KR100966110B1 - 차량용 배기정화제어장치 - Google Patents

Abstract

구조가 간단하면서 설치가 간편하고 기존 상용엔진의 공기압펌프를 설치하지 않고도 배기의 정화에 필요한 압축공기를 발생시킬 수 있도록 하는 차량용 배기정화제어장치가 개시된다. 이 장치는 텐셔너를 갖는 엔진의 배기관에 설치되는 촉매와, 상기 촉매의 선단으로 상기 배기관에 설치되는 요소분사 인젝터와, 상기 요소분사 인젝터와 요소저장탱크의 사이에 연결된 공급관과 이에 설치되는 요소공급펌프를 통해 요소를 상기 요소분사 인젝터로 공급하는 요소공급부와, 상기 요소분사 인젝터에 압축공기를 공급하는 공기공급부를 포함하는 차량용 배기정화제어장치에 있어서, 상기 공기공급부는, 상기 텐셔너의 전면에 연결되는 회전캠과, 상기 회전캠을 둘러싸는 케이싱과, 상기 회전캠에 의해 작동되는 피스톤이 케이싱에 장착된 하우징의 내부에서 스프링에 지지된 상태로 공기를 압축하는 피스톤작동부와, 상기 하우징과 요소분사 인젝터 사이에 연결되는 급기관을, 포함한다.

차량, 엔진, 배기, 정화, 요소, 촉매

Description

차량용 배기정화제어장치{Exhaust gas purifying control apparatus for a vehicle}

본 발명은 차량에 설치되어 배기를 정화시키는 차량용 배기정화제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조가 간단하면서 설치가 간편하고 기존 상용엔진의 공기압펌프를 설치하지 않고도 배기의 정화에 필요한 압축공기를 발생시킬 수 있도록 하는 차량용 배기정화제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 배출가스는 엔진의 연소실에서 혼합기가 연소되어 배기관을 통해 대기중으로 방출되는 가스를 말하며, 이러한 배기가스에는 주로 일산화탄소, 질소산화물(NOx), 미연소 탄화수소 등의 유해물질이 포함되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 배기정화제어장치는 엔진의 배기관(100)과, 상기 배기관(100)에 설치되는 촉매(200)와, 상기 촉매(200)의 선단으로 상기 배기관(100)에 설치되는 요소분사 인젝터(300)와, 상기 요소분사 인젝터(300)와 요소저장탱크(401)의 사이에 연결된 공급관(402)과 이에 설치되는 요소공급펌프(403)를 통해 요소를 상기 요소분사 인젝터(300)로 공급하는 요소공급부(400)와, 상기 요소분사 인젝터(300)에 연결되는 급기관(501)과 이에 설치되는 공기압펌 프(502)를 통해 압축공기를 요소분사 인젝터(300)에 공급하는 공기공급부(500)를 포함한다.

상기 촉매(200)는 배기가스의 오염물질을 무해한 물질로 변환시키는 역할을 한다.

상기 요소분사 인젝터(300)는 요소공급부(400)와 공기공급부(500)를 통해 공급되는 요소와 압축공기를 배기관(100)의 내부로 분사하는 역할을 한다.

상기 요소공급펌프(403)와 공기압펌프(502)는 제어기(600)와 연결되는데, 상기 제어기(600)는 촉매(200) 내부의 산소와 질소산화물의 농도를 감지하는 산소감지센서(601)와 질소산화물감지센서(602)를 통해 감지되는 정보에 따라 상기 요소분사 인젝터(300)의 작동을 제어하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 배기정화제어장치는 배기관에 공급되는 압축공기를 발생시키기 위해기존 상용엔진의 공기압펌프를 설치해야 하는데, 엔진 주위로 공기압펌프를 설치할 공간이 부족하여 공기압펌프의 장착이 매우 어렵고, 이런 이유로 공기압펌프를 설치하기 위해서는 별도의 모터를 설치해야 하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 구조가 간단하면서 설치가 간편하고 기존 상용엔진의 공기압펌프를 설치하지 않고도 배기의 정화에 필요한 압축공기를 공급할 수 있도록 하는 차량용 배기정화제어장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 엔진속도정보를 CAN이나 OBDⅡ와 같은 통신방법을 사용하여 받을 수 있지만 기존 상용차량은 엔진속도정보를 이용할 수 없는 이유로 근접센서 및 적외선센서를 장착하여 엔진속도를 감지하고 엔진상태에 따라 요소분사 인젝터의 구동을 제어하는 동시에 배출가스 대비 요소의 분사량이 제어되도록 하는 차량용 배기장화장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다수의 피스톤을 적용하여 압축공기의 공급이 원활하게 이루어지도록 하는 차량용 배기정화제어장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배기정화제어장치는 텐셔너를 갖는 엔진의 배기관에 설치되는 촉매와, 상기 촉매의 선단으로 상기 배기관에 설치되는 요소분사 인젝터와, 상기 요소분사 인젝터와 요소저장탱크의 사이에 연결된 공급관과 이에 설치되는 요소공급펌프를 통해 요소를 상기 요소분사 인젝터로 공급하는 요소공급부와, 상기 요소분사 인젝터에 압축공기를 공급하는 공기공급부를 포함하는 차량용 배기정화제어장치에 있어서, 상기 공기공급부는, 상기 텐셔너의 배면에 연결되는 회전캠과, 상기 회전캠을 둘러싸는 케이싱과, 상기 회전캠에 의해 작동되는 피스톤이 케이싱에 장착된 하우징의 내부에서 스프링에 지지된 상태로 공기를 압축하는 피스톤작동부와, 상기 하우징과 요소분사 인젝터 사이에 연결되는 급기관을, 포함하고; 상기 텐셔너에 설치되고 상기 엔진의 속도를 감지하는 엔진속도 감지센서와, 상기 촉매에 설치되고 배출가스에서 오염물질의 양을 감지하는 질소산화물 감지센서를 갖고, 상기 엔진속도 감지센서로부터 입력되는 엔진의 상태와 상기 질소산화물 감지센서로부터 입력되는 오염물질의 양을 통해 요소의 분사량을 산출하여 상기 요소분사 인젝터의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤작동부는, 상기 케이싱의 둘레에 다수개로 설치되는 하우징에 각각 구비되는 다수의 피스톤으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기압공급부는, 상기 급기관으로 압축공기의 역류가 방지되도록 상기 급기관에 설치되는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구조가 간단하면서 설치가 간편하고 기존 상용엔진의 공기압펌프를 설치하지 않고도 배기의 정화에 필요한 압축공기를 공급할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 엔진속도정보를 CAN이나 OBD와 같은 통신방법을 사용하여 받을 수 있지만 기존 상용차량은 엔진속도정보를 이용할 수 없는 이유로 근접센서 및 적외선센서를 장착하여 엔진속도를 감지하고 엔진상태에 따라 요소분사 인젝터의 구동을 제어하는 동시에 배출가스 대비 요소의 분사량이 제어되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 다수의 피스톤을 적용하여 압축공기의 발생이 원활하게 이루어지는 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명의 요부 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 차량용 배기정화제어장치는 텐셔너(11)를 갖는 엔진(10)의 배기관(12)에 설치되는 촉매(20)와, 상기 촉매(20)의 선단으로 상기 배기관(12)에 설치되는 요소분사 인젝터(30)와, 상기 요소분사 인젝터(30)와 요소저장탱크(41)의 사이에 연결된 공급관(42)과 이에 설치되는 요소공급펌프(43)를 통해 요소를 상기 요소분사 인젝터(30)로 공급하는 요소공급부(40)와, 상기 요소분사 인젝터(30)에 압축공기를 공급하는 공기공급부(50)를 포함한다.

상기 텐셔너(11)는 엔진(10)의 전면에 회전 가능하게 설치되어 구동벨트(13)의 회전과 함께 아이들링되면서 구동벨트(13)의 장력을 조절하는 역할을 한다.

상기 촉매(20)는 배기가스의 오염물질을 무해한 물질을 변환시키는 역할을 하는 것으로, 그 예로 SCR(Selective Catalytic Reduction)이 있다.

상기 요소분사 인젝터(30)는 요소공급부(40)에 의해 공급된 요소와 공기공급부(50)에 의해 공급되는 압축공기를 배기관의 내부로 분사시키는 역할을 한다.

상기 공기공급부(50)는 텐셔너(11)의 배면에 연결되는 회전캠(51)과, 상기 회전캠(51)을 둘러싸는 케이싱(52)과, 상기 회전캠(51)에 의해 작동되는 피스톤(531)이 케이싱(52)에 장착된 하우징(532)의 내부에서 스프링(533)에 지지된 상태로 공기를 압축하는 피스톤작동부(53)와, 상기 하우징(532)과 요소분사 인젝터(30) 사이에 연결되는 급기관(54)을 포함한다.

상기 회전캠(51)은 텐셔너(11)의 배면에 장착되는 것으로, 구동벨트(13)의 작동에 따른 텐셔너(11)의 회전과 함께 회전운동을 하는 것이다.

상기 케이싱(52)은 회전캠(51)의 둘레에 설치되는 것으로, 상기 회전캠(51)의 둘레에 피스톤작동부(53)가 설치될 수 있도록 하는 것이다.

상기 피스톤작동부(53)는 회전캠(51)의 회전운동에 의해 피스톤(531)이 스프링(533)에 지지된 상태로 하우징(532)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 외부의 공기의 압축하여 급기관(54)으로 공급시키는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 피스톤작동부(53)는 케이싱(52)의 둘레에 다수개로 설치되는 하우징(532)에 각각 구비되는 다수의 피스톤(533)으로 구성되어 다수개의 상기 피스톤(533)이 동시에 작동하여 압축공기의 공급이 보다 원활하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 급기관(54)은 피스톤작동부(53)의 작동에 의해 발생된 압축공기를 요소분사 인젝터(30)의 내부로 공급하는 역할을 한다.

이와 같이 구성되는 상기 공기공급부(50)는 엔진(10)의 가동과 함께 구동벨트(13)가 회전되면서 텐셔너(11)가 회전되고, 그에 따라 회전캠(51)이 회전되면서 피스톤(531)을 하우징(532)의 내부에서 왕복운동을 시켜 압축공기를 발생시키며, 이렇게 발생된 압축공기를 급기관(54)을 통해 요소분사 인젝터(30)로 공급하는 일련의 작동을 수행하는 것이다.

상기 공기공급부(50)는 급기관(54)에 설치되는 체크밸브(55)를 더 포함한다. 상기 체크밸브(55)는 피스톤(531)에 의해 생성된 압축공기가 급기관(54)을 통해 역류되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 요소분사 인젝터의 제어상태를 보인 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 요소분사 인젝터(30)는 제어부(60)에 의해 그 요소의 분사량이 제어된다.

상기 제어부(60)는 텐셔너(11)에 설치되고 엔진의 속도를 감지하는 엔진속도 감지센서(61)와, 촉매(20)에 설치되고 배출가스에서 오염물질의 양을 감지하는 질소산화물 감지센서(62)를 갖는다.

상기 제어부(60)는 엔진속도 감지센서(61)로부터 입력되는 엔진의 상태와 상기 질소산화물 감지센서(62)로부터 입력되는 오염물질의 양을 통해 요소의 분사량을 산출하고, 이 산출된 분사량에 따라 요소분사 인젝터(30)의 작동을 제어한다.

상기 엔진속도 감지센서(61)는 텐셔너(11)의 중심부에 설치되어 그 회전수를 측정할 수 있는 근접센서나 적외선센서로 구비되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 요부 확대도,

도 3은 본 발명의 요부 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 요소분사 인젝터의 제어상태를 보인 블록도,

도 5는 종래의 일예를 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진

11 : 텐셔너 12 : 배기관

20 : 촉매

30 : 요소분사 인젝터

40 : 요소공급부

41 : 요소저장탱크 42 : 공급관

43 : 요소공급펌프

50 : 공기공급부

51 : 구동로드 52 : 연결링크

53 : 피스톤작동부 54 : 급기관

55 : 체크밸브

60 : 제어부

61 : 엔진속도 감지센서 62 : 질소산화물 감지센서

Claims (3)

1. 텐셔너(11)를 갖는 엔진(10)의 배기관(12)에 설치되는 촉매(20)와, 상기 촉매(20)의 선단으로 상기 배기관(12)에 설치되는 요소분사 인젝터(30)와, 상기 요소분사 인젝터(30)와 요소저장탱크(41)의 사이에 연결된 공급관(42)과 이에 설치되는 요소공급펌프(43)를 통해 요소를 상기 요소분사 인젝터(30)로 공급하는 요소공급부(40)와, 상기 요소분사 인젝터(30)에 압축공기를 공급하는 공기공급부(50)를 포함하는 차량용 배기정화제어장치에 있어서,

   상기 공기공급부(50)는,

   상기 텐셔너(11)의 배면에 연결되는 회전캠(51)과, 상기 회전캠(51)을 둘러싸는 케이싱(52)과, 상기 회전캠(51)에 의해 작동되는 피스톤(531)이 케이싱(52)에 장착된 하우징(532)의 내부에서 스프링(533)에 지지된 상태로 공기를 압축하는 피스톤작동부(53)와, 상기 하우징(532)과 요소분사 인젝터(30) 사이에 연결되는 급기관(54)을, 포함하고;

   상기 텐셔너(11)에 설치되고 상기 엔진(10)의 속도를 감지하는 엔진속도 감지센서(61)와, 상기 촉매(20)에 설치되고 배출가스에서 오염물질의 양을 감지하는 질소산화물 감지센서(62)를 갖고, 상기 엔진속도 감지센서(61)로부터 입력되는 엔진의 상태와 상기 질소산화물 감지센서(62)로부터 입력되는 오염물질의 양을 통해 요소의 분사량을 산출하여 상기 요소분사 인젝터(30)의 작동을 제어하는 제어부(60)를;

   포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배기정화제어장치.
2. 제1항에 있어서 상기 피스톤작동부(53)는,

   상기 케이싱(52)의 둘레에 다수개로 설치되는 하우징(532)에 각각 구비되는 다수의 피스톤(533)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기정화제어장치.
3. 제1항에 있어서 상기 공기공급부(50)는,

   상기 급기관(54)으로 압축공기의 역류가 방지되도록 상기 급기관(54)에 설치되는 체크밸브(55)를,

   더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배기정화제어장치.

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