KR102440662B1 - Fuel and urea heating system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템에 관한 것으로서, 엔진의 냉간 시동 시에 연료탱크와 요소수탱크에 각각 저장되어 있는 연료와 요소수를 승온시킬 수 있고, 특히 별도의 차량 에너지 소모 없이 차량에서 버려지는 폐열을 이용하여 디젤 연료 및 요소수를 가열할 수 있는 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 배기파이프에 연결된 가스배출라인에 설치되고, 상기 가스배출라인을 통해 공급되는 배기가스의 유동을 제어하는 가스제어밸브; 상기 가스제어밸브로부터 연료탱크를 통과하도록 연장되고, 개방된 상태의 가스제어밸브를 통해 공급되는 배기가스가 흐르는 동안 배기가스의 열로 연료탱크 내 연료를 가열하는 제1 히팅라인; 및 상기 가스제어밸브로부터 요소수탱크를 통과하도록 연장되고, 개방된 상태의 가스제어밸브를 통해 공급되는 배기가스가 흐르는 동안 배기가스의 열로 요소수탱크 내 요소수를 가열하는 제2 히팅라인을 포함하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템이 개시된다.The present invention relates to a fuel and urea water heating system for a vehicle, which can increase the temperature of fuel and urea water stored in a fuel tank and a urea water tank, respectively, at the time of cold starting of an engine, and in particular, a vehicle without additional vehicle energy consumption Its main purpose is to provide a system capable of heating diesel fuel and urea water using waste heat discharged from the In order to achieve the above object, the gas control valve is installed in the gas discharge line connected to the exhaust pipe, and controls the flow of exhaust gas supplied through the gas discharge line; a first heating line extending from the gas control valve to pass through the fuel tank and heating the fuel in the fuel tank with heat of the exhaust gas while the exhaust gas supplied through the open gas control valve flows; and a second heating line extending from the gas control valve to pass through the urea water tank and heating the urea water in the urea water tank with the heat of the exhaust gas while the exhaust gas supplied through the open gas control valve flows A fuel and urea water heating system for a vehicle is disclosed.

Description

차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템{Fuel and urea heating system for vehicle}Fuel and urea heating system for vehicle

본 발명은 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 냉간 시동 시에 연료탱크와 요소수탱크에 각각 저장되어 있는 연료와 요소수를 승온시킬 수 있고, 특히 별도의 차량 에너지 소모 없이 차량에서 버려지는 폐열을 이용하여 디젤 연료 및 요소수를 가열할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel and urea water heating system for a vehicle, and more particularly, it is possible to increase the temperature of fuel and urea water stored in a fuel tank and a urea water tank, respectively, when the engine is cold started, and in particular, a separate vehicle. It relates to a system capable of heating diesel fuel and urea water by using waste heat discarded from a vehicle without consuming energy.

환경오염에 관한 문제가 사회적으로 중요한 이슈로 부각되면서 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차에 대한 배기가스 규제가 점차로 엄격해지고 있다. As the problem of environmental pollution has emerged as a socially important issue, exhaust gas regulations for internal combustion engine vehicles using fossil fuels are getting stricter.

특히, 버스나 트럭과 같이 디젤 연료(경유)를 사용하는 디젤 차량의 배기가스에 질소산화물(NOx)이 다량 포함되어 있으므로 최근의 자동차 배기가스 규제 기준은 질소산화물의 배출에 대해 더욱 엄격하게 규제하고 있다.In particular, the exhaust gas of diesel vehicles that use diesel fuel (diesel) such as buses and trucks contains a large amount of nitrogen oxides (NOx), so the recent automobile exhaust gas regulation standards are stricter on the emission of nitrogen oxides. have.

이러한 배출 기준에 대응하기 위해 차량에서 배기가스 중 질소산화물을 저감하기 위한 후처리 장치로서 LNT(Lean NOx Trap), SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매 환원) 등의 DeNOx 촉매(Catalyst) 기술이 적용되고 있다.In order to respond to these emission standards, DeNOx catalyst (Catalyst) technologies such as LNT (Lean NOx Trap) and SCR (Selective Catalytic Reduction) are applied as a post-treatment device to reduce nitrogen oxides in exhaust gas from vehicles. have.

DeNOx 촉매는 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 촉매 컨버터의 한 형식으로, 우레아(Urea), 암모니아(NH3), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등과 같은 환원제를 배기가스에 전달하면 DeNOx 촉매에서 질소산화물이 환원제와의 산화-환원 반응을 통해 환원된다.DeNOx catalyst is a type of catalytic converter that removes nitrogen oxides contained in exhaust gas. When a reducing agent such as urea (Urea), ammonia (NH 3 ), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) is delivered to the exhaust gas, DeNOx In the catalyst, nitrogen oxides are reduced through an oxidation-reduction reaction with a reducing agent.

최근에는 희박 연소 엔진의 작동시 발생하는 배기가스 성분 중 질소산화물을 제거하기 위하여 LNT를 후처리 장치로서 사용하고 있으며, LNT는 희박(lean)한 분위기에서 배기가스에 포함된 NOx를 흡착 또는 흡장하고, 농후(rich)한 분위기에서 작동되면 흡착 또는 흡장된 NOx를 탈착한다. Recently, LNT is used as a post-treatment device to remove nitrogen oxides from exhaust gas components generated during the operation of lean-burn engines, and LNT adsorbs or occludes NOx contained in exhaust gas in a lean atmosphere. , the adsorbed or stored NOx is desorbed when operated in a rich atmosphere.

SCR 시스템은 SCR 촉매에 환원제를 공급하여 디젤 엔진의 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 효과적으로 저감할 수 있도록 한 것으로, 배기가스에 암모니아와 같은 환원제를 공급하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다.The SCR system supplies a reducing agent to the SCR catalyst to effectively reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas of a diesel engine, and supplies a reducing agent such as ammonia to the exhaust gas to reduce nitrogen oxides to nitrogen and water.

SCR 시스템은 우레아(UREA), 암모니아, 일산화탄소, 탄화수소 등과 같은 환원제가 산소와 질소산화물 중에서 질소산화물과 더 잘 반응하도록 한다는 의미에서 선택적 촉매 환원이라고 명명된다.The SCR system is named selective catalytic reduction in the sense that it allows reducing agents such as urea, ammonia, carbon monoxide, hydrocarbons, etc. to react better with nitrogen oxides in oxygen and nitrogen oxides.

즉, SCR 촉매를 장착한 디젤 차량에서 요소수를 인젝터를 이용하여 배기파이프에 분사하고, 이렇게 분사된 요소수가 배기가스의 열에 의해 암모니아로 분해되면, 분해된 암모니아가 SCR 촉매에서 배기가스 내 질소산화물과 반응하여 질소(N2)와 수증기(H2O)로 분해되는 환원 과정을 통해 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하게 된다.That is, in a diesel vehicle equipped with an SCR catalyst, urea water is injected into an exhaust pipe by using an injector, and when the injected urea water is decomposed into ammonia by the heat of the exhaust gas, the decomposed ammonia is converted into nitrogen oxides in the exhaust gas by the SCR catalyst. It reacts with nitrogen (N 2 ) and removes nitrogen oxides contained in the exhaust gas through a reduction process that decomposes into water vapor (H 2 O).

이와 같은 SCR 시스템은 현재 트럭 등의 대형 차량에 주로 적용되고 있으며, 최근에는 소형차 및 중형차까지도 적용 범위가 확대되고 있다.Such an SCR system is currently mainly applied to large vehicles such as trucks, and recently, the scope of application is expanding to small and medium-sized vehicles.

SCR 시스템이 적용된 차량의 경우 운행 중 질소산화물을 제거하기 위해 요소수를 계속해서 사용하므로 차량에 연료(경유)를 충전하는 것처럼 요소수 또한 충전해야 한다.In the case of a vehicle to which the SCR system is applied, urea water is continuously used to remove nitrogen oxides during operation, so urea water must be charged just like fuel (diesel) in a vehicle.

이를 위해 SCR 시스템이 적용된 디젤 차량에는 연료탱크와 함께 요소수가 저장되는 요소수탱크와, 요소수를 요소수탱크에 주입하기 위한 필러 넥 등이 구비되어 있으며, 주유소에서 주입건으로 필러 넥을 통해 요소수를 주입하여 요소수탱크에 충전하는 방식이 이용되고 있다.To this end, the diesel vehicle to which the SCR system is applied is equipped with a urea water tank that stores urea water together with the fuel tank, and a filler neck for injecting urea water into the urea water tank. A method of filling the urea water tank by injecting is used.

그 밖에 배기가스 중 디젤 차량의 배기가스 처리 장치로서 입자상 물질(Particulate Matter, PM)을 저감하기 위한 후처리 기술로 DOC(Disel Oxidation Catalyst, 디젤 산화 촉매), DPF(Diesel Particulate Filter, 디젤 입자상 물질 필터), CPF(Catalyzed Particulate Filter) 등의 기술이 개발되어 차량에 적용되고 있다.In addition, DOC (Diesel Oxidation Catalyst), DPF (Diesel Particulate Filter, Diesel Particulate Filter) are post-treatment technologies to reduce particulate matter (PM) as an exhaust gas treatment device of diesel vehicles among exhaust gases. ) and CPF (Catalyzed Particulate Filter) have been developed and applied to vehicles.

한편, 도 1은 종래의 디젤 차량용 연료공급장치를 나타내는 구성도이다.Meanwhile, FIG. 1 is a configuration diagram showing a conventional fuel supply device for a diesel vehicle.

도시된 바와 같이, 연료탱크(10) 내에는 연료탱크 내 연료가 지속적으로 채워지는 리저버(11)가 별도로 장착되어 있고, 리저버(11) 내에는 연료를 인젝터를 포함하는 엔진(20)의 연료분사장치(미도시됨)로 압송하는 동시에 일부 연료를 토출라인(13)을 통해 리저버(11) 내로 토출하는 저압 연료펌프(12)가 장착되어 있다.As shown, a reservoir 11 in which the fuel in the fuel tank is continuously filled is separately mounted in the fuel tank 10, and the fuel injection of the engine 20 including a fuel injector in the reservoir 11. A low-pressure fuel pump 12 is installed that pumps fuel to a device (not shown) while simultaneously discharging some fuel into the reservoir 11 through a discharge line 13 .

이때, 리저버(11)와 연료펌프(12)는 하나로 모듈화된 부품으로 제작되며, 이에 연료펌프(12)가 항상 리저버(11) 내의 연료를 엔진(20)으로 연속 공급할 수 있고, 제프 펌핑 원리에 의해 연료탱크(10) 내의 연료가 리저버(11)에 지속적으로 채워질 수 있다.At this time, the reservoir 11 and the fuel pump 12 are manufactured as one modular component, so that the fuel pump 12 can always continuously supply the fuel in the reservoir 11 to the engine 20, and according to the Jeff pumping principle. Accordingly, the fuel in the fuel tank 10 may be continuously filled in the reservoir 11 .

연료펌프(12)의 토출측에는 인젝터를 포함하는 엔진(20)의 연료분사장치쪽으로 연료를 공급하는 연료공급라인(14)이 연결되고, 이 연료공급라인(14)에는 연료의 이물질 여과를 위한 연료필터(15), 및 여과된 연료를 고압으로 엔진(20)의 인젝터로 압송하는 고압펌프(16)가 장착된다.A fuel supply line 14 for supplying fuel to the fuel injection device of the engine 20 including an injector is connected to the discharge side of the fuel pump 12 , and the fuel supply line 14 is connected to the fuel for filtering foreign substances in the fuel. A filter 15 and a high-pressure pump 16 for pumping the filtered fuel to the injector of the engine 20 at high pressure are mounted.

또한, 엔진(20)에는 리저버(11)로 잔여 연료를 리턴시키는 연료리턴라인(17)이 연결되고, 이 연료리턴라인(17)은 연료펌프(12)와의 간섭없이 리저버(11)의 내부로 연장된다.In addition, a fuel return line 17 for returning the remaining fuel to the reservoir 11 is connected to the engine 20 , and the fuel return line 17 returns to the inside of the reservoir 11 without interference with the fuel pump 12 . is extended

또한, 엔진에서 연소 후 배기가스가 배출되는 배기파이프(30)에는 배기가스 처리 장치로 LNT(31)와 CPF(32), SCR 촉매(33), 인젝터(34), 레조네이터(35,36) 등이 장착될 수 있다.In addition, in the exhaust pipe 30 from which the exhaust gas is discharged after combustion in the engine, the LNT 31 and the CPF 32 , the SCR catalyst 33 , the injector 34 , the resonators 35 and 36 as exhaust gas treatment devices, etc. can be fitted.

그리고, 요소수가 저장되는 요소수탱크(40)가 구비되고, 요소수탱크(40)에는 내부에 저장된 요소수를 펌핑하여 요소수공급라인(42)을 통해 압송하는 요소수펌프(41)가 구비된다.And, a urea water tank 40 in which urea water is stored is provided, and the urea water tank 40 is provided with a urea water pump 41 that pumps the urea water stored therein and pumps it through the urea water supply line 42 . do.

요소수펌프(41)에 의해 압송되는 요소수는 배기파이프(30)에 설치된 인젝터(34)를 통해 배기파이프 내 배기가스에 분사된다.The urea water pumped by the urea water pump 41 is injected into the exhaust gas in the exhaust pipe through the injector 34 installed in the exhaust pipe 30 .

한편, 엔진의 저온 시동 시에는 디젤 연료의 저온 특성으로 인하여 연료 내 파라핀이 생성되고, 이 경우 연료필터의 막힘 현상(필터 전, 후단 차압 발생)과 그로 인한 고압펌프로의 압력 및 유량 공급 저하, 엔진으로의 연료 공급량 저하 등이 나타나 엔진 부조 및 시동 꺼짐이 발생할 수 있다.On the other hand, when the engine is started at low temperature, paraffin is generated in the fuel due to the low temperature characteristics of diesel fuel. A decrease in fuel supply to the engine may occur, resulting in engine misalignment and engine shutdown.

또한, 고압펌프(16)의 냉각 및 윤활이 연료에 의해 이루어지기 때문에 연료 온도를 적정 온도 범위로 유지하는 것이 필요하다.In addition, since cooling and lubrication of the high-pressure pump 16 are performed by fuel, it is necessary to maintain the fuel temperature in an appropriate temperature range.

요소수탱크에 저장되는 요소수의 경우에도 어는점이 -11℃로 히터 용량이 부족하면 저온 시 요소수의 공급에 문제가 발생할 수 있으며, 영하 15℃에서 7일 동안 주차 시 시동 후 20분 이내에 요소수 시스템이 정상적으로 동작할 것을 법규로 규정하고 있다.Even in the case of urea water stored in the urea water tank, if the heater capacity is insufficient because the freezing point is -11℃, there may be a problem in the supply of urea water at low temperatures. The law stipulates that the water system operates normally.

이에 엔진의 냉간 시동 시에 연료와 요소수를 적정 온도 수준으로 승온시킬 수 있는 시스템이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a system capable of raising the temperature of fuel and urea water to an appropriate temperature level during cold start of the engine.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 엔진의 냉간 시동 시에 연료탱크와 요소수탱크에 각각 저장되어 있는 연료와 요소수를 승온시킬 수 있고, 특히 별도의 차량 에너지 소모 없이 차량에서 버려지는 폐열을 이용하여 디젤 연료 및 요소수를 가열할 수 있는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and it is possible to increase the temperature of the fuel and urea water stored in the fuel tank and the urea water tank, respectively, when the engine is cold started, and in particular, separate vehicle energy consumption An object of the present invention is to provide a system capable of heating diesel fuel and urea water by using waste heat discarded from a vehicle.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 배기파이프에 연결된 가스배출라인에 설치되고, 상기 가스배출라인을 통해 공급되는 배기가스의 유동을 제어하는 가스제어밸브; 상기 가스제어밸브로부터 연료탱크를 통과하도록 연장되고, 개방된 상태의 가스제어밸브를 통해 공급되는 배기가스가 흐르는 동안 배기가스의 열로 연료탱크 내 연료를 가열하는 제1 히팅라인; 및 상기 가스제어밸브로부터 요소수탱크를 통과하도록 연장되고, 개방된 상태의 가스제어밸브를 통해 공급되는 배기가스가 흐르는 동안 배기가스의 열로 요소수탱크 내 요소수를 가열하는 제2 히팅라인을 포함하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a gas control valve installed in a gas discharge line connected to the exhaust pipe, the gas control valve for controlling the flow of exhaust gas supplied through the gas discharge line; a first heating line extending from the gas control valve to pass through the fuel tank and heating the fuel in the fuel tank with heat of the exhaust gas while the exhaust gas supplied through the open gas control valve flows; and a second heating line extending from the gas control valve to pass through the urea water tank and heating the urea water in the urea water tank with the heat of the exhaust gas while the exhaust gas supplied through the open gas control valve flows It provides a fuel and urea water heating system for a vehicle that does this.

바람직한 실시예에서, 상기 가스제어밸브는, 상기 가스배출라인과 제1 히팅라인 사이, 및 상기 가스배출라인과 제2 히팅라인 사이를 연결하는 내부가스통로를 가지며, 요소수공급라인과 연결되어 요소수탱크의 요소수펌프 구동 상태에 따른 요소수공급라인 내 압력 상태를 입력받도록 된 밸브하우징; 및 상기 밸브하우징 내에 요소수공급라인 내 압력이 작용될 수 있도록 설치되고, 요소수공급라인 내 압력 상태에 따라 상기 내부가스통로를 개폐하도록 이동되는 밸브체를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the gas control valve has an internal gas passage connecting between the gas discharge line and the first heating line, and between the gas discharge line and the second heating line, and is connected to the urea water supply line to the urea a valve housing configured to receive a pressure state in the urea water supply line according to the driving state of the urea water pump of the water tank; and a valve body that is installed in the valve housing so that the pressure in the urea water supply line is applied, and is moved to open and close the internal gas passage according to the pressure state in the urea water supply line.

또한, 상기 밸브하우징은, 상기 가스배출라인이 연결되는 입구포트; 상기 제1 히팅라인이 연결되는 제1 출구포트; 상기 제2 히팅라인이 연결되는 제2 출구포트; 및 상기 요소수펌프에서 배기파이프의 인젝터로 연결되는 요소수공급라인으로부터 분기된 분기라인이 연결되는 압력작용포트를 가질 수 있다.In addition, the valve housing, the inlet port to which the gas discharge line is connected; a first outlet port to which the first heating line is connected; a second outlet port to which the second heating line is connected; And it may have a pressure action port to which a branch line branched from the urea water supply line connected to the injector of the exhaust pipe from the urea water pump is connected.

또한, 상기 밸브하우징에서 입구포트와 압력작용포트는 밸브체를 사이에 두고 서로 반대쪽에 형성되며, 밸브체가 입구포트를 통해 작용하는 배기가스의 압력과 압력작용포트를 통해 작용하는 분기라인 내 압력 상태에 따라 가스제어밸브 내 내부가스통로를 개폐하는 방향으로 이동될 수 있게 되어 있는 것이 바람직하다.In addition, in the valve housing, the inlet port and the pressure action port are formed on opposite sides with the valve body interposed therebetween, and the pressure of the exhaust gas acting through the valve body through the inlet port and the pressure in the branch line acting through the pressure action port Accordingly, it is preferable to be able to move in the direction of opening and closing the internal gas passage in the gas control valve.

또한, 상기 압력작용포트에 밸브체를 탄성 지지하면서 상기 내부가스통로를 열어주는 방향으로 이동되는 밸브체에 의해 압축되는 스프링이 설치되고, 상기 스프링은 내부가스통로를 닫아주는 방향으로 밸브체를 이동시키는 탄성 복원력을 제공하도록 구비될 수 있다.In addition, a spring compressed by the valve body moving in a direction to open the internal gas passage while elastically supporting the valve body in the pressure action port is installed, and the spring moves the valve body in a direction to close the internal gas passage It may be provided to provide an elastic restoring force.

또한, 상기 입구포트에는 밸브체가 분기라인 내 압력에 의해 가스제어밸브 내 내부가스통로를 닫아주도록 정해진 위치로 이동된 상태에서 밸브체의 추가적인 이동을 제한하는 스토퍼가 설치될 수 있다.In addition, the inlet port may be provided with a stopper for restricting additional movement of the valve body in a state in which the valve body is moved to a predetermined position to close the internal gas passage in the gas control valve by the pressure in the branch line.

또한, 상기 배기파이프의 상류측과 하류측을 연결하는 배기통로가 설치되고, 상기 배기통로에는 유로 단면적이 축소된 형상의 목 부위를 가지는 벤츄리관부가 형성되며, 연료탱크와 요소수탱크를 각각 통과한 상기 제1 히팅라인과 제2 히팅라인이 상기 벤츄리관부의 목 부위로 연결될 수 있다.In addition, an exhaust passage connecting the upstream side and the downstream side of the exhaust pipe is installed, and the exhaust passage is formed with a venturi pipe portion having a neck portion having a reduced flow passage cross-sectional area, and passes through the fuel tank and the urea water tank, respectively One of the first heating line and the second heating line may be connected to the neck portion of the venturi tube.

이로써, 본 발명에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템에 의하면, 엔진의 냉간 시동 시에 연료탱크와 요소수탱크에 각각 저장되어 있는 연료와 요소수를 별도의 차량 에너지 소모 없이 차량에서 버려지는 폐열, 즉 배기가스의 열을 이용하여 가열할 수 있고, 이를 통해 연료 및 요소수의 저온 상태로 인한 문제점을 해소할 수 있게 된다.
Accordingly, according to the fuel and urea water heating system according to the present invention, the fuel and urea water stored in the fuel tank and the urea water tank, respectively, are discharged from the vehicle without separate vehicle energy consumption at the time of cold start of the engine, that is, It can be heated by using the heat of the exhaust gas, and through this, it is possible to solve the problems caused by the low temperature state of fuel and urea water.

도 1은 종래의 디젤 차량용 연료공급장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템에서 배기가스 차단 상태를 나타내는 도면이다.1 is a configuration diagram showing a conventional fuel supply device for a diesel vehicle.
2 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel and urea water heating system according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views showing the exhaust gas blocking state in the fuel and urea water heating system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel and urea water heating system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여 SCR 시스템이 적용된 디젤 차량의 연료공급장치에 대해 먼저 설명하면, 도시된 바와 같이, 연료탱크(10) 내에는 연료탱크 내 연료가 지속적으로 채워지는 리저버(11)가 별도로 장착되어 있고, 리저버(11) 내에는 연료를 인젝터를 포함하는 엔진(20)의 연료분사장치(미도시됨)로 압송하는 동시에 일부 연료를 토출라인(13)을 통해 리저버(11) 내로 토출하는 저압 연료펌프(12)가 장착되어 있다.First, the fuel supply device of a diesel vehicle to which the SCR system is applied with reference to FIG. 2 will be described. As shown in the figure, a reservoir 11 in which the fuel in the fuel tank is continuously filled is separately mounted in the fuel tank 10 . In the reservoir 11 , fuel is pumped to a fuel injection device (not shown) of the engine 20 including an injector, and at the same time, some fuel is discharged into the reservoir 11 through the discharge line 13 . A pump 12 is mounted.

이때, 리저버(11)와 연료펌프(12)는 하나로 모듈화된 부품으로 제작되며, 이에 연료펌프(12)가 항상 리저버(11) 내의 연료를 엔진(20)으로 연속 공급할 수 있고, 제프 펌핑 원리에 의해 연료탱크(10) 내의 연료가 리저버(11)에 지속적으로 채워질 수 있다.At this time, the reservoir 11 and the fuel pump 12 are manufactured as one modular component, so that the fuel pump 12 can always continuously supply the fuel in the reservoir 11 to the engine 20, and according to the Jeff pumping principle. Accordingly, the fuel in the fuel tank 10 may be continuously filled in the reservoir 11 .

연료펌프(12)의 토출측에는 인젝터를 포함하는 엔진(20)의 연료분사장치쪽으로 연료를 공급하는 연료공급라인(14)이 연결되고, 이 연료공급라인(14)에는 연료의 이물질 여과를 위한 연료필터(15), 및 여과된 연료를 고압으로 엔진(20)의 인젝터로 압송하는 고압펌프(16)가 장착된다.A fuel supply line 14 for supplying fuel to the fuel injection device of the engine 20 including an injector is connected to the discharge side of the fuel pump 12 , and the fuel supply line 14 is connected to the fuel for filtering foreign substances in the fuel. A filter 15 and a high-pressure pump 16 for pumping the filtered fuel to the injector of the engine 20 at high pressure are mounted.

또한, 엔진(20)에는 리저버(11)로 잔여 연료를 리턴시키는 연료리턴라인(17)이 연결되고, 이 연료리턴라인(17)은 연료펌프(12)와의 간섭없이 리저버(11)의 내부로 연장된다.In addition, a fuel return line 17 for returning the remaining fuel to the reservoir 11 is connected to the engine 20 , and the fuel return line 17 returns to the inside of the reservoir 11 without interference with the fuel pump 12 . is extended

또한, 엔진(20)에서 배기가스가 배출되는 배기파이프(30)에는 배기가스 처리 장치로 LNT(31)와 CPF(32), SCR 촉매(33), 인젝터(34), 레조네이터(35,36) 등이 장착될 수 있다.In addition, in the exhaust pipe 30 from which the exhaust gas is discharged from the engine 20, the LNT 31 and the CPF 32, the SCR catalyst 33, the injector 34, and the resonators 35 and 36 are exhaust gas treatment devices. etc. may be installed.

그리고, 요소수가 저장되는 요소수탱크(40)가 구비되고, 요소수탱크(40)에는 내부에 저장된 요소수를 펌핑하여 요소수공급라인(42)을 통해 압송하는 요소수펌프(41)가 구비된다.And, a urea water tank 40 in which urea water is stored is provided, and the urea water tank 40 is provided with a urea water pump 41 that pumps the urea water stored therein and pumps it through the urea water supply line 42 . do.

요소수펌프(41)에 의해 압송되는 요소수는 배기파이프(30)에 설치된 인젝터(34)를 통해 배기파이프(30) 내 배기가스에 분사된다.The urea water pumped by the urea water pump 41 is injected into the exhaust gas in the exhaust pipe 30 through the injector 34 installed in the exhaust pipe 30 .

한편, 배기파이프(30)의 일측에 배기가스 출구(38)가 구비되고, 이 배기가스 출구(38)에 연결된 가스배출라인(38a)에는 배기가스의 유동을 제어하기 위한 가스제어밸브(50)가 설치된다.On the other hand, an exhaust gas outlet 38 is provided on one side of the exhaust pipe 30, and a gas discharge line 38a connected to the exhaust gas outlet 38 has a gas control valve 50 for controlling the flow of exhaust gas. is installed

가스제어밸브(50)는 가스배출라인(38a)과 후술하는 히팅라인(58,59) 사이에 연통되는 내부가스통로를 가지는 밸브하우징(51), 밸브하우징(51) 내부에 설치되어 밸브하우징 내 내부가스통로를 개폐하는 밸브체(53), 그리고 밸브하우징(51) 내에서 밸브체(53)를 탄성 지지하는 스프링(54)을 포함하여 구성된다.The gas control valve 50 is installed inside the valve housing 51 and the valve housing 51 having an internal gas passage communicating between the gas discharge line 38a and the heating lines 58 and 59 to be described later. It is configured to include a valve body 53 for opening and closing the internal gas passage, and a spring 54 for elastically supporting the valve body 53 in the valve housing 51 .

밸브하우징(51)은 총 4개의 포트, 즉 입구포트(52a)와 2개의 출구포트(52b,52c), 그리고 압력작용포트(52d)를 가지며, 배기파이프(30)로부터 연결된 가스배출라인(38a)이 상기 입구포트(52a)에 연결된다.The valve housing 51 has a total of four ports, that is, an inlet port 52a, two outlet ports 52b and 52c, and a pressure action port 52d, and a gas discharge line 38a connected from the exhaust pipe 30. ) is connected to the inlet port 52a.

또한, 가스제어밸브(50)의 두 출구포트(52b,52c)에는 각각 히팅라인(58,59)이 연결되는데, 두 출구포트(52b,52c) 중 하나인 제1 출구포트(52b)에는 연료탱크(10) 내에 저장되어 있는 연료를 가열할 수 있도록 연료탱크(10) 내부를 통과하여 후술하는 배기통로(39)로 연결되는 제1 히팅라인(58)이 연결된다.In addition, heating lines 58 and 59 are respectively connected to the two outlet ports 52b and 52c of the gas control valve 50, and the fuel is connected to the first outlet port 52b, which is one of the two outlet ports 52b and 52c. A first heating line 58 passing through the fuel tank 10 and connected to an exhaust passage 39 to be described later is connected to heat the fuel stored in the tank 10 .

또한, 가스제어밸브(50)의 두 출구포트(52b,52c) 중 다른 하나인 제2 출구포트(52c)에는 요소수탱크(40) 내에 저장되어 있는 요소수를 가열할 수 있도록 요소수탱크(40) 내부를 통과하여 배기통로(39)로 연결되는 제2 히팅라인(59)이 연결된다.In addition, the second outlet port 52c, which is the other one of the two outlet ports 52b and 52c of the gas control valve 50, has a urea water tank ( 40) The second heating line 59 passed through the interior and connected to the exhaust passage 39 is connected.

또한, 가스제어밸브(50)의 압력작용포트(52d)에는 요소수펌프(41)의 토출구측에 연결된 요소수공급라인(42)과 연결되는데, 요소수펌프(41)의 토출구측에 연결된 요소수공급라인(42)이 두 개의 관로로 분기되어 하나의 관로(요소수공급라인)는 인젝터(34)로, 다른 하나(분기라인)는 가스제어밸브(50)의 압력작용포트(52d)에 연결된다. In addition, the pressure action port 52d of the gas control valve 50 is connected to the urea water supply line 42 connected to the outlet side of the urea water pump 41, and the element connected to the outlet side of the urea water pump 41 The water supply line 42 is branched into two pipes, so that one pipe (urea water supply line) is connected to the injector 34, and the other (branched line) is connected to the pressure action port 52d of the gas control valve 50. connected

상기 가스제어밸브(50)의 밸브하우징(51)에서 제1 출구포트(52b)와 제2 출구포트(52c)는 밸브체(53)가 진퇴 이동할 수 있도록 된 내부가스통로를 사이에 두고 서로 반대쪽에 형성되며, 이에 따라 밸브체(53)가 내부가스통로에서 진퇴 이동됨에 따라 두 출구포트(52b,52c)가 밸브체(53)에 의해 동시에 개방되거나 차단될 수 있는 구조로 되어 있다.In the valve housing 51 of the gas control valve 50, the first outlet port 52b and the second outlet port 52c are opposite to each other with an internal gas passage through which the valve body 53 can move forward and backward. The two outlet ports 52b and 52c have a structure that can be simultaneously opened or blocked by the valve body 53 as the valve body 53 moves forward and backward in the internal gas passage.

또한, 밸브체(53)가 전후 진퇴 이동하는 방향을 기준으로 밸브체(53) 전방과 후방에 각각 입구포트(52a)와 압력작용포트(52d)가 배치되고, 이러한 입구포트(52a)와 압력작용포트(52d)는 밸브체(53)를 사이에 두고 서로 반대쪽에 위치된다.In addition, an inlet port 52a and a pressure action port 52d are respectively disposed in front and rear of the valve body 53 based on the direction in which the valve body 53 moves forward and backward, and the inlet port 52a and the pressure The action ports 52d are located opposite to each other with the valve body 53 interposed therebetween.

이때, 밸브체(53)는 입구포트(52a)와 압력작용포트(52d)에 걸쳐 있도록 설치된다.At this time, the valve body 53 is installed so as to span the inlet port 52a and the pressure action port 52d.

또한, 압력작용포트(52d)의 내부에는 스프링 시트(55)가 고정 설치되고, 이 스프링 시트(55)에 밸브체(53)를 지지하는 스프링(54)의 일단부가 고정 결합된다.In addition, a spring seat 55 is fixedly installed inside the pressure action port 52d, and one end of the spring 54 supporting the valve body 53 is fixedly coupled to the spring seat 55 .

즉, 밸브하우징(51) 내 스프링 시트(55)에서 스프링(54)이 밸브체(53)를 탄성 지지하도록 되어 있는 것이다. That is, the spring 54 in the spring seat 55 in the valve housing 51 elastically supports the valve body 53 .

상기 스프링(54)의 타단부는 밸브체(53)의 후면에 고정 결합되는데, 밸브하우징(51) 내에서 스프링(54)은 밸브체(53)를 그 후방에서 전방으로 밀어주는 방향, 즉 내부가스통로를 닫아주는 방향으로 탄성 복원력을 제공하는 압축 스프링으로 설치된다.The other end of the spring 54 is fixedly coupled to the rear surface of the valve body 53, in the valve housing 51, the spring 54 pushes the valve body 53 from the rear to the front, that is, the inner It is installed with a compression spring that provides elastic restoring force in the direction of closing the gas passage.

따라서, 밸브체(53)는 입구포트(52a)와 압력작용포트(52d)를 통해 압력이 작용하지 않을 때, 스프링(54)의 힘에 의해 전방으로 밀려 있게 되며, 이에 밸브하우징(51) 내에서 입구포트(52a)와 제1 출구포트(52b) 사이, 및 입구포트(52a)와 제2 출구포트(52c) 사이의 내부가스통로가 밸브체(3)에 의해 닫혀 있게 된다.Therefore, the valve body 53 is pushed forward by the force of the spring 54 when no pressure is applied through the inlet port 52a and the pressure action port 52d, and thus in the valve housing 51 The internal gas passage between the inlet port 52a and the first outlet port 52b, and between the inlet port 52a and the second outlet port 52c is closed by the valve body 3 in this case.

또한, 입구포트(52a)의 내부에는 밸브체(53)가 전방으로 이동하여 내부가스통로를 완전히 닫아준 위치에 있을 때, 밸브체(53)가 더 이상 전방으로 이동되지 않도록 밸브체(53)의 위치를 구속하고 닫힘 위치에서 밸브체(53)의 추가적인 전방 이동을 제한하는 스토퍼(56)가 설치된다.In addition, when the valve body 53 moves forward and is in a position to completely close the internal gas passage in the inlet port 52a, the valve body 53 prevents the valve body 53 from moving forward any longer. A stopper 56 is installed which constrains the position of and limits further forward movement of the valve body 53 in the closed position.

한편, 배기파이프(30)에서 전후 지점(상, 하류측) 사이를 별도로 연결하는 배기통로(39)가 구비되고, 엔진(20)이 구동될 때 배기가스가 배기파이프(30)를 통해 배출됨과 동시에, 배기가스의 일부가 상기 배기통로(39)를 통해서도 흐르도록 한다. On the other hand, an exhaust passage 39 separately connecting between the front and rear points (upper and downstream sides) in the exhaust pipe 30 is provided, and when the engine 20 is driven, the exhaust gas is discharged through the exhaust pipe 30 and At the same time, a portion of the exhaust gas also flows through the exhaust passage (39).

상기 배기통로(39)는 배기파이프(30)의 배압이 작용하는 레조네이터 후단 위치와 배기파이프(30) 끝단부 사이를 연결하도록 설치될 수 있는데, 배기통로(39)를 통해 흐르고 난 배기가스가 배기파이프(30) 끝단부로 배출된다.The exhaust passage 39 may be installed to connect between the rear end position of the resonator where the back pressure of the exhaust pipe 30 acts and the exhaust pipe 30 end, and the exhaust gas flowing through the exhaust passage 39 is exhausted. It is discharged to the end of the pipe (30).

그리고, 상기 배기통로(39)의 일측에는 유로 단면적이 축소된 형상의 목 부위를 가지는 벤츄리관부(57)가 형성된다.In addition, a venturi tube portion 57 having a neck portion having a reduced flow passage cross-sectional area is formed on one side of the exhaust passage 39 .

또한, 제1 히팅라인(58)은 가스제어밸브(50)의 제1 출구포트(52b)에 연결되어 가스제어밸브(50)의 제1 출구포트(52b)로부터 연료탱크(10)의 내부공간으로 연장되고, 연료탱크(10)의 내부공간을 통과한 제1 히팅라인(58)의 출구가 상기 벤츄리관부(57)의 목 부위 일측에 연결된다.In addition, the first heating line 58 is connected to the first outlet port 52b of the gas control valve 50 from the first outlet port 52b of the gas control valve 50 to the internal space of the fuel tank 10 . , and the outlet of the first heating line 58 passing through the inner space of the fuel tank 10 is connected to one side of the neck of the venturi tube portion 57 .

마찬가지로, 제2 히팅라인(59)은 가스제어밸브(50)의 제2 출구포트(52c)에 연결되어 가스제어밸브(50)의 제2 출구포트(52c)로부터 요소수탱크(40)의 내부공간으로 연장되고, 요소수탱크(40)의 내부공간을 통과한 제2 히팅라인(59)의 출구가 상기 벤츄리관부(57)의 목 부위 타측에 연결된다.Similarly, the second heating line 59 is connected to the second outlet port 52c of the gas control valve 50 from the second outlet port 52c of the gas control valve 50 to the inside of the urea water tank 40 . The outlet of the second heating line 59 extending into the space and passing through the inner space of the urea water tank 40 is connected to the other side of the neck of the venturi tube 57 .

상기 벤츄리관부(57)는 배기파이프(30)→가스배출라인(38a)→가스제어밸브(50)(입구포트(52a)→제1 및 제2 출구포트(52b,52c))→제1 히팅라인(58)/제2 히팅라인(59), 배기통로(39)로 이어지는 경로를 따라 배기가스가 흐를 수 있도록 하기 위한 것으로, 엔진 구동 중 배출되는 배기가스가 배기통로(39)의 내부를 고속으로 통과할 때, 목 부위에서 흡입력이 발생하게 된다.The venturi pipe portion 57 is an exhaust pipe 30 → gas discharge line 38a → gas control valve 50 (inlet port 52a → first and second outlet ports 52b and 52c) → first heating The line 58 / second heating line 59 and the exhaust gas flow along the path leading to the exhaust passage 39, the exhaust gas discharged during the engine driving the interior of the exhaust passage 39 at high speed Suction force is generated in the neck area when passing through the

상기한 흡입력에 의해 제1 히팅라인(58)과 제2 히팅라인(59)을 통과한 배기가스가 벤츄리관부(57)의 목 부위로 흡입되고, 이때 가스제어밸브(50)의 제1 출구포트(52b)와 제2 출구포트(52c)에서는 제1 히팅라인(58)과 제2 히팅라인(59)으로 배기가스가 흡입된다.Exhaust gas that has passed through the first heating line 58 and the second heating line 59 by the suction force is sucked into the neck of the venturi pipe part 57, and at this time, the first outlet port of the gas control valve 50 Exhaust gas is sucked into the first heating line 58 and the second heating line 59 at 52b and the second outlet port 52c.

또한, 이때 배기파이프(30)에서 가스출구라인(38a)을 통해 가스제어밸브(50)로 배기가스의 흡입이 이루어지는바, 결국 배기파이프(30)→가스배출라인(38a)→가스제어밸브(50)(입구포트(52a)→제1 및 제2 출구포트(52b,52c))→제1 히팅라인(58)/제2 히팅라인(59)→배기통로(39)→배기파이프(30)로 이어지는 경로를 따라 배기가스의 흐름이 발생하게 된다.In addition, at this time, the exhaust gas is sucked from the exhaust pipe 30 to the gas control valve 50 through the gas outlet line 38a, and eventually the exhaust pipe 30 → gas discharge line 38a → gas control valve ( 50) (inlet port (52a) → first and second outlet ports (52b, 52c)) → first heating line (58) / second heating line (59) → exhaust passage (39) → exhaust pipe (30) A flow of exhaust gas is generated along the path leading to

물론, 이러한 배기가스의 흐름은 가스제어밸브(50)가 개방되었을 때, 즉 밸브체(53)가 스프링(54)을 압축하면서 후방으로 이동하여 입구포트(52a)와 제1 출구포트(52b) 및 제2 출구포트(52c) 사이의 내부가스통로를 열어주었을 때 발생한다.Of course, when the gas control valve 50 is opened, the flow of the exhaust gas moves backward while the valve body 53 compresses the spring 54, and thus the inlet port 52a and the first outlet port 52b. And it occurs when the internal gas passage between the second outlet port (52c) is opened.

또한, 고온의 배기가스가 제1 히팅라인(58)과 제2 히팅라인(59)을 통과하게 됨으로써 배기가스의 열에 의해 연료탱크(10) 내 연료와 요소수탱크(40) 내 요소수가 가열된다.In addition, as the high-temperature exhaust gas passes through the first heating line 58 and the second heating line 59 , the fuel in the fuel tank 10 and the urea water in the urea water tank 40 are heated by the heat of the exhaust gas. .

이하, 본 발명의 실시예에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템의 작동 상태에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating state of the fuel and urea water heating system according to an embodiment of the present invention will be described as follows.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템에서 배기가스 차단 상태를 나타내는 도면이다.3 and 4 are views showing the exhaust gas blocking state in the fuel and urea water heating system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 엔진 시동 오프 시를 나타낸다.2 shows an engine start-off time.

먼저, 엔진 시동 오프 상태에서는 연료탱크(10)로부터 연료가 엔진(20)으로 공급되지 않으며, 이때 가스제어밸브(50)에서는 스프링(54)의 힘에 의해 밸브체(53)가 전방으로 이동한 상태로 있게 되므로 내부가스통로가 밸브체(53)에 의해 닫힌 상태로 있게 된다.First, in the engine start-off state, fuel is not supplied to the engine 20 from the fuel tank 10, and at this time, in the gas control valve 50, the valve body 53 is moved forward by the force of the spring 54. Since it remains in the state, the internal gas passage remains closed by the valve body (53).

다음으로, 도 3은 엔진의 저온 시동 직후 상태를 나타내는 도면으로, 엔진(20)의 저온 시동 직후에는 정해진 시간 동안(예, 20분 동안) 요소수탱크(40)에 구비된 히터(미도시)에 의해 요소수탱크(40) 내 요소수가 가열되어 요소수의 해동이 이루어지게 된다. Next, FIG. 3 is a view showing a state immediately after the low-temperature starting of the engine, and immediately after the low-temperature starting of the engine 20, a heater (not shown) provided in the urea water tank 40 for a predetermined time (eg, for 20 minutes). The urea water in the urea water tank 40 is heated by the thawing of the urea water.

이때, 요소수펌프(41)는 구동되지 않으며, 따라서 요소수공급라인(42) 및 분기라인(43)에 요소수 압력이 형성되지 않는다.At this time, the urea water pump 41 is not driven, so the urea water pressure is not formed in the urea water supply line 42 and the branch line 43 .

다만, 엔진(20)은 구동되고 있는 상태이므로 엔진(20)에서 배기파이프(30)를 통해 배출되는 배기가스의 압력, 즉 배기파이프 배압이 가스배출라인(38a) 및 입구포트(52a)를 통해 가스제어밸브(50)의 밸브체(53) 전면에 작용하게 되고, 이에 밸브체(53)가 스프링(54)을 압축한 상태로 후퇴 이동되어 있게 된다.However, since the engine 20 is in a running state, the pressure of the exhaust gas discharged from the engine 20 through the exhaust pipe 30, that is, the exhaust pipe back pressure, is transmitted through the gas discharge line 38a and the inlet port 52a. It acts on the front surface of the valve body 53 of the gas control valve 50 , whereby the valve body 53 is moved backward in a compressed state of the spring 54 .

또한, 배기통로(39)로 배기가스가 흐르게 되면서 배기통로(39)의 도중에 형성되어 있는 벤츄리관부(57)의 목 부위를 통해 배기가스가 고속으로 통과하게 되고, 이에 벤츄리관부(57)의 목 부위에 연결된 제1 히팅라인(58)과 제2 히팅라인(59)에 흡입력이 작용하게 된다.In addition, as the exhaust gas flows into the exhaust passage 39 , the exhaust gas passes at high speed through the neck of the venturi tube portion 57 formed in the middle of the exhaust passage 39 , and thus the neck of the venturi tube portion 57 . Suction force is applied to the first heating line 58 and the second heating line 59 connected to the site.

결국, 이러한 밸브체(53)에 의해 가스제어밸브(50)의 내부가스통로가 개방된 상태가 되어 배기파이프(30)의 배기가스가 배기파이프(30)→가스배출라인(38a)→가스제어밸브(50)(입구포트(52a)→제1 및 제2 출구포트(52b,52c))→제1 히팅라인(58)/제2 히팅라인(59)→배기통로(39)(벤츄리관부(57))의 경로로 흐르게 된다.As a result, the internal gas passage of the gas control valve 50 is opened by the valve body 53 so that the exhaust gas of the exhaust pipe 30 is discharged from the exhaust pipe 30 → gas discharge line 38a → gas control Valve 50 (inlet port 52a → first and second outlet ports 52b and 52c) → first heating line 58 / second heating line 59 → exhaust passage 39 (venturi pipe section ( 57)).

따라서, 제1 히팅라인(58)을 통과하는 배기가스의 열에 의해 연료탱크(10) 내 연료가 가열되고, 제2 히팅라인(59)을 통과하는 배기가스의 열에 의해 요소수탱크(40) 내 요소수가 가열된다.Therefore, the fuel in the fuel tank 10 is heated by the heat of the exhaust gas passing through the first heating line 58, and the urea water tank 40 is heated by the heat of the exhaust gas passing through the second heating line 59. The urea water is heated.

이렇게 히터와 별도로 배기가스가 보조 열원으로 이용되어 요소수를 가열함으로써 요소수의 신속한 승온이 이루어지게 된다.In this way, the exhaust gas is used as an auxiliary heat source separately from the heater to heat the urea water so that the temperature of the urea water is rapidly increased.

상기와 같이 요소수의 해동이 이루어진 뒤, 상기 정해진 시간이 경과하고 나면(도 4 참조), 요소수펌프(41)가 구동하여 요소수탱크(40) 내 요소수를 펌핑하고, 이에 요소구가 요소수공급라인(42)을 통해 압송된다.After thawing of the urea water as described above, after the predetermined time has elapsed (see FIG. 4), the urea water pump 41 is driven to pump the urea water in the urea water tank 40, and thus the urea water The urea water supply line 42 is pressurized.

이때, 요소수공급라인(42)을 통해 공급되는 요소수가 SCR 촉매(33) 전단에 설치된 인젝터(34)를 통해 분사되며, 동시에 분기라인(43)에는 요소수펌프(41)에 의해 소정 이상의 압력이 형성된다.At this time, the urea water supplied through the urea water supply line 42 is injected through the injector 34 installed at the front end of the SCR catalyst 33 , and at the same time, the branch line 43 has a pressure higher than a predetermined pressure by the urea water pump 41 . this is formed

결국, 분기라인(43) 및 가스제어밸브(50)의 압력작용포트(52d)를 통해 작용하는 요소수의 압력이 가스제어밸브(50)의 밸브체(53) 후면에 작용하게 되고, 이러한 요소수의 압력이 밸브체(53)를 전방으로 밀게 된다.As a result, the pressure of the urea water acting through the branch line 43 and the pressure action port 52d of the gas control valve 50 acts on the rear surface of the valve body 53 of the gas control valve 50, and these elements The water pressure pushes the valve body 53 forward.

이때의 밸브체(53)가 전진 이동되어 가스제어밸브(50) 내 내부가스통로를 닫아주게 되는바, 가스제어밸브(50)를 통한 제1 및 제2 히팅라인(58,59)으로의 배기가스 흐름이 차단된다.At this time, the valve body 53 is moved forward to close the internal gas passage in the gas control valve 50 , and exhaust to the first and second heating lines 58 and 59 through the gas control valve 50 . gas flow is blocked.

이로써 요소수펌프(41)가 구동되면, 요소수공급라인(42) 및 분기라인(43)에 압력이 형성된 후 가스제어밸브(50)가 폐작동되어 배기가스를 차단하게 되고, 이후에는 추가적인 연료 및 요소수 가열이 금지된다.Accordingly, when the urea water pump 41 is driven, the gas control valve 50 is closed after pressure is formed in the urea water supply line 42 and the branch line 43 to block the exhaust gas, and thereafter, additional fuel and heating of urea water is prohibited.

즉, 엔진 웜업 이후 요소수펌프(41)가 구동되면, 가스제어밸브(50)가 닫히면서 제1 히팅라인(58) 및 제2 히팅라인(59)으로의 배기가스 공급이 차단되고, 이에 기존과 마찬가지로 연료 및 요소수의 추가 가열 및 온도 상승은 없게 된다. That is, when the urea water pump 41 is driven after the engine warm-up, the gas control valve 50 is closed and the exhaust gas supply to the first heating line 58 and the second heating line 59 is cut off, Similarly, there is no additional heating and temperature rise of fuel and urea water.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 연료 및 요소수 히팅 시스템에 따르면, 저온 시동 시에 차량에서 버려지는 폐열, 즉 배기가스의 열을 이용하여 연료 및 요소수를 가열시킬 수 있고, 신속한 연료 및 요소수 온도 상승을 유도할 수 있게 된다. In this way, according to the fuel and urea water heating system according to the present invention, it is possible to heat fuel and urea water using waste heat discarded from the vehicle during low-temperature starting, that is, heat of exhaust gas, and rapid fuel and urea water temperature rise can be induced.

결국, 저온 시동 시 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 개선할 수 있고, 요소수 조기 해동이 가능하여 히터 사이즈 축소, 그에 따른 원가 절감이 가능해진다.As a result, it is possible to improve engine misalignment and engine shutdown during low-temperature starting, and early defrosting of the urea water is possible, thereby reducing the size of the heater and thus reducing the cost.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims Also included in the scope of the present invention.

10 : 연료탱크 11 : 리저버
12 : 연료펌프 13 : 토출라인
14 : 연료공급라인 15 : 연료필터
16 : 고압펌프 17 : 연료리턴라인
20 : 엔진 30 : 배기파이프
31 : LNT 32 : CPF
33 : SCR 촉매 34 : 인젝터
35, 36 : 레조네이터 38 : 배기가스 출구
38a : 가스배출라인 39 : 배기통로
40 : 요소수탱크 41 : 요소수펌프
42 : 요소수공급라인 43 : 분기라인
50 : 가스제어밸브 51 : 밸브하우징
52a : 입구포트 52b : 제1 출구포트
52c : 제2 출구포트 52d : 압력작용포트
53 : 밸브체 54 : 스프링
55 : 스프링 시트 56 : 스토퍼
57 : 벤츄리관부 58 : 제1 히팅라인
59 : 제2 히팅라인
10: fuel tank 11: reservoir
12: fuel pump 13: discharge line
14: fuel supply line 15: fuel filter
16: high pressure pump 17: fuel return line
20: engine 30: exhaust pipe
31: LNT 32: CPF
33: SCR catalyst 34: injector
35, 36: resonator 38: exhaust gas outlet
38a: gas discharge line 39: exhaust passage
40: urea water tank 41: urea water pump
42: urea water supply line 43: branch line
50: gas control valve 51: valve housing
52a: inlet port 52b: first outlet port
52c: second outlet port 52d: pressure action port
53: valve body 54: spring
55: spring seat 56: stopper
57: venturi pipe section 58: first heating line
59: second heating line

Claims (7)

배기파이프에 연결된 가스배출라인에 설치되고, 상기 가스배출라인을 통해 공급되는 배기가스의 유동을 제어하는 가스제어밸브;
상기 가스제어밸브로부터 연료탱크를 통과하도록 연장되고, 개방된 상태의 가스제어밸브를 통해 공급되는 배기가스가 흐르는 동안 배기가스의 열로 연료탱크 내 연료를 가열하는 제1 히팅라인; 및
상기 가스제어밸브로부터 요소수탱크를 통과하도록 연장되고, 개방된 상태의 가스제어밸브를 통해 공급되는 배기가스가 흐르는 동안 배기가스의 열로 요소수탱크 내 요소수를 가열하는 제2 히팅라인을 포함하며,
상기 가스제어밸브에 요소수공급라인이 연결되어 요소수탱크의 요소수펌프 구동 상태에 따른 요소수공급라인 내 압력 상태를 상기 가스제어밸브가 입력받도록 구성되고,
상기 요소수공급라인 내 압력 상태에 따라 상기 가스제어밸브가 개폐되어서 상기 가스배출라인을 통해 공급되는 배기가스가 상기 가스제어밸브를 통해 상기 제1 히팅라인 및 제2 히팅라인으로 선택적으로 흐르도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.
a gas control valve installed in a gas discharge line connected to the exhaust pipe and configured to control the flow of exhaust gas supplied through the gas discharge line;
a first heating line extending from the gas control valve to pass through the fuel tank and heating the fuel in the fuel tank with heat of the exhaust gas while the exhaust gas supplied through the open gas control valve flows; and
and a second heating line extending from the gas control valve to pass through the urea water tank and heating the urea water in the urea water tank with the heat of the exhaust gas while the exhaust gas supplied through the open gas control valve flows ,
A urea water supply line is connected to the gas control valve so that the gas control valve receives a pressure state in the urea water supply line according to the driving state of the urea water pump of the urea water tank,
The gas control valve is opened and closed according to the pressure state in the urea water supply line so that the exhaust gas supplied through the gas discharge line selectively flows to the first heating line and the second heating line through the gas control valve A vehicle fuel and urea water heating system, characterized in that.
 청구항 1에 있어서,
상기 가스제어밸브는,
상기 가스배출라인과 제1 히팅라인 사이, 및 상기 가스배출라인과 제2 히팅라인 사이를 연결하는 내부가스통로를 가지며, 요소수공급라인과 연결되어 요소수탱크의 요소수펌프 구동 상태에 따른 요소수공급라인 내 압력 상태를 입력받도록 된 밸브하우징; 및
상기 밸브하우징 내에 요소수공급라인 내 압력이 작용될 수 있도록 설치되고, 요소수공급라인 내 압력 상태에 따라 상기 내부가스통로를 개폐하도록 이동되는 밸브체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.
The method according to claim 1,
The gas control valve is
It has an internal gas passage connecting between the gas discharge line and the first heating line, and between the gas discharge line and the second heating line, and is connected to the urea water supply line so that the element according to the driving state of the urea water pump of the urea water tank a valve housing configured to receive an input of the pressure state in the water supply line; and
Fuel and urea of a vehicle, characterized in that it includes a valve body installed in the valve housing so that the pressure in the urea water supply line can be applied, and which is moved to open and close the internal gas passage according to the pressure state in the urea water supply line. water heating system.
 청구항 2에 있어서,
상기 밸브하우징은,
상기 가스배출라인이 연결되는 입구포트;
상기 제1 히팅라인이 연결되는 제1 출구포트;
상기 제2 히팅라인이 연결되는 제2 출구포트; 및
상기 요소수펌프에서 배기파이프의 인젝터로 연결되는 요소수공급라인으로부터 분기된 분기라인이 연결되는 압력작용포트를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.
3. The method according to claim 2,
The valve housing is
an inlet port to which the gas discharge line is connected;
a first outlet port to which the first heating line is connected;
a second outlet port to which the second heating line is connected; and
A fuel and urea water heating system for a vehicle, characterized in that it has a pressure action port to which a branch line branched from a urea water supply line connected from the urea water pump to an injector of an exhaust pipe is connected.
 청구항 3에 있어서,
상기 밸브하우징에서 입구포트와 압력작용포트는 밸브체를 사이에 두고 서로 반대쪽에 형성되며, 밸브체가 입구포트를 통해 작용하는 배기가스의 압력과 압력작용포트를 통해 작용하는 분기라인 내 압력 상태에 따라 가스제어밸브 내 내부가스통로를 개폐하는 방향으로 이동될 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.
4. The method of claim 3,
In the valve housing, the inlet port and the pressure action port are formed on opposite sides with the valve body interposed therebetween, depending on the pressure of the exhaust gas acting on the valve body through the inlet port and the pressure in the branch line acting through the pressure action port. A fuel and urea water heating system for a vehicle, characterized in that it can be moved in the direction of opening and closing the internal gas passage in the gas control valve.
 청구항 4에 있어서,
상기 압력작용포트에 밸브체를 탄성 지지하면서 상기 내부가스통로를 열어주는 방향으로 이동되는 밸브체에 의해 압축되는 스프링이 설치되고, 상기 스프링은 내부가스통로를 닫아주는 방향으로 밸브체를 이동시키는 탄성 복원력을 제공하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.
5. The method according to claim 4,
A spring compressed by the valve body moving in a direction to open the internal gas passage while elastically supporting the valve body is provided in the pressure action port, and the spring is elastic for moving the valve body in a direction to close the internal gas passage A fuel and urea water heating system for a vehicle, characterized in that it provides a restoring force.
 청구항 4에 있어서,
상기 입구포트에는 밸브체가 분기라인 내 압력에 의해 가스제어밸브 내 내부가스통로를 닫아주도록 정해진 위치로 이동된 상태에서 밸브체의 추가적인 이동을 제한하는 스토퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.
5. The method according to claim 4,
Fuel and urea number of a vehicle, characterized in that the inlet port is provided with a stopper for restricting the additional movement of the valve body while the valve body is moved to a predetermined position to close the internal gas passage in the gas control valve by the pressure in the branch line. heating system.
 청구항 1에 있어서,
상기 배기파이프의 상류측과 하류측을 연결하는 배기통로가 설치되고, 상기 배기통로에는 유로 단면적이 축소된 형상의 목 부위를 가지는 벤츄리관부가 형성되며, 연료탱크와 요소수탱크를 각각 통과한 상기 제1 히팅라인과 제2 히팅라인이 상기 벤츄리관부의 목 부위로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 및 요소수 히팅 시스템.The method according to claim 1,
An exhaust passage connecting the upstream side and the downstream side of the exhaust pipe is installed, and the exhaust passage is formed with a venturi pipe portion having a neck with a reduced flow passage cross-sectional area, and has passed through the fuel tank and the urea water tank, respectively. A fuel and urea water heating system for a vehicle, characterized in that the first heating line and the second heating line are connected to the neck of the venturi pipe part.
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