KR102409992B1 - 배기가스 후처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치를 제공한다. 배기가스 후처리 장치는 배기가스가 유입되는 유입구 및 배기가스가 배출되는 배출구가 정의된 하우징, 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 제1 배기가스 통로, 상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치되는 복수의 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF), 상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치되는 선택적환원촉매(Selective Catalyst Reduction: SCR), 상기 디젤미립자 필터와 상기 선택적환원촉매를 기준으로 상기 제1 배기가스 통로와 대향되는 위치에 정의되는 제2 배기가스 통로 및 상기 제1 배기가스 통로 상에 배치되고 상기 디젤미립자 필터들과 상기 선택적환원촉매들이 접하는 경계면들의 연장선 상에 배치되는 바이패스 밸브를 포함한다.

Description

배기가스 후처리 장치{Exhaust gas aftertreatment unit}
본 발명은 하나의 하우징에 디젤미립자 필터, 선택적환원촉매 및 소음기가 통합적으로 배치될 수 있는 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다.
내연 기관의 연소로 배출되는 배기가스에는 질소산화물(NOx), 이산화탄소, 애쉬(ass) 등 여러 가지 유해 성분이 포함되어 있으며, 이들 유해 성분을 제거하기 위한 장치나 방법들이 고안되어 왔다. 특히, 디젤엔진이 탑재된 차량 또는 선박에서는 디젤미립자 필터(Diesel Particular Filter: DPF), 디젤산화촉매장치(Diesel Oxidation Catalyst: DOC) 및 선택적환원촉매(Selective Catalyst Reduction: SCR) 등의 배기가스 후처리 장치를 사용하여 입자상 물질(particulate matter) 등을 제거하고 있다.
다만, 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매가 모두 필요로 하는 경우, 공간적 제약이 있는 소형 차량, 소형 선박에는 설계상 문제점이 발생될 수 있다. 특히, 선택적환원촉매의 경우 배기가스와 우레아가 혼합되기 위한 공간이 필수적으로 요구되는데, 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매 모두가 소형 선박이나 차량에 적용되기 어려운 실정이다. 또한, 선박에서는 배기가스를 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매로 유동되지 않도록 하는 구성이 요구되나, 배기가스의 바이패스를 위해 별도의 유로를 형성하거나 복잡한 하우징 구조를 채용하는 경우에 배기가스 후처리 장치의 제조에 있어 비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 배기가스 후처리 장치와 소음기가 별도로 구성되는 경우, 배기가스를 처리하기 위한 장치의 부피를 축소하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 기술적 과제는 하나의 하우징에 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매가 통합적으로 배치되면서 배기가스의 바이패스를 구현할 수 있는 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치를 제공한다. 배기가스 후처리 장치는 배기가스가 유입되는 유입구 및 배기가스가 배출되는 배출구가 정의된 하우징, 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 제1 배기가스 통로, 상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치되는 복수의 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF), 상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치되는 선택적환원촉매(Selective Catalyst Reduction: SCR), 상기 디젤미립자 필터와 상기 선택적환원촉매를 기준으로 상기 제1 배기가스 통로와 대향되는 위치에 정의되는 제2 배기가스 통로 및 상기 제1 배기가스 통로 상에 배치되고 상기 디젤미립자 필터들과 상기 선택적환원촉매들이 접하는 경계면들의 연장선 상에 배치되는 바이패스 밸브를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제2 배기가스 통로는 상기 디젤미립자 필터와 상기 하우징의 내면 사이 및 상기 선택적환원촉매와 상기 하우징의 내면 사이의 공간으로 정의된다.
일 예에 의하여, 상기 제2 배기가스 통로 상에는 우레아를 분사하는 분사 노즐이 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 분사 노즐은 2개의 상기 제2 배기가스 통로들 각각의 입구측에 배치되고, 상기 제2 배기가스 통로의 입구측은 상기 디젤미립자 필터와 상기 하우징 사이를 의미한다.
일 예에 의하여, 상기 분사 노즐 및 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어부가 제공되고, 상기 제어부는 상기 바이패스 밸브가 개방되는 경우 상기 분사 노즐의 우레아 분사를 제한한다.
일 예에 의하여, 상기 바이패스 밸브가 개방되는 경우, 배기가스는 상기 디젤미립자 필터와 상기 선택적환원촉매를 거치지 않고 상기 제1 배기가스 통로를 통해 상기 배출구로 유동된다.
일 예에 의하여, 상기 바이패스 밸브가 폐쇄되는 경우, 배기가스는 상기 디젤미립자 필터들을 통과하여 상기 제2 배기가스 통로로 유동되고, 상기 제2 배기가스 통로로 유입된 배기가스는 상기 선택적환원촉매를 통과하여 상기 배출구로 유동된다.
일 예에 의하여, 상기 하우징은 상기 디젤미립자 필터들과 상기 선택적환원촉매들이 배치되는 제1 영역 및 소음기가 배치되는 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 연속적으로 배치되고, 상기 제1 배기가스 통로의 끝단에 상기 소음기가 배치되고, 상기 소음기를 통과한 배기가스는 상기 배출구로 유동된다.
일 예에 의하여, 상기 제2 배기가스 통로의 일단은 격벽에 의해 폐쇄되고, 상기 격벽은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 구분한다.
일 예에 의하여, 상기 제2 배기가스 통로의 상기 일단과 대향하는 타단은 상기 하우징의 일면에 의해 폐쇄되고, 상기 하우징의 일면은 상기 유입구가 정의되는 면으로, 상기 일면에 우레아를 분사하는 분사 노즐이 배치되고, 상기 분사 노즐은 상기 제2 배기가스 통로 내부로 우레아를 분사한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스의 정화가 필요한지 여부에 따르 바이패스 밸브가 제어될 수 있고, 바이패스 밸브가 닫히는 경우 배기가스는 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매를 모두 통과하여 정화될 수 있다. 또한, 바이패스 밸브가 개방되는 경우, 배기가스는 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매를 거치지 않고 배출될 수 있다. 따라서, 배기가스의 정화가 필요하지 않은 경우에는 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매로 배기가스가 유입되지 않아 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매 내구성 확보가 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디젤미립자 필터 및 선택적환원촉매를 하나의 하우징 내에 배치시켜 배기가스 후처리 장치의 컴팩트화를 구현할 수 있다. 또한, 별도의 배관이나 믹서를 설치하지 않고, 하우징의 양 측에 정의된 제2 배기가스 통로를 이용하여 우레아와 배기가스가 혼합될 수 있는 경로를 제공하여 배기가스 정화의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 바이패스 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 바이패스 밸브가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 배기가스 후처리 장치(1)는 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF), 선택적환원촉매(Selective Catalyst Reduction: SCR) 및 이들을 감싸는 하우징(100)을 포함할 수 있다. 배기가스 후처리 장치(1)는 디젤 엔진이 장착된 선박에 설치될 수 있다. 다만, 배기가스 후처리 장치(1)는 선박 이외에 차량 및 발전기에 적용될 수도 있다.
하우징(100)은 배기가스가 유입되는 유입구(110) 및 배기가스가 배출되는 배출구(130)를 포함할 수 있다. 유입구(110)는 하우징(100)의 일면(101)에 정의될 수 있고, 배출구(130)는 하우징(100)의 일면(101)에 대향하는 타면(102)에 정의될 수 있다. 유입구(110)를 통해 엔진(미도시)으로부터 배출된 배기가스가 유입될 수 있고, 배출구(130)를 통해 배기가스가 하우징(100) 외부로 배출될 수 있다. 유입구(110)에서 배출구(130)를 향하는 방향은 제1 방향(x)일 수 있다.
바이패스 밸브(미도시)는 제어부(미도시)에 의해 자동으로 제어될 수 있고, 작업자에 의해 수동으로 제어될 수 있다. 하우징(100) 상에 제공된 조작부(50)를 통해 작업자는 바이패스 밸브(미도시)의 개폐를 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 바이패스 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배기가스 후처리 장치(1)는 디젤미립자 필터(200a, 200b), 선택적환원촉매(300a, 300b), 분사 노즐(310), 바이패스 밸브(400) 및 소음기(500)를 포함할 수 있다. 디젤미립자 필터(200a, 200b), 선택적환원촉매(300a, 300b) 및 소음기(500)는 하나의 하우징(100) 내부에 통합되도록 배치될 수 있다.
하우징(100)은 배기가스가 유입되는 유입구(110) 및 배기가스가 배출되는 배출구(130)를 포함할 수 있다. 유입구(110)와 배출구(130)는 제1 방향(x)을 따라 배열될 수 있다. 하우징(100)은 제1 영역(100a) 및 제2 영역(100b)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(100a) 및 제2 영역(100b)은 유입구(110)에서 배출구(130)를 향하는 제1 방향(x)을 기준으로 연속적으로 배치될 수 있다. 제1 영역(100a)은 디젤미립자 필터(200a, 200b) 및 선택적환원촉매(300a, 300b)가 배치되는 공간일 수 있고, 제2 영역(100b)은 소음기(500)가 배치되는 공간일 수 있다.
하우징(100) 내부에는 유입구(110)를 통해 유입된 배기가스를 배출구(130)로 유동시키기 위한 제1 배기가스 통로(105)가 정의될 수 있다. 제1 배기가스 통로(105)는 유입구(110)와 배출구(130)를 연결할 수 있다. 제1 배기가스 통로(105)는 하우징(100)의 일면(101)의 중심과 타면(102)을 중심을 제1 방향(x)을 따라 연결한 가상의 선을 따라 연장될 수 있다.
디젤미립자 필터(200a, 200b) 및 선택적환원촉매(300a, 300b) 각각은 제1 배기가스 통로(105)가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치될 수 있다. 즉, 디젤미립자 필터(200a, 200b) 및 선택적환원촉매(300a, 300b)는 각각 2개가 하우징(100) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF) 및 선택적환원촉매(Selective Catalyst Reduction: SCR)는 허니컴 구조로 형성될 수 있다. 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 선택적환원촉매(300a, 300b)는 제1 방향(x)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 디젤미립자 필터(200a, 200b)는 유입구(110)에 인접하도록 배치될 수 있고, 선택적환원촉매(300a, 300b)는 배출구(130)에 인접하도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 2개의 디젤미립자 필터(200a, 200b)들은 유입구(110)에서 배출구(130)를 향하는 제1 방향(x)과 직교하는 제2 방향(y)으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 2개의 선택적환원촉매(300a, 300b)들은 유입구(110)에서 배출구(130)를 향하는 제1 방향(x)과 직교하는 제2 방향(y)으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 2개의 디젤미립자 필터(200a, 200b)들 및 2개의 선택적환원촉매(300a, 300b)들 사이에는 제1 배기가스 통로(105)가 정의될 수 있다.
디젤미립자 필터(200a, 200b)는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 필터링하여 포집할 수 있다. 선택적환원촉매(300a, 300b)는 혼합된 배기가스와 우레아의 촉매 반응을 일으킬 수 있다. 구체적으로, 선택적환원촉매(300a, 300b)는 암모니아(NH3) 수용액 또는 우레아(NH2(2CO)) 수용액과 배기가스 간의 촉매 반응을 통해 물(H2O)과 질소(N2)로 변환시키는 장치일 수 있다. 선택적환원촉매(300a, 300b)는 질소산화물(NOx)은 물론 엔진에서 다량 발생하는 일산화탄소를 줄일 수 있다. 선택적환원촉매(300a, 300b)를 통한 배기가스의 정화 방식은 연료를 추가로 분사하거나, 배기가스 재순환을 통한 축적물을 만들지 않는다는 점에서 연비 개선은 물론 엔진 내부를 오랫동안 깨끗하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
일 예로, 디젤미립자 필터(200a, 200b)는 제1 디젤미립자 필터(200a) 및 제2 디젤미립자 필터(200b)를 포함할 수 있고, 선택적환원촉매(300a, 300b)는 제1 선택적환원촉매(300a) 및 제2 선택적환원촉매(300b)를 포함할 수 있다. 제1 디젤미립자 필터(200a)와 제1 선택적환원촉매(300a)는 제1 방향을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 제2 디젤미립자 필터(200b)와 제2 선택적환원촉매(300b)는 제1 방향을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 제1 디젤미립자 필터(200a)와 제1 선택적환원촉매(300a)가 접하는 부분은 제1 경계면(10a)으로 정의될 수 있고, 제2 디젤미립자 필터(200b)와 제2 선택적환원촉매(300b)가 접하는 부분은 제2 경계면(10b)으로 정의될 수 있다.
디젤미립자 필터(200a, 200b)와 선택적환원촉매(300a, 300b)를 기준으로 제1 배기가스 통로(105)와 대향되는 위치에 제2 배기가스 통로(106a, 106b)가 정의될 수 있다. 제2 배기가스 통로(106a, 106b)는 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 하우징(100)의 내면(103, 104) 사이 및 선택적환원촉매(300a, 300b)와 하우징(100)의 내면(103, 104) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 이 때, 하우징(100)의 내면(103, 104)은 하우징(100)의 일면(101)과 타면(102)을 연결하는 면을 의미하는 것으로, 제1 내면(103) 및 제2 내면(104)을 포함할 수 있다. 제1 내면(103) 및 제2 내면(104)은 도 1에서 2개의 측면을 의미할 수 있다.
2개의 제2 배기가스 통로(106a, 106b)는 하우징(100)의 일면(101) 및 격벽(150)에 의해 폐쇄될 수 있다. 격벽(150)은 하우징(100)의 제1 영역(100a)과 제2 영역(100b)을 구분할 수 있다. 제2 배기가스 통로(106a, 106b) 각각의 일단은 격벽(150)에 의해 폐쇄될 수 있고, 제2 배기가스 통로(106a, 106b) 각각의 타단은 하우징(100)의 일면(101)에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서, 제2 배기가스 통로(106a, 106b)로 디젤미립자 필터(200a, 200b)를 통과한 배기가스가 유입될 수 있고, 제2 배기가스 통로(106a, 106b)에서 선택적환원촉매(300a, 300b)로 배기가스가 유동될 수 있다.
제2 배기가스 통로(106a, 106b) 상에는 우레아를 분사하는 분사 노즐(310)이 배치될 수 있다. 분사 노즐(310)은 2개의 제2 배기가스 통로(106a, 106b) 각각의 입구측에 배치될 수 있다. 제2 배기가스 통로(106a, 106b)의 입구측은 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 하우징(100)의 내면(103, 104) 사이를 의미할 수 있다. 예를 들어, 분사 노즐(310)은 하우징(100)의 일면(101) 상에 형성될 수 있다. 다른 예로, 분사 노즐(310)은 제2 배기가스 통로(106a, 106b)를 정의하는 하우징(100)의 임의의 면 상에 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 분사 노즐(310)은 도 1에서 하우징(100)을 구성하는 면들 중 조작부(50)와 접촉하는 상면을 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 분사 노즐(310)은 제2 배기가스 통로(106a, 106b)의 상부에서 하부를 향해 우레아를 분사하도록 배치될 수 있다. 다만, 배기가스와 우레아가 혼합되는 공간의 확보를 위해, 분사 노즐(310)은 제2 배기가스 통로(106a, 106b)의 입구측에 배치되는 것이 적절할 수 있다. 우레아는 암모니아 수용액으로 물에 요소 성분을 혼합한 것을 의미할 수 있다. 우레아는 디젤 엔진에서 발생하는 질소산화물(NOx)을 정화시키기 위해 사용되는 물질일 수 있다. 배기가스가 통과하는 제2 배기가스 통로(106a, 106b)에 우레아를 분사하면 질소산화물이 물과 질소로 환원될 수 있다. 상기 방식에 의해 배기가스를 정화하는 것을 화학적 정화라고 하며, 특히 질소화합물만 환원시키기 때문에 '선택적 환원 촉매 방식'이라고 불릴 수 있다. 제2 배기가스 통로(106a, 106b)는 배기가스와 우레아의 가수분해에 요구되는 배관의 길이로써의 역할을 수행할 수 있다. 다시 말해, 우레아의 가수분해를 위해서는 우레아와 배기가스가 혼합될 수 있는 공간이 요구되고, 제2 배기가스 통로(106a, 106b)는 배기가스와 우레아가 혼합될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
바이패스 밸브(400)는 배기가스의 유동 경로를 제어할 수 있다. 바이패스 밸브(400)는 제1 배기가스 통로(105) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 바이패스 밸브(400)는 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 선택적환원촉매(300a, 300b)가 접하는 경계면들의 연장선 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 바이패스 밸브(400)는 제1 경계면(10a)과 제2 경계면(10b)의 연장선 상에 배치될 수 있다. 일반적으로, 바이패스 밸브(400)는 하우징(100)의 제1 영역(100a)의 중심에 배치될 수 있다.
소음기(500)는 헬름홀츠 공명기 원리를 이용하여 저주파수 대역 배기소음을 저감시키는 역할을 수행할 수 있다. 소음기(500)는 제2 영역(100b) 내에 배치될 수 있고, 제1 배기가스 통로(105)의 끝단에 배치될 수 있다. 소음기(500)를 통과한 배기가스는 배출구(130)로 유동될 수 있다.
일 예로, 유입구(110)를 통해 유입된 배기가스는 제1 배기가스 통로(105)로 유입될 수 있다. 바이패스 밸브(400)가 닫힌 상태에서는 배기가스는 디젤미립자 필터(200a, 200b)로 유입될 수 있다. 디젤미립자 필터(200a, 200b)에 의해 입자상 물질이 필터링될 수 있다. 배기가스는 디젤미립자 필터(200a, 200b)에서 제2 배기가스 통로(106a, 106b)로 유입될 수 있고, 제2 배기가스 통로(106a, 106b)를 거쳐 선택적환원촉매(300a, 300b)로 유동될 수 있다. 선택적환원촉매(300a, 300b)는 혼합된 배기가스와 우레아의 촉매 반응을 일으킬 수 있다. 선택적환원촉매(300a, 300b)를 거쳐 정화된 배기가스는 제1 배기가스 통로(105)로 다시 유입될 수 있고, 배출구(130)를 통해 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스의 정화가 필요한 경우, 바이패스 밸브(400)가 닫힐 수 있다. 바이패스 밸브(400)가 닫히는 경우, 배기가스는 디젤미립자 필터(200a, 200b) 및 선택적환원촉매(300a, 300b)를 모두 통과해야 배출구(130)를 통해 배출될 수 있다. 또한, 하우징(100)의 양 측에 정의된 제2 배기가스 통로(106a, 106b)는 우레아와 배기가스가 혼합될 수 있는 경로를 제공하는 공간으로, 배기가스 정화의 효율성을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 바이패스 밸브가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다. 설명의 간략을 위해, 도 2에 설명된 배기가스 후처리 장치를 구성하는 구성 요소들에 대한 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 바이패스 밸브(400)가 개방되는 경우, 제1 배기가스 통로(105)의 끝단(또는 배출구(130))의 차압에 의해 배기가스는 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 선택적환원촉매(300a, 300b)로 유입되지 않고 배출구(130)를 향해 유동될 수 있다. 배기가스 후처리 장치(1)가 설치되는 차량, 선박 또는 발전기의 구동 상태에 따라 배기가스의 정화가 요구되지 않거나, 디젤미립자 필터(200a, 200b) 및 선택적환원촉매(300a, 300b)의 내구성 확보를 위해 배기가스를 디젤미립자 필터(200a, 200b) 및 선택적환원촉매(300a, 300b)로 유동시키지 않는 경우가 존재할 수 있다. 이 경우, 배기가스의 바이패스를 위한 별도의 배관을 형성하지 않고도 배기가스를 바이패스 시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제어부(1000)는 분사 노즐(310) 및 바이패스 밸브(400)를 제어할 수 있다. 제어부(1000)는 배기가스 후처리 장치(1)가 설치되는 차량, 선박 또는 발전기의 구동 상태에 따라 분사 노즐(310) 및 바이패스 밸브(400)를 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부(1000)는 바이패스 밸브(400)가 개방되는 경우 분사 노즐(310)의 우레아 분사를 제한할 수 있다. 바이패스 밸브(400)가 개방되는 경우, 배기가스는 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 선택적환원촉매(300a, 300b)를 거치지 않고 제1 배기가스 통로(105)를 통해 배출구(130)로 유동될 수 있다. 따라서, 제어부(1000)는 불필요한 우레아 분사를 제한하기 위해 분사 노즐(310)을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부(1000)는 바이패스 밸브(400)가 폐쇄되는 경우 분사 노즐(310)의 우레아 분사를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1000)는 배기가스의 농도, 하우징(100) 내부의 온도 및 배기가스의 질소산화물 농도 등을 고려하여 우레아 분사량을 제어할 수 있다. 바이패스 밸브(400)가 폐쇄되는 경우, 배기가스는 디젤미립자 필터(200a, 200b)와 선택적환원촉매(300a, 300b)로 유입될 수 있다. 특히, 선택적환원촉매(300a, 300b)로 유입되는 배기가스는 우레아와 혼합되어야 하는바, 제어부(1000)는 분사 노즐(310)의 우레아 분사를 제어할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 배기가스가 유입되는 유입구 및 배기가스가 배출되는 배출구가 정의된 하우징;
    상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 제1 배기가스 통로;
    상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치되는 복수의 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF);
    상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 양 측에 배치되는 선택적환원촉매(Selective Catalyst Reduction: SCR);
    상기 디젤미립자 필터와 상기 선택적환원촉매를 기준으로 상기 제1 배기가스 통로와 대향되는 위치에 정의되는 제2 배기가스 통로; 및
    상기 제1 배기가스 통로 상에 배치되고 상기 디젤미립자 필터들과 상기 선택적환원촉매들이 접하는 경계면들의 연장선 상에 배치되는 바이패스 밸브를 포함하는,
    배기가스 후처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배기가스 통로는 상기 디젤미립자 필터와 상기 하우징의 내면 사이 및 상기 선택적환원촉매와 상기 하우징의 내면 사이의 공간으로 정의되는,
    배기가스 후처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배기가스 통로 상에는 우레아를 분사하는 분사 노즐이 배치되는,
    배기가스 후처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 분사 노즐은 2개의 상기 제2 배기가스 통로들 각각의 입구측에 배치되고,
    상기 제2 배기가스 통로의 입구측은 상기 디젤미립자 필터와 상기 하우징 사이를 의미하는,
    배기가스 후처리 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 분사 노즐 및 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어부가 제공되고,
    상기 제어부는 상기 바이패스 밸브가 개방되는 경우 상기 분사 노즐의 우레아 분사를 제한하는,
    배기가스 후처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브가 개방되는 경우, 배기가스는 상기 디젤미립자 필터와 상기 선택적환원촉매를 거치지 않고 상기 제1 배기가스 통로를 통해 상기 배출구로 유동되는,
    배기가스 후처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브가 폐쇄되는 경우, 배기가스는 상기 디젤미립자 필터들을 통과하여 상기 제2 배기가스 통로로 유동되고, 상기 제2 배기가스 통로로 유입된 배기가스는 상기 선택적환원촉매를 통과하여 상기 배출구로 유동되는,
    배기가스 후처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 디젤미립자 필터들과 상기 선택적환원촉매들이 배치되는 제1 영역 및 소음기가 배치되는 제2 영역으로 구분되고,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 제1 배기가스 통로가 연장되는 방향을 기준으로 연속적으로 배치되고,
    상기 제1 배기가스 통로의 끝단에 상기 소음기가 배치되고, 상기 소음기를 통과한 배기가스는 상기 배출구로 유동되는,
    배기가스 후처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 배기가스 통로의 일단은 격벽에 의해 폐쇄되고,
    상기 격벽은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 구분하는,
    배기가스 후처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 배기가스 통로의 상기 일단과 대향하는 타단은 상기 하우징의 일면에 의해 폐쇄되고,
    상기 하우징의 일면은 상기 유입구가 정의되는 면으로, 상기 일면에 우레아를 분사하는 분사 노즐이 배치되고,
    상기 분사 노즐은 상기 제2 배기가스 통로 내부로 우레아를 분사하는,
    배기가스 후처리 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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