KR100774767B1 - 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일산화탄소 배출량이 엔진 내구진행에 따라 증가하는 것을 감안하여 촉매 귀금속량을 최대치로 선정하지 않게 하도록 일정한 일산화 탄소를 배출하게 하는 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법에 관한 것이며, 차량 주행계 거리에 따른 보정계수 계산단계; 에어히터 작동시간에 차량 주행계 거리에 따른 보정계수를 곱한 시간 값으로 에어히터를 동작시키는 최종 에어히터 작동단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

촉매, 엔진, 에어히터, 일산화탄소

Description

촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법 { A operating method of air heater with regard to a blazing catalyst}

도 1은 배기가스 온도에 따른 일산화탄소 배출량을 나타낸 그래프

도 2는 내구진행에 따른 일산화탄소 배출량을 나타낸 그래프

도 3은 에어히터 작동시간 거리별 보정 로직을 도시한 플로우 챠트

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

1 : 촉매 활성화 온도 2 : 촉매귀금속양 선정기준

본 발명은 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일산화탄소 배출량이 엔진 내구진행에 따라 증가하는 것을 감안하여 촉매 귀금속량을 최대치로 선정하지 않게 하도록 일정한 일산화 탄소를 배출하게 하는 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법에 관한 것이다.

승용 디젤 차량의 수요가 증가함에 따라 저 배기량의 디젤엔진이 개발되고 상품화되고 있다.

승용 디젤 차량은 차량 무게가 가볍기 때문에 저부하 인한 저배기량의 엔진이 주를 이루고 있다. 이러한 저 배기량의 디젤 엔진은 상대적으로 미연소 구간이 맣아 배출가스중 일산화 탄소의 배출량이 높다.

이러한 일산화탄소 배출량 저감을 위해 촉매의 귀금속량을 많이 넣어 원가 상승의 원인이 된다.

또한 촉매의 활성화 온도에 도달시간을 빨리 하기 위해 엔진 워밍업 전에 에어히터 등의 하드웨어를 추가하여 배기가스 온도를 미리 높이는 기술이 있다.

도 1에 도시되어 있듯이, 일산화 탄소 저감에 가장 영향이 큰 것은 촉매이다. 디젤차량의 촉매는 귀금속인 백금을 코팅하여 사용되고, 단품의 가격이 비싼 단점이 있으나 정화 효율이 우수하다는 장점이 있다.

촉매는 도 1의 그래프와 같이 촉매활성화 온도(1)이상에서 정화효율이 높아진다. 그래프에서 촉매활성화온도(1) 이상에서 일산화탄소 배출량이 급격하게 저감되는 것을 볼 수 있다.

따라서 시동 초기에 촉매 활성화 온도에 빨리 도달할 수 있도록 엔진 흡기온도를 높이는 여러가지 방법을 사용하고, 최근 적용이 되고 있는 에어히터(Air Heaer)가 주목받고 있다.

에어히터는 인매니폴더 전단에 장차되어 시동초기 일정 시간동안 전류를 인가하여 열선을 통해 열을 발생시키고, 발생된 열의 열전달을 통해 엔진 흡기온도를 상승시켜 미연소를 방지하며, 배기가스 온도를 상승시키는 장치이다.

에어히터의 작동을 통해 일산화탄소 배출량을 70% 이상 저감시킬 수 있기 때문에 촉매의 귀금속량을 줄여 원가를 낮출 수 있다.

하지만 에어히터 작동시 엔진 부하를 상승시켜 연비 악화 및 배출가스 중의 NOx, PM, CO2 를 증가시키므로 작동시간을 최소화하여 사용해야 하는 문제가 있다.

그리고 엔진의 내구가 진행되면서 촉매 또한 열화가 진행된다. 촉매의 열화는 촉매활성화 온도를 높여 내구에 따라 일산화탄소 배출량이 증가하게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이 내구에 다른 변화량을 감안하여 촉매의 귀금속량과 사이즈를 결절하게 되는데 촉매귀금속량 선정기준(2)은 내구 진행에 따른 최대의 일산화탄소 배출량을 기준으로 한다.

따라서 설계시 안전율을 고려하여 높은 귀금속량을 선정하여 원가 상승이 되는 문제가 발생한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 엔진의 내구 진행에 따라 일산화탄소 배출량이 증가되는 것을 방지하고자 주행거리에 비례하여 에어히터 작동시간을 늘려 일산화탄소 배출량을 일정수준으로 맞추어 투입되는 귀금속량을 최소화할 수 있게 하는 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법을 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 차량 주행계 거리에 따른 보정계수 계산단계; 에어히터 작동시간에 보정계수를 곱한 시간 값으로 에어히터를 동작 시키는 최종 에어히터 작동단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고, 차량 주행계 거리에 따른 보정계수는 주행거리 0일때 보정계수가 1이고, 주행거리 20,000km 일때 보정계수 1.3이며, 주행거리 40,000km 일때 보정계수는 1.6이고, 주행거리 60,000km 일때 보정계수 1.8이며, 주행거리 80,000km 일때 보정계수는 2를 적용하여 에어히터 작동시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법을 제공하고자 하는 목적이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석하여서는 되지 않고, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3은 본 발명에서 사용하는 에어히터 작동시간 거리별 보정 로직을 도시한 플로우 챠트로서, 원래 설정된 에어히터 작동시간에 차량주행계 거리에 따른 보정계수를 곱하여 나온 시간값으로 최종 에어히터 작동시간을 결정한다.

본 발명은 엔진 내구 진행에 따라 일산화탄소 배출량이 증가되는 것을 방지하고자 주행거리에 비례하여 에어히터 작동시간을 늘려 일산화탄소 배출량을 일정 수준으로 맞추어 귀금속량을 최소화할 수 있게 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 우선 차량 주행계 거리에 따른 보정계수 계산단계를 거쳐야 하고, 이러한 보정계수 커브는 아래에서 설명한다.

원래 설정된 에어히터 작동시간에 차량 주행계 거리에 따른 보정계수를 곱한 시간 값으로 에어히터를 동작시키는 최종 에어히터 작동단계를 거치는 것으로 촉매 열화에 따른 보정을 할 수 있게 된다.

차량주행계거리에 있는 데이타를 차량주행계거리에 따른 보정계수 커브에 적용시키되, 이러한 보정계수 커브는 아래의 수치 데이타를 기준으로 만든 것을 사용한다.

차량 주행계 거리에 따른 보정계수는 주행거리 0일때 보정계수가 1이고, 주행거리 20,000km 일때 보정계수 1.3이며, 주행거리 40,000km 일때 보정계수는 1.6이고, 주행거리 60,000km 일때 보정계수 1.8이며, 주행거리 80,000km 일때 보정계수는 2를 적용하여 에어히터 작동시간을 계산하며, 80,000km 이후는 이 커브를 연장하여 보정계수를 결정한다.

이는 가장 바람직한 보정계수로서, 80,000km 일때 최초 에어히터 작동시간보다 두배의 에어히터 작동시간으로 에어히터를 작동하게 되면 최소 귀금속량으로 일산화탄소 배출량을 조절할 수 있게 된다.

에어히터 작동을 초기에는 적은 시간 동안 진행하다가, 촉매열화가 발생하는 내구진행에 따라 시간을 늘여 일산화탄소 배출을 줄여준다.

이상과 같이 본 발명은 주행거리별로 에어히터 작동시간을 조정함으로써 촉매 열화에 의한 일산화탄소 열화계수 즉 내구에 따른 일산화탄소 배출량증가에 대한 조정이 가능하므로 최소의 귀금속을 적용할 수 있는 효과가 있다.

프레쉬(Fresh) 촉매의 높은 정화율을 이용하여 최소 에어히터 작동을 통해 최대 연비를 달성하므로 이산화탄소 규제에 만족되는 효과가 있고, 고연비 차량을 개발할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 에어히터가 적용된 저배기량 디젤엔진에 있어서,

   차량 주행계 거리에 따른 보정계수 계산단계;

   에어히터 작동시간에 차량 주행계 거리에 따른 보정계수를 곱한 시간 값으로 에어히터를 동작시키는 최종 에어히터 작동단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법.
2. 제 1 항에 있어서, 차량 주행계 거리에 따른 보정계수는 주행거리 0일때 보정계수가 1이고, 주행거리 20,000km 일때 보정계수 1.3이며, 주행거리 40,000km 일때 보정계수는 1.6이고, 주행거리 60,000km 일때 보정계수 1.8이며, 주행거리 80,000km 일때 보정계수는 2를 적용하여 에어히터 작동시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 촉매 열화를 고려한 에어히터 작동방법.

Images