KR101965853B1 - Urea water solution supply apparatus for exhaust gas purification - Google Patents

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KR101965853B1 KR1020170143479A KR20170143479A KR101965853B1 KR 101965853 B1 KR101965853 B1 KR 101965853B1 KR 1020170143479 A KR1020170143479 A KR 1020170143479A KR 20170143479 A KR20170143479 A KR 20170143479A KR 101965853 B1 KR101965853 B1 KR 101965853B1
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김홍석
조규백
이상호
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한국기계연구원
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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a urea supply system, comprising: a tank module storing an aqueous urea solution; a spray module spraying the aqueous urea solution into an exhaust pipe of an internal combustion engine; and an aqueous urea solution feed pipe connecting the tank module and the spray module. Disclosed is the urea supply system, comprising: a transmission pipe of which one end is connected to the feed pipe, and of which the other end is situated below a water level of the aqueous urea solution in the tank module; a retrieval pipe branched from the transmission pipe and having an opened end part opened in the tank module; a first valve opening and closing the retrieval pipe; a first air introduction pipe of which one end is connected to the feed pipe, and of which the other end is opened in the air; and a second valve opening and closing the first air introduction pipe.

Description

배기정화용 우레아 수용액 공급 장치 {Urea water solution supply apparatus for exhaust gas purification} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a Urea water-

본 발명은 내연기관 또는 연소기에서 배출되는 유해배출가스인 질소산화물(NOx)을 저감하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우레아수용액을 환원제로 사용하는 배기후처리 시스템에서 겨울철 빙결 파손 방지를 목적으로 운전 정지시 우레아 수용액 이송관에 존재하는 우레아수용액을 효과적으로 회수 또는 퍼징(purging)하는 배기정화용 우레아 수용액 공급시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a technique for reducing nitrogen oxides (NOx), which is a harmful exhaust gas discharged from an internal combustion engine or a combustor, and more particularly to a technique for preventing freezing damage in winter by using an urea aqueous solution as a reducing agent The present invention relates to an urea aqueous solution supply system for exhaust purification which effectively recovers or purges an aqueous urea solution present in a urea aqueous solution transfer pipe at the time of shutdown.

환경규제가 엄격해짐에 따라 디젤엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 저감기술에 관심이 모아지고 있다. 그리고 최근에는 디젤엔진 차량의 배출가스 규제가 점차 강화되면서 차량에만 적용하던 배출가스 규제가 선박, 건설기계 및 농기계까지 확대되고 있다.As environmental regulations have become more stringent, attention has been focused on the reduction of NOx emissions from diesel engines. Recently, exhaust gas regulations for diesel engine vehicles have been tightened, and exhaust gas regulations applied only to vehicles have been extended to ships, construction machinery, and agricultural machinery.

디젤엔진 배출가스 중 질소산화물을 저감하는 후처리 기술로는 환원제로 우레아(urea) 수용액을 배기관에 분사하여 질소산화물을 저감시키는 SCR(선택적 환원 촉매) 기술이 대표적이다.As a post-treatment technique for reducing NOx in diesel engine exhaust gas, SCR (Selective Reduction Catalyst) technology, which reduces NOx by injecting urea aqueous solution as a reducing agent into an exhaust pipe, is representative.

이와 같은 SCR 기술에서는 배기관 중의 질소산화물의 선택적 환원반응을 위해 환원제로 암모니아가 필요하다. 현재 통상적으로 사용되는 기술에서는 우레아 수용액을 배기가스 중에 분사하고, 배기가스 중에서 열분해 되어 생성되는 암모니아를 환원제로 사용하고 있다. Such SCR technology requires ammonia as a reducing agent for the selective reduction of nitrogen oxides in the exhaust pipe. In a currently used technique, an aqueous urea solution is injected into an exhaust gas, and ammonia produced by pyrolysis in the exhaust gas is used as a reducing agent.

한편, 차량이 작동을 멈춘 후 우레아 공급시스템의 관로 및 각 부품 내부에 우레아 수용액이 남아있는 경우에도 고체암모늄이 형성되어 관로 등이 막히는 현상이 발생할 수 있으며, 우레아 수용액은 약 -11℃ 이하에서 빙결되기 때문에 겨울철에 우레아 수용액의 공급시스템의 냉각부의 막 힘현상 및 빙결파손 방지를 위해 차량 시동이 꺼진 후에 우레아 수용액 이송관에 존재하는 우레아 수용액을 회수해야 한다. On the other hand, even if the urea aqueous solution remains in the pipe and the parts of the urea supply system after the vehicle has stopped operating, solid ammonium may be formed and the channel may become blocked, and the urea aqueous solution may freeze The urea aqueous solution present in the urea aqueous solution conveying pipe should be recovered after the vehicle is turned off to prevent the film strength of the cooling part of the urea aqueous solution supply system and the freezing damage in winter.

이를 위해 압축공기를 공급하여 우레아 수용액의 공급시스템을 퍼징하는 방법 또는 다이어프램 펌프를 역회전시켜 우레아를 회수하는 방법 등이 있으나 별도의 공기압축기 또는 고가의 펌프를 구비해야 하기 때문에 장치 가격이 상승하고 사용이 불편한 단점이 있다. For this purpose, there is a method of purging the supply system of urea aqueous solution by supplying compressed air, or a method of recovering urea by reversing the diaphragm pump. However, since an air compressor or an expensive pump must be provided, This is inconvenient.

특허문헌1: WO2006-051017 (2006년 5월 18일 공개)Patent Document 1: WO2006-051017 (published on May 18, 2006) 특허문헌2: WO2004-047963 (2004년 6월 10일 공개)Patent Document 2: WO2004-047963 (published on June 10, 2004)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 작동을 멈춘 후 우레아 공급 시스템의 관로 및 각 부품 내부에 존재하는 우레아 수용액을 회수하는데 효과적인 방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide an effective method for recovering a urea aqueous solution existing in a pipeline of a urea supply system and each component after a vehicle has stopped operating .

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기관에 분사된 우레아 수용액이 미립화 특성을 향상시켜 암모니아로 열분해되는데 필요한 시간과 공간을 줄일 수 있는 우레아 공급 시스템 및 방법을 개시한다. Also, according to an embodiment of the present invention, there is disclosed a urea supply system and a urea supply method capable of reducing the time and space required for improving the atomization characteristics of an aqueous urea solution injected into an exhaust pipe and pyrolyzing the same into ammonia.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 배기열을 받아 노즐부에 온도가 올라가는 경우 우레아 수용액이 가열되어 고체암모늄이 형성되는 것을 방지하는 우레아 공급 시스템 및 방법을 개시한다. According to another embodiment of the present invention, there is disclosed a urea supply system and a method for preventing urea aqueous solution from being heated to form solid ammonium when temperature rises in a nozzle portion due to exhaust heat.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 우레아 수용액을 저장하는 탱크모듈, 우레아 수용액을 내연기관의 배기관 내로 분사하는 분사모듈, 및 상기 탱크모듈과 분사모듈을 연결하는 우레아 수용액 이송관을 구비한 우레아 공급 시스템으로서, 일단이 상기 이송관에 연결되고 타단이 상기 탱크모듈 내의 우레아 수용액의 수위보다 아래에 위치하는 송출관; 상기 송출관에서 분기되고 탱크모듈 내에서 개방된 단부를 갖는 회수관; 상기 회수관을 개폐하는 제1 밸브; 일단이 상기 이송관에 연결되고 타단이 공기 중에 개방된 제1 공기유입관; 및 상기 제1 공기유입관을 개폐하는 제2 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a urea supply system comprising a tank module for storing an aqueous urea solution, a spray module for injecting an aqueous urea solution into an exhaust pipe of the internal combustion engine, and a urea aqueous solution delivery pipe for connecting the tank module and the spray module A delivery pipe having one end connected to the transfer pipe and the other end positioned below the level of the urea aqueous solution in the tank module; A return pipe branching from the delivery pipe and having an end open in the tank module; A first valve for opening / closing the return pipe; A first air inlet pipe having one end connected to the transfer pipe and the other end opened to the air; And a second valve for opening and closing the first air inlet pipe.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 우레아 수용액을 저장하는 탱크모듈, 우레아 수용액을 내연기관의 배기관 내로 분사하는 분사모듈, 및 상기 탱크모듈과 분사모듈을 연결하는 우레아 수용액 이송관을 구비한 우레아 공급 시스템으로서, 일단이 상기 이송관에 연결되고 타단이 상기 탱크모듈 내의 우레아 수용액의 수위보다 아래에 위치하는 송출관; 상기 송출관에서 분기되고 탱크모듈 내에서 개방된 단부를 갖는 회수관; 상기 회수관을 개폐하는 제1 밸브; 일단이 상기 이송관에 연결되고 타단이 공기 중에 개방된 공기유입관; 및 상기 공기유입관을 개폐하는 제2 밸브;를 포함하고, 상기 탱크모듈은, 이 탱크모듈에 저장된 우레아 수용액을 상기 분사모듈로 이송하기 위한 저압펌프를 포함하고, 상기 분사모듈은, 이 분사모듈로 이송된 우레아 수용액을 고압으로 배출하기 위한 고압펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a urea supply system comprising a tank module for storing an aqueous urea solution, a spray module for injecting an aqueous urea solution into an exhaust pipe of the internal combustion engine, and a urea aqueous solution delivery pipe for connecting the tank module and the spray module A delivery pipe having one end connected to the transfer pipe and the other end positioned below the level of the urea aqueous solution in the tank module; A return pipe branching from the delivery pipe and having an end open in the tank module; A first valve for opening / closing the return pipe; An air inlet pipe having one end connected to the transfer pipe and the other end opened to the air; And a second valve for opening and closing the air inlet pipe, wherein the tank module includes a low pressure pump for transferring the urea aqueous solution stored in the tank module to the injection module, And a high-pressure pump for discharging the urea aqueous solution transferred to the high-pressure pump to a high pressure.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 공급 시스템은 운전정지시 우레아 탱크와 분사노즐을 연결하는 우레아 이송관의 양측 밸브를 동시에 열고 일정시간 펌프를 작동시킴으로써 우레아 이송관 및 펌프모듈 내부에 잔존하는 우레아 수용액을 회수하거나 퍼지 할 수 있는 장점이 있다. The urea aqueous solution supply system according to an embodiment of the present invention simultaneously opens the both valves of the urea transfer pipe connecting the urea tank and the injection nozzle at the time of stopping the operation and operates the pump for a predetermined time to operate the urea transfer pipe and the urea remaining in the pump module There is an advantage that the aqueous solution can be recovered or purged.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탱크모듈과 분사모듈로 구성된 우레아 공급 시스템에서 탱크모듈에 저압펌프를 설치하고 분사모듈에 고압펌프를 설치함으로써 내연기관의 배기관에 분사된 우레아 수용액이 미립화 특성을 향상시켜 암모니아로 열분해되는데 필요한 시간과 공간을 줄이는 효과가 있다. According to another embodiment of the present invention, in a urea supply system composed of a tank module and an injection module, a low-pressure pump is installed in a tank module and a high-pressure pump is installed in the injection module, thereby improving the atomization characteristics of the urea aqueous solution injected into the exhaust pipe of the internal combustion engine. Thereby reducing the time and space required for pyrolysis with ammonia.

도1은 제1 실시예에 따른 우레아 공급 시스템이 내연기관에 설치된 예시적 구성을 설명하기 위한 도면,
도2는 일 실시예에 따른 탱크모듈 및 이에 연결된 이송관을 설명하기 위한 도면,
도3은 제1 실시예에 따른 분사모듈 및 이에 연결된 이송관을 설명하기 위한 도면,
도4는 이송관의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면,
도5는 제2 실시예에 따른 분사모듈을 설명하기 위한 도면,
도6은 제3 실시예에 따른 분사모듈을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining an exemplary configuration in which a urea supply system according to the first embodiment is installed in an internal combustion engine,
2 is a view for explaining a tank module and a transfer pipe connected thereto according to an embodiment,
3 is a view for explaining an injection module according to the first embodiment and a transfer pipe connected thereto;
4 is a view for explaining another embodiment of the conveyance pipe,
5 is a view for explaining the injection module according to the second embodiment,
6 is a view for explaining the injection module according to the third embodiment.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서의 도면에 있어서, 구성요소들의 길이, 두께, 넓이 등의 수치는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장하여 표시될 수 있다. In the drawings, numerical values such as length, thickness, width, etc. of the components can be exaggerated for an effective explanation of technical contents.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprise" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents have been set forth in order to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some cases, it should be mentioned in advance that it is common knowledge in describing an invention, and that parts not significantly related to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

도1은 제1 실시예에 따른 우레아 공급 시스템이 내연기관에 설치된 예시적 구성을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining an exemplary configuration in which a urea supply system according to the first embodiment is installed in an internal combustion engine.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 우레아 공급 시스템은 우레아 수용액을 저장하는 탱크모듈(200), 우레아 수용액을 분사하는 분사모듈(300) 및 탱크모듈(200)과 분사모듈(300) 사이를 연결하는 이송관(400)으로 구성될 수 있고, 내연기관(또는 연소기)(100)에서 연소된 후 배출되는 배기가스의 통로인 배기관(110)의 경로 중에, 바람직하게는 SCR(선택적 환원 촉매: 120)의 상류측에 설치되어 동작할 수 있다. Referring to the drawings, a urea supply system according to an embodiment of the present invention includes a tank module 200 for storing urea aqueous solution, a jetting module 300 for jetting urea aqueous solution, and a jetting module 300 for connecting the tank module 200 and the jetting module 300 (Or selective reduction catalyst 120), which may be composed of a transfer pipe 400, which is connected to the exhaust pipe 110, which is a passage of exhaust gas after being combusted in the internal combustion engine (or combustor) As shown in Fig.

내연기관(100)이 동작하고 있을 때, 탱크모듈(200)에 저장된 우레아 수용액은 이송관(400)을 통해 분사모듈(300)로 공급되고, 공급된 우레아 수용액은 분사모듈(300)의 분사노즐을 통해 배기관(110) 내로 분사된다. 분사된 우레아 수용액은 배기의 열에 의해 가수분해해 암모니아가 되어 SCR(120)에 공급되고, SCR(120)은 공급된 암모니아를 흡착하고 흡착한 암모니아와 배기 중의 질소산화물(NOx)과의 탈질 반응을 촉진함으로써 질소산화물을 정화하고 무해한 질소가스(N2)로 변환한다. The urea aqueous solution stored in the tank module 200 is supplied to the injection module 300 via the transfer pipe 400 and the supplied urea aqueous solution is supplied to the injection nozzle 300 of the injection module 300. [ To the exhaust pipe 110 through the exhaust pipe 110. The sprayed urea aqueous solution is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to be supplied to the SCR 120. The SCR 120 adsorbs the supplied ammonia and removes the denitrification reaction between the adsorbed ammonia and the nitrogen oxides (NOx) Thereby purifying the nitrogen oxides and converting them into harmless nitrogen gas (N2).

내연기관(100)의 동작을 정지하면, 분사모듈(300)에 남아있는 우레아 수용액은 분사노즐에 의해 배기관(110)으로 분사되고 이송관(400)을 채우고 있는 우레아 수용액은 이송관(400)을 따라 역류하여 탱크모듈(200)로 회수됨으로써 퍼징 동작이 수행된다. When the operation of the internal combustion engine 100 is stopped, the urea aqueous solution remaining in the injection module 300 is injected into the exhaust pipe 110 by the injection nozzle, and the urea aqueous solution filling the transfer pipe 400 passes through the transfer pipe 400 And is collected in the tank module 200 to perform the purging operation.

본 발명의 일 실시예에서, 이송관(400)의 양쪽 단부 중 탱크모듈(200)측 단부는 탱크모듈(200) 내부의 공간에 개방되고 분사모듈(300)측 단부는 대기중에 개방된다. 따라서 밀폐되어 있던 이송관(400)의 양단이 대기압에 노출되므로, 이송관(400) 내부를 채우고 있던 우레아 수용액은 높은 위치에서 낮은 위치로 흐르게 된다. 이 때 도시한 것처럼 본 발명의 실시예에 따르면 이송관(400)의 탱크모듈(200)측 단부의 높이(H1)가 분사모듈(300)측 단부의 높이(H2) 보다 높도록 우레아 공급 시스템을 구성하였으며, 따라서 이송관(400) 내부를 채우던 우레아 수용액은 이송관(400)을 따라 탱크모듈(200)로 회수될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the end of the tank module 200 at either end of the transfer pipe 400 is opened in the space inside the tank module 200 and the end of the injection module 300 is opened in the atmosphere. Accordingly, since both ends of the closed transfer pipe 400 are exposed to the atmospheric pressure, the urea aqueous solution filling the inside of the transfer pipe 400 flows from a high position to a low position. According to the embodiment of the present invention, as shown in the drawing, the urea supply system is arranged such that the height H1 of the end of the transfer tube 400 on the side of the tank module 200 is higher than the height H2 of the end of the injection module 300 side The urea aqueous solution filling the inside of the transfer pipe 400 can be recovered to the tank module 200 along the transfer pipe 400.

도2는 일 실시예에 따른 탱크모듈 및 이에 연결된 이송관을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a tank module and a transfer pipe connected thereto according to an embodiment.

도면을 참조하면, 탱크모듈(200)은 우레아 수용액을 저장하는 탱크모듈 본체(210), 우레아 수용액을 송출하는 송출관(220), 송출관(220)에서 분기된 회수관(230), 회수관(230)을 개폐하는 개폐밸브(240)를 포함할 수 있다. The tank module 200 includes a tank module main body 210 storing a urea aqueous solution, a delivery pipe 220 delivering the urea aqueous solution, a recovery pipe 230 branched from the delivery pipe 220, (240) for opening and closing the valve (230).

탱크모듈 본체(210)는 우레아 수용액을 저장하는 저장용기이며, 상단부에 우레아 수용액 주입구(211)가 형성되어 있다. 주입구(211)를 통해 탱크모듈 본체(210)에 주입된 우레아 수용액은 최대로 주입구(211)의 하단까지, 즉 "L"로 표시한 최대 수위까지 채워질 수 있을 것이다. The tank module main body 210 is a storage container for storing an aqueous urea solution, and an urea aqueous solution inlet 211 is formed at an upper end thereof. The urea aqueous solution injected into the tank module body 210 through the injection port 211 can be filled up to the lower end of the injection port 211 at the maximum level indicated by "L".

송출관(220)은 탱크모듈 본체(210)를 상하 방향으로 관통하는 배관으로, 상단부는 이송관(400)과 결합되고, 하단부(222)는 탱크모듈 내 우레아 수용액의 수위보다 아래에 위치한다. 도시한 실시예에서 하단부(222)는 탱크모듈 본체(210)의 바닥면에 인접한 높이까지 아래로 뻗어있다. The delivery pipe 220 is a pipe that penetrates the tank module body 210 in the vertical direction and has an upper end connected to the transfer pipe 400 and a lower end 222 positioned below the level of the urea aqueous solution in the tank module. In the illustrated embodiment, the lower end 222 extends down to a height adjacent the bottom surface of the tank module body 210.

분사모듈(300)을 통해 우레아 수용액을 배기관(110)으로 분사하기 위해, 예컨대 분사모듈(300)에 배치된 펌프를 동작하게 되면 탱크모듈(200) 내에 저장된 우레아 수용액이 송출관(220)의 하단부(222)를 통해 송출관(220) 내로 빨려 들어가서 이송관(400)을 통해 분사모듈(300)로 공급될 수 있다. The urea aqueous solution stored in the tank module 200 can be supplied to the lower end of the delivery pipe 220 when the pump disposed in the injection module 300 is operated to inject the urea aqueous solution into the exhaust pipe 110 through the injection module 300. [ May be sucked into the discharge pipe 220 through the discharge pipe 222 and supplied to the injection module 300 through the transfer pipe 400.

일 실시예에서 회수관(230)은 우레아 송출관(220)에서 분기되어 형성된다. 회수관(230)의 일단부는 송출관(220)에 연결되고 타단부(231)는 공기 중에 개방되어 있다. 도시한 실시예에서 회수관(230)의 타단부(231)는 탱크모듈의 본체(210) 내부의 공기로 채워진 공간, 즉 우레아 수용액의 최대 수위(L) 보다 높은 높이에서 공기를 향해 개방되어 있다. 일 실시예에서 탱크모듈의 본체(210) 내부의 이 공간은 본체(210) 외부로부터 밀폐되어 있을 수 있고, 대안적 실시예에서, 예컨대 본체(210)의 상부에 공기가 통하는 관통구 등을 형성하여 본체(210) 내부의 공간과 본체(210) 외부가 연통할 수도 있다. In one embodiment, the return pipe 230 is branched from the urea delivery pipe 220. One end of the recovery pipe 230 is connected to the discharge pipe 220 and the other end 231 is opened to the air. In the illustrated embodiment, the other end 231 of the recovery pipe 230 is opened toward the air at a height higher than the maximum level L of the space filled with air inside the body 210 of the tank module, that is, the urea aqueous solution . In one embodiment, this space within the body 210 of the tank module may be hermetically sealed from the outside of the body 210, and in an alternative embodiment, for example, a through- So that the space inside the main body 210 and the outside of the main body 210 can communicate with each other.

회수관(230)의 경로 상에는 회수관(230)을 개폐하는 개폐밸브(240)가 설치될 수 있다. 일 실시예에서 개폐밸브(240)는 통상의 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있고, 대안적 실시예에서 삼방(3-way) 밸브를 사용할 수도 있다. On the path of the recovery pipe 230, an opening / closing valve 240 for opening / closing the recovery pipe 230 may be installed. In one embodiment, the on-off valve 240 may be implemented as a conventional solenoid valve, and in alternative embodiments may use a three-way valve.

내연기관(100)이 동작하고 있을 때, 개폐밸브(240)에 의해 회수관(230)을 폐쇄하고, 따라서 우레아 수용액은 송출관(220)과 이송관(400)을 통해 분사모듈(300)로 공급된다. When the internal combustion engine 100 is operating, the return pipe 230 is closed by the opening / closing valve 240, and thus the urea aqueous solution is supplied to the injection module 300 through the discharge pipe 220 and the transfer pipe 400 .

내연기관(100)의 동작이 멈추면, 이송관(400)의 퍼징을 위해 개폐밸브(240)가 회수관(230)을 개방하고, 이송관(400)을 채우고 있던 우레아 수용액이 회수관(230)을 통해 탱크모듈의 본체(210) 내부로 회수된다. 이 때 회수되는 우레아 수용액 중 일부는 송출관(220)을 통해 회수될 수도 있으나, 송출관(220)의 하단부(222)가 탱크모듈(200) 내의 우레아 수용액의 수위보다 아래에 위치하기 때문에 회수되는 우레아 수용액의 대부분은 회수관(230)을 통해 회수된다. When the operation of the internal combustion engine 100 is stopped, the open / close valve 240 opens the recovery pipe 230 for purging the transfer pipe 400, and the urea aqueous solution filling the transfer pipe 400 is returned to the recovery pipe 230 To the inside of the main body 210 of the tank module. Some of the recovered urea aqueous solution may be recovered through the discharge pipe 220 but may be recovered because the lower end 222 of the discharge pipe 220 is positioned below the level of the urea aqueous solution in the tank module 200 Most of the urea aqueous solution is recovered through the recovery pipe 230.

한편 도시하지 않았지만 탱크모듈(200)은 개폐밸브(240)의 동작을 제어하는 제어부, 탱크모듈내 우레아 수용액의 수위를 측정하는 레벨센서, 우레아 수용액의 농도를 측정하는 농도 센서 등을 더 포함할 수 있다. Although not shown, the tank module 200 may further include a control unit for controlling the operation of the opening / closing valve 240, a level sensor for measuring the level of the urea aqueous solution in the tank module, a concentration sensor for measuring the concentration of the urea aqueous solution, have.

도3은 제1 실시예에 따른 분사모듈 및 이에 연결된 이송관을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining an injection module according to the first embodiment and a transfer pipe connected thereto.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 분사모듈(300)은 유입포트(310), 펌프(340), 분사량 조절밸브(350), 및 분사노즐(360)을 포함할 수 있다. 유입포트(310)는 이송관(400)에 결합되며 탱크모듈(200)에서 이송되는 우레아 수용액이 분사모듈(300) 내로 유입되는 포트이다. Referring to the drawings, the injection module 300 according to one embodiment may include an inlet port 310, a pump 340, an injection quantity control valve 350, and an injection nozzle 360. The inlet port 310 is connected to the transfer pipe 400 and is a port through which the urea aqueous solution transferred from the tank module 200 flows into the injection module 300.

펌프(340)는 우레아 수용액을 탱크모듈(200)로부터 분사모듈(300)까지 이송하기 위한 장치이며, 일 실시예에서 기어펌프로 구현될 수 있다. 이 경우 도시한 것처럼 모터(341), 기어 하우징(342), 구동기어(343), 및 종속기어(344) 등으로 구성될 수 있다. 이러한 구조의 고압펌프는 당업계에 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 또한 펌프(340)가 기어펌프가 아닌 다른 방식의 펌프로 구현될 수도 있다. The pump 340 is a device for transferring urea aqueous solution from the tank module 200 to the injection module 300, and may be implemented as a gear pump in one embodiment. The gear housing 342, the driving gear 343, and the subsidiary gear 344 as shown in the figure. Since the high-pressure pump having such a structure is a technique known in the art, detailed description is omitted. The pump 340 may also be implemented as a pump other than a gear pump.

유입포트(310)를 통해 분사모듈(300)로 이송된 우레아 수용액은 펌프(340)의 유입구(345)을 통해 펌프(340)로 들어간 후 고압펌프(340)의 배출구(346)를 통해 분사노즐(360)로 공급된다. 펌프(340)의 배출구(346)와 분사노즐(360) 사이의 경로에는 분사량 조절밸브(350)가 설치될 수 있다. 분사량 조절밸브(350)는 분사노즐(360)을 통해 분사되는 우레아 수용액의 분사량을 조절하기 위한 밸브로서 예컨대 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있다. 도시한 실시예에서 분사모듈(300)은 분사량 조절밸브(350)에 가해지는 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지하기 위해 압력조절밸브(370)를 더 포함할 수 있다. 분사량 조절밸브와 압력조절밸브는 당업계의 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다. The urea aqueous solution transferred to the injection module 300 through the inlet port 310 enters the pump 340 through the inlet 345 of the pump 340 and then flows through the outlet 346 of the high pressure pump 340, (360). A spray amount control valve 350 may be installed in the path between the discharge port 346 of the pump 340 and the spray nozzle 360. The injection amount control valve 350 is a valve for controlling the injection amount of the urea aqueous solution injected through the injection nozzle 360, and may be implemented as a solenoid valve, for example. In the illustrated embodiment, the injection module 300 may further include a pressure control valve 370 to maintain the pressure of the urea aqueous solution applied to the injection amount control valve 350 constant. The injection quantity control valve and the pressure control valve are well known in the art, and thus detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에서 펌프(340), 분사량 조절밸브(350), 및 압력조절밸브(370)는 제어부(도시 생략)에 의해 제어될 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만 제어부에서 분사모듈(300)의 펌프(340), 분사량 조절밸브(350), 및 압력조절밸브(370)의 각각에 제어신호를 전달하는 제어선이 연결되어 있고, 이를 통해 제어부가 각 펌프와 밸브들을 제어할 수 있다. In one embodiment, the pump 340, the injection amount regulating valve 350, and the pressure regulating valve 370 may be controlled by a control unit (not shown). Although not shown, a control line for transmitting control signals to the pump 340, the injection amount control valve 350, and the pressure control valve 370 of the injection module 300 is connected to the control unit, Can control each pump and valves.

한편 도시한 실시예에서 이송관(400)은 분사모듈(300)의 유입포트(310)에 인접한 위치에 공기유입관(410) 및 개폐밸브(411)를 포함한다. 공기유입관(410)의 일단부는 이송관(400)에 연결되고 타단부는 공기 중에 개방되어 있을 수 있다. 개폐밸브(411)는 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있고 대안적 실시예에서 삼방 밸브로 구현될 수도 있다. 삼방밸브로 구현될 경우, 개폐밸브(411)는 내연기관이 동작하는 동안 우레아 수용액이 이송관(400)으로 이송될 수 있도록 공기유입관(410)을 폐쇄하고, 내연기관이 정지한 때에는 우레아 수용액이 이송관(400)을 따라 역류하여 탱크모듈(200)로 회수될 수 있도록 공기유입관(410)을 개방하고 이송관(400)의 분사모듈(300)측 방향으로의 경로를 폐쇄하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, in the illustrated embodiment, the transfer pipe 400 includes an air inlet pipe 410 and an opening / closing valve 411 at a position adjacent to the inlet port 310 of the injection module 300. One end of the air inflow pipe 410 may be connected to the transfer pipe 400 and the other end may be opened in the air. The on-off valve 411 may be implemented as a solenoid valve and, in an alternative embodiment, may be implemented as a three-way valve. When the three-way valve is implemented, the opening / closing valve 411 closes the air inlet pipe 410 so that the urea aqueous solution can be transferred to the transfer pipe 400 while the internal combustion engine is operated. When the internal combustion engine is stopped, Is configured to open the air inlet pipe 410 so as to flow backward along the transfer pipe 400 and to be recovered to the tank module 200 and to close the path of the transfer pipe 400 in the direction toward the injection module 300 .

일 실시예에서 공기유입관(410)은 탱크모듈(200)의 회수관(230)의 설치 높이보다 물리적으로 높은 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 공기유입관(410)의 일단부, 즉 공기유입관(410)이 이송관(400)에 연결되는 부위가 회수관(230)의 개방된 단부(231)보다 높은 위치에 설치된다. 또한 바람직하게는, 회수관(230)의 개방된 단부(231)에서부터 공기유입관(410)의 일단까지 갈수록 이송관(400) 내의 모든 임의의 지점에서 높이가 점차 높아지도록 구성한다. 이러한 구성에 의해, 탱크모듈(200)의 개폐밸브(240)와 공기유입관(410)의 개폐밸브(411)가 개방되었을 때, 별도로 펌프를 작동하지 않더라도 이송관(400) 내의 우레아 수용액이 이송관(400)을 통해 흘러내려 탱크모듈(200)로 회수될 수 있다. In one embodiment, the air inlet pipe 410 is preferably installed at a physically higher position than the installed height of the return pipe 230 of the tank module 200. A portion of the air inlet pipe 410 to which the air inlet pipe 410 is connected to the transfer pipe 400 is installed at a position higher than the open end 231 of the return pipe 230 do. Preferably, the height of the air inlet pipe 410 is gradually increased from any open end 231 of the return pipe 230 to any one end of the air inlet pipe 410 at any arbitrary point in the transfer pipe 400. With this configuration, when the opening / closing valve 240 of the tank module 200 and the opening / closing valve 411 of the air inlet pipe 410 are opened, the urea aqueous solution in the transfer pipe 400 is transferred Can be flowed down through the pipe (400) and recovered to the tank module (200).

이상과 같은 탱크모듈(200), 분사모듈(300), 및 이송관(400)을 구비한 우레아 공급 시스템의 동작을 설명한다. 우선, 내연기관(100)을 운전하고 있을 때, 우레아 공급 시스템은 우레아 수용액을 배기관(110)에 분사하기 위해, 탱크모듈(200)의 개폐밸브(240)와 공기유입관(410)의 개폐밸브(411)를 폐쇄하고 펌프(340)를 동작시킨다. 두 밸브(240, 411)에 의해 회수관(230)과 공기유입관(410)이 폐쇄되어 있으므로, 탱크모듈 본체(210) 내에 저장된 우레아 수용액은 이송관(400)을 따라 분사모듈(300)로 이송되고, 분사노즐(360)을 통해 배기관(110) 내부로 분사된다. The operation of the urea supply system including the tank module 200, the injection module 300, and the transfer pipe 400 as described above will be described. First, when the internal combustion engine 100 is operated, the urea supply system supplies the urea aqueous solution to the exhaust pipe 110 via the opening / closing valve 240 of the tank module 200 and the opening / The pump 411 is closed and the pump 340 is operated. The urea aqueous solution stored in the tank module main body 210 is supplied to the injection module 300 along the transfer pipe 400 because the return pipe 230 and the air inflow pipe 410 are closed by the two valves 240 and 411. [ And is injected into the exhaust pipe 110 through the injection nozzle 360.

내연기관(100)의 운전을 정지했을 때 본 발명에 따른 우레아 공급 시스템은 우레아 수용액의 이송관(400)에 남겨진 우레아 수용액을 퍼징하는 동작(이하 "제1 퍼징 모드"라고도 함)과 분사모듈(300)에 남겨진 우레아 수용액을 퍼징하는 동작(이하 "제2 퍼징 모드"라고도 함)을 소정 시간 동안 수행한다. When the operation of the internal combustion engine 100 is stopped, the urea supply system according to the present invention includes an operation (hereinafter also referred to as "first purging mode") for purging the urea aqueous solution left in the transfer tube 400 of the urea aqueous solution, (Hereinafter also referred to as "second purging mode") for a predetermined period of time.

제1 퍼징 모드를 위해, 두 밸브(240, 411)를 작동하여 회수관(230)과 공기유입관(410)을 개방한다. 이에 따라, 이송관(400) 내의 두 밸브(240,411) 사이의 경로에 남아있던 우레아 수용액은 회수관(230)을 통해 탱크모듈 본체(210) 내부로 회수된다. For the first purging mode, the two valves 240 and 411 are operated to open the return pipe 230 and the air inlet pipe 410. Accordingly, the urea aqueous solution remaining in the path between the two valves 240 and 411 in the transfer pipe 400 is recovered into the tank module body 210 through the recovery pipe 230.

제2 퍼징 모드를 위해, 공기유입관(410)측의 개폐밸브(411)를 개방한 상태에서 분사모듈(300)을 동작시킨다. 회수관(230)은 개방되어 있어도 되고 폐쇄되어 있어도 무방하다. 개폐밸브(411)의 동작에 의해 공기유입관(410)이 개방되어 있으므로, 분사모듈(300)의 동작에 따라 외부 공기가 공기유입관(410)을 통해 분사모듈(300)로 흡입되어 분사모듈(300) 내부에 남아있던 우레아 수용액과 함께 배기관(110)으로 분사되면서 분사모듈(300)을 퍼징 할 수 있다. For the second purging mode, the injection module 300 is operated in a state in which the open / close valve 411 on the side of the air inflow pipe 410 is opened. The return pipe 230 may be opened or closed. The external air is sucked into the injection module 300 through the air inflow pipe 410 according to the operation of the injection module 300 and the air is introduced into the injection module 300 by the operation of the on- The injection module 300 can be purged while being sprayed to the exhaust pipe 110 together with the urea aqueous solution remaining in the exhaust pipe 300.

일 실시예에서 제1 퍼징 모드와 제2 퍼징 모드는 순차적으로 진행될 수 있고 대안적 실시예에서 제1 및 제2 퍼징 모드가 동시에 수행될 수도 있다. In one embodiment, the first and second purging modes may proceed sequentially, and in an alternative embodiment, the first and second purging modes may be performed simultaneously.

도4는 이송관에 설치되는 공기유입관과 밸브의 다른 실시예를 나타낸다. 4 shows another embodiment of the air inlet pipe and the valve installed in the transfer pipe.

도4에서 분사모듈(300)은 도3의 분사모듈(300)과 동일하므로 설명을 생략한다. 도4의 실시예에서 이송관(400)은 제1 공기유입관(410), 제1 유입관 밸브(411), 제2 공기유입관(420), 및 제2 유입관 밸브(421)를 포함한다. 제1 공기유입관(410)은 분사모듈(300)의 유입포트(310)에 인접한 이송관(400)의 단부에 위치한다. 제1 유입관 밸브(411)는 제1 공기유입관(410)을 개폐하기 위한 것으로, 이송관(400)과 제1 공기유입관(410)의 연결 부위에 설치될 수 있다. In FIG. 4, the injection module 300 is the same as the injection module 300 of FIG. 3, and thus description thereof is omitted. 4, the transfer pipe 400 includes a first air inlet pipe 410, a first inlet pipe valve 411, a second air inlet pipe 420, and a second inlet pipe valve 421 do. The first air inlet pipe 410 is located at the end of the transfer pipe 400 adjacent to the inlet port 310 of the injection module 300. The first inlet pipe valve 411 is for opening and closing the first air inlet pipe 410 and may be installed at a connection portion between the transfer pipe 400 and the first air inlet pipe 410.

제2 공기유입관(420)의 일단은 제1 공기유입관(410)과 분사모듈(300)의 유입포트(310) 사이에 위치하며 이송관(400)에 연결되고, 제2 공기유입관(420)의 타단은 공기 중에 개방되어 있다. 제2 유입관 밸브(421)는 제2 공기유입관(420)을 개폐하기 위한 것으로, 이송관(400)과 제2 공기유입관(420)의 연결 부위에 설치될 수 있다. One end of the second air inflow pipe 420 is located between the first air inflow pipe 410 and the inflow port 310 of the injection module 300 and is connected to the transfer pipe 400, 420 are opened in the air. The second inlet pipe valve 421 is for opening and closing the second air inlet pipe 420 and may be installed at a connection portion between the transfer pipe 400 and the second air inlet pipe 420.

도시한 실시예에서 이송관(400)은 이송관 밸브(430)를 더 포함한다. 이송관 밸브(430)는 이송관(400)을 개폐하기 위한 밸브이며, 제1 공기유입관(410)과 이송관(400)의 연결부 및 제2 공기유입관(420)과 이송관(400)의 연결부 사이에 위치한다. In the illustrated embodiment, the transfer tube 400 further includes a transfer tube valve 430. The transfer pipe valve 430 is a valve for opening and closing the transfer pipe 400. The transfer pipe valve 430 is a valve for connecting the first air inflow pipe 410 and the transfer pipe 400 and the second air inflow pipe 420 and the transfer pipe 400, As shown in Fig.

제1 유입관 밸브(411), 제2 유입관 밸브(421), 및 이송관 밸브(430)는 각각 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 대안적 실시예에서, 제1 유입관 밸브(411)와 이송관 밸브(430)가 하나의 삼방밸브로 구성되거나 제2 유입관 밸브(421)와 이송관 밸브(430)가 하나의 삼방밸브로 구성될 수도 있다. The first inlet pipe valve 411, the second inlet pipe valve 421, and the transfer pipe valve 430 may each be constituted by a solenoid valve. In an alternative embodiment, the first inlet pipe valve 411 and the transfer pipe valve 430 may be configured as one three-way valve, or the second inlet pipe valve 421 and the transfer pipe valve 430 may be one three- .

또한 도면에 도시하지 않았지만 일 실시예에 따른 우레아 공급 시스템은 개폐밸브(240), 제1 유입관 밸브(411), 제2 유입관 밸브(421), 및 이송관 밸브(430) 그리고 분사모듈(300)의 각각의 동작을 제어하는 제어부(도시 생략)를 더 포함할 수 있다. Also, although not shown in the drawing, the urea supply system according to one embodiment includes an open / close valve 240, a first inflow pipe valve 411, a second inflow pipe valve 421, a transfer pipe valve 430, And a control unit (not shown) for controlling the operation of each of the plurality of microcomputers 300.

상기 구성에 따르면 제1 퍼징 모드의 동작을 위해 회수관(230)의 개폐밸브(240), 제1 유입관 밸브(411)가 개방되고 이송관 밸브(430)가 폐쇄된다. 이에 따라 이송관(400) 내부에서 제1 유입관 밸브(411)와 개폐밸브(240) 사이에 남아있던 우레아 수용액이 회수관(230)을 통해 탱크모듈(200)로 회수된다. The open / close valve 240 and the first inlet pipe valve 411 of the return pipe 230 are opened and the transfer pipe valve 430 is closed for the operation of the first purging mode. The urea aqueous solution remaining in the transfer pipe 400 between the first inlet pipe valve 411 and the opening and closing valve 240 is recovered to the tank module 200 through the recovery pipe 230.

제2 퍼징 모드에서, 제2 유입관 밸브(421)를 개방하고 이송관 밸브(430)를 폐쇄한다. 그 후 분사모듈(300)을 동작시켜 분사모듈(300) 내의 우레아 수용액을 배기관(110) 내로 분사함으로써 분사모듈(300)을 퍼징할 수 있다. In the second purging mode, the second inlet pipe valve 421 is opened and the transfer pipe valve 430 is closed. Thereafter, the injection module 300 is operated to inject the urea aqueous solution in the injection module 300 into the exhaust pipe 110, thereby purging the injection module 300.

일 실시예에서 제1 퍼징 모드와 제2 퍼징 모드는 순차적으로 진행될 수 있고 대안적 실시예에서 제1 및 제2 퍼징 모드가 동시에 수행될 수도 있다. In one embodiment, the first and second purging modes may proceed sequentially, and in an alternative embodiment, the first and second purging modes may be performed simultaneously.

도5는 제2 실시예에 따른 분사모듈(500)을 나타낸다. 도면에서 탱크모듈(200)과 이송관(400)은 도2와 도3에 도시한 탱크모듈(200) 및 이송관(400)과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다. 다만 도5에서 탱크모듈(200)은 탱크모듈(200)에 저장된 우레아 수용액을 분사모듈(500)로 이송하기 위한 저압펌프(250)를 더 포함한다. 5 shows the injection module 500 according to the second embodiment. In the drawing, the tank module 200 and the transfer pipe 400 are the same as or similar to the tank module 200 and the transfer pipe 400 shown in FIGS. 5, the tank module 200 further includes a low-pressure pump 250 for transferring urea aqueous solution stored in the tank module 200 to the injection module 500.

일 실시예에서 저압펌프(250)는 송출관(220)의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 도시한 실시예에서 저압펌프(250)는 송출관(220)과 이송관(400)을 결합하며 설치될 수 있다. 즉 저압펌프(250)의 유입구가 송출관(220)의 상단과 결합되고 저압펌프(250)의 유출구가 이송관(400)과 단부와 결합된다. In one embodiment, the low-pressure pump 250 may be installed at any position of the delivery pipe 220. In the illustrated embodiment, the low-pressure pump 250 may be installed by coupling the delivery pipe 220 and the delivery pipe 400. The inlet of the low pressure pump 250 is coupled to the upper end of the delivery pipe 220 and the outlet of the low pressure pump 250 is coupled to the delivery pipe 400 and the end.

저압펌프(250)는 탱크모듈(200)에 저장된 우레아 수용액을 저압으로 분사모듈(500)을 향해 이송한다. 여기서 '저압'은 예를 들어 5 bar일 수 있다. 바람직하게는 일 실시예에서 '저압'은 2 bar 내지 10 bar 사이의 압력일 수 있고, 더 바람직하게는 2 bar 내지 6 Bar 사이의 압력일 수 있다. The low pressure pump 250 transfers the urea aqueous solution stored in the tank module 200 to the injection module 500 at a low pressure. Here, 'low pressure' may be, for example, 5 bar. Preferably, in one embodiment, the 'low pressure' can be a pressure between 2 bar and 10 bar, more preferably between 2 bar and 6 bar.

도면을 참조하면, 제2 실시예에 따른 분사모듈(500)은 냉각 채널(530), 펌프(540), 분사량 조절밸브(550), 압력조절밸브(570), 및 분사노즐(560)을 포함할 수 있다. 분사량 조절밸브(550), 압력조절밸브(570), 및 분사노즐(560)은 도3을 참조하여 설명한 분사량 조절밸브(350), 압력조절밸브(370), 및 분사노즐(360)과 각각 동일 및 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략한다. Referring to the drawings, the injection module 500 according to the second embodiment includes a cooling channel 530, a pump 540, an injection amount control valve 550, a pressure control valve 570, and a spray nozzle 560 can do. The injection amount control valve 550, the pressure control valve 570 and the injection nozzle 560 are the same as the injection amount control valve 350, the pressure control valve 370, and the injection nozzle 360 described with reference to FIG. And description thereof will be omitted.

도5에서 분사모듈(500)의 펌프(540)는 우레아 수용액을 분사노즐(560)을 통해 고압으로 배출하기 위한 고압펌프이다. 여기서 '고압'은 예를 들어 50 bar일 수 있다. 고압펌프의 압력이 높을수록 미립화에 유리하기 때문에 '고압'의 최대치를 한정하는 것은 바람직하지 않지만, 고압으로 인한 에너지 손실을 고려하여 일 실시예에서 고압펌프 압력을 20 bar 내지 100 bar 사이의 압력으로, 바람직하게는 40 bar 내지 60 bar 사이의 압력으로 설정할 수 있다. 5, the pump 540 of the injection module 500 is a high-pressure pump for discharging the urea aqueous solution through the injection nozzle 560 at a high pressure. Here, 'high pressure' may be, for example, 50 bar. Although it is not desirable to limit the maximum value of the 'high pressure' because the higher the pressure of the high pressure pump is, the higher the pressure of the high pressure pump is, in one embodiment, the pressure between 20 bar and 100 bar , Preferably between 40 bar and 60 bar.

냉각 채널(530)은 분사모듈(500)을 내에 형성된 공간으로, 분사모듈(500)을 냉각하기 위해 우레아 수용액을 수용할 수 있는 일정 체적을 갖는 공간이다. 일 실시예에서 냉각 채널(530)은 분사노즐(560)을 둘러싸도록 형성되어, 분사노즐(560) 및 이 분사노즐(560)과 고압 펌프(540) 사이의 연결통로를 냉각하도록 구성된다. The cooling channel 530 is a space formed within the injection module 500 and a space having a constant volume capable of accommodating the urea aqueous solution for cooling the injection module 500. The cooling channel 530 is configured to surround the injection nozzle 560 and is configured to cool the connection passage between the injection nozzle 560 and the injection nozzle 560 and the high pressure pump 540.

일 실시예에서 냉각 채널(530)은 이송관(400)으로부터 우레아 수용액을 공급받는 유입통로(510) 및 우레아 수용액을 고압 펌프(540)로 배출하는 배출통로(545)를 구비한다. 유입통로(510)를 통해 분사모듈(500) 내로 유입된 우레아 수용액은 냉각 채널(530)을 흐르면서 분사모듈(500)을 냉각시킨 후 배출통로(545)를 통해 고압 펌프(540)로 공급되어 분사노즐(560)을 통해 분사된다. The cooling channel 530 includes an inlet passage 510 for receiving the urea aqueous solution from the transfer pipe 400 and a discharge passage 545 for discharging the aqueous urea solution to the high pressure pump 540. The urea aqueous solution flowing into the injection module 500 through the inflow passage 510 cools the injection module 500 while flowing through the cooling channel 530 and then is supplied to the high pressure pump 540 through the discharge passage 545, And is injected through the nozzle 560.

본 발명의 실시예에 따르면, 탱크모듈(200)에서 분사모듈(500)로 우레아 수용액을 공급할 때는 탱크모듈(200) 측에 설치된 저압 펌프(250)를 사용하고 분사노즐(560)을 통해 배기관(110) 내로 고압으로 분사할 때는 저압 펌프(250)와 별도로 분사모듈(500)에 설치된 고압 펌프(540)를 사용한다. 그러므로 충분히 고압의 우레아 수용액을 분사노즐(560)을 통해 배기관(110)으로 분사할 수 있으므로 배기관(110) 내에서 짧은 시간 내에 미립화 및 열분해 되어 암모니아를 생성할 수 있고, 따라서 본 발명은 배기관에 분사된 우레아 수용액의 미립화 특성을 향상시키고 암모니아로 열분해 되는데 필요한 시간과 공간을 줄이는 효과를 가진다. According to the embodiment of the present invention, when supplying the urea aqueous solution from the tank module 200 to the injection module 500, the low pressure pump 250 installed on the tank module 200 is used and the exhaust pipe The high pressure pump 540 installed in the injection module 500 is used in addition to the low pressure pump 250. Therefore, since the urea aqueous solution of a sufficiently high pressure can be injected into the exhaust pipe 110 through the injection nozzle 560, it can be atomized and pyrolyzed in a short time in the exhaust pipe 110 to generate ammonia. Thereby improving the atomization characteristics of the urea aqueous solution and reducing the time and space required for pyrolysis with ammonia.

도6은 제3 실시예에 따른 분사모듈(600)을 나타낸다. FIG. 6 shows an injection module 600 according to a third embodiment.

도면에서 탱크모듈(200)과 이송관(400)은 도5에 도시한 탱크모듈(200) 및 이송관(400)과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다. 제3 실시예에 따른 분사모듈(600)은 냉각 채널(630), 펌프(640), 분사량 조절밸브(650), 압력조절밸브(670), 및 분사노즐(660)을 포함할 수 있으며, 이 구성요소들은 도5를 참조하여 설명한 구성요소들과 각각 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가진다. The tank module 200 and the transfer tube 400 are the same as or similar to the tank module 200 and the transfer tube 400 shown in FIG. The injection module 600 according to the third embodiment may include a cooling channel 630, a pump 640, an injection amount regulating valve 650, a pressure regulating valve 670, and a spray nozzle 660, The components have the same or similar configurations and functions as those described with reference to Fig.

도6의 제3 실시예의 분사모듈(600)은 고압 펌프(640)가 분사모듈 본체에서 분리되어 배치되는 점에서 제2 실시예(도5)의 분사모듈(500)과 차이가 있다. 이 때 “분사모듈 본체”는 배기관(110)에 직접적으로 부착된 부재로서, 예컨대 냉각채널(630) 및 분사노즐(460) 그리고 분사량 조절밸브(650)와 압력조절밸브(670)를 포함하는 부재이다. The injection module 600 of the third embodiment of FIG. 6 differs from the injection module 500 of the second embodiment (FIG. 5) in that the high-pressure pump 640 is disposed separately from the injection module body. At this time, the " injection module body " is a member directly attached to the exhaust pipe 110, for example, a member including the cooling channel 630 and the injection nozzle 460, the injection amount control valve 650 and the pressure control valve 670 to be.

제3 실시예의 분사모듈(600)에서 고압펌프(640)는 이러한 분사모듈 본체로부터 소정 거리 이격되어 배치되며, 냉각채널(630)로부터 우레아 수용액을 유입받는 유입구(645)와 고압펌프(640)에서 분사노즐(660) 측으로 고압의 우레아 수용액을 배출하는 배출구(646)에 의해 연결되어 있다. The high pressure pump 640 in the injection module 600 of the third embodiment is disposed at a predetermined distance from the injection module main body and has an inlet 645 for receiving the urea aqueous solution from the cooling channel 630 and a high pressure pump 640 And an outlet 646 for discharging the high-pressure urea aqueous solution to the injection nozzle 660 side.

이러한 제3 실시예의 분사모듈(600)에 따르면 고압펌프(640)가 배기관(110)에 직접 접촉하고 있지 않으므로 고압펌프(640)를 냉각할 필요성이 감소하고, 냉각 채널(630)의 우레아 수용액이 고압펌프(640)를 냉각하지 않고 분사노즐(660)과 그 주위의 구성요소들만 냉각하면 되므로 냉각효율을 높일 수 있다. 다만, 고압펌프(640)가 분사노즐(660)로부터 멀어질수록 분사노즐(660)의 분사압력이 감소하므로 분사노즐의 냉각효과와 분사압이 상충관계에 있으므로, 본 발명의 구체적 실시 형태에 맞게 고압펌프(640)의 이격 거리를 설정하는 것이 바람직하다. According to the injection module 600 of the third embodiment, since the high-pressure pump 640 does not directly contact the exhaust pipe 110, the need to cool the high-pressure pump 640 is reduced, and the urea aqueous solution of the cooling channel 630 It is possible to cool only the injection nozzle 660 and surrounding components without cooling the high-pressure pump 640, so that the cooling efficiency can be increased. However, since the injection pressure of the injection nozzle 660 decreases as the high-pressure pump 640 moves away from the injection nozzle 660, the cooling effect of the injection nozzle and the injection pressure are in a trade-off relationship. It is desirable to set the separation distance of the high-pressure pump 640.

이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations may be made to the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

100: 내연기관
110: 배기관
120: SCR
200: 탱크모듈
300, 500, 600: 분사모듈
400: 이송관
100: Internal combustion engine
110: Exhaust pipe
120: SCR
200: tank module
300, 500, 600: injection module
400: Transfer pipe

Claims (17)

우레아 수용액을 저장하는 탱크모듈(200), 우레아 수용액을 내연기관의 배기관 내로 분사하는 분사모듈(300), 및 상기 탱크모듈과 분사모듈을 연결하는 우레아 수용액 이송관(400)을 구비한 우레아 공급 시스템으로서,
일단이 상기 이송관(400)에 연결되고 타단이 상기 탱크모듈 내의 우레아 수용액의 수위보다 아래에 위치하는 송출관(220);
상기 송출관(220)에서 분기되고 탱크모듈 내에서 개방된 단부(231)를 갖는 회수관(230);
상기 회수관(230)을 개폐하는 제1 밸브(240);
일단이 상기 이송관(400)에 연결되고 타단이 공기 중에 개방된 제1 공기유입관(410);
상기 제1 공기유입관을 개폐하는 제2 밸브(411);
일단이 상기 제1 공기유입관(410)의 일단과 상기 분사모듈 사이에 위치하며 상기 이송관(400)에 연결되고, 타단이 공기 중에 개방된 제2 공기유입관(420);
상기 제2 공기유입관(420)을 개폐하는 제3 밸브(421); 및
상기 제1 공기유입관(410)의 일단과 상기 제2 공기유입관(420)의 일단 사이에 위치하며 상기 이송관(400)을 개폐하는 제4 밸브(430);를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
A urea supply system (200) including a tank module (200) for storing a urea aqueous solution, an injection module (300) for injecting a urea aqueous solution into an exhaust pipe of an internal combustion engine, and a urea aqueous solution transfer pipe As a result,
A discharge pipe (220) having one end connected to the transfer pipe (400) and the other end positioned below the level of the urea aqueous solution in the tank module;
A return pipe (230) having an end (231) that branches off from the delivery pipe (220) and opens in the tank module;
A first valve (240) for opening / closing the return pipe (230);
A first air inflow pipe 410 having one end connected to the transfer pipe 400 and the other end opened to the air;
A second valve (411) for opening / closing the first air inlet pipe;
A second air inlet pipe 420 having one end positioned between one end of the first air inlet pipe 410 and the injection module and connected to the transfer pipe 400 and the other end opened to the air;
A third valve (421) for opening / closing the second air inlet pipe (420); And
And a fourth valve 430 located between one end of the first air inflow pipe 410 and one end of the second air inflow pipe 420 and opening and closing the transfer pipe 400. Urea supply system.
제 1 항에 있어서,
상기 회수관(230)의 상기 개방된 단부가 탱크모듈 내에서 우레아 수용액의 최대 수위(L)보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the open end of the return pipe (230) is located at a position higher than the maximum water level (L) of the aqueous urea solution in the tank module.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 공기유입관(410)의 상기 일단의 높이가 상기 회수관(230)의 상기 개방된 단부(231)의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the height of the one end of the first air inlet pipe (410) is higher than the height of the open end (231) of the return pipe (230).
제 3 항에 있어서,
상기 회수관(230)의 개방된 단부(231)에서부터 상기 제1 공기유입관(410)의 일단까지 갈수록 상기 이송관 내의 모든 임의의 지점에서 높이가 점차 높아지도록 구성됨으로써, 상기 제1 밸브와 제2 밸브가 개방되었을 때 이송관 내의 우레아 수용액이 상기 이송관을 통해 상기 탱크모듈로 회수되는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
The method of claim 3,
The height of each of the first and second air inflow pipes 410 and 410 is gradually increased from the open end 231 of the return pipe 230 to one end of the first air inflow pipe 410 at any arbitrary point in the transfer pipe, 2 < / RTI > valve is opened, the urea aqueous solution in the transfer tube is recovered to the tank module through the transfer tube.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 및 상기 분사모듈의 각각의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
내연기관의 운전 정지 후, 상기 제어부가, 상기 제1 밸브와 제2 밸브를 개방하여 상기 이송관 내의 우레아 수용액을 상기 회수관을 통해 회수하는 제1 퍼징 모드, 및 상기 제2 밸브를 개방하고 상기 분사모듈을 동작시켜 분사모듈 내의 우레아 수용액을 퍼징하는 제2 퍼징 모드를 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
The method of claim 3,
Further comprising a control section for controlling the operation of each of the first valve, the second valve, and the injection module,
A first purge mode in which the control unit opens the first valve and the second valve to recover the urea aqueous solution in the transfer tube through the recovery pipe after the operation of the internal combustion engine is stopped, And to operate the injection module to purging the urea aqueous solution in the injection module.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부가 상기 제1 퍼징 모드와 제2 퍼징 모드를 순차적으로 또는 동시에 실행하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the control unit sequentially or simultaneously executes the first purging mode and the second purging mode.
제 1 항에 있어서, 상기 분사모듈이,
우레아 수용액을 내연기관의 배기관 내로 분사하는 분사노즐;
분사모듈로 이송된 우레아 수용액을 분사노즐 측으로 배출하기 위한 펌프; 및
우레아 수용액을 수용할 수 있는 일정 체적의 공간을 가지며 상기 분사노즐을 둘러싸도록 형성되고, 상기 이송관으로부터 우레아 수용액을 공급받는 유입통로 및 상기 펌프로 우레아 수용액을 배출하는 배출통로를 구비한 냉각 채널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
An injection nozzle for injecting the urea aqueous solution into the exhaust pipe of the internal combustion engine;
A pump for discharging the urea aqueous solution transferred to the injection module to the injection nozzle side; And
A cooling channel having a space having a constant volume capable of accommodating the urea aqueous solution and having an inlet passage formed to surround the injection nozzle and supplied with a urea aqueous solution from the transfer pipe and a discharge passage discharging the aqueous urea solution with the pump; The urea supply system comprising:
제 1 항에 있어서,
상기 제2 및 제4 밸브가 하나의 삼방밸브로 구성되거나 또는 상기 제3 및 제4 밸브가 하나의 삼방밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the second and fourth valves are constituted by one three-way valve or the third and fourth valves are constituted by one three-way valve.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 밸브와 상기 분사모듈의 각각의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
내연기관의 운전 정지 후, 상기 제어부가, 상기 제1 및 제2 밸브를 개방하고 제4 밸브를 폐쇄하여 상기 이송관 내의 우레아 수용액을 상기 회수관을 통해 회수하는 제1 퍼징 모드, 및 상기 제3 밸브를 개방하고 상기 제4 밸브를 폐쇄하고 상기 분사모듈을 동작시켜 상기 분사모듈 내의 우레아 수용액을 퍼징하는 제2 퍼징 모드를 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a control unit for controlling the operation of each of the first to fourth valves and the injection module,
A first purge mode in which after the operation of the internal combustion engine is stopped, the control unit opens the first and second valves and closes the fourth valve to recover the urea aqueous solution in the transfer pipe through the recovery pipe, And to execute a second purging mode in which the valve is opened, the fourth valve is closed, and the injection module is operated to pour the urea aqueous solution in the injection module.
제 9 항에 있어서,
상기 제어부가 상기 제1 퍼징 모드와 제2 퍼징 모드를 동시에 실행하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the control unit simultaneously executes the first purging mode and the second purging mode.
우레아 수용액을 저장하는 탱크모듈(200), 우레아 수용액을 내연기관의 배기관 내로 분사하는 분사모듈, 및 상기 탱크모듈과 분사모듈을 연결하는 우레아 수용액 이송관(400)을 구비한 우레아 공급 시스템으로서,
일단이 상기 이송관(400)에 연결되고 타단이 상기 탱크모듈 내의 우레아 수용액의 수위보다 아래에 위치하는 송출관(220);
상기 송출관(220)에서 분기되고 탱크모듈 내에서 개방된 단부(231)를 갖는 회수관(230);
상기 회수관(230)을 개폐하는 제1 밸브(240);
일단이 상기 이송관(400)에 연결되고 타단이 공기 중에 개방된 공기유입관(410); 및
상기 공기유입관을 개폐하는 제2 밸브(411);를 포함하고,
상기 탱크모듈은, 이 탱크모듈에 저장된 우레아 수용액을 상기 분사모듈로 이송하기 위한 저압펌프(250)를 포함하고,
상기 분사모듈은, 이 분사모듈로 이송된 우레아 수용액을 고압으로 배출하기 위한 고압펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
1. A urea supply system comprising a tank module (200) for storing a urea aqueous solution, an injection module for injecting an aqueous urea solution into an exhaust pipe of an internal combustion engine, and a urea aqueous solution transfer pipe (400) for connecting the tank module and the injection module,
A discharge pipe (220) having one end connected to the transfer pipe (400) and the other end positioned below the level of the urea aqueous solution in the tank module;
A return pipe (230) having an end (231) that branches off from the delivery pipe (220) and opens in the tank module;
A first valve (240) for opening / closing the return pipe (230);
An air inlet pipe 410 having one end connected to the transfer pipe 400 and the other end opened to the air; And
And a second valve (411) for opening and closing the air inlet pipe,
The tank module includes a low pressure pump (250) for transferring urea aqueous solution stored in the tank module to the injection module,
Wherein the injection module includes a high-pressure pump for discharging the urea aqueous solution delivered to the injection module at a high pressure.
제 11 항에 있어서,
상기 회수관(230)의 상기 개방된 단부가 탱크모듈 내에서 우레아 수용액의 최대 수위(L)보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the open end of the return pipe (230) is located at a position higher than the maximum water level (L) of the aqueous urea solution in the tank module.
제 12 항에 있어서,
상기 공기유입관(410)의 상기 일단의 높이가 상기 회수관(230)의 상기 개방된 단부(231)의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the height of the one end of the air inlet pipe (410) is higher than the height of the open end (231) of the return pipe (230).
제 13 항에 있어서,
상기 회수관(230)의 개방된 단부(231)에서부터 상기 공기유입관(410)의 일단까지 갈수록 상기 이송관 내의 모든 임의의 지점에서 높이가 점차 높아지도록 구성됨으로써, 상기 제1 밸브와 제2 밸브가 개방되었을 때 이송관 내의 우레아 수용액이 상기 이송관을 통해 상기 탱크모듈로 회수되는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
14. The method of claim 13,
The height of the first valve and the second valve is gradually increased from any open end 231 of the return pipe 230 to one end of the air inflow pipe 410 at any arbitrary point in the transfer pipe, The urea aqueous solution in the transfer pipe is recovered to the tank module through the transfer pipe.
제 11 항에 있어서,
상기 저압펌프는 10 Bar 이하의 압력으로 우레아 수용액을 상기 분사모듈로 이송하고,
상기 고압펌프는 20 bar 내지 100 bar 사이의 압력으로 우레아 수용액을 배출하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
12. The method of claim 11,
The low pressure pump transfers the urea aqueous solution to the injection module at a pressure of 10 Bar or less,
Wherein the high-pressure pump discharges the urea aqueous solution at a pressure between 20 bar and 100 bar.
제 11 항에 있어서, 상기 분사모듈이,
우레아 수용액을 내연기관의 배기관 내로 분사하는 분사노즐(560); 및
우레아 수용액을 수용할 수 있는 일정 체적의 공간을 가지며 상기 분사노즐을 둘러싸도록 형성되고, 상기 이송관(400)으로부터 우레아 수용액을 공급받는 유입통로 및 상기 고압펌프로 우레아 수용액을 배출하는 배출통로를 갖는 냉각 채널(530);을 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
12. The apparatus according to claim 11,
An injection nozzle 560 for injecting the urea aqueous solution into the exhaust pipe of the internal combustion engine; And
An inlet passage formed to surround the injection nozzle and having a constant volume capable of accommodating the urea aqueous solution, an inlet passage through which the urea aqueous solution is supplied from the transfer pipe 400, and an outlet passage through which the urea aqueous solution is discharged by the high- Cooling channel (530). ≪ / RTI >
제 16 항에 있어서,
상기 분사모듈이 분사모듈 본체와 상기 고압펌프로 분리 구성되고,
상기 분사모듈 본체 내에 상기 분사노즐, 및 냉각 채널이 배치되고, 상기 고압펌프는 상기 분사모듈 본체로부터 소정 거리 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 우레아 공급 시스템.
17. The method of claim 16,
Wherein the injection module is divided into an injection module main body and the high pressure pump,
Wherein the injection nozzle and the cooling channel are disposed in the injection module body, and the high-pressure pump is disposed at a predetermined distance from the injection module main body.
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