KR102163356B1 - 환원제 공급장치 및 그 제어방법 - Google Patents

환원제 공급장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

환원제 공급장치 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 환원제 공급장치는: 환원제가 공급되는 환원제 공급유로부; 환원제 공급유로부에서 분지되는 환원제 리턴유로부; 환원제 공급유로부에 설치되는 펌프; 환원제 공급유로부의 압력을 측정하도록 환원제 공급유로부에 설치되는 압력 감지부; 에어가 공급되는 에어 공급유로부; 에어 공급유로부에 배치되는 에어 공급밸브; 에어 공급유로부와 환원제 리턴유로부를 개폐시키도록 설치되는 개폐밸브; 환원제 공급유로부에 연결되는 혼합 챔버부; 혼합 챔버부에 설치되고, 환원제 공급유로부를 개폐시키는 체크밸브; 에어 공급밸브에 연결되고, 혼합 챔버부의 상측에서 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하도록 혼합 챔버부에 연결되는 에어 분사유로부; 혼합 챔버부의 환원제과 에어의 혼합물이 혼합 챔버부에서 상향으로 배출되도록 혼합 챔버부에서 상측으로 연장되는 혼합물 분사유로부; 및 혼합물 분사유로부에 연결되는 혼합물 배출유로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

환원제 공급장치 및 그 제어방법{REDUCING AGENT SUPPLYING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 환원제 공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관 막힘이 발생되는 것을 방지할 수 있는 환원제 공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 디젤 차량의 후처리 장치 중에서 선택적 촉매 환원장치(SCR : Selective Catalytic Reduction) 는 배기가스에 우레아 수용액(요수 수용액)을 분사한다. 우레아 수용액은 환원제로 작용하여 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 제거한다. 차량의 내부에는 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액을 공기와 혼합하여 분사노즐로 공급하기 위한 우레아 공급장치가 설치된다.
우레아 공급장치는 우레아 탱크로부터 공급되는 우레아 수용액을 공급받고, 우레아 공급장치의 내부에서 우레아 수용액과 공기를 혼합하도록 혼합 챔버부가 설치되고, 혼합 챔버부에는 우레아 공급유로부와 공기 공급유로부가 연결된다.
그러나, 종래기술에는 우레아 공급유로부와 공기 공급유로부에 우레아가 침적됨에 따라 우레아 공급유로부와 공기 공급유로부의 통로가 점차적으로 감소되는 문제점이 있다.
또한, 우레아 공급유로부와 공기 공급유로부의 통로가 감소되면, 우레아와 공기의 유동성이 현저히 저하된다. 이 경우 촉매 환원장치에 충분한 유량의 우레아가 공급될 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0924591호(2009. 10. 26 공개, 발명의 명칭: 고체 우레아와 선택적 환원촉매를 이용한 유해배출가스 정화시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 배관 막힘이 발생되는 것을 방지할 수 있는 환원제 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 환원제 공급장치는: 환원제가 공급되는 환원제 공급유로부; 상기 환원제 공급유로부에서 분지되는 환원제 리턴유로부; 상기 환원제 공급유로부에 설치되는 펌프; 상기 환원제 공급유로부의 압력을 측정하도록 상기 환원제 공급유로부에 설치되는 압력 감지부; 에어가 공급되는 에어 공급유로부; 상기 에어 공급유로부에 배치되는 에어 공급밸브; 상기 에어 공급유로부와 상기 환원제 리턴유로부를 개폐시키도록 설치되는 개폐밸브; 상기 환원제 공급유로부에 연결되는 혼합 챔버부; 상기 혼합 챔버부에 설치되고, 상기 환원제 공급유로부를 개폐시키는 체크밸브; 상기 에어 공급밸브에 연결되고, 상기 혼합 챔버부의 상측에서 상기 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하도록 상기 혼합 챔버부에 연결되는 에어 분사유로부; 상기 혼합 챔버부의 환원제과 에어의 혼합물이 상기 혼합 챔버부에서 상향으로 배출되도록 상기 혼합 챔버부에서 상측으로 연장되는 혼합물 분사유로부; 및 상기 혼합물 분사유로부에 연결되는 혼합물 배출유로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에어 분사유로부는 상기 에어 공급밸브에서 상기 혼합 챔버부의 상측으로 연장되는 제1 에어 분사유로; 및 상기 제1 에어 분사유로에서 하측으로 연장되고, 상기 혼합 챔버부의 상측에서 상기 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하도록 상기 혼합 챔버부의 상단부에 연결되는 제2 에어 분사유로를 포함할 수 있다.
상기 혼합물 분사유로부는 상기 혼합 챔버부의 둘레부에 연결되고, 상기 혼합 챔버부에서 상향으로 경사지게 형성되는 제1 혼합물 분사유로; 및 상기 제1 혼합물 분사유로에 연결되는 제2 혼합물 분사유로를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 환원제 공급장치의 제어방법은: 환원제 공급유로부에 환원제가 공급되고, 환원제 리턴유로부를 통해 환원제를 순환시키는 순환단계; 상기 환원제 공급유로부의 압력이 기 설정 압력에 도달되면, 에어 공급유로부에 에어를 공급하고, 상기 환원제 공급유로부의 환원제를 혼합 챔버부에 공급하는 공급단계; 상기 에어 공급유로부에 공급되는 에어를 에어 분사유로부에 공급하고, 상기 에어 분사유로부의 에어를 상기 혼합 챔버부의 상측에서 하측으로 분사하는 분사단계; 및 상기 혼합 챔버부에서 환원제와 공기의 혼합물을 혼합물 분사유로부에 공급하는 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분사단계에서는 상기 혼합 챔버부의 상측에 연장되는 제1 에어 분사유로에 에어를 공급하고, 제2 에어 분사유로를 통해 상기 혼합 챔버부의 상측에서 상기 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 에어 분사유로부가 혼합 챔버부의 상측에서 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하므로, 혼합 챔버부에 유입되는 환원제가 에어 분사유로부 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에어 분사유로부에서 분사되는 에어가 혼합 챔버부의 내벽면의 환원제를 쓸어내므로, 혼합 챔버부의 내측면과 체크밸브의 토출부에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어 분사유로부의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하여 에어 공급유로부의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 혼합물 분사유로부가 혼합 챔버부에서 상측으로 연장되므로, 엔진의 정지시 혼합 챔버부에 에어 공급이 중단될 때에 혼합물 분사유로부에 잔류된 환원제가 혼합 챔버부 측으로 흘러내린다. 따라서, 혼합물 분사유로부의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하므로, 혼합물 분사유로부의 통로가 환원제의 침적에 의해 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 환원제가 순환되는 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 환원제와 에어가 혼합 챔버부에 공급되는 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 개폐밸브에서 환원제가 유동되는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 개폐밸브에서 에어가 유동되는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 압력 감지부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 에어 분사유로부와 혼합물 분사유로부를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 환원제 공급장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 환원제 공급장치 및 그 제어방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 환원제가 순환되는 상태를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 환원제와 에어가 혼합 챔버부에 공급되는 상태를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 개폐밸브에서 환원제가 유동되는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 개폐밸브에서 에어가 유동되는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 압력 감지부를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치에서 에어 분사유로부와 혼합물 분사유로부를 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치는 환원제 공급유로부(110), 환원제 리턴유로부(120), 펌프(130), 에어 공급유로부(150), 에어 공급밸브(160), 개폐밸브(170) 및 혼합 챔버부(180), 체크밸브(190), 에어 분사유로부(210), 혼합물 분사유로부(220) 및 혼합물 배출유로부(230)를 포함한다.
환원제 공급장치는 바디부(100)를 포함한다. 바디부(100)에는 환원제 공급유로부(110), 환원제 리턴유로부(120), 펌프(130), 압력 감지부(140), 에어 공급유로부(150), 에어 공급밸브(160), 개폐밸브(170) 및 혼합 챔버부(180), 체크밸브(190), 에어 분사유로부(210), 혼합물 분사유로부(220) 및 혼합물 배출유로부(230)가 설치된다.
바디부(100)는 제1 블록(101), 제2 블록(102) 및 제2 블록(102)을 포함한다. 제1 블록(101)의 상측에는 제2 블록(102)이 연결되고, 제2 블록(102)의 상측에는 제3 블록(103)이 연결된다. 제1 블록(101), 제2 블록(102) 및 제2 블록(102)은 투명하거나 반투명한 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
제1 블록(101)에는 환원제 공급유로부(110), 환원제 리턴유로부(120), 펌프(130), 압력 감지부(140) 및 에어 공급유로부(150) 및 에어 공급밸브(160)가 설치된다. 제2 블록(102)에는 에어 공급밸브(160), 개폐밸브(170) 체크밸브(190) 및 체크밸브(190)가 설치된다. 제3 블록(103)에는 혼합 챔버부()180, 에어 분사유로부(210), 혼합물 분사유로부(220) 및 혼합물 배출유로부(230)가 설치된다.
환원제 공급유로부(110)와 환원제 리턴유로부(120)에는 환원제 공급탱크(105)가 연결된다. 환원제 공급탱크(105)의 환원제는 환원제 공급유로부(110)에 공급된다. 환원제 리턴유로부(120)는 개폐밸브(170)의 환원제 유입부에 연결되는 제1 환원제 리턴유로부(121)와, 개폐밸브(170)의 환원제 토출부에 연결되는 제2 환원제 리턴유로부(122)를 포함한다. 환원제 공급유로부(110)와 환원제 리턴유로부(120)를 통해 환원제가 순환되므로, 환원제 공급유로부(110), 펌프(130) 및 환원제 리턴 유로부(120)에 잔류하는 기포를 제거할 수 있다. 따라서,펌프(130)의 펌핑압력이 기포에 의해 저하되는 것을 방지할 수 있다.
환원제로는 우레아 수용액(Urea: 요소 수용액)을 제시한다. 우레아 수용핵은 환원제로 작용하여 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 제거한다.
펌프(130)는 환원제 공급유로부(110)에 설치된다. 펌프(130)가 구동됨에 따라 환원제 공급유로부(110)와 환원제 리턴유로부(120)에 환원제가 유동된다.
압력 감지부(140)는 환원제 공급유로부(110)의 압력을 측정하도록 환원제 공급유로부(110)에 설치된다. 압력 감지부(140)는 환원제 공급유로부(110)에서 측정된 압력에 관한 신호를 제어부(109)에 전송한다(도 7 참조).
압력 감지부(140)는 환원제 공급유로부(110)에 결합되고, 내부에 함몰부(142)가 형성되는 압력 센서부(141)와, 압력 센서부(141)를 커버하도록 함몰부(142)에 끼워지는 쿠션부재(143)를 포함한다. 쿠션부재(143)가 압력 센서부(141)를 커버하므로, 환원제 공급유로부(110)의 압력이 쿠션부재(143)에 가해짐에 따라 쿠션부재(143)가 수축된다. 따라서, 쿠션부재(143)의 수축에 의해 압력 센서부(141)에 가해지는 압력이 흡수되므로, 압력 센서부(141)가 환원제 공급유로부(110)의 압력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
에어 공급유로부(150)는 환원제 공급유로부(110)를 회피하도록 설치된다. 에어 공급유로부(150)는 환원제 공급유로부(110)의 상측을 가로지르도록 배치된다. 에어 공급유로부(150)는 에어 공급부(107)와 개폐밸브(170)에 연결되는 제1 에어 공급유로(151)와, 개폐밸브(170)와 에어 공급밸브(160)를 연결하는 제2 에어 공급유로(152)를 포함한다.
에어 공급밸브(160)는 에어 공급유로부(150)에 배치된다. 이때, 에어 공급밸브(160)는 에어 공급유로부(150)에서 환원제 공급유로부(110)를 지난 부분에 연결된다. 에어 공급밸브(160)와 체크밸브(190)는 에어 분사유로부(210)에 연결된다.
개폐밸브(170)는 에어 공급유로부(150)와 환원제 리턴유로부(120)를 선택적으로 개폐시키도록 설치된다. 개폐밸브(170)는 제1 챔버부(171), 연통 튜브(172), 탄성부재(173), 다이어프램(174), 연결 유로부(175), 제2 챔버부(176) 및 솔레노이드부(178)를 포함한다.
제1 챔버부(171)의 중심부에는 제1 챔버부(171)와 연통되도록 연통 튜브(172)가 배치된다. 제1 챔버부(171)의 일측에는 제1 환원제 리턴유로(121)가 연결되고, 연통 튜브(172)에는 제1 챔버부(171)의 환원제가 환원제 공급탱크(105)에 배출되도록 제2 환원제 리턴유로(122)가 연결된다. 연통 튜브(172)의 둘레부에는 탄성부재(173)가 설치되고, 탄성부재(173)는 연통 튜브(172)에서 다이어프램(174)이 이격되도록 다이어프램(174)을 탄성 지지한다. 제1 챔버부(171)의 상측에는 연결 유로부(175)가 연결되고, 연결 유로부(175)의 상측에는 제2 챔버부(176)가 설치된다. 제1 챔버부(171)의 하측에는 제1 에어 공급유로(151)가 연결되고, 제2 챔버부(176)의 상측에는 제2 에어 공급유로(152)가 연결된다. 제2 챔버부(176)에는 제1 에어 공급유로(151)와 제2 에어 공급유로(152)를 개폐시키도록 솔레노이드부(178)가 설치된다.
솔레노이드부(178)는 전류가 인가됨에 따라 전자기력이 발생되는 코일부(178a)와, 코일부(178a)에서 발생되는 전자기력에 의해 이동는 마그네트부(178b)와, 마그네트부(178b)에 의해 이동됨에 따라 제1 에어 공급유로(151)와 제2 에어 공급유로(152)를 개폐시키는 플런저(178c)를 포함한다.
따라서, 제1 에어 공급유로(151)를 통해 제2 챔버부(176)에 에어가 공급되지 않으면, 제1 챔버부(171)에는 에어의 압력이 가해지지 않는다. 이때, 탄성부재(173)가 다이어프램(174)을 상측으로 밀어올리므로, 다이어프램(174)이 연통 튜브(172)의 상단을 개방시킨다. 따라서, 제1 환원제 공급유로부(110)의 환원제는 제1 챔버부(171), 연통 튜브(172) 및 제2 환원제 공급유로부(110)를 통해 환원제 공급탱크(105)에 회수된다.
또한, 솔레노이드부(178)에 전원이 인가되면, 솔레노이드부(178)의 플런저(178c)가 상측으로 이동됨에 따라 제1 에어 공급유로(151)와 제2 에어 공급유로(152)가 개방된다. 따라서, 제1 에어 공급유로(151)의 에어는 제2 챔버부(176)와 제2 에어 공급유로(152)를 통해 에어 공급밸브(160)로 유동된다. 이때, 제2 챔버부(176)와 제1 챔버부(171)는 연결 유로부(175)에 의해 연통되므로, 제2 챔버부(176)의 에어 압력은 연결 유로부(175)를 통해 제1 챔버부(171)에 가해진다. 이때, 다이어프램(174)이 제1 챔버부(171)에 가해지는 에어 압력에 의해 가압되고, 다이어프램(174)의 가압력에 의해 탄성부재(173)가 수축된다. 따라서, 연통 튜브(172)가 다이어프램(174)에 의해 폐쇄되므로, 제1 챔버부(171)의 환원제는 제2 환원제 리턴유로(122) 측으로 배출되지 않는다.
혼합 챔버부(180)는 환원제 공급유로부(110)에 연결된다. 혼합 챔버부(180)는 에어 공급유로부(150)에서 공급되는 에어와, 환원제 공급유로부(110)에서 공급되는 환원제가 혼합되는 공간을 형성한다.
체크밸브(190)는 혼합 챔버부(180)에 설치되고, 환원제 공급유로부(110)를 개폐시킨다. 체크밸브(190)는 혼합 챔버부(180)의 혼합물이 체크밸브(190)를 통해 환원제 공급유로부(110)로 역류하는 것을 방지한다. 이러한 체크밸브(190)는 혼합물이 환원제 공급유로부(110)로 역류하는 것을 방지하는 한 다양한 형태가 적용될 수 있다.
에어 분사유로부(210)는 에어 공급밸브(160)에 연결되고, 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사하도록 혼합 챔버부(180)의 상단부(182)에 연결된다. 에어 분사유로부(210)가 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사하므로, 혼합 챔버부(180)에 유입되는 환원제가 에어 분사유로부(210) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어 분사유로부(210)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하여 에어 분사유로부(210)의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에어 분사유로부(210)에서 분사되는 에어가 혼합 챔버부(180)의 내벽면의 환원제를 쓸어내므로, 혼합 챔버부(180)의 내측면과 체크밸브(190)의 토출부에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다.
에어 분사유로부(210)에서 에어의 유량은 체크밸브(190)에서 혼합 챔버부(180) 공급되는 환원제의 유량의 대략 100배 정도가 된다.
에어 분사유로부(210)가 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사하므로, 에어의 분사압력에 의해 체크밸브(190)가 보다 안정되게 개방될 수 있다. 따라서, 체크밸브(190)의 내구성을 확보할 수 있다.
혼합물 분사유로부(220)는 혼합 챔버부(180)의 혼합물과 에어의 혼합물이 혼합 챔버부(180)에서 상향으로 배출되도록 혼합 챔버부(180)에서 상측으로 연장된다. 혼합물 분사유로부(220)가 혼합 챔버부(180)에서 상측으로 연장되므로, 혼합 챔버부(180)에 분사되는 에어가 환원제를 쓸어내면서 혼합물 분사유로부(220)를 통해 배출된다. 또한, 엔진의 정지시 혼합 챔버부(180)에 에어 공급이 중단될 때에 혼합물 분사유로부(220)에 잔류된 환원제가 혼합 챔버부(180) 측으로 흘러내리므로, 혼합물 분사유로부(220)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 혼합물 분사유로부(220)의 통로가 환원제에 의해 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
혼합물 배출유로부(230)는 혼합물 분사유로부(220)에 연결된다. 혼합물 배출유로부(230)는 환원촉매장치(미도시)에 연결된다. 환원촉매장치는 혼합물 배출유로부(230)에서 공급되는 혼합물을 배기에 분사하여 배기에 함유된 질소 산화물을 제거한다.
에어 분사유로부(210)는 제1 에어 분사유로(211)와 제2 에어 분사유로(212)를 포함한다. 제1 에어 분사유로(211)는 에어 공급밸브(160)에서 혼합 챔버부(180)의 상측으로 연장된다. 제2 에어 분사유로(212)는 제1 에어 분사유로(211)에서 하측으로 연장되고, 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사하도록 혼합 챔버부(180)의 상단부(182)에 연결된다. 제2 에어 분사유로(212)가 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사하도록 혼합 챔버부(180)의 상단부(182)에 연결되므로, 혼합 챔버부(180)의 환원제가 제2 에어 분사유로(212) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제2 에어 분사유로(212)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하여 제2 에어 분사유로(212)의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 에어 분사유로(212)에서 분사되는 에어가 혼합 챔버부(180)의 내측면의 환원제를 쓸어내면서 유동되므로, 혼합 챔버부(180)의 내측면과 체크밸브(190)의 토출부에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다.
제1 에어 분사유로(211)는 수평하게 형성된다. 따라서, 제1 에어 분사유로(211)가 제2 에어 분사유로(212)에서 에어의 유동방향이 꺽이므로, 제2 에어 분사유로(212)를 통해 제1 에어 분사유로(211)에 환원제가 역류되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
제2 에어 분사유로(212)는 혼합 챔버부(180)의 상단부(182)에 수직하게 형성된다. 따라서, 제2 에어 분사유로(212)가 제1 에어 분사유로(211)에서 에어의 유동방향이 직각으로 꺽이므로, 제2 에어 분사유로(212)를 통해 제1 에어 분사유로(211)에 환원제가 역류되는 것을 더욱 방지할 수 있다. 나아가, 제2 에어 분사유로(212)의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
제2 에어 분사유로(212)는 혼합 챔버부(180)의 상단부(182) 중심부에 연결된다. 따라서, 제2 에어 분사유로(212)의 에어가 혼합 챔버부(180) 측으로 방사상으로 고르게 분사되므로, 혼합 챔버부(180)의 일부 영역에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다.
혼합물 분사유로부(220)는 제1 혼합물 분사유로(221) 및 제2 혼합물 분사유로(222)를 포함한다. 제1 혼합물 분사유로(221)는 혼합 챔버부(180)의 둘레부에 연결되고, 혼합 챔버부(180)에서 상향으로 경사지게 형성된다. 제2 혼합물 분사유로(222)는 제1 혼합물 분사유로(221)에 연결된다. 제1 혼합물 분사유로(221)가 혼합 챔버부(180)에서 상향으로 경사지게 형성되므로, 엔진의 정지시 혼합 챔버부(180)에 에어 공급이 중단될 때에 제1 혼합물 분사유로(221)에 잔류된 환원제가 혼합 챔버부(180) 측으로 원활하게 흘러내리게 할 수 있다. 따라서, 제1 혼합물 분사유로(221)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 억제할 수 있다.
제2 혼합물 분사유로(222)는 에어 분사유로보다 상측에 배치된다. 따라서, 혼합 챔버부(180)와 제2 혼합물 분사유로(222) 사이의 간격이 증가되므로, 제1 혼합물 분사유로(221)의 길이가 상대적으로 증가될 수 있다. 따라서, 제1 혼합물 분사유로(221)에 잔류된 환원제가 혼합 챔버부(180) 측으로 보다 원활하게 흘러내리게 할 수 있다.
제2 혼합물 분사유로(222)는 수평하게 형성된다. 따라서, 제2 혼합물 분사유로(222)의 혼합물이 제1 에어 분사유로(211)의 에어와 반대방향으로 유동되게 할 수 있다.
제1 혼합물 분사유로(221)와 제2 혼합물 분사유로(222)의 직경은 에어 분사유로부(210)의 직경보다 크게 형성된다. 따라서, 혼합 챔버부(180)의 혼합물이 제1 혼합물 분사유로(221)와 제2 혼합물 분사유로(222)를 통해 보다 원활하게 배출될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 제어방법에 관해 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
도 9를 참조하면, 환원제 공급탱크(105)의 환원제가 환원제 공급유로부(110)에 공급되고, 환원제 리턴유로부(120)를 통해 환원제를 순환시키는 순환단계를 수행한다(S1). 순환단계에서는 환원제가 환원제 공급유로부(110), 펌프(130) 및 환원제 리턴유로부(120)를 통해 순환되면서 순환유로 상에서 기포를 제거한다. 따라서, 펌프(130)의 펌핑압력이 기포에 의해 저하되는 것을 방지할 수 있다.
압력 감지부(140)는 환원제 공급유로부(110)에서 환원제의 압력을 측정한다(S2). 압력 감지분는 측정된 압력에 관한 신호를 제어부(109)에 전송한다.
제어부(109)에서는 환원제 공급유로부(110)의 압력이 기 설정 압력에 도달되는지를 판단한다(S3). 제어부(109)에서 환원제 공급유로부(110)의 압력이 기 설정 압력에 도달되지 않았다고 판단되면, 환원제가 환원제 공급유로부(110), 펌프(130) 및 환원제 리턴유로부(120)를 통해 순환되면서 기포를 제거하도록 제어한다. 이때, 제어부(109)는 에어 공급유로부(150)에 에어를 공급하지 않는다.
환원제 공급유로부(110)와 펌프(130)에서 기포가 완전히 제거되면, 환원제 공급유로부(110)의 압력이 기 설정 압력에 도달된다.
제어부(109)에서 환원제 공급유로부(110)의 압력이 기 설정 압력에 도달되었다고 판단되면, 에어 공급유로부(150)에 에어를 공급하고, 환원제 공급유로부(110)의 환원제를 혼합 챔버부(180)에 공급하는 공급단계를 수행한다(S4). 따라서, 혼합 챔버부(180)에는 환원제와 에어가 동시에 공급된다.
공급단계에서는 에어 공급유로부(150)의 에어 압력에 의해 개폐밸브(170)가 구동됨에 따라 환원제 리턴유로부(120)가 폐쇄된다. 상세하게는, 솔레노이드부(178)에 전원이 인가되고, 솔레노이드부(178)의 플런저(178c)가 상측으로 이동됨에 따라 제1 에어 공급유로(151)와 제2 에어 공급유로(152)가 개방된다. 따라서, 제1 에어 공급유로(151)의 에어는 제2 챔버부(176)와 제2 에어 공급유로(152)를 통해 에어 공급밸브(160)로 유동된다. 이때, 제2 챔버부(176)와 제1 챔버부(171)는 연결 유로부(175)에 의해 연통되므로, 제2 챔버부(176)의 에어 압력은 연결 유로부(175)를 통해 제1 챔버부(171)에 가해진다. 이때, 다이어프램(174)이 제1 챔버부(171)에 가해지는 에어 압력에 의해 가압되고, 다이어프램(174)의 가압력에 의해 탄성부재(173)가 수축된다. 따라서, 연통 튜브(172)가 다이어프램(174)에 의해 폐쇄되므로, 제1 챔버부(171)의 환원제는 제2 환원제 리턴유로(122) 측으로 배출되지 않는다.
에어 공급유로부(150)에 공급되는 에어를 에어 분사유로부(210)에 공급하고, 에어 분사유로부(210)의 에어를 혼합 챔버부(180)의 상측에서 하측으로 분사하는 분사단계를 수행한다(S5). 이때, 에어 공급밸브(160)가 개방됨에 따라 에어 공급유로부(150)의 에어가 에어 분사유로부(210)에 공급되고, 에어 분사유로부(210)의 에어는 혼합 챔버부(180)의 상측에서 하측으로 분사된다. 따라서, 혼합 챔버부(180)에 유입되는 환원제가 에어 분사유로부(210) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어 분사유로부(210)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하여 에어 공급유로부(110)의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에어 분사유로부(210)에서 분사되는 에어가 혼합 챔버부(180)의 내벽면의 환원제를 쓸어내므로, 혼합 챔버부(180)의 내측면과 체크밸브(190)의 토출부에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다.
분사단계에서는 혼합 챔버부(180)의 상측에 연장되는 제1 에어 분사유로(211)에 에어를 공급하고, 제2 에어 분사유로(212)를 통해 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사한다. 따라서, 혼합 챔버부(180)의 환원제가 제2 에어 분사유로(212) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제2 에어 분사유로(212)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하여 제2 에어 분사유로(212)의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 에어 분사유로(212)에서 분사되는 에어가 혼합 챔버부(180)의 내측면의 환원제를 쓸어내면서 유동되므로, 혼합 챔버부(180)의 내측면과 체크밸브(190)의 토출부에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 분사단계에서는 혼합 챔버부(180)의 혼합물이 혼합 챔버부(180)에서 상향으로 경사진 제1 혼합물 분사유로(221)를 통해 상향으로 경사지게 배출되게 한다(S6). 따라서, 엔진의 정지시 혼합 챔버부(180)에 에어 공급이 중단될 때에 제1 혼합물 분사유로(221)에 잔류된 환원제가 혼합 챔버부(180) 측으로 원활하게 흘러내리게 할 수 있다. 따라서, 제1 혼합물 분사유로(221)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 억제할 수 있다.
혼합 챔버부(180)에서 환원제와 공기의 혼합물을 혼합물 분사유로부(220)에 공급하는 배출단계가 수행된다. 혼합물 분사유로부(220)의 혼합물은 혼합물 배출유로부(230)를 통해 환원촉매장치에 공급된다. 환원촉매장치는 혼합물 배출유로부(230)에서 공급되는 혼합물을 배기에 분사하여 배기에 함유된 질소 산화물을 제거한다.
상기와 같이, 에어 분사유로부(210)가 혼합 챔버부(180)의 상측에서 혼합 챔버부(180)의 하측으로 에어를 분사하므로, 혼합 챔버부(180)에 유입되는 환원제가 에어 분사유로부(210) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에어 분사유로부(210)에서 분사되는 에어가 혼합 챔버부(180)의 내벽면의 환원제를 쓸어내므로, 혼합 챔버부(180)의 내측면과 체크밸브(190)의 토출부에 환원제가 침적되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어 분사유로부(210)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하여 에어 공급유로부(150)의 통로가 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 혼합물 분사유로부(220)가 혼합 챔버부(180)에서 상측으로 연장되므로, 엔진의 정지시 혼합 챔버부(180)에 에어 공급이 중단될 때에 혼합물 분사유로부(220)에 잔류된 환원제가 혼합 챔버부(180) 측으로 흘러내린다. 따라서, 혼합물 분사유로부(220)의 벽면에 환원제가 침적되는 것을 방지하므로, 혼합물 분사유로부(220)의 통로가 환원제의 침적에 의해 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 바디부 101: 제1 블록
102: 제2 블록 103: 제3 블록
105: 환원제 공급탱크 107: 에어 공급부
109: 제어부 110: 환원제 공급유로부
120: 환원제 리턴유로부 130: 펌프
140: 압력 감지부 141: 압력 센서부
142: 함몰부 143: 쿠션부재
150: 에어 공급유로부 151: 제1 에어 공급유로
152: 제2 에어 공급유로 160: 에어 공급밸브
170: 개폐밸브 171: 제1 챔버부
172: 연통 튜브 173: 탄성부재
174: 다이어프램 175: 연결 유로부
176: 제2 챔버부 178: 솔레노이드부
178a: 코일부 178b: 마그네트부
178c: 플런저 180: 혼합 챔버부
182: 상단부 190: 체크밸브
210: 에어 분사유로부 211: 제1 에어 분사유로
212: 제2 에어 분사유로 220: 혼합물 분사유로부
221: 제1 혼합물 분사유로 222: 제2 혼합물 분사유로
230: 혼합물 배출유로부

Claims (5)

  1. 환원제가 공급되는 환원제 공급유로부;
    상기 환원제 공급유로부에서 분지되는 환원제 리턴유로부;
    상기 환원제 공급유로부에 설치되는 펌프;
    상기 환원제 공급유로부의 압력을 측정하도록 상기 환원제 공급유로부에 설치되는 압력 감지부;
    에어가 공급되는 에어 공급유로부;
    상기 에어 공급유로부에 배치되는 에어 공급밸브;
    상기 에어 공급유로부와 상기 환원제 리턴유로부를 개폐시키도록 설치되는 개폐밸브;
    상기 환원제 공급유로부에 연결되는 혼합 챔버부;
    상기 혼합 챔버부에 설치되고, 상기 환원제 공급유로부를 개폐시키는 체크밸브;
    상기 에어 공급밸브에 연결되고, 상기 혼합 챔버부의 상측에서 상기 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하도록 상기 혼합 챔버부에 연결되는 에어 분사유로부;
    상기 혼합 챔버부의 환원제과 에어의 혼합물이 상기 혼합 챔버부에서 상향으로 배출되도록 상기 혼합 챔버부에서 상측으로 연장되는 혼합물 분사유로부; 및
    상기 혼합물 분사유로부에 연결되는 혼합물 배출유로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 공급장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에어 분사유로부는,
    상기 에어 공급밸브에서 상기 혼합 챔버부의 상측으로 연장되는 제1 에어 분사유로; 및
    상기 제1 에어 분사유로에서 하측으로 연장되고, 상기 혼합 챔버부의 상측에서 상기 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하도록 상기 혼합 챔버부의 상단부에 연결되는 제2 에어 분사유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 공급장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 혼합물 분사유로부는,
    상기 혼합 챔버부의 둘레부에 연결되고, 상기 혼합 챔버부에서 상향으로 경사지게 형성되는 제1 혼합물 분사유로; 및
    상기 제1 혼합물 분사유로에 연결되는 제2 혼합물 분사유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 공급장치.
  4. 환원제 공급유로부에 환원제가 공급되고, 환원제 리턴유로부를 통해 환원제를 순환시키는 순환단계;
    상기 환원제 공급유로부의 압력이 기 설정 압력에 도달되면, 에어 공급유로부에 에어를 공급하고, 상기 환원제 공급유로부의 환원제를 혼합 챔버부에 공급하는 공급단계;
    상기 에어 공급유로부에 공급되는 에어를 에어 분사유로부에 공급하고, 상기 에어 분사유로부의 에어를 상기 혼합 챔버부의 상측에서 하측으로 분사하는 분사단계; 및
    상기 혼합 챔버부에서 환원제와 공기의 혼합물을 혼합물 분사유로부에 공급하는 배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 공급장치의 제어방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 분사단계에서는,
    상기 혼합 챔버부의 상측에 연장되는 제1 에어 분사유로에 에어를 공급하고, 제2 에어 분사유로를 통해 상기 혼합 챔버부의 상측에서 상기 혼합 챔버부의 하측으로 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 환원제 공급장치의 제어방법.
KR1020190060845A 2019-05-23 2019-05-23 환원제 공급장치 및 그 제어방법 KR102163356B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014530979A (ja) * 2011-10-19 2014-11-20 エミテック ゲゼルシヤフトフユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 圧縮空気および液体還元剤の混合装置
KR101727710B1 (ko) * 2017-01-25 2017-05-02 주식회사 더블유원 3단블록으로된 우레아 혼합 장치
KR20170100889A (ko) * 2016-02-26 2017-09-05 주식회사 더블유원 우레아 혼합 장치

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