KR102163243B1 - 가스히트펌프의 배기정화 시스템 - Google Patents

가스히트펌프의 배기정화 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102163243B1
KR102163243B1 KR1020200072679A KR20200072679A KR102163243B1 KR 102163243 B1 KR102163243 B1 KR 102163243B1 KR 1020200072679 A KR1020200072679 A KR 1020200072679A KR 20200072679 A KR20200072679 A KR 20200072679A KR 102163243 B1 KR102163243 B1 KR 102163243B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust
engine
gas
heat pump
purification system
Prior art date
Application number
KR1020200072679A
Other languages
English (en)
Inventor
이태형
Original Assignee
주식회사 가센
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 가센 filed Critical 주식회사 가센
Priority to KR1020200072679A priority Critical patent/KR102163243B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102163243B1 publication Critical patent/KR102163243B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/0205—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F01N2610/146—Control thereof, e.g. control of injectors or injection valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2327/00—Refrigeration system using an engine for driving a compressor
    • F25B2327/001—Refrigeration system using an engine for driving a compressor of the internal combustion type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 가스히트펌프의 배기정화 시스템에 관한 것으로, 엔진(10); 엔진(10)에 연통 설치되는 배기매니폴드(20); 배기매니폴드(20)에 연결되는 배기파이프(30); 배기파이프(30)에 연결 설치되는 열교환기(40); 배기매니폴드(20) 및 열교환기(40) 사이의 배기파이프(30)에 설치되는 산화촉매(OC)(50); 산화촉매(50) 및 열교환기(40) 사이의 배기파이프(30)에 설치되는 선택적환원촉매(SCR)(60)를 포함한다.
이에 따라, 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 기능성 및 사용성을 향상시킬 수 있다.

Description

가스히트펌프의 배기정화 시스템 {EXHAUST PURIFICATION SYSTEM OF GAS HEAT PUMP}
본 발명은 가스히트펌프의 배기정화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스 중에 포함되어 있는 유해성분을 제거할 수 있는 가스히트펌프의 배기정화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 가스히트펌프(GHP: Gas Heat Pump)는 가스를 열원(LNG, LPG)으로 하는 가스엔진의 동력으로 구동되는 압축기에 의해 냉매를 실내기 및 실외기 사이의 냉매관으로 흐르게 하여 액화와 기화를 반복시켜 냉방기 또는 난방기로 사용된다.
이러한 가스히트펌프는 그 기술적 장점으로 인해 여러 다양한 분야에서 적용되고 있다.
특히 대기환경적 측면이 중시되고 있는 최근에 들어서는 배기가스 중에 포함되어 있는 각종 유해성분을 저감시키기 위한 배기정화 시스템에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.
종래 가스히트펌프의 배기정화 시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 배기매니폴드(1) 및 배기가스용 열교환기(2) 사이의 배기경로(3)에 NOx 흡장촉매(4) 및 공연비검출수단(5)이 설치되며, 공연비검출수단(5)으로부터의 검출신호에 기초하여 연료분사수단(미도시)을 실시간으로 제어하여 흡기매니폴드(미도시) 내에 연료가스를 분사한다.
연료분사수단(미도시)은 엔진(6)에 공급되는 연료가스를 일시적으로 증량시키기 위한 것이다.
이와 같은 가스히트펌프의 배기정화 시스템은 등록특허공보 제10-1697852호에 개시되어 있다.
그러나 위와 같은 구성의 가스히트펌프의 배기정화 시스템은 배기매니폴드(1) 및 배기가스용 열교환기(2) 사이의 배기경로(3) 상에 NOx 흡장촉매(4)가 설치됨으로 인해, 배기가스 중에 포함되어 있는 유해물질의 일종인 질소산화물(NOx)을 효율적으로 제거할 수 있다는 장점은 있으나, 배기가스 중에 포함되어 있는 또 다른 유해물질인 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)의 제거효율을 높이는 데에는 한계가 있다.
또한 연료분사수단(미도시)이 별도로 설치됨으로써 그 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
이는 결국, 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 기능성 및 사용성을 저하시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 배기가스 중에 포함되어 있는 유해성분인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx)의 제거효율을 극대화시킬 수 있는 가스히트펌프의 배기정화 시스템을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템은, 엔진; 상기 엔진에 연통 설치되는 배기매니폴드; 상기 배기매니폴드에 연결되는 배기파이프; 상기 배기파이프에 연결 설치되는 열교환기; 상기 배기매니폴드 및 상기 열교환기 사이의 상기 배기파이프에 설치되는 산화촉매(OC); 상기 산화촉매(OC) 및 상기 열교환기 사이의 상기 배기파이프에 설치되는 선택적환원촉매(SCR)를 포함하여 구성되는 데 그 기술적 특징이 있다.
본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템은 배기매니폴드 및 열교환기의 사이에 산화촉매(OC) 및 선택적환원촉매(SCR)가 설치됨으로 인해, 배기가스 중에 포함되어 있는 유해성분인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx)의 제거효율을 극대화시킬 수 있다.
그로 인해, 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 기능성 및 사용성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 가스히트펌프의 배기정화 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 선택적환원촉매의 세부구성을 도시한 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 다른 실시예를 도시한 구성도
도 5는 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 다른 실시예를 도시한 구성도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템을 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 가스히트펌프(GHP:Gas Heat Pump)의 배기정화 시스템은 엔진(10); 엔진(10)에 연통 설치되는 배기매니폴드(20); 배기매니폴드(20)에 연결되는 배기파이프(30); 배기파이프(30)에 연결 설치되는 열교환기(40); 배기매니폴드(20) 및 열교환기(40) 사이의 배기파이프(30)에 설치되는 산화촉매(OC)(50); 산화촉매(50) 및 열교환기(40) 사이의 배기파이프(30)에 설치되는 선택적환원촉매(SCR)(60); 선택적환원촉매(SCR)(60)를 제어하는 배기가스절감엔진제어기(70); 엔진(10)을 제어하는 엔진제어기(80)를 포함하여 구성된다.
엔진(10)은 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 장치이며, 이러한 엔진(10)은 기계적인 동력을 발행시키기 위해 공기와 연료가스가 혼합된 혼합기를 연소시킨다.
또한 엔진(10)은 흡기매니폴드(110) 및 배기매니폴드(20)와 연통되도록 설치되며, 압축기(C)에 동력을 제공한다.
그리고 엔진(10)에는 그 점화를 위한 복수 개의 점화코일(12)이 구비되어 있다.
배기매니폴드(20)는 엔진(10)에서 연소되어 개별적으로 배출되는 배기가스가 통합되는 장소이다.
한편, 배기매니폴드(20)는 공지된 기술이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
배기파이프(30)는 엔진(10)에서 배출되는 배기가스를 외부로 안내하기 위한 것이며, 이와 같은 배기파이프(30)는 배기매니폴드(20)을 매개로 엔진(10)과 연통된다.
그리고 배기파이프(30)의 끝단에는 소음 저감을 위한 머플러(120)가 구비되어 있다.
열교환기(40)는 엔진(10)에 배출되는 배기가스와 냉각수를 열교환시키는 역할을 한다.
이러한 열교환기(40)는 도면에 별도로 도시되지 않았지만 냉각수가 유입되는 냉각수유입관; 냉각파이프를 통과하는 냉각수와 배기파이프를 통과하는 배기가스의 열교환이 진행되는 열교환실; 배기가스와 열교환이 완료된 냉각수가 토출되는 냉각수토출관으로 이루어진다.
한편, 열교환기(40)는 공지된 기술이므로 그 자세한 설명에 대해서는 생략하기로 한다.
산화촉매(OC; Oxidation Catalyst)(50)는 배기파이프(30)를 통해 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 유해성분인 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)의 농도를 낮추는 역할을 수행한다.
그리고 산화촉매(OC)(50)는 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키는 역할을 하며, 이는 선택적환원촉매(SCR)(60)를 위해서도 매우 중요하다. 즉, 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx)에서 이산화질소(NO2)가 차지하는 비율은 약 10/1 정도에 불과하다. 특히 이산화질소(NO2)는 산소(O2)의 존재 하에서 온도에 따라 산화질소(NO)와 평형상태를 유지하고 있으며, 이러한 평형상태는 이산화질소(NO2) 측이 저온(250℃ 이하)일 때 유지되는 반면 450℃ 이상에서는 산화질소(NO)가 열역학적으로 우선적인 성분이 된다. 따라서, 산화촉매(OC)(50)는 저온에서 열역학적 평형상태를 유도하여 이산화질소(NO2):산화질소(NO)의 비율을 근접시키는 기능을 함으로써 선택적환원촉매(SCR)를 통한 질소산화물(NOx)의 제거효율을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 산화촉매(OC)(50)는 공지된 기술을 적용하므로 그 구조에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
선택적환원촉매(SCR:Selective Catalytic Reduction)(60)는 요소수라고 부르는 암모니아 수용액 또는 우레아 수용액을 배기파이프(30)를 통해 외부로 배출되는 배기가스에 직접 분사시켜 촉매 반응을 통해 물(H2O)과 질소(N2)로 변환시키는 장치이다.
이와 같은 선택적환원촉매(SCR)(60)를 통해 질소산화물(NOx)을 저감시킬 수 있으며, 또한 연료를 추가로 분사하거나 배기가스 재순환을 통한 축적물을 만들지 않는다는 점에서 연비 개선은 물론이고 엔진(10)의 내부를 장기간 깨끗하게 유지할 수 있다.
그리고 선택적환원촉매(SCR)(60)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 요소수탱크(62); 요소수탱크(62)와 연결되는 요소수인젝터(64)로 이루어진다. 요소수탱크(62)의 내부에는 일정량의 요소수가 안정적으로 저장되며, 요소수인젝터(64)는 배기파이프(30)를 통과하는 배기가스에 직접적으로 요소수를 분사하는 역할을 수행한다.
배기가스절감엔진제어기(70)는 선택적환원촉매(SCR)(60)와 전기적으로 연결되거나 또는 선택적환원촉매(SCR) 및 녹스센서(90)와 전기적으로 연결될 수 있다.
먼저, 배기가스절감엔진제어기(70)가 선택적환원촉매(SCR)(60)와 전기적으로 연결될 경우에는 요소수를 분사하는 요소수인젝터(64)의 분사시기 및 분사량을 미리 결정하여 제어한다.
그리고 배기가스절감엔진제어기(70)가 선택적환원촉매(SCR)(60) 및 녹스센서(90)와 전기적으로 연결될 경우에는 녹스센서(90)로부터 배기가스 중의 질소산화물(NOx) 농도를 제공받아 요소수인젝터(64)의 분사량을 실시간으로 제어함으로써 질소산화물(NOx)의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 녹스센서(90)는 산화촉매(OC)(50)의 전방에 위치한 배기파이프(30)에 설치된다.
엔진제어기(80)는 엔진(10)과 전기적으로 연결되어, 엔진(10)의 분당회전수(이하,‘RPM’이라 한다)를 제어한다,
또한 엔진제어기(80)는 엔진(10)으로 공급되는 연료량/공기량 및 엔진(10)의 점화를 제어하고, 메인제어기(100)와는 실시간으로 통신하여 메인제어기(100)로부터 엔진 RPM 명령을 입력받아 RPM을 제어한다.
그리고 메인제어기(100)는 냉난방 제어를 담당함과 아울러 압축기(C)의 제어를 위해 엔진 RPM 명령을 입력받아 RPM을 제어한다. 이러한 메인제어기(100)는 엔진제어기(80)에 목표 RPM을 제공하고, 엔진제어기(80)로부터 현재 RPM을 제공받는다.
한편, 본 발명에서 배기가스절감엔진제어기(70)와 엔진제어기(80)를 별도로 구비한 이유는, 현재 시판중인 가스히트펌프(GHP)의 개조를 위해서는 업체마다 각기 다른 메인제어기의 통신 스펙을 알아야 하는 데 대부분 비밀로 공개하지 않는다. 이에 따라 기존의 엔진제어기(80)는 유지한 상태에서 선택적환원촉매(SCR)(60)의 제어만을 담당할 배기가스절감엔진제어기(70)를 추가적으로 장착한 것이다.
이상에서 설명한 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 작동과정을 간단하게 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 연료가스파이프(140)를 통해 유입된 연료가스는 연료량조절밸브(130)를 통하여 적절한 양으로 조절된 상태에서 믹서(150)로 공급됨과 아울러 공기파이프(160)를 통해 유입된 공기는 공기여과기(170)를 거쳐 믹서(150)로 공급되어 연료가스 및 공기가 혼합된다. 이때, 연료량조절밸브(130)는 엔진제어기(80)의 제어신호에 의해 구동된다.
이후, 연료가스 및 공기가 혼합된 혼합기는 스로틀밸브(180)에 의해 그 양이 적절하게 조절된 후 흡기매니폴드(110)를 통해 분배되어 엔진(10)의 각 연소실로 공급된다.
그리고 엔진(10)에서 연소·배출되는 배기가스는 배기매니폴드(20)를 통해 모여져 배기파이프(30)를 통해 외부로 배출된다. 배기파이프(30)에는 배기가스에 포함되어 있는 유해성분인 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC) 및 질소화합물(NOx)을 제거하기 위한 산화촉매(OC)(50) 및 선택적환원촉매(SCR)(60) 및 녹스센서(90)가 구비되고, 냉각수와의 열교환을 위한 열교환기(40)가 구비된다.
선택적환원촉매(SCR)(60) 및 녹스센서(90)는 배기가스절감엔진제어기(70)와 전기적으로 연결된 상태를 유지한다.
도 4는 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 다른 실시예를 부분적으로 도시한 구성도이다.
도면에 도시되어 있는 바와 같이, 엔진(10)과 연통 설치되는 배기매니폴드(20)에 연결되는 배기파이프(30)에 녹스센서(90)가 추가적으로 설치된다. 즉, 산화촉매(OC)(50)의 전방 및 후방에 위치한 배기파이프(30)에 녹스센서(90)가 각각 설치된 것이다.
이와 같은 구성에 의해, 배기가스 중에 포함되어 있는 질소산화물(NOx) 농도를 이중으로 검지함으로써 선택적환원촉매(SCR)(60)를 통한 질소산화물(NOx)의 제거효율을 상대적으로 향상시킬 수 있다.
물론, 필요에 따라 녹스센서(90)를 산화촉매(OC)(50)의 후방에만 설치할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 가스히트펌프의 배기정화 시스템의 또 다른 실시예를 부분적으로 도시한 구성도이다.
도면에 도시되어 있는 바와 같이, 산화촉매(50)의 전방에 위치하는 배기파이프(30))에 설치되는 산소센서(190), 산화촉매(50)의 후방에 위치하는 배기파이프(30)에 설치되는 녹스센서(90)가 설치된다.
이와 같은 구성에 의해, 배기가스절감엔진제어기(70)는 녹스센서(90)로부터 배기가스 중의 질소산화물 농도를 제공받아 선택적환원촉매(SCR)(60)의 요소수인젝터(64, 도 3 참조)의 분사량을 실시간으로 제어한다. 또한 배기가스절감엔진제어기(70)는 산소센서(190)로부터 실시간으로 검지된 출력값을 기초로 연료량을 계산하여 연료량제어밸브(130)를 통해 엔진(10)에 공급되는 연료량을 제어함과 아울러 점화코일(12)을 통해 엔진(10)의 점화를 제어한다.
산소센서(190)는 엔진(10)에서 배출되는 배기가스 중의 산소농도를 실시간으로 검지하여 공연비(air fuel ratio)를 제어한다. 그리고 산소센서(190)로는 바이너리(Binary) 타입과 리니어(Linear) 타입을 선택적으로 적용할 수 있다. 바이너리(Binary) 타입은 산소센서의 파형 출력이 일정 주기를 두고 최고점과 최저점을 사인파 형태로 반복 출력하는 특성에 따라 공연비의 피드백을 On/Off 제어하는 형태를 말하고, 리니어(Linear) 타입은 일정 주기를 두고 반복하는 바이너리(Binary) 타입과는 달리 산소센서의 출력이 공연비의 출력에 맞우어 선형으로 출력된다.
한편, 위에서 설명한 것을 제외한 다른 기술적 구성은 도 2 및 도 3을 통해 설명한 가스히트펌프의 배기정화 시스템과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
10 : 엔진 20 : 배기매니폴드
30 : 배기파이프 40 : 열교환기
50 : 산화촉매(OC) 60 : 선택적환원촉매(SCR)
62 : 요소수탱크 64 : 요소수인젝터
70 : 배기가스절감엔진제어기 80 : 엔진제어기
90 : 녹스센서 100 : 메인제어기
190 : 산소센서

Claims (7)

  1. 엔진(10); 상기 엔진(10)에 연통 설치되는 배기매니폴드(20); 상기 배기매니폴드(20)에 연결되는 배기파이프(30); 상기 배기파이프(30)에 연결 설치되는 열교환기(40); 상기 배기매니폴드(20) 및 상기 열교환기(40) 사이의 상기 배기파이프(30)에 설치되는 산화촉매(50); 상기 산화촉매(50) 및 상기 열교환기(40) 사이의 상기 배기파이프(30)에 설치되는 선택적환원촉매(60)를 포함하며,
    상기 선택적환원촉매(60)는 요소수탱크(62); 상기 요소수탱크(62)와 연결되어, 상기 배기파이프(30)를 통과하는 배기가스에 요소수를 분사하는 요소수인젝터(64)로 이루어지며,
    상기 산화촉매(50)의 전방 및 후방 중 어느 한 곳에 녹스센서(90)가 설치되며,
    상기 녹스센서(90)로부터 배기가스 중의 질소산화물 농도를 제공받아 상기 요소수인젝터(64)의 분사량을 실시간으로 제어하는 배기가스절감엔진제어기(70) 및 상기 엔진(10)을 제어하는 엔진제어기(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프의 배기정화 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020200072679A 2020-06-16 2020-06-16 가스히트펌프의 배기정화 시스템 KR102163243B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200072679A KR102163243B1 (ko) 2020-06-16 2020-06-16 가스히트펌프의 배기정화 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200072679A KR102163243B1 (ko) 2020-06-16 2020-06-16 가스히트펌프의 배기정화 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102163243B1 true KR102163243B1 (ko) 2020-10-08

Family

ID=72897109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200072679A KR102163243B1 (ko) 2020-06-16 2020-06-16 가스히트펌프의 배기정화 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102163243B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102379857B1 (ko) * 2020-12-30 2022-03-30 가센 저공해 가스엔진히트펌프(ghp) 개조시스템
KR102385201B1 (ko) * 2020-12-30 2022-04-15 가센 저공해 가스엔진히트펌프 시스템
KR20230072564A (ko) * 2021-11-17 2023-05-25 (주) 세라컴 Ghp 엔진용 배기가스 후처리 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281154A (ja) * 2008-05-19 2009-12-03 Denso Corp 排気処理装置
JP2010071216A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンの排ガス後処理装置
KR101697852B1 (ko) * 2014-02-26 2017-01-18 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 가스 히트 펌프 엔진의 배기 정화 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281154A (ja) * 2008-05-19 2009-12-03 Denso Corp 排気処理装置
JP2010071216A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンの排ガス後処理装置
KR101697852B1 (ko) * 2014-02-26 2017-01-18 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 가스 히트 펌프 엔진의 배기 정화 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102379857B1 (ko) * 2020-12-30 2022-03-30 가센 저공해 가스엔진히트펌프(ghp) 개조시스템
KR102385201B1 (ko) * 2020-12-30 2022-04-15 가센 저공해 가스엔진히트펌프 시스템
KR20230072564A (ko) * 2021-11-17 2023-05-25 (주) 세라컴 Ghp 엔진용 배기가스 후처리 시스템
KR102566529B1 (ko) * 2021-11-17 2023-08-14 (주) 세라컴 Ghp 엔진용 배기가스 후처리 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102163243B1 (ko) 가스히트펌프의 배기정화 시스템
KR102182935B1 (ko) 저압 scr 시스템
US7000383B2 (en) Diesel aftertreatment systems
US7861517B2 (en) Method and system for controlling catalyst temperature
US20100269492A1 (en) Diesel aftertreatment system
US9845772B2 (en) System and method for managing condensation in EGR systems
EA026829B1 (ru) Способ работы двигателя, использующий несколько видов топлива
US6253545B1 (en) Internal combustion engine having lean NOx catalyst
KR101807753B1 (ko) 발전기 또는 가스엔진히트펌프용 점화 착화 타입 초저공해 가스엔진 및 그의 제어 방법
WO1995027128A1 (en) Three-way catalytic oxidizer for diesel engines
Smith et al. Achieving fast catalyst light-off from a heavy-duty stoichiometric natural gas engine capable of 0.02 g/bhp-hr NO X Emissions
CN108678864B (zh) 一种用于氢发动机起动减排放及氢气消耗率的控制方法
WO2011153970A2 (en) Method to reduce emissions of nitrogen oxides from combustion engines and/or to increase the performance of combustion engines while keeping the emissions of nitrogen oxides from combustion engines at the same level and/or to increase the overall performance of an engine, and a device to perform this method
JPWO2011101898A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CZ31313U1 (cs) Zařízení pro snižování emisí oxidů dusíku a/nebo zvyšování výkonu a/nebo zvyšování celkové účinnosti spalovacích motorů
JP3577946B2 (ja) 燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関
US20090308056A1 (en) Procedure and device for the purification of exhaust gas
KR102429015B1 (ko) 연료 개질 시스템 및 배기가스 공급 제어 방법
JPH0544445A (ja) 排気過給機付内燃機関の脱硝装置
KR102566529B1 (ko) Ghp 엔진용 배기가스 후처리 시스템
JP2005105909A (ja) エンジンシステム
KR101704270B1 (ko) 배출가스의 정화성능 향상을 위한 제어방법
CZ25132U1 (cs) Zařízení pro snižování emisí oxidů dusíku ze spalovacích motorů a/nebo zvyšování výkonu spalovacích motorů při zachování emisí oxidů dusíku ze spalovacích motorů a/nebo zvyšování celkové účinnosti motoru při zachování emisí oxidů dusíku ze spalovacích motorů
US11939901B1 (en) Oxidizing reactor apparatus
KR102379857B1 (ko) 저공해 가스엔진히트펌프(ghp) 개조시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant