KR101260083B1 - 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 엔진 배기 가스에 분사하는시스템 - Google Patents

첨가물을 저장하고 이 첨가물을 엔진 배기 가스에 분사하는시스템 Download PDF

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Abstract

첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템으로서, 상기 시스템은 첨가물을 저장하는 탱크 (1), 분사장치 (3), 및 분사라인 (2) 을 통해 탱크 (1) 로부터 분사장치 (3) 로 첨가물을 이송시키는 펌프 (6) 를 포함하고, 상기 시스템은 퍼지 가스가 전체 분사 라인 (2) 을 거쳐 탱크 (1) 로부터 분사장치 (3) 로, 또는 분사장치 (3) 로부터 탱크 (1) 로 유동하게 하는데 적합한 퍼지 장치를 더 포함한다.

Description

첨가물을 저장하고 이 첨가물을 엔진 배기 가스에 분사하는 시스템{SYSTEM FOR STORING AN ADDITIVE AND FOR INJECTING IT INTO ENGINE EXHAUST GASES}
본 발명은 첨가물을 저장하고 그것을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 첨가물을 저장하는 탱크, 분사장치, 및 분사라인을 통해 탱크로부터 분사장치로 첨가물을 이송시키는 펌프를 포함하고, 상기 시스템은 퍼지 가스가 전체 분사 라인을 거쳐 분사장치로부터 탱크로 유동하게 하는데 적합한 퍼지 장치를 더 포함하며, 상기 퍼지 가스는 배기 가스로 구성된다.
차동차 배기 배출물에 대한 유로 Ⅳ 기준의 시행이 다가옴에 따라, NOx (질소산화물) 공해 제어 장치를 설치해야 한다.
NOx 배출물을 필수요건 수준으로 감소시키기 위해 대부분의 자동차 제조사가 선택한 시스템은 우레아 (urea) 등의 환원제를 이용하여 선택적 촉매 반응 (우레아의 분해로 배기 가스 자체에서 발생한 암모니아를 이용하는 "Urea SCR" 또는 Selective Catalytic Reduction (선택적 촉매 환원)) 을 실행하는 단계를 포함한다.
이를 위해, 우레아 용액을 포함하는 탱크, 및 배기 라인에 분사될 우레아 양을 회분처리 (batching) 하는 장치를 차량에 설치할 필요가 있다. 이러한 목적 으로 일반적으로 사용되는 수성 우레아 용액 (32.5 wt% 의 우레아를 포함하는 공융 혼합물) 은 -11℃ 에서 결빙하기 때문에, 결빙 상태가 시작될 때에는, 용액을 배기 라인에 분사하기 위해 용액을 액화시키는 가열 장치를 제공할 필요가 있다. 이러한 장치는 출원인 명의로 함께 계류중인 출원의 주제이다.
또한, 결빙의 경우의 작동 및 재시작을 용이하게 하기 위해서, 빙점 이하의 온도에서 응고되는 첨가물의 액체 퇴적물을 라인에서 세척하기 위해 우레아를 이송시키는 라인을 주기적으로 퍼지하는 것이 바람직하다. 특히, 첨가물 탱크를 분사장치에 연결하는 라인 (또는 분사 라인) 을 퍼지하는 것이 바람직하다. 이는 우레아 라인을 가열하기 위한 복잡한 장치의 사용을 회피하는 역할도 한다.
종래 기술에서는 이를 위해 수개의 시스템을 제공하였다.
이와 같이, 특허 US 5 884 475 는 첨가물 탱크에 인접한 부분 및 분사장치에 인접한 부분 각각에서 분사 라인이 연속적인 퍼지를 받는 시스템을 기재하고 있다. 상기 시스템은 이를 위해 복잡하고 값비싼 밸브 세트를 사용한다.
출원 WO 03/033111 은 제어/밸브와 관련하여는 더 단순하지만 분사 라인에 있는 펌프 (및 그 주위 부분의 라인) 를 우회하는 결점을 갖는 퍼지 시스템을 기재하고 있다. 그러므로, 이러한 시스템은 신뢰적이지 않다.
본 출원의 목적은, 환원 첨가물을 저장하고 그것을 엔진 배기 가스에 분사하는, 단순하고 효과적이며 신뢰적인, 그리고 주어진 온도에서 결빙하는 경우 및/또는 엔진이 작동을 멈출 때마다, 단일 단계로 전체 분사 라인을 퍼지하도록 설계된 시스템을 제안함으로써 이러한 문제를 해결하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 첨가물을 저장하고 그것을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 첨가물을 저장하는 탱크, 분사장치, 및 분사라인을 통해 탱크로부터 분사장치로 첨가물을 이송하는 펌프를 포함하고, 상기 시스템은 퍼지 가스가 전체 분사 라인을 거쳐 분사장치로부터 탱크로 유동하게 하는데 적합한 퍼지 장치를 더 포함하며, 상기 퍼지 가스는 배기 가스로 구성된다.
본 발명에 관련된 첨가물은 바람직하게는 내연기관의 배기 가스에 존재하는 NOx 를 환원하는데 적합한 환원제이다. 환원제는 직접 사용되거나 (안전성 및 부식에 관련된 결점을 가짐) 우레아 등의 전구체 (precursor) 를 이용하여 배기 가스 자체에서 발생되는 (따라서, 상기 결점이 회피됨) 암모니아가 바람직하다. 본 발명은 우레아, 특히 우레아 수용액을 이용하여 우수한 결과를 얻는다. 공융혼합물 용액 (32.5 wt% 의 우레아를 함유) 이 적합하다.
본 발명은 배기 가스에서 NOx 가 발생될 수 있는 내연기관에 적용될 수 있다. 상기 내연기관은 연료 리턴 라인 (즉, 엔진에 의해 소비되지 않은 잔여 연료를 연료 탱크에 복귀시키는 라인) 이 있거나 없는 엔진일 수 있다. 상기 엔진을 디젤 엔진, 특히 차량 디젤 엔진, 및 특히 바람직하게는 화물자동차의 디젤 엔진에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 시스템은 첨가물을 저장하는 하나 이상의 탱크 및 첨가물을 엔진의 배기관에 이송시키는 하나 이상의 분사 라인을 포함한다. 이 라인의 단부에는 첨가물을 배기 가스에 분사하는 분사장치가 설치된다. 화물자동차 엔진의 경우, 이 분사장치는 바람직하게는 첨가물을 분산시키고 분사하기 위해 브레이크 회로에 이용가능한 압축 공기를 이용한다.
본 발명에 따른 시스템은 첨가물을 첨가물 탱크로부터 분사장치로 이송시키는 펌프를 더 포함한다. 이 펌프는, 첨가물 탱크 내부에 위치 (컴팩트하고 탱크에 붙박이식 모듈로 형성되는 이점을 가짐) 될 수 있고, 또는 부식 환경이 주어질 경우에는, 첨가물 탱크 외부에 위치될 수 있다. 펌프의 구성 재료는 내부식성 금속 (특히, 특정 등급의 스테인리스 강 및 알루미늄) 중에서 바람직하게 선택된다. 연결 요소용이라도, 구리는 바람직하지 않다. 펌프는 첨가물 탱크의 드로우 포인트 (draw point) 라고 부르는 지점으로부터 연료를 뽑아낸다. 이 지점은 드로우 라인이라고 부르는 라인에 의해 펌프에 연결된다.
본 발명에 따라, "전체 분사 라인" 은 실제 라인뿐 아니라 실제 라인에 위치되며 분사류가 지나는 어떤 요소/장치도 의미한다. 따라서, 펌프가 첨가물 탱크 외부에 위치되면, 분사 라인에서는, 펌프도 퍼지된다 (펌프가 분사 라인의 일부를 형성하기 때문).
이에 반해, 탱크는 쉽게 가열되기 때문에, 탱크 내부에 위치되고 그러므로 분사 라인의 직접적인 일부가 아닌 (분사 라인에 직렬로 위치한다고 해도) 요소는 본 발명에 따른 시스템에서 반드시 퍼지될 필요는 없다 (이하 및 상기 함께 계류중인 출원 참조). 이와 같이, 펌프가 첨가물 탱크 내부에 있으면, 펌프가 반드시 퍼지될 필요는 없다.
대체로, 본 발명에 따른 시스템은, 필요한 양의 첨가물 (구체적으로는, NOx 배출율 및 전환율; 온도 및 압력; 엔진 속도 및 부하 등의 파라미터에 따름) 을 배기 가스에 분사하기 위해 분사장치에 연결된 컴퓨터를 포함한다. 펌프에 의해 배출되고 분사장치에 의해 소비되지 않은 첨가물의 양 (컴퓨터의 제어에 따름) 은 바람직하게는 첨가물 리턴 라인이라고 부르는 라인을 통해 첨가물 탱크로 복귀된다. 이 라인에는 일반적으로 압력 컨트롤러 (펌프가 배출하고 있는 특정 순간에 분사장치의 폐쇄로 인해 압력이 증가하는 경우에 열리는 장치) 가 설치되어 있다. 압력 컨트롤러는 분사장치 또는 펌프 하류의 분사 라인상의 다른 지점을 첨가물 탱크에 연결한다. 그러므로, 펌프가 탱크 외부에 있는 경우에는, 리턴 라인은 적어도 부분적으로 탱크 외부에 있다. 펌프가 첨가물 탱크 내부에 위치한 경우, 이 라인 또한 탱크 내부에 있는 것이 바람직하며, 이에 따라 퍼지될 필요성이 회피된다 (이하 참조).
첨가물 리턴 라인이 탱크 외부에 있는 경우, 본 발명 내에서 리턴 라인 또한 퍼지되는 것이 바람직하다 (반면에, 리턴 라인이 탱크 내부에 있고, 탱크가 가열될 수 있다면 이는 불필요함: 이하 및 상기 함께 계류중인 출원 참조).
마지막으로, 본 발명에 따른 시스템은 퍼지 가스가 펌프 및 전체 분사 장치를 통해 탱크로부터 분사장치로 또는 분사장치로부터 탱크로 유동하게 하는데 적합한 퍼지 장치를 포함한다. 이러한 퍼지는, 일반적으로 주어진 온도 이하에서 결빙하거나 및/또는 엔진이 작동을 멈출 때마다, 상기 컴퓨터에 의해 일반적으로 실시된다.
이러한 장치는 어떤 공지의 형태일 수 있다. 실제로, 본 발명의 환경에서는, 세가지 특정한 장치가 적합하다.
Figure 112007051238280-pct00001
퍼지 라인을 통하여 압축 공기를 통과시키기 위한 밸브가 설치되어 있는 퍼지 라인 및 압축 공기 탱크.
Figure 112007051238280-pct00002
또는 펌프 (6) 의 유동을 역전시키기 위한 스위치.
Figure 112007051238280-pct00003
또는 적절한 피팅/라인을 이용하여 동일한 효과를 내는 4/2 방식 밸브 (14).
본 발명의 "방법" 양태로 이 장치들의 작동 모드를 설명할 것이다. 실제로, 상기로부터, 본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 장치를 이용하는 방법을 제공하는 것이라는 것을 알게 된다.
또한, 본 발명은 첨가물을 저장하고 그것을 내연기관의 배기관에 분사하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 본질적으로 탱크에 저장된 첨가물을 펌프를 이용하고 분사 라인을 통해 분사장치로 이송하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 분사장치로부터 탱크까지의 전체 라인에 퍼지 가스를 유동시킴으로써 분사 라인을 주기적으로 퍼지하는 단계를 포함하며, 상기 퍼지 가스는 배기 가스로 구성된다.
상기 관점에서, 이 방법은 첨가물이 수성 우레아 용액인 경우에 바람직하게 이용된다.
이 발명의 제 1 변형에 따라, 퍼지 가스는 압축 공기 탱크에 연결된 퍼지 라인상에 위치한 밸브의 이용으로 분사 라인에 유입되는 압축 공기이다. 이 변형은, 압축 공기가 차량에서 다른 목적 (예컨대, 화물 자동차에 자주 쓰이는 브레이크 회로) 으로 이용되는 경우에 바람직하게 이용된다. 이 경우, 압축 공기압은 압력 컨트롤러의 테어 (tare) 압력보다 더 크다 (임의의 경우).
이 변형에 따라, 퍼지 동안, 압축 공기는, 분사 라인을 퍼지하기 위해서, 첨가물 탱크의 출구에서 바로 분사 라인으로 (또는 첨가물 탱크로) 분사되고, 분사장치로 간다. 그러므로, 압축 공기 및 퍼지된 첨가물이 배기 가스로 분사되는 것을 회피하기 위해서 퍼지 동안 분사장치를 밀폐하는 것이 바람직하다. 그러므로, 이러한 경우, 첨가물을 지닌 압축 공기 기류를 첨가물 탱크로 복귀시킬 필요가 있으므로, 분사장치를 상기 탱크에 연결시키는 리턴 라인이 탱크 외부에 필요하다. 그러므로, 이러한 변형은 분사장치로부터 탱크까지 직접 이어지는 리턴 라인, 및 이에 따라 탱크 외부에 있는 리턴 라인을 전체적으로 (펌프가 탱크 외부에 위치한 경우) 또는 부분적으로 (펌프가 탱크 내부에 위치한 경우) 이용하여 바람직하게 작동한다. 이러한 경우, 퍼지 단계 동안 리턴 라인에 의해 탱크로 복귀된 압축 공기를 제거하기 위해서 탱크 통풍 장치가 바람직하게 사용된다.
이러한 변형에 있어서, 펌프는 바람직하게는 주어진 방향 (첨가물 공급 방향) 으로 배출하도록 작동하는 종래의 펌프이다. 상기와 같이, 이 펌프가 첨가물 탱크 외부에 있을 경우, 펌프는 압축 공기에 의해 통과된다. 그러므로, 실제로, 펌프가 탱크 외부에 있을 경우, 압축 공기는 펌프의 상류, 및 그러므로 펌프의 드로우 라인, 및 바람직하게는 탱크의 출구에 직접 (또는 탱크로) 분사되어, 분사 라인 전체를 퍼지한다. 그러므로, 이 경우, 압축 공기가 첨가물 탱크로 직접 유입되는 것을 방지하기 위해서 역지 밸브를 구비하는 드로우 라인을 제공하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 바람직하게는, 펌프가 탱크 외부에 위치할 경우, 압축 공기는 탱크에 위치한 드로우 라인의 일 지점에서 펌프의 상류 및 역지 밸브의 하류에 분사된다. 이에 반해, 펌프가 탱크 내부에 위치하면, 펌프는 퍼지될 필요가 없고, 압축 공기는 펌프의 하류에 분사될 수 있고, 역지 밸브는 사용되지 않는다.
제 2 변형에 따라, 퍼지 가스는 실제로 배기 라인을 통해 적절한 장치에 의해 분사 라인에 흡입되는 엔진 배기 가스 또는 대기로 구성된다. 펌프가 2 개의 반대 방향으로 작동할 수 있고 반대 유동을 발생시킬 수 있으면, 이 장치는 펌프의 유동을 역전시키는 효과를 갖는 단순한 스위치, 또는 통상의 모드 (첨가물 분사) 에서 펌프의 하류의 일 지점을 분사장치에 연결시키고, 퍼지 모드에서는 분사장치를 펌프의 상류의 일 지점에 연결시키며, 펌프의 유동을 역전시키는 것과 다소 동일한 효과를 갖는 4/2 방식 밸브일 수 있다 (상류 및 하류의 지점은 밸브에 의해 역전된다).
이러한 변형 (배기 가스가 분사 라인에 유입되어 퍼지를 실행함) 에 따라, 분사장치는 퍼지 동안 분명히 열려있어야 한다. 따라서, 이러한 변형에 있어서, 리턴 라인이 분사장치로부터 시작되면, 리턴 라인은 퍼지되지 않을 수 있다 (임의의 경우).
엔진이 작동하는 동안, 배기 가스는 일반적으로 고온이다: 예컨대, 약 600 ~ 700 ℃ 의 온도가 가능하다. 엔진 정지 후에 분사 라인이 퍼지되는 경우, 분사 라인의 악화를 방지하기 위해서, 엔진이 정지하는 순간과 배기 가스가 흡입되는 순간 사이에 지연기간을 생각해 볼 수 있다.
지연기간은 배기 가스의 온도가 분사 라인의 악화 없이 순환될 수 있는 값까지 떨어지도록 선택된다.
바람직하게는, 배기 가스의 온도는 당업자에게 공지된 수단에 의해 제어되고 조절된다.
퍼지 장치가 반대 방향으로 작동하는 펌프로 구성되면, 펌프는 리턴 라인이 아닌 펌프가 위치되어 있는 분사 라인으로 배기 가스를 유동시키려는 경향이 있기 때문에, 리턴 라인은 실제로 약간 퍼지되거나 전혀 퍼지 되지 않는다 (임의의 경우). 이러한 변형에 있어서, 이것은, 펌프가 첨가물 탱크 내부에 바람직하게 위치되므로, 리턴 라인 또한 탱크 내부에 위치될 수 있고, 이에 따라 필요한 경우에는 리턴 라인이 펌프의 시동 이전에 가열될 수 있다는 것을 의미한다 (이하 참조).
이에 반해, 정확하게 연결된 4/2 방식 밸브가 사용되면 (상기와 같이, 첨가물 분사 모드에서는 펌프의 하류의 일 지점을 분사장치에 연결하고, 퍼지 모드에서는 펌프의 상류의 일 지점에 분사장치를 연결하기 위함), 펌프는 상기 방법의 실행을 위태롭게 하지 않으면서 탱크의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 실제로, 펌프는 퍼지 모드에서 리턴 라인의 시작점의 상류에 있어서, 배기 가스가 리턴 라인을 통해 유동하도록 밸브를 연결하면 충분하다. 그러나, 펌프가 탱크 외부에 있으면, 드로우 라인은 잘 퍼지되지 않는다.
본 발명에서, "상류" 및 "하류" 라는 용어는 유체 유동 방향으로 고려되어야 하고, 상류 지점은 이 라인상의 하류 지점 이전에 위치되는 것으로 한정된다.
상기와 같이, 본 발명의 목적은 내연기관의 탈 NOx (질산화물 세정) 유닛의 작동 및 실행을 용이하게 하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 온도가 작동시에 너무 낮아지고 (예컨대, -10 ℃ 이하, 바람직하게는 -5 ℃ 이하, 또는 더 큰 안전성을 위해서는 0 ℃ 이하), 규칙적으로 엔진이 작동을 정지할 때마다 실시되는 퍼지를 위해, 첨가물의 잔여물이 결빙되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
시작 양태에 관하여, 탱크 자체의 결빙이 분명히 발생할 수 있다. 이러한 상황을 교정하기 위해, 바람직한 변형에 따라, 본 발명에 따른 시스템은 필요할 경우, 및 바람직하게는 엔진 시동 이후 가능한 신속하게, 첨가물 탱크를 해빙할 수 있는 장치를 포함한다. 이러한 장치는 저항장치, 엔진 냉각 회로의 바이패스, 또는 고온 연료 리턴의 바이패스 (직접 분사 엔진의 경우) 일 수 있다.
후자의 변형은 적용가능한 모든 경우에 바람직하다. 후자의 변형은, 탱크에 존재하는 첨가물과의 열 접촉 및 첨가물을 엔진 배기 가스에 분사하기 이전에 첨가물을 가열/해빙하는데 적합한 열 접촉에 있어서, 엔진으로부터 연료 탱크까지의 고온 연료 리턴 라인이 가열 구간이라고 불리는 하나 이상의 구간을 포함하는 것을 보장하는 것과 동등하다. 가열 구간에 대해서 적어도 부분적으로 코일 형태 (와인딩 (winding) 또는 왕복 루프) 를 갖는 것이 특히 바람직하다. 특히 바람직한 방식으로는, 이 코일이 첨가물 흡입 지점을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 코일은 직선 스테인리스 강 튜브 또는 주름진 플라스틱 튜브 (더 경제적이고 더 큰 열 교환 면적을 제공하지만, 더 작은 열 전도성의 결점을 가짐) 를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 코일은, 그 "활동적인" 부분 (코일의 단부에 대향하는 실제 코일) 만이 첨가물 탱크의 바닥에 위치하여, 표면에서 탱크를 가열하고 이로 인해 부식되거나 역한 냄새가 나는 증기를 발생시키는 것을 회피하도록 설계된다.
상기 함께 계류중인 출원의 주제인 특히 바람직한 변형에 따라, 온도 센서에 의해 검출되는 온도가 너무 높으면 (상기 임계 값 (threshold value)), 가열 구간은 회로가 단축된다. 이 센서는, 시스템에서 다른 기능, 특히 상기 컴퓨터와 통신하고, 첨가물 계량 정확성을 향상시키는 역할도 한다.
가열 구간은 우회될 수 있기 때문에, 본 발명의 이러한 변형에 따른 시스템은 탱크에 공급하기 이전에 그리고 온도 조건과는 관계가 없이 엔진에 의해 소비되지 않은 고온의 연료를 쉽게 냉각시키는데 적합하다. 이러한 목적을 위해, 예컨대, 상기 바이패스 라인에 열 교환장치를 제공하는 것으로 충분하다. 실제로, 첨가물 온도가 온도 센서의 임계 값보다 더 낮으면, 연료는 가열 구간으로 흘러가 첨가물을 가열한 다음 냉각될 것이다. 그리고, 첨가물의 온도가 이 임계 온도를 초과하면, 연료는 연료가 열 교환장치에 의해 냉각될 수 있는 바이패스 라인으로 흐를 것이다.
도 1 은 수성 우레아 용액을 포함하는 첨가물 탱크, 탱크로부터 배기관에 위치한 분사장치까지 이어지는 분사 라인, 및 소비되지않은 첨가물을 첨가물 탱크로 복귀시키는 리턴 라인을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 변형을 도시한다.
도 1b 는 펌프가 탱크 내부에 위치되는 것을 제외하고는 도 1 과 동일한 본 발명에 따른 시스템의 변형을 도시한다.
도 2 는 퍼지 가스가 배기 가스로 구성되며, 탱크 내부에 위치한 펌프가 퍼지에 사용되는 본 발명에 따른 시스템의 변형을 도시하다.
도 3 은 퍼지 가스가 차량 배기 가스로 구성되며, 4/2 방식 밸브에 의해 유동 역전이 발생하고, 이 밸브가 탱크 외부에 위치되는 본 발명에 따른 시스템의 변형을 도시한다.
도 4 는 퍼지 가스가 차량 배기 가스로 구성되며, 4/2 방식 밸브에 의해 유동 역전이 발생하고, 이 밸브가 탱크 내부에 위치되는 본 발명에 따른 시스템의 변형을 도시한다.
각각이 상이한 변형에 속하는 도 1 내지 도 4 를 이용하여 비제한적인 방식으로 본 발명을 설명한다. 도 1 은 퍼지 가스 (purge gas) 가 압축 공기인 변형을 도시하며, 도 2 내지 도 4 는, 퍼지 가스가 배기 가스로 구성되지만 상이한 방식으로 흡입되는 변형을 도시한다. 이 도면들에서, 동일한 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은, 32.5 wt% 의 우레아 (공융 혼합물) 를 함유하는 수성 우레아 용액을 포함하는 첨가물 탱크 (1), 탱크 (1) 로부터 배기관 (4) 에 위치한 분사장치 (3) 까지 이어지는 분사 라인 (2) , 및 소비되지않은 첨가물을 첨가물 탱크 (1) 로 복귀시키는 리턴 라인 (5) 을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 변형을 도시한다. 분사 라인 (2) 은 펌프 (6), 외부 탱크 (1) 및 리턴 라인, 및 압력 컨트롤러 (7) 를 포함한다. 이 컨트롤러 (7) 는 압력이 특정치를 초과하지않는 이상은 다이어프램을 밀폐 위치에 유지시키는 스프링 및 다이어프램을 포함한다.
이 시스템은, 공급 라인 (9) 을 통해 분사장치 (3) 에 압축 공기를 공급하여 첨가물을 기화시키는 역할을 하는 압축 공기 저장실 (8) 을 포함하는 퍼지 장치를 포함한다. 또한, 이 저장실 (8) 은, 컴퓨터 (비도시) 가 퍼지를 개시할 때 열리는 밸브 (11) 가 설치되어 있는 퍼지 라인 (10) 을 통해 첨가물 탱크 (1) 와 연통한다. 이 라인은, 첨가물 탱크 (1) 내에 위치한 드로우 라인 (12) 의 일부의 펌프 하류에서 종료된다. 드로우 라인 (12) 의 이 부분에는 압축 공기가 탱크 (1) 로 들어오는 것을 방지하는 역지 밸브 (13) 가 설치되어 있다.
통상의 작동 모드 (첨가물 분사) 에서, 펌프 (6) 는 분사 라인 (2) 을 통해 탱크 (1) 로부터 분사장치 (3) 로 첨가물이 유동하게 하고, 이 첨가물은 라인 (9) 에 의해 이송되는 압축 공기를 이용하는 분사장치에 의해 배기 가스에 분사된다. 분사장치 (3) 에 의해 소비되지 않은 잔여 첨가물은 압력 컨트롤러 (7) 에 의해 리턴 라인 (5) 을 통해 탱크로 복귀된다. 퍼지 동안에, 컴퓨터는 밸브 (11) 를 열고, 압축 공기는 라인 (10), 및 그 다음에는 펌프 (6) 를 통해 분사 라인 (2) 으로 분사된다. 분사장치가 닫혀 있을 경우, 퍼지된 첨가물은 리터 라인 (5) 에 의해 탱크 (11) 로 복귀된다.
도 1b 또한 압축 공기 퍼지 시스템에 관한 것인데, 여기서는 펌프 (6) 가 탱크 내부에 위치되고 그러므로 펌프는 퍼지가 되지 않고, 압축 공기가 하류에 분사된다. 이 시스템의 다른 요소는 도 1 과 동일하다.
도 2 는 퍼지 가스가 배기 가스로 구성되며 탱크 내부에 위치한 펌프 (6) 가 퍼지에 사용되는 변형을 도시한다. 통상의 작동 모드 (첨가물 분사) 에서, 펌프 (6) 는 분사 라인 (2) 을 통해 탱크 (1) 로부터 분사장치 (3) 로 첨가물을 유동하게 하고, 잔여물은 탱크 내부에 또한 배치되고 압력 컨트롤러 (7) 가 설치되어 있는 리턴 라인 (5) 을 통해 탱크로 복귀된다. 퍼지 동안에, 펌프는 배기 가스가 분사장치 (3) 로부터 탱크 (1) 로 유동하게 하고, 이에 따라 퍼지된 첨가물이 탱크 (1) 로 끌려가게 된다.
도 3 및 도 4 또한 퍼지 가스가 차량 배기 가스로 구성되는 변형을 도시하는데, 이번에는, 여기서 "통상적인" 펌프인 펌프 (6) 가 아닌 4/2 방식 밸브 (14) 에 의해 유동 역전이 발생하며, 일 방향으로의 유동이 일어나게 된다. 첨가물 분사 모드에서, 이 밸브 (14) 는 한편으로는 점 A 및 점 B 를, 그리고 다른 한편으로는 점 C 및 점 D 를 이 순서대로 (즉, 첨가물 유동이 점 A 를 통과하여 점 B 로 유동한 다음에, 점 C 를 통과하여 마지막으로 점 D 로 유동함) 연결하는 역할을 한다. 이에 반해, 퍼지 모드에서는, 상기 밸브는 점 D 및 점 B 를, 그리고 점 C 및 점 A 각각을 또한 이 순서로 연결한다.
이러한 변형 각각에 있어서, 첨가물을 포함하는 탱크 (1) 외부의 모든 라인/요소는, 압축 공기 저장실 (8) 과 연통하는 밸브 (11) 를 열거나 (도 1), 펌프 (6) 의 유동 방향을 역전시키거나 (도 2), 또는 4/2 방식 밸브 (14) 의 작동 모드를 역전시킴으로써 (도 3 및 도 4) 일 단계로 퍼지된다. 이 시스템들은 간단하고 효과적이며 신속하다.

Claims (9)

  1. 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템으로서, 상기 시스템은 첨가물을 저장하는 탱크 (1), 분사장치 (3), 및 분사라인 (2) 을 통해 탱크 (1) 로부터 분사장치 (3) 로 첨가물을 이송시키는 펌프 (6) 를 포함하고, 상기 시스템은 퍼지 가스가 전체 분사 라인 (2) 을 거쳐 분사장치 (3) 로부터 탱크 (1) 로 유동하게 하는 퍼지 장치를 더 포함하며, 상기 퍼지 가스는 엔진 배기 가스로 구성되는 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 퍼지 장치는,
    Figure 112007051238280-pct00004
    펌프 (6) 의 유동을 역전시키는 스위치;
    Figure 112007051238280-pct00005
    4/2 방식 밸브 (14) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 압력 컨트롤러 (7) 가 설치되어 있으며, 펌프 (6) 가 탱크 (1) 외부에 위치할 때는 탱크 (1) 외부에 위치되고, 펌프 (6) 가 탱크 (1) 내부에 위치될 때는 탱크 (1) 내부에 위치되는 첨가물 리턴 라인 (5) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기 가스에 분사하는 시스템.
  4. 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법으로서, 상기 방법은 탱크 (1) 에 저장된 첨가물을 펌프 (6) 를 이용하고 분사 라인 (2) 을 통하여 분사장치 (3) 로 이송시키는 단계 및 이 첨가물을 분사장치 (3) 를 이용하여 배기관 (4) 에 분사하는 단계를 본질적으로 포함하고, 상기 방법은 분사장치 (3) 로부터 탱크 (1) 까지의 전체 라인 (2) 을 통한 퍼지 가스의 유동을 이용하여 분사 라인 (2) 을 주기적으로 퍼지하는 단계를 더 포함하며, 상기 퍼지 가스는 엔진 배기 가스로 구성되는, 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 첨가물은 수성 우레아 용액인 것을 특징으로 하는, 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 엔진 배기 가스는, 분사장치 (3) 를 개방시키고, 펌프 (6) 의 유동을 역전시키는 효과를 갖는 스위치를 작동시킴으로써 분사 라인 (2) 으로 흡입되는 것을 특징으로 하는, 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 엔진 배기 가스는, 첨가물을 분사하는 통상 의 모드에서는 펌프의 하류의 지점을 분사장치에 연결하고, 퍼지 모드에서는 펌프의 상류의 지점을 분사장치에 연결하는 4/2 방식 밸브 (14) 를 전환시킴으로써 분사 라인 (2) 으로 흡입되는 것을 특징으로 하는, 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 배기 가스의 온도는 제어되며 그리고/또는 조절되는 것을 특징으로 하는 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 결빙의 경우, 첨가물은 펌프 (6) 의 시동 이전에 용융되고, 펌프 (6) 가 작동되는 한은 첨가물의 온도가 주어진 범위 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는 첨가물을 저장하고 이 첨가물을 내연기관의 배기관 (4) 에 분사하는 방법.
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