KR100839949B1

KR100839949B1 - 도우징 시스템

Info

Publication number: KR100839949B1
Application number: KR1020070005246A
Authority: KR
Inventors: 황재근; 김재경; 김경남; 임재규
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-06-20

Abstract

본 발명은 도우징 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 도우징 시스템은 엔진의 배기 라인 상에 설치되는 촉매컨버터장치로 환원제-공기 혼합물을 분사하여 질소산화물(nitrogen oxide)을 제거하는 도우징 시스템에 있어서, 상기 환원제 및 공기를 혼합하여 촉매컨버터장치로 분사하는 도우징장치, 내부에 수용된 환원제를 상기 도우징장치에 공급하는 탱크모듈, 상기 도우징장치에 공기를 공급하는 공기공급장치, 상기 도우징장치를 제어하여 촉매컨버터장치로 공급되는 환원제의 양을 조절하는 ECU(electronic control unit)를 포함한다.

따라서, 도우징 시스템를 통해 촉매컨버터장치로 환원제-공기 혼합물을 분사함으로써 질소산화물(NOx)을 보다 효과적으로 제거할 수 있어 환경오염을 현저하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

도우징 시스템, 질소산화물, 촉매컨버터장치, 환원제, 미싱챔버

Description

도우징 시스템{DOSING SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 도우징 시스템을 대략적으로 나타낸 흐름도.

도 2는 본 발명에 따른 도우징 시스템을 대략적으로 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 도우징 시스템의 구성중 도우징장치를 나타낸 정면도 및 사시도.

도 4는 도 3에 표시된 A-A선 단면도.

도 5는 도 3에 표시된 B-B선 단면도.

도 6은 도우징장치에 설치되는 믹싱장치를 나타낸 단면도 및 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 촉매컨버터장치

200 : 도우징 시스템

210 : 도우징장치 211 : 도우징바디

211a : 환원제 유입구 211b : 환원제 회수구

211c: 공급유로 211d: 회수유로

212 : 믹싱바디 212a: 믹싱챔버

212b : 공기 유입구 212c: 연결캡

213 : 솔레노이드밸브 214 : 압력센서

215 : 온도센서 216 : 인젝터

217 : 분사노즐 218 : 레귤레이터

219 : 믹싱장치 219a : 환원제 공급구멍

219b : 공기 공급홈 219c: 오링

220 : 탱크모듈 221 : 탱크바디

222 : 펌프 223 : 온도센서

224 : 레벨게이지 225 : 환원제 공급라인

226 : 환원제 회수라인 227 : 필터

230 : 공기공급장치 231 : 솔레노이드밸브

232 : 레귤레이터 233 : 필터

240 : ECU

본 발명은 도우징 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디젤 엔진의 배기라인에 설치된 촉매컨버터장치에 환원제를 분사하여 배기가스 중 질소산화물을 현저하게 제거할 수 있는 도우징 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진에는 연료의 연소 후 발생되는 배기가스가 다량 발생되며, 이러한 배기가스에는 대기오염의 주원인이 되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 및 질소산화물(NOx) 등이 다량 포함되어 있다.

상기한 자동차의 배기가스 중에 포함된 유해가스를 보다 무해한 가스로 산화/환원시켜주기 위해 촉매컨버터장치가 설치되며, 상기 촉매컨버터장치는 엔진의 배기 매니폴드 후방에 연결된 배기파이프에 라인상에 형성된다.

상기 촉매컨버터장치는 SCR(Selective Catalytic Reduction)와 저장촉매 컨버터로 구분되며, 상기 SCR는 요소(Urea) 또는 암모니아 환원제 공급을 통해 재생되고, 상기 저장 촉매컨버터는 내연기관 연료인 탄화수소(HC)로 재생된다.

그리고, 상기 촉매컨버터장치의 일례로서, 대한민국 공개특허번호 제2006-0098999호에 개시된 바 있다.

상기 촉매컨버터장치는 배기가스에 포함된 매연입자를 포집하기 위한 촉매가 하우징에 수용되고, 상기한 촉매에 포집된 매연입자는 엔진의 운전모드에 따라서 배기가스가 지닌 고온에 의해서 열적재생이 이루어지도록 형성된 촉매컨버터에 있어, 인너 하우징과 아웃터 하우징으로 구분되어, 아웃터 하우징의 내측을 전진방향으로 유입되는 배기가스가 아웃터 하우징의 끝단부에서 인너 하우징의 내측을 역방향으로 흐르도록 유도하기 위한 순환유로가 형성된 하우징과, 상기한 인너 하우징이 내측에 상기한 촉매를 수용하며, 그 전방은 상기한 순환유로를 통해 촉매의 전방으로 유도된 배기가스가 촉매를 향하도록 개구된 촉매 케이스와, 상기 하우징의 유입구를 통해 유입되는 배기가스가 아웃터 하우징의 내주연과 인너 하우징의 외주 연 사이에 마련된 순환유로로 흐르도록 제어하기 위해 상기 인너 하우징의 입구부에 형성되는 차단밸브를 포함하여 구성된다.

한편, 자동차의 가솔린엔진은 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 및 질소산화물(NOx)이 균일하게 포함되어 있는 반면, 디젤엔진은 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)의 농도가 가솔린 엔진에 비해 상대적으로 적으나 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM)이 많이 포함되어 있다.

그러나, 상기 종래의 촉매컨버터장치만으로는 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 질소산화물(NOx)을 효과적으로 제거하지 못해 외부로 배출시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 디젤엔진이 장착되는 자동차에는 질소산화물(NOx)만을 산화/환원시키기 위한 별도의 장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 디젤엔진의 배기 라인상에 설치된 촉매컨버터장치에 환원제를 공급하여 질소산화물(NOx)을 제거하는 도우징 시스템을 설치하는데 그 목적이 있다.

즉, 도우징 시스템은 내부에 충전된 환원제를 공급하는 탱크모듈, 공기탱크와 연결되어 공기를 공급하는 공기공급장치, 상기 탱크모듈 및 공기공급장치를 통해 공급되는 환원제 및 공기를 혼합하고 촉매컨버터장치 전단의 배기관내에 분사하는 도우징장치, 상기 도우징장치에 공급되는 환원제양을 조절하는 ECU를 포함하며, 이를 통해 촉매컨버터장치 내를 통과하는 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하게 된다.

또 다른 목적은, 도우징 시스템의 탱크모듈에 충전된 환원제의 온도를 감지하는 온도센서를 설치하여 환원제의 온도를 실시간으로 확인할 수 있도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 탱크모듈에 충전된 환원제의 량을 식별할 수 있는 레벨게이지를 설치하여 환원제의 충전량을 실시간으로 확인할 수 있도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 공기공급장치에 솔레노이드밸브 및 레귤레이터를 설치하여 자동차의 공기탱크로부터 공급되는 공기를 선택적으로 차단할 수 있으며, 더불어 공기의 압력을 일정하게 조절할 수 있도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 탱크모듈과 도우징장치 내에 형성된 믹싱챔버 사이의 환원제 공급라인 상에 레귤레이터를 설치하여 공급되는 환원제가 일정한 압력이상 상승시 개방되어 회수라인을 통해 탱크모듈로 회수되도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 믹싱챔버 내에는 믹싱장치를 설치하여 믹싱챔버 내로 유입되는 공기와 환원제를 보다 용이하게 혼합되도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도우징 시스템은,

엔진의 배기 라인 상에 설치되는 촉매컨버터장치로 환원제-공기 혼합물을 공급하여 질소산화물(nitrogen oxide)을 제거하는 도우징 시스템에 있어서,

상기 환원제 및 공기를 혼합하여 촉매컨버터장치로 분사하는 도우징장치, 내부에 수용된 환원제를 상기 도우징장치에 공급하는 탱크모듈, 상기 도우징장치에 공기를 공급하는 공기공급장치, 상기 도우징장치를 제어하여 촉매컨버터장치에 공급되는 환원제양을 조절하는 ECU(electronic control unit)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도우징장치는 상기 탱크모듈의 환원제 공급라인 연결되는 도우징바디와, 상기 도우징바디의 일측에 결합되고 공기공급장치의 공기 공급라인이 연결되며 환원제 및 공기를 혼합하기 위한 믹싱챔버(mixing chamber)가 형성된 믹싱바디와, 상기 도우징바디의 유입구 측에 설치되어 탱크모듈을 통해 공급되는 환원제를 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브와, 상기 도우징바디 내로 공급되는 환원제의 압력 및 믹싱바디 내로 공급되는 공기의 압력을 감지하는 다수개의 압력센서와, 상기 도우징바디 내로 공급되는 환원제의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서를 통과하는 환원제를 믹싱챔버에 공급하는 인젝터와, 상기 믹싱챔버 내의 환원제-공기 혼합물을 촉매컨버터로 분사하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탱크모듈과 믹싱챔버 사이의 공급라인 상에는 공급되는 환원제가 일정한 압력이상 상승 시 개방되어 회수라인을 통해 탱크모듈로 회수되도록 하는 레귤레이터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 레귤레이터는 환원제의 압력이 4bar 또는 5bar이상 상승 시 개방되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 믹싱챔버에는 공기와 환원제를 용이하게 혼합시키기 위한 믹싱장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 믹싱장치의 상면은 믹싱챔버의 상면과 면밀착되게 결합되되 중앙에는 인젝터를 통해 공급되는 환원제가 통과되도록 환원제 공급구멍이 형성되며, 외주면은 믹싱챔버의 내주면에 면밀착되게 결합되되 주면에는 공기공급장치를 통해 공급되는 공기가 통과되도록 적어도 하나 이상의 공기 공급홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기 공급홈은 상기 믹싱장치의 상면에서 하면까지 수직하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기 공급홈은 상기 믹싱장치의 상면에서 하면까지 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 믹싱장치의 상면과 믹싱챔버의 상면 사이에는 누수 방지를 위한 오링(Oring)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 탱크모듈은 내부에 환원제가 수용되는 탱크바디와, 상기 탱크바디 내에 설치되고 환원제를 펌핑하여 도우징장치에 공급하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탱크모듈은 상기 탱크바디 내에 충전된 환원제의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탱크모듈은 상기 탱크바디 내에 충전된 환원제의 량을 식별할 수 있는 레벨게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펌프와 도우징장치 사이의 환원제 공급라인 상에는 필터가 구비 되는 것을 특징으로 한다.

상기 공기공급장치에는 자동차의 공기탱크로부터 도우징장치에 공급되는 공기를 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브와, 도우징장치로 공급되는 공기의 압력을 일정한 조절하는 레귤레이터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 레귤레이터와 도우징장치 사이의 공기 공급라인 상에는 필터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 ECU는 인젝터를 제어하여 촉매컨버터장치에 공급되는 환원제의 양을 조절하게 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환원제는 우레아(Urea) 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 디젤엔진의 배기라인 상에는 배기가스 중 유해가스를 제거하기 위한 촉매컨버터장치(100)가 설치되며, 상기 촉매컨버터장치(100)의 유입구 측에는 유해가스 중 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 본 발명의 주요 기술적 구성인 도우징 시스템(200)이 설치된다.

상기 촉매컨버터장치(100)는 공지된 기술로, 배기가스에 포함된 매연입자를 포집하기 위한 촉매가 수용된 하우징과, 상기한 촉매에 포집된 매연입자는 엔진의 운전모드에 따라서 배기가스가 지닌 고온에 의해서 열적재생이 이루어지도록 형성된 촉매컨버터를 포함한다.

상기 도우징 시스템(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 촉매컨버터장치 내를 통과하는 유해가스 중 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 것으로, 상기 환원제 및 공기를 혼합하여 촉매컨버터장치(100)에 분사하는 도우징장치(210)와, 내부에 수용된 환원제를 상기 도우징장치(210)에 공급하는 탱크모듈(220)과, 상기 도우징장치(210)에 공기를 공급하는 공기공급장치(230)와, 상기 도우징장치(210)를 제어하여 촉매컨버터장치(100)에 분사하는 환원제 양을 조절하는 ECU(240)를 포함한다.

상기 도우징장치(210)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 환원제 및 공기를 혼합하여 촉매컨버터장치(100)로 분사하기 위한 것이다.

즉, 도우징장치(210)는 후술되는 탱크모듈(220)과 연결되는 도우징바디(211)와, 후술되는 공기공급장치(230)와 연결되고 내부에 믹싱챔버(mixing chamber: 212a)가 형성된 믹싱바디(212)와, 환원제의 공급을 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브(213)와, 환원제의 온도를 감지하는 온도센서(214)와, 환원제 및 공기의 압력을 감지하는 다수개의 압력센서(215)와, 도우징바디(211) 내에 유입된 환원제를 믹싱챔버(212a)에 공급하는 인젝터(216)와, 믹싱챔버(212a) 내에 환원제-공기 혼합물을 촉매컨버터장치(100)로 분사하는 분사노즐(217)을 포함한다.

상기 도우징바디(211)의 일측에는 환원제가 공급되는 환원제 유입구(211a)와, 환원제가 배출되는 환원제 회수구(211b)가 각각 구비되며, 내부에는 환원제 유입구(211a)와 연통되는 공급유로(211c)와 환원제 회수구(211b)와 연통되는 회수유로(211d)가 각각 형성된다.

상기 믹싱바디(212)는 상기 도우징바디(211)의 저면에 결합되고, 내부에는 상기 공급유로(211c)와 연결되는 믹싱챔버(212a)가 형성되며, 일측면에는 공기가 공급되는 공기 유입구(212b)가 구비되고, 상기 공기 유입구(212b)는 믹싱챔버(212a)와 연결된다.

그리고, 상기 믹싱챔버(212a)의 하부에는 연결캡(212c)이 결합되며, 상기 연결캡(212c)을 통해 믹싱챔버(212a)와 후술되는 분사노즐(217)이 연결된다.

여기서, 상기 도우징바디(211)와 믹싱바디(212)는 제작함에 따라 일체로 제작할 수 있다.

상기 솔레노이드밸브(213)는 상기 도우징바디(211)의 측면에 설치되어 공급유로(211c)를 통과하는 환원제를 선택적으로 차단하게 된다.

상기 압력센서(214)는 환원제 및 공기의 압력을 실시간으로 감지하기 위한 것이다.

즉, 상기 압력센서(214)는 상기 도우징바디(211)의 상면에 설치되어 공급유로(211c)를 통과하는 환원제의 압력을 감지하게 되며, 또한, 믹싱바디(212)에 설치되어 공기 유입구(212b)를 통과하는 공기의 압력을 감지하게 되고, 상기와 같이 감지된 압력은 실시간으로 후술되는 ECU(240)에 전달된다.

상기 온도센서(215)는 상기 도우징바디(211)의 상면에 설치되어 공급유로(211c)를 통과하는 환원제의 온도를 감지하게 되며, 감지된 온도는 실시간으로 후술되는 ECU(240)에 전달된다.

상기 인젝터(216)는 상기 도우징바디(211)의 상면에 설치되어 공급라인(211c)을 통해 공급되는 환원제를 믹싱바디(212)의 믹싱챔버(212a)에 강제 공급하게 되며, 더불어 믹싱챔버(212a)에 공급되는 환원제의 공급량을 조절하게 된다.

상기 분사노즐(217)은 상기 믹싱챔버(212c) 내의 환원제-공기 혼합물을 촉매컨버터장치(100)로 분사하기 위한 것으로, 하단은 촉매컨버터장치(100) 전단의 배기관에 설치되어 환원제를 촉매컨버터장치(100)로 분사하게 되고, 상단은 연결캡(212c)의 저면에 결합된다.

그리고, 상기 공급라인(212c) 상에는 공급되는 환원제가 일정한 압력이상(4bar 또는 5bar이상) 상승시 회수라인(212d)을 통해 배출되도록 하는 레귤레이터(218)가 설치된다.

즉, 상기 레귤레이터(218)는 평상시에 회수라인(212d)를 차단하고 있다가 공급라인(212c) 상에 공급되는 환원제의 압력이 일정압력이상 상승하면, 회수라인(212d)을 개방하여 환원제의 일부를 배출시킴으로써 환원제의 압력을 조절하게 된다.

따라서, 도우징장치(210)는 환원제가 도우징바디(211)의 환원제 유입구(211a)를 통해 공급유로(211c)에 공급되며, 상기 공급유로(211c)에 공급된 환원제는 인젝터(216)를 통해 믹싱바디(212)의 믹싱챔버(212a)에 공급됨과 동시에, 공기는 믹싱바디(212)의 공기 유입구(212b)를 통해 믹싱챔버(212a)에 공급된다.

이때, 온도센서(215)는 공급유로(211c)를 통과하는 환원제의 온도를 실시간으로 감지하고, 압력센서(214)는 공급유로(211c)를 통과하는 환원제의 압력을 실시간으로 감지하여 설정치 이상 상승시 솔레노이드밸브(213)를 통해 환원제의 공급을 차단함과 동시에 레귤레이터(218)를 통해 환원제 회수구(211b)로 배출시켜 환원제의 압력을 일정하게 조절하게 된다.

상기와 같이 믹싱챔버(212a)에 공급되는 환원제 및 공기는 혼합되어 분사노즐(217)을 통해 촉매컨버터장치(100)로 분사되고, 이를 통해 질소산화물(NOx)을 제거하게 된다.

여기서, 상기 믹싱챔버(212a)에는 공기와 환원제를 보다 용이하게 혼합시키기 위한 믹싱장치(219)가 설치된다.

상기 믹싱장치(219)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 믹싱챔버(212a)에 설치되되, 상기 믹싱장치(219)의 상면은 믹싱챔버(212a)의 상면과 면밀착되게 결합되고, 중앙에는 인젝터(216)를 통해 공급되는 환원제가 통과되도록 환원제 공급구멍(219a)이 형성되며, 외주면은 믹싱챔버(212a)의 내주면에 면밀착되게 결합되고, 주면에는 공기가 통과되도록 다수개의 공기 공급홈(219b)이 형성된다.

또한, 상기 믹싱장치(219)의 상면과 믹싱챔버(212a)의 상면 사이에는 누수 방지를 위한 오링(219c)이 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 오링(219c)의 저면은 상기 믹싱장치(219) 상면에 형성된 홈에 끼움 고정되고, 상면은 믹싱챔버(212a)에 면밀착되어, 환원제가 믹싱장치(219)의 외주면으로 흘러내리는 것을 현저하게 방지할 수 있다.

상기 탱크모듈(220)은 환원제를 보다 용이하게 공급하기 위한 것으로, 내부에 환원제가 수용되는 탱크바디(221)와, 상기 탱크바디(221) 내에 설치되고 환원제를 펌핑하여 도우징장치(210)에 공급하는 펌프(222)를 포함한다.

상기 탱크바디(221) 내벽 하단에는 수용된 환원제의 온도를 감지하기 위한 온도센서(223)가 설치되며, 상기 온도센서(223)는 후술되는 ECU에 환원제의 온도를 실시간으로 전달하게 된다.

또한, 상기 탱크바디(221)의 상면에는 도우징바디(211)의 환원제 회수구(211b)와 연결되는 환원제 회수라인(226)과, 수용된 환원제의 량을 식별할 수 있는 레벨게이지(224)가 설치되며, 상기 레벨게이지(224)를 통해 환원제의 보충시기를 손쉽게 확인할 수 있다.

상기 펌프(222)는 도우징바디(211)의 환원제 유입구(211a)와 환원제 공급라인(225)을 통해 연결되며, 상기 환원제 공급라인(225) 상에는 필터(227)가 설치되며, 상기 필터(227)를 통해 이물질이 제거된 환원제 만을 도우징장치(210)에 공급하게 된다.

따라서, 상기 탱크모듈(220)은 탱크바디(221)에 수용된 환원제를 펌프(222)를 통해 펌핑하여 도우징바디(210)에 강제 공급하게 되며, 도우징바디(210)의 환원제 회수구(211b)를 통해 배출되는 환원제는 환원제 회수라인(226)을 통해 탱크바디(221)에 유입된다.

상기 공기공급장치(230)는 자동차에 설치되어 공기를 발생시키는 공기탱크(미도시)와 연결되어 도우징장치(210)에 공기를 공급하기 위한 장치이다.

여기서, 상기 공기공급장치(230)에는 자동차의 공기탱크로부터 도우징장치(210)에 공급되는 공기를 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브(231)와, 도우징장치(210)로 공급되는 공기의 압력을 일정한 조절하는 레귤레이터(232)가 설치된다.

그리고, 상기 레귤레이터(232)와 도우징장치(210) 사이의 공기 공급라인(234) 상에는 필터(233)가 설치되며, 상기 필터(233)를 통해 이물질이 제거된 공기만을 도우징장치(210)에 공급하게 된다.

상기 ECU(electronic control unit:240)는 상기 도우징장치(210), 공기공급장치(230) 및 탱크모듈(220)을 제어하며 특히 도우징장치(210)을 제어하여 촉매컨버터장치(100)에 분사되는 환원제양을 조절할 수 있다.

더욱 상세하게는 상기 ECU(240)는 도우징장치(210)의 압력센서(214), 온도센서(215), 솔레노이드밸브(213), 인젝터(216)와 연결되며, 배기조건 및 엔진조건에 따른 설정값에 따라 인젝터(216)를 제어하여 환원제의 공급량을 조절하게 된다.

또한, 상기 ECU(240)는 공기공급장치(230)의 솔레노이드밸브(231)와 연결되어 선택적으로 공기의 흐름을 차단할 수 있다.

또한, 상기 ECU(240)는 탱크모듈(220)의 펌프(222), 온도센서(223), 레벨게이지(224)와 연결되며, 펌프(222)를 일정 RPM으로 제어하여 정량의 환원제를 도우징 장치로 공급하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 도우징 시스템의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 탱크모듈(220)의 펌프(222)에 의해 탱크바디(221)에 수용된 환원제는 환원제 공급라인(225), 환원제 유입구(211a)를 통해 도우징바디(211)의 공급유로(211c)에 공급된 후, 인젝터(216)에 의해 믹싱바디(212)의 믹싱챔버(212a)로 공급된다.

그리고, 자동차에 설치된 공기탱크에서 발생되는 공기는 공기공급장치(230)에 의해 믹싱바디(212)의 공기 유입구(212b)로 공급된 후, 믹싱챔버(212a)로 공급된다.

이와 같이 상기 믹싱챔버(212a)에 공급되는 환원제와 공기는 혼합되어 분사노즐(217)을 통해 촉매컨버터장치(100)에 분사되고, 이를 통해 배기가스 중 질소산화물(NOx)를 제거하게 된다.

이때, 상기 믹싱챔버(212a)에 공급되는 환원제와 공기는 믹싱장치(219)를 통과하면서 보다 용이하게 혼합된다.

즉, 인젝터(216)를 통해 공급되는 환원제는 믹싱장치(219)의 환원제 공급구멍(219a)를 통과한 후 믹싱챔버(212a)에 유입되며, 공기 유입구(212b)를 통해 공급되는 공기는 믹싱장치(219)의 공기 공급홈(219b)을 통과한 후 믹싱챔버(212a)에 유입됨으로써 환원제와 공기의 혼합률을 크게 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 도우징 시스템(200)을 통해 촉매컨버터장치(100)로 환원제-공기 혼합물을 분사하는 중, 도우징장치(210)의 온도센서(215) 및 압력센서(214)에 의해 환원제의 압력이 일정압력이상 상승하게 되면, ECU(240)는 도우징장치(210)의 솔레노이드밸브(213)와 인젝터(216)를 제어하여 환원제의 공급량을 조절하게 된다.

상기와 같은 ECU(240)의 제어에 의해 촉매컨버터장치(100)로 분사되는 환원제의 양을 일정하게 제어하게 된다.

상기와 같이 도우징장치, 탱크모듈, 공기공급장치 및 ECU를 포함하는 본 발명의 도우징 시스템를 통해 촉매컨버터장치로 환원제-공기 혼합물을 분사함으로써 질소산화물(NOx)을 보다 효과적으로 제거할 수 있어 환경오염을 현저하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명에 따르면, 도우징 시스템의 탱크모듈 내에 수용된 환원제의 온도를 감지하는 온도센서를 설치함으로써 환원제의 온도를 실시간으로 확인할 수 있어 환원제의 물성상태를 파악할 수 있고 또한 동절기 결빙에 의한 히팅장치구동 시 히팅시스템 제어 데이타로 활용될 수 있다. 또 온도에 의한 부품이 훼손되는 것을 보다 현저하게 방지하는 효과가 있다.

또 본 발명에 따르면, 탱크모듈에 충전된 환원제의 량을 식별할 수 있는 레벨게이지를 설치함으로써 환원제의 수용량을 실시간으로 확인할 수 있어 환원제의 보충시기를 손쉽게 알 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명에 따르면, 공기공급장치에 솔레노이드밸브 및 레귤레이터를 설치함으로써 자동차의 공기탱크로부터 공급되는 공기를 선택적으로 차단할 수 있어 공기의 압력을 일정하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명에 따르면, 탱크모듈과 도우징장치 내에 형성된 믹싱챔버 사이의 환원제 공급라인 상에 레귤레이터를 설치함으로써 공급되는 환원제의 압력을 일정하게 조절하게 되는 효과가 있다.

또 본 발명에 따르면, 믹싱챔버 내에는 믹싱장치를 설치함으로써 믹싱챔버 내로 유입되는 공기와 환원제를 보다 용이하게 혼합하게 되는 효과가 있다.

Claims

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엔진의 배기 라인 상에 설치되는 촉매컨버터장치에 환원제-공기 혼합물을 분사하여 질소산화물(nitrogen oxide)을 제거하는 도우징 시스템에 있어서,

상기 환원제 및 공기를 혼합하여 촉매컨버터장치에 분사하는 도우징장치,

내부에 수용된 환원제를 상기 도우징장치에 공급하는 탱크모듈,

상기 도우징장치에 공기를 공급하는 공기공급장치,

상기 도우징장치를 제어하여 촉매컨버터장치로 분사되는 환원제 양을 조절하는 ECU(electronic control unit)를 포함하되,

상기 도우징장치는 상기 탱크모듈의 환원제 공급라인 연결되는 도우징바디와, 상기 도우징바디의 일측에 결합되고 공기공급장치의 공기 공급라인이 연결되며 환원제 및 공기를 혼합하기 위한 믹싱챔버(mixing chamber)가 형성된 믹싱바디와, 상기 도우징바디의 유입구 측에 설치되어 탱크모듈을 통해 공급되는 환원제를 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브와, 상기 도우징바디 내로 공급되는 환원제의 압력 및 믹싱바디 내로 공급되는 공기의 압력을 감지하는 다수개의 압력센서와, 상기 도우징바디 내로 공급되는 환원제의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서를 통과하는 환원제를 믹싱챔버에 공급하는 인젝터와, 상기 믹싱챔버 내의 환원제가 혼합된 공기를 촉매컨버터장치 내에 분사하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 탱크모듈과 믹싱챔버 사이의 공급라인 상에는 공급되는 환원제가 일정한 압력이상 상승 시 개방되어 회수라인을 통해 탱크모듈로 회수되도록 하는 레귤레이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 레귤레이터는 환원제의 압력이 4bar 또는 5bar이상 상승 시 개방되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 믹싱챔버에는 공기와 환원제를 용이하게 혼합시키기 위한 믹싱장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 믹싱장치의 상면은 믹싱챔버의 상면과 면밀착되게 결합되되 중앙에는 인젝터를 통해 공급되는 환원제가 통과되도록 환원제 공급구멍이 형성되며, 외주면은 믹싱챔버의 내주면에 면밀착되게 결합되되 주면에는 공기공급장치를 통해 공급되는 공기가 통과되도록 적어도 하나 이상의 공기 공급홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 공기 공급홈은 상기 믹싱장치의 상면에서 하면까지 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 공기 공급홈은 상기 믹싱장치의 상면에서 하면까지 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 믹싱장치의 상면과 믹싱믹싱의 상면 사이에는 누수 방지를 위한 오링(Oring)이 설치되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 탱크모듈은 내부에 환원제가 수용되는 탱크바디와, 상기 탱크바디 내에 설치되고 환원제를 펌핑하여 도우징장치에 공급하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 탱크모듈은 상기 탱크바디 내에 충전된 환원제의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 탱크모듈은 상기 탱크바디 내에 충전된 환원제의 량을 식별할 수 있는 레벨게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 펌프와 도우징장치 사이의 환원제 공급라인 상에는 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 공기공급장치에는 자동차의 공기탱크로부터 도우징장치에 공급되는 공기를 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브와, 도우징장치로 공급되는 공기의 압력을 일정한 조절하는 레귤레이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 레귤레이터와 도우징장치 사이의 공기 공급라인 상에는 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 ECU는 인젝터를 제어하여 촉매컨버터장치에 분사되는 환원제의 양을 조절하게 되는 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 환원제는 우레아(Urea) 수용액인 것을 특징으로 하는 도우징 시스템.