의 배기 가스 정화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차속에 따라 추가 연료 분사를 실행하여 촉매의 가열을 방지할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.

산업화의 발달로 인하여 배기 가스에 의한 환경오염이 증가하자 각국에서는 자동차의 배기가스를 규제하는 법규를 강화하고 있다. 특히, 북미의 OBD II(On Board Diagnosis II)규정은 수입되는 자동차에 대한 배기 가스 규제를 더욱 강화시키고 있다.

상기와 같이 배기 가스의 규제가 엄격하게 됨에 따라, 비교적 큰 엔진에서는 EGR (Exhaust Gas Recirculation system)이나 점화시기 제어 장치를 주체로 한 사전 처리만으로는 규제치를 맞추는 것이 어렵다.

따라서, 사전 처리는 될 수 있으면 가볍게 하고 엔진 성능을 중요시하여 이미 배출된 산화 질소는 대기로 배출될 때까지 배기계에서 사후 처리하고 있다.

대부분의 나라에 있어서 자동차 차량용 방출의 인정할 수 있는 배기 가스 레벨은 주행 마일 또는 킬로미터당 배기 가스의 여러 구성성분의 무게에 근거하여 약정되었으며, 차량 무게 또는 엔진의 크기에 상관없이 적용을 제한한다.

따라서 연료 소비 속도가 단위 주행 거리 당 발생된 여러 가지 배기 가스 구성 성분의 무게에 있어 상응하는 환원과 함께 환원시킬 수 있는 상대적으로 경 무게의 소형의 차량의 생산이 증가되는 추세에 있다.

제어되어야만 하는 배기 가스의 세가지 중요한 구성 성분은 탄화수소(HC), 질소의 산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO)이다. NOx는 질소로부터 산소를 분리하여 환원 환경 내에서의 입증을 요구하는 촉매에 의해 처리되었다.

내연기관 차량의 배기 시스템에서의 촉매 사용은 널리 공지되었으며 배기 가 스 방출의 제어로 실행되었다. 어떤 한 실린더 또는 많은 실린더로부터 배기 가스를 실린더 또는 엔진의 실린더의 실질적 배기구로부터 다수 하부에 배기 시스템 내의 촉매 부분품을 위치하여서 실린더의 움직임과 촉매 도달 시간 사이에서 어느 정도로 혼합할 수가 있는 것이 관례적이다. 따라서 배기 가스의 여러 구성성분의 분포는 촉매에 의해 존재할 때 균일 혼합물에 접근한다. 자동차 형태의 4행정 사이클 엔진에 적용되는 세 방식 촉매 시스템의 변환 효율이 촉매에 존재하는 배기 가스의 공기/연료비에 실질적으로 의존한다는 것과, 이러한 촉매 온도가 냉각수 온도, 공기량, 및 점화 시기에 따라 추가 연료 분사함으로써, 일정하게 유지된다는 것은 이미 공지되어 있다. 즉, 첨부된 도면의 제 1 도에 구성된 그래프로부터 보여진 바와 같이, 촉매의 온도는 추가 연료 분사를 통한 제어임에도 불구하고 차속이 140 내지 150 km/h인 경우 930도씨 까지 상승되고 이 경우 촉매 부분품이 손상되며 그로 인해 유해한 배기 가스가 그대로 대기 중에 노출되는 문제점이 발생하였다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 추가 연료로 인해 촉매 온도가 냉각수 온도 정보, 공기량 정보, 점화 시기 정보에 따라 기 설정된 임계치 이상으로 가열되는 것을 방지하기 위해 주행 중 차속에 따라 추가 연료 분사를 실행함으로써, 촉매 가열로 인한 자동차의 손상을 미연에 방지하여 자동차의 유해 성분의 배기 가스로 인한 환경 오염을 미연에 방지할 수 있는 자동차의 배기 가스 정화 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,

촉매를 통해 유해한 배기 가스를 무해한 배기 가스로 전환시켜 대기 중으로 배출하는 자동차의 배기 가스 정화 방법에 있어서,

a) 주행 중 외부로부터 공급되는 냉각수 온도 정보, 공기량 정보, 점화 시기 정보, 및 차속 정보를 수신하는 단계;

b) 수신된 냉각수 온도 정보가 미리 설정된 제1 소정치와 비교하여 냉각수 온도 정보가 제1 소정치 이상인 경우 수신된 공기량 정보를 미리 설정된 제2 소정치와 비교한 후 공기량 정보가 상기 제2 소정치 이상인 경우 수신된 점화 시기 정보를 미리 설정된 제3 소정치와 비교하는 단계;

c) 상기 점화 시기 정보의 제3 소정치의 비교 결과 상기 점화 시기 정보가 제3 소정치 이하인 경우 촉매 온도가 기 설정된 임계치 이상으로 가열을 방지하기 위해 추가 연료 분사를 실행하여 단계;

d) 상기 수신된 공기량 정보가 제2 소정치 이하이고 상기 수신된 점화 시기 정보가 상기 제3 소정치 이상인 경우 수신된 차속 정보를 미리 설정된 제4 소정치와 비교하는 단계; 및

e) 상기 차속 정보와 미리 설정된 제4 소정치의 비교 결과 상기 차속 정보가 상기 제4 소정치 이상인 경우 상기 c) 단계로 진행하여 상기 추가 연료 분사를 실행하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 차속에 따라 추가 연료 분사를 실행하여 가열되는 촉매를 식혀줌으로써, 촉매의 가열로 인한 자동차의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

제2는 본 발명이 적응되는 자동차 연소 계통의 전체 블록도를 나타낸 것이 고, 도 3은 도 2에 도시된 엔진 제어 유닛을 통해 자동차의 배기 가스 정화 과정을 보인 동작 흐름도이며, 도 4는 도 3에 도시된 엔진 제어 유닛을 통해 제어된 차속에 대한 촉매 온도를 보인 그래프이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 공기의 유입량을 나타내는 에어 미터(11)와, 공기를 제공하는 에어 펌프(13)와, 연료를 분사시키는 연료분사기(15)와, 최적 연소 상태를 제공하기 위해 상기 공기와 연료를 중화시키는 공기연료 중화기(17)와, 배기가스 중의 산소 함량을 감지하는 프론트(Front) 산소 센서(19)와,상기의 최적의 연소 상태를 만들기 위해 상기 산소센서(19)에 의한 전기 신호에 의해서 상기 에어 미터(11)로부터 공기 연료 중화기(17)에 유입되는 공기와 상기 연료분사기(15)로부터 제공되어 공기 연료 중화기(17)에 분사되는 연료량을 비례 제어하는 엔진 제어 유닛(21)과, 산소와 연료가 혼합되어 연소된 배기 가스에 열을 발생하고 발생된 열에 의해서 미리 가열된 촉매제로 배기 가스를 정화하는 삼원 촉매(25)로 구성된다.

배기가스를 정화하기 위해서는 엔진을 시동시키지 전에 전기신호에 의해서 삼원 촉매(25)의 촉매제를 가열시켜 촉매제의 온도를 190℃ 이상으로 상승시켜야 하다.

상기한 OBD II 규정에 촉매에 손상이 발생되어 점화가 일어나지 않을 경우를 자기 진단 가능하게 하도록 규정하고 있으므로, 삼원 촉매의 후단에 별도로 리어(rear) 산소 센서를 장착하여 촉매의 작용 여부를 판단하고 있다.

상기 엔진 제어 유닛(21)은 상기 에어 미터(11)의 공기량, 엔진의 가열을 방지하기 위해 소정 위치에 설치되는 냉각수 온도 센서의 냉각수 온도, 상기 연료 분사기(15)의 점화 시기, 및 엔진(E) 회전수로부터 공급되는 차속을 통해 촉매의 가열을 방지하기 위해 연료 분사기(15)의 추가 연료 분사를 실행하도록 제어하는 프로그램을 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 자동자의 배기 가스 정화 과정을 보다 상세히 설명한다.

자동차에 시동이 걸려 전원이 인가된 후 자동차가 주행하게 되면(단계 101), 상기 연료 탱크 내의 연료는 엔진(E)에 분사되고, 이 분사된 연료는 에어 펌프(13)를 통해 인입되는 공기와 혼합되어 순간적으로 기화되면서 폭발 행정을 실행한다.

이때 상기 엔진(E)에서 배출되는 배기 가스의 온도가 활성화 온도에 도달하게 되면 삼원 촉매(25)는 활성화되고(단계 103) 상기 엔진(E)을 통해 배출되는 배기 가스는 상기 단계(103)를 통해 활성화된 삼원 촉매(25)를 통해 정화된다(단계 105)

이어 상기 엔진 제어 유닛(21)은 자동차의 주행 중 냉각수 온도, 공기량, 점화시기, 및 차속을 수신하고(단계 107) 수신된 냉각수 온도를 미리 저장된 제1 소정치와 비교한다(단계 109).

상기 단계(109)의 비교 결과 냉각수 온도가 상기 제1 소정치 이상인 경우 상기 엔진 제어 유닛(21)은 수신된 공기량을 미리 저장된 제2 소정치와 비교하고(단계 111), 수신된 공기량이 제2 소정치 이상인 경우 수신된 점화 시기를 미리 저장된 제3 소정치와 비교한다(단계 113).

상기 단계(111) 및 단계(113)를 통해 공기량이 제2 소정치 이상이고, 점화 시기가 제3 소정치 이하인 경우 엔진 제어 유닛(21)은 상기 연료 분사기(15)를 통해 추가 연료 분사를 실행하여(단계 115) 가열된 촉매 온도를 하강시킨다.

한편, 상기 엔진 제어 유닛(21)은 상기 단계(111) 및 단계(113)를 통해 공기량이 제2 소정치 이상이고, 점화 시기가 제3 소정치 이하가 아닌 경우 상기 단계(107)를 통해 수신된 차속 정보와 미리 저장된 제4 소정치와 비교한다(단계 117). 이어 상기 차속 정보가 제4 소정치 이상인 경우 상기 단계(115)로 진행하여 추가 연료 분사를 실행한다.

따라서 상술된 본 발명에 따르면, 차속에 따라 추가 연료 분사를 실행하여 도 4에 도시된 바와 같이, 가열된 촉매의 온도가 하강된다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 배기 가스 정화 방법은, 차속에 따라 추가 연료 분사를 실행하여 촉매의 가열을 방지함으로써, 촉매 지나친 가열로 인한 자동차의 손상을 미연에 방지하여 자동차의 유해 성분의 배기 가스로 인한 환경 오염을 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻는다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (1)

1. 촉매를 통해 유해한 배기 가스를 무해한 배기 가스로 전환시켜 대기 중으로 배출하는 자동차의 배기 가스 정화 방법에 있어서,

   a) 주행 중 외부로부터 공급되는 냉각수 온도 정보, 공기량 정보, 점화 시기 정보, 및 차속 정보를 수신하는 단계;

   b) 수신된 냉각수 온도 정보가 미리 설정된 제1 소정치와 비교하여 냉각수 온도 정보가 제1 소정치 이상인 경우 수신된 공기량 정보를 미리 설정된 제2 소정치와 비교한 후 공기량 정보가 상기 제2 소정치 이상인 경우 수신된 점화 시기 정보를 미리 설정된 제3 소정치와 비교하는 단계;

   c) 상기 점화 시기 정보의 제3 소정치의 비교 결과 상기 점화 시기 정보가 제3 소정치 이하인 경우 촉매 온도가 기 설정된 임계치 이상으로 가열을 방지하기 위해 추가 연료 분사를 실행하여 단계;

   d) 상기 수신된 공기량 정보가 제2 소정치 이하이고 상기 수신된 점화 시기 정보가 상기 제3 소정치 이상인 경우 수신된 차속 정보를 미리 설정된 제4 소정치와 비교하는 단계; 및

   e) 상기 차속 정보와 미리 설정된 제4 소정치의 비교 결과 상기 차속 정보가 상기 제4 소정치 이상인 경우 상기 c) 단계로 진행하여 상기 추가 연료 분사를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기 가스 정화 방법.

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