KR102322296B1

KR102322296B1 - 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템 및 테일 파이프 수분 유입 방지 방법

Info

Publication number: KR102322296B1
Application number: KR1020170031856A
Authority: KR
Inventors: 이상호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2021-11-05
Also published as: KR20180104935A

Abstract

본 발명은 테일 파이프 내에 구비되어, 상기 테일 파이프를 통해 유입되는 수분이 상기 테일 파이프 전단에 구비되는 PM 센서로 유입되는 것을 차단시키는 것을 특징으로 하는 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템으로서, 본 발명에 의하면, 테일 파이프를 통해서 수분이 유입되는 것을 방지하여 PM 센서가 수분에 노출되지 않게 한다.

Description

테일 파이프 수분 유입 방지 시스템 및 테일 파이프 수분 유입 방지 방법{SYSTEM FOR PREVENTING WATER FROM FLOWING INTO THE TALE PIPE AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 자동차의 배기관 끝 부분인 테일 파이프로 수분이 유입되는 것을 방지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에서 배출되는 배기가스는 배기 파이프의 중간에 배치되는 촉매장치(Catalytic Converter)로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 배기 파이프를 통해 대기로 방출된다.

테일 파이프는 자동차의 배기관으로서 소음기(머플러)의 끝 부분을 말한다.

한편, OBD 규제에서는 날로 강화되는 배기가스(Emission)의 규제뿐만 아니라 배기가스 관련 부품의 고장, 열화 정도까지 감지하도록 하는 진단 능력의 향상과 개선, 그리고 A/S(After Service) 시장에서의 표준화와 관련된 여러 가지 규정을 만족하도록 요구하고 있다.

여기서, 배기가스 규제의 주요 대상은 NOx와 PM으로 알려져 있고, 북미디젤 Tier2 BIN5 규제나 유로 6 배기가스 규제 중에서 NOx 및 PM의 규제를 만족시키기 위하여 별도의 후처리계 시스템이 적용되고 있는데, 현재 디젤차량에 적용되는 시스템으로는 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)와 DPF(Diesel Particulate Filter), LNT(Lean NOx Trap), 우레아(Urea)를 이용하는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 등과 같은 DeNOx 촉매가 적용된다.

한편, 디젤 유로 6 배기가스 규제의 법규 대응을 위해 PM 센서가 차량의 배기 파이프 내에 설치되어 적용되는데, 이 PM 센서는 PM(입자상 물질, Particulate matters)의 모니터링 및 고장시 OBD 진단을 실시한다.

이 PM 센서는 배기가스후처리장치(DPF, Diesel Particulate Filter)에서 포집 되지 못하고 배출되는 PM의 수준을 측정하고, PM 센서의 고장 여부를 진단하여 이와 관련된 고장 여부를 운전자에게 알려 차량 정비를 받도록 유도하기 위한 전자 장치이다.

그런데, 상용차량 특성상 SCR 후단부로 짧은 테일 파이프(1)가 구성되게 되는데, 이를 통해서 수분이 유입되게 되면 고온에서 작동하던 PM 센서(2)가 파손이 될 우려가 있다.

차량의 주행 간에는 테일 파이프(1)를 통해 수분이 유입될 가능성이 희박하나, 상용차량 특성상 정차 시 물이 튈 경우, 시동 OFF 또는 ON 상태에서 세차할 경우 주로 수분이 유입될 소지가 있다.

특히, 공사장의 경우 필드 운전자의 특성을 고려할 때, 시동이 켜진 상태에서 먼지를 제거하는 세차 작업이 진행되므로 더욱 수분 유입 가능성이 크고, 그러할 경우 PM 센서의 소자가 파손될 우려가 높다.

도 2에서 참조되는 바와 같이, 수분이 유입되어 PM 센서(1)에 영향을 주는 수분 유입 각도는 대략 35도 내지 40도가 된다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국공개특허공보 제10-2014-0007556호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 테일 파이프를 통해서 수분이 유입되는 것을 방지하여 PM 센서가 수분에 노출되지 않게 하기 위한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템은, 테일 파이프 내에 구비되어, 상기 테일 파이프를 통해 유입되는 수분이 상기 테일 파이프 전단에 구비되는 PM 센서로 유입되는 것을 차단시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템은 상기 테일 파이프 내부 저면에 구비되는 전자석 및 상기 테일 파이프 내부 측면에 회전 가능하게 결합되는 원판 형상의 가이드 플레이트를 포함한다.

그리고, 상기 가이드 플레이트는 상기 전자석의 인력에 의해 회전됨으로써 일 단이 상기 전자석에 접하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드 플레이트는 상기 전자석에 접하는 일 측은 자성부로 구성되고, 상기 일 측에 대향되는 타 측은 비자성부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 가이드 플레이트의 직경은 상기 테일 파이프의 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 가이드 플레이트는 상기 테일 파이프 내부 측면에 기어 결합된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 전자석에 의한 인력이 작용하지 않는 경우, 상기 가이드 플레이트는 수평면을 기준으로 5도 이내의 경사를 유지하는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 방법은, PM 센서의 재생을 위해 배기관을 통해 배출되는 배기가스의 온도를 증가시키는 단계, 상기 배기가스의 온도를 증가시키는 단계에 의해 배기가스의 온도가 증가되면, 상기 배기관 후단의 테일 파이프로부터 상기 PM 센서로의 수분의 유입 경로를 차단시키는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 PM 센서에 의해 감지되는 soot량이 일정치 이상이거나 상기 PM 센서의 재생 명령이 입력되면 상기 배기가스의 온도를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 테일 파이프로부터 상기 PM 센서로의 수분의 유입 경로를 차단시키는 단계는 상기 테일 파이프 내부 저면에 구비되는 전자석에 전류를 인가하는 단계를 포함하여, 상기 전자석에 전류가 인가되면 상기 테일 파이프 내부 측면에 회전 가능하게 결합된 원판 형상의 가이드 플레이트가 상기 전자석의 인력에 의해 회전되어 상기 테일 파이프로부터 상기 PM 센서로의 수분의 유입 경로를 차단시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전자석의 인력에 의해 회전되어 상기 전자석에 접하는 상기 가이드 플레이트의 일 측은 자성부로 구성되고, 상기 일 측에 대향되는 타 측은 비자성부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템 및 수분 유입 방지 방법에 의하면, PM 센서가 고온인 상태에서 테일 파이프를 통해서 수분이 유입되지 않도록 하여 PM 센서를 보호할 수가 있다.

그리고, 수분 유입의 차단 여부를 제어함으로써 개방시에는 배기가스의 배압 임피던스를 최소화할 수가 있다.

도 1 및 도 2는 일반적인 테일 파이프를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템의 작동 상태를 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템의 작동 상태를 도시한 것이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템 및 수분 유입 방지 방법을 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템은 차량의 테일 파이프에 구비되어 테일 파이프(2)를 통해 수분이 유입되어 유입된 수분이 테일 파이프 전단의 PM 센서(1)에 도달하여 PM 센서(1)의 고장을 방지하기 위한 시스템이다.

PM 센서가 고온으로 작동될 때 수분이 원인이 된 고장을 예방하기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 테일 파이프 수분 유입 방지 방법은 PM 센서(1)에 의해 감지되는 DPF(배기가스 후처리 장치, Diesel Particulate Filter)의 soot(매연)량이 일정량을 증가하게 되면 PM 센서의 재생 단계가 실행되고, PM 센서의 재생 단계가 실행될 때 테일 파이프(2)로부터 PM 센서(1)로의 수분 유입 경로를 차단시키게 된다.

PM 센서의 재생은 DPF soot량이 기준을 초과하여 이를 운전자가 인식할 수 있게 하여 운전자의 수동 재생 버튼 조작에 의해 실행되거나 일정 기준을 초과하면 자동으로 재생될 수가 있다.

PM 센서의 재생을 위해 배기가스의 온도를 700℃ 이상 증가시키고, HCI 연료를 분사하게 되는데, 이러한 재생 과정에 의해 PM 센서가 고온으로 동작시 수분 유입 경로를 차단시켜 고장의 위험을 방지한다.

이를 위한 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템은 전자석(10)과 가이드 플레이트(20)로 구성되고, 제어부가 이의 동작을 제어하게 된다.

전자석(10)은 테일 파이프(2) 내부 저면에 구비되어 전류가 인가되면 자성을 띄게 된다.

가이드 플레이트(20)는 테일 파이프(2)를 통한 수분의 유입 경로를 차단시키기 위해 직경이 테일 파이프(2)의 직경보다는 작은 원판 형상으로 구성된다.

가이드 플레이트(20)는 테일 파이프(2) 내부 측면과 결합되어 양 결합점을 기준으로 회전 동작된다.

즉, 수분 유입을 차단시키지 않는 경우에 전자석(10)에 의한 인력이 작용되지 않는 한, 가이드 플레이트(20)는 도 3과 같이 수평면을 기준으로 일정한 각도를 유지한 상태가 되고, 그 경사는 5도 이내로 설정됨으로써 배기가스의 배기 압력에 대한 임피던스를 최소화되게 한다.

그리고, 전자석(10)이 자화되면 가이드 플레이트(20)는 도 4와 같이 회전 동작되어 수분 유입 경로를 차단하게 되는데, 도시와 같이 가이드 플레이트(20)는 테일 파이프(2)의 직경보다는 작은 직경을 가져서 테일 파이프(2)를 완전 차단시키는 것에 비해 배압을 줄일 수가 있으며, 도 2에서 참조되듯이 수분 유입 각도인 35도 내지 40도 범위의 차단이 충분히 만족되게 된다.

이러한 가이드 플레이트(20)가 테일 파이프(2) 내측면과 결합되어 회전 동작되기 위해서, 가이드 플레이트(20)와 테일 파이프(2)의 결합 부위에는 피니언 기어가 형성됨으로써 기어 맞물림에 의해 회전되는 구성이 바람직하다.

한편, 가이드 플레이트(20)는 전자석(10)의 자화에 의해 회전되기 위해 전체가 자성부로 구성될 수도 있지만, 도시와 같이 전자석(10)에 접하게 되는 일 측은 자성부(22)로 구성되고 자성부(22)에 대향되는 타 측은 비자성부(21)로 구성됨으로써 보다 원활한 회전 각도 제어를 가능하게 할 수 있다.

자성부(22)는 스틸 계열로 구성되고, 비자성부(21)는 알루미늄 계열로 구성될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 테일 파이프 수분 유입 방지 시스템 및 수분 유입 방지 방법은 테일 파이프를 통해서 수분이 PM 센서로 유입되어 고온 작동 중의 PM 센서의 고장을 예방할 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

1 : PM 센서 2 : 테일 파이프
10 : 전자석
20 : 가이드 플레이트
21 : 비자성부 22 : 자성부

Claims

삭제
테일 파이프 내에 구비되어, 상기 테일 파이프를 통해 유입되는 수분이 상기 테일 파이프 전단에 구비되는 PM 센서로 유입되는 것을 차단시키는 것을 특징으로 하며,
상기 테일 파이프 내부 저면에 구비되는 전자석; 및
상기 테일 파이프 내부 측면에 회전 가능하게 결합되는 원판 형상의 가이드 플레이트를 포함하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 가이드 플레이트는 상기 전자석의 인력에 의해 회전됨으로써 일 단이 상기 전자석에 접하는 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 가이드 플레이트는 상기 전자석에 접하는 일 측은 자성부로 구성되고, 상기 일 측에 대향되는 타 측은 비자성부로 구성되는 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 가이드 플레이트의 직경은 상기 테일 파이프의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 가이드 플레이트는 상기 테일 파이프 내부 측면에 기어 결합된 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 전자석에 의한 인력이 작용하지 않는 경우, 상기 가이드 플레이트는 수평면을 기준으로 5도 이내의 경사를 유지하는 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 시스템.
PM 센서의 재생을 위해 배기관을 통해 배출되는 배기가스의 온도를 증가시키는 단계;
상기 배기가스의 온도를 증가시키는 단계에 의해 배기가스의 온도가 증가되면, 상기 배기관 후단의 테일 파이프로부터 상기 PM 센서로의 수분의 유입 경로를 차단시키는 단계를 포함하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 PM 센서에 의해 감지되는 soot량이 일정치 이상이거나 상기 PM 센서의 재생 명령이 입력되면 상기 배기가스의 온도를 증가시키는 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 테일 파이프로부터 상기 PM 센서로의 수분의 유입 경로를 차단시키는 단계는 상기 테일 파이프 내부 저면에 구비되는 전자석에 전류를 인가하는 단계를 포함하여, 상기 전자석에 전류가 인가되면 상기 테일 파이프 내부 측면에 회전 가능하게 결합된 원판 형상의 가이드 플레이트가 상기 전자석의 인력에 의해 회전되어 상기 테일 파이프로부터 상기 PM 센서로의 수분의 유입 경로를 차단시키는 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 전자석의 인력에 의해 회전되어 상기 전자석에 접하는 상기 가이드 플레이트의 일 측은 자성부로 구성되고, 상기 일 측에 대향되는 타 측은 비자성부로 구성되는 것을 특징으로 하는,
테일 파이프 수분 유입 방지 방법.