KR102621892B1 - 액상 유체 분사 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 액상 유체 분사 구조를 제공한다. 액상 유체 분사 구조는 액상 유체와 압축 공기를 혼합시키는 혼합 챔버, 상기 혼합 챔버 내부로 액상 유체를 분사하는 제1 분사노즐, 상기 혼합 챔버 내부로 압축 공기를 공급하는 에어 토출구 및 상기 혼합 챔버 끝단에 배치되어 액상 유체와 압축 공기가 혼합된 혼합물을 상기 혼합 챔버 외부로 배출하는 제2 분사노즐을 포함한다.
Description
본 발명은 단일관으로 이루어진 혼합 챔버를 이용하여 액상 유체와 압축 공기를 혼합하고 공기와 혼합된 액상 유체를 분사할 수 있는 액상 유체 분사 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 배기가스에 포함된 질소산화물, 입자상 물질(Particle Matter: PM) 등을 제거하기 위해 내연기관이 장착된 차량, 선박 및 발전소에는 배기가스 후처리 장치가 설치된다. 배기가스 후처리 장치로는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 및 디젤 미립자 필터(DPF: Diesel Particulate Filter)가 있다. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 배기가스에 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다. 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 액상 유체를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 액상 유체를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다. 디젤 미립자 필터(DPF: Diesel Particulate Filter)는 PM을 대부분 제거하기 위한 장치이다. 디젤 미립자 필터는 배기가스에 포함된 PM을 포집함으로써 배기가스 내의 PM을 제거할 수 있다.
선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 액상 유체로 우레아(urea)를 직접 분사하여 사용하거나 우레아를 열분해 또는 가수분해시켜 생성된 암모니아(NH3)를 분사하여 사용하고 있다. 액상 유체는 액상 유체 분사 구조를 통해 공급 및 분사된다. 액상 유체 분사 구조는 액상 유체와 압축 공기를 혼합하여 배기가스로 분사한다.
디젤 미립자 필터가 PM을 제거하기 위해서는 배기가스의 온도가 적절히 승온되어야 한다. 배기가스의 온도의 승온을 위해, 디젤 미립자 필터의 전단에는 탄화수소(HC)가 분사된다. 배기가스를 향해 분사된 탄화수소(HC)에 의해 증가된 일산화탄소 및 수소성분으로 인하여 배기가스의 산화가 발생되고, 산화에 따른 발열로 인해 디젤 미립자 필터로 유입되는 배기가스의 온도가 상승된다.
액상 유체를 분사하는 액상 유체 분사 구조나 탄화수소를 분사하는 인젝터는 안정성 확보를 위해 이중관 구조로 이루어진다. 다만, 이중관 구조는 제작 시에 비용이 상대적으로 비싼 문제점이 있다. 또한, 기존의 액상 유체를 분사하는 액상 유체 분사 구조나 탄화수소를 분사하는 인젝터는 액상 유체를 공급하는 라인 내에 잔류하는 액상 유체를 처리하기 위한 별도의 시스템을 채용하지 않고 있다. 이에 따라, 액상 유체가 라인 내에 잔류하여 굳어 시스템 전체의 성능이 떨어지는 문제점이 발생된다.
본 발명의 기술적 과제는 액상 유체와 압축 공기 간의 혼합성을 높일 수 있는 액상 유체 분사 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 액상 유체를 공급하기 위한 라인 내에 액상 유체가 잔류하는 것을 방지할 수 있는 액상 유체 분사 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액상 유체 분사 구조를 제공한다. 액상 유체 분사 구조는 액상 유체와 압축 공기를 혼합시키는 혼합 챔버, 상기 혼합 챔버 내부로 액상 유체를 분사하는 제1 분사노즐, 상기 혼합 챔버 내부로 압축 공기를 공급하는 에어 토출구 및 상기 혼합 챔버 끝단에 배치되어 액상 유체와 압축 공기가 혼합된 혼합물을 상기 혼합 챔버 외부로 배출하는 제2 분사노즐을 포함한다.
일 예에 의하여, 기 혼합 챔버는 배기가스가 유동되는 폐기관 외부에 배치되는 제1 영역 및 상기 폐기관 내에 배치되는 제2 영역을 포함하고, 기 제1 분사노즐 및 상기 에어 토출구는 상기 제1 영역 내에 배치되고, 상기 제2 분사노즐은 상기 제2 영역 내에 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 혼합 챔버 내에는 액상 유체와 혼합 공기의 혼합성을 향상시키기 위한 적어도 하나의 스웰러(swirl)가 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 혼합 챔버 내에는 복수의 스웰러들이 배치되고, 상기 스웰러들은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 각각 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 혼합 챔버 내에는 개방된 직경이 상기 혼합 챔버 내부의 직경보다 작은 오리피스부가 제공되고, 상기 제1 분사 노즐 및 상기 에어 토출구를 통해 배출된 액상 유체와 압축 공기는 상기 오리피스부를 통과하면서 유속이 증가된다.
일 예에 의하여, 상기 혼합 챔버는 배기가스가 유동되는 폐기관 외부에 배치되는 제1 영역 및 상기 폐기관 내에 배치되는 제2 영역을 포함하고, 상기 오리피스부는 상기 제1 영역에 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 오리피스부와 상기 혼합 챔버의 상기 끝단과 대향하는 위치인 일단 사이의 공간으로 상기 제1 분사 노즐이 액상 유체를 분사하고 상기 에어 토출구가 압축 공기를 공급한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 분사 노즐은 상기 혼합 챔버의 상기 제1 영역이 연장되는 방향으로 액상 유체를 분사하고, 상기 에어 토출구는 상기 혼합 챔버 내부에 배치되고, 상기 혼합 챔버의 상기 제1 영역이 연장되는 방향을 향해 압축 공기를 분사하는 복수개의 홀들로 이루어진다.
일 예에 의하여, 상기 에어 토출구는 상기 제1 분사 노즐 대비 배기가스가 유동되는 폐기관에 인접하게 위치한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 분사노즐로 액상 유체를 공급하는 액상 유체 공급 라인, 액상 유체의 공급량 및 압력을 제어하는 펌프, 액상 유체를 저장하는 저장 탱크 및 상기 펌프와 상기 저장 탱크 사이에서 상기 액상 유체 공급 라인으로부터 분기되어 상기 저장 탱크와 연결되는 액상 유체 리턴 라인을 더 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 펌프의 구동 방향 및 상기 액상 유체 공급 라인과 상기 액상 유체 리턴 라인 상에 각각 배치되는 제1 밸브와 제2 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 펌프를 역회전 시켜 상기 펌프와 상기 제1 분사노즐 사이에 존재하는 요소수를 상기 액상 유체 리턴 라인을 통해 상기 저장 탱크로 리턴시킨다.
일 예에 의하여, 상기 혼합 챔버의 후단에 배치되는 선택적 환원촉매(SCR)의 정지 시에 상기 제어부는 상기 펌프를 역회전시킨다.
일 예에 의하여, 상기 에어 토출구로 압축 공기를 공기 공급 라인, 압축 공기를 제공하는 에어 컴프레셔 및 상기 에어 컴프레셔를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 혼합 챔버의 후단에 배치되는 선택적 환원촉매(SCR)의 정지 시에 상기 제어부는 상기 에어 컴프레셔를 구동시켜 상기 혼합 챔버 내에 잔류하는 액상 유체를 외부로 배출시킨다.
일 예에 의하여, 상기 제1 분사노즐 및 상기 제2 분사노즐은 단유체 노즐이다.
일 예에 의하여, 상기 혼합 챔버는 굴곡진 형태를 액상 유체 가지고, 상기 혼합 챔버는 단일관 구조로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폐기관 외부에 위치하는 혼합 챔버의 제1 영역 내에서 액상 유체와 압축 공기는 혼합될 수 있다. 폐기관 내부는 엔진에서 배출된 배기가스로 인해 고온 상태일 수 있다. 액상 유체와 압축 공기가 혼합되는 공간 및 혼합 챔버로 액상 유체를 공급하기 위한 액상 유체 공급 라인이 폐기관 외부에 위치함으로써 배기가스로 인한 고온의 전도열로 인해 액상 유체가 액상 유체 공급 라인 내에서 굳는 문제점이 해결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 혼합 챔버 내에 배치된 스웰러들로 인해 액상 유체와 압축 공기가 용이하게 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 혼합 챔버를 굴곡진 형태로 구성함에 따라, 혼합 챔버의 제1 영역은 폐기관 외부에 위치할 수 있고, 혼합 챔버의 제2 영역은 폐기관 내부에 위치할 수 있다. 또한, 혼합 챔버의 제2 영역의 일부는 폐기이 연장되는 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있는바, 제2 분사 노즐은 배기가스가 유동되는 방향으로 액상 유체를 분사할 수 있어 액상 유체와 배기가스가 용이하게 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스 후처리 장치의 구동 여부에 기초하여 액상 유체를 저장 탱크로 다시 회수하거나 폐기관 내로 분사하는 것을 통해 액상 유체가 액상 유체 공급 라인 및 혼합 챔버 내에 잔류하여 굳는 현상이 방지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 혼합 챔버 내부에 배치된 오리피스부에 의해 액상 유체와 압축 공기 간의 혼합성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액상 유체 분사 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액상 유체 분사 구조가 배치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합 챔버의 제1 영역을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 토출구를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액상 유체 분사 구조가 배치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합 챔버의 제1 영역을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 토출구를 나타내는 도면이다.
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.
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 액상 유체 분사 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 액상 유체 분사 구조(1)는 혼합 챔버(100), 제1 분사 노즐(200), 에어 토출구(300), 제2 분사 노즐(400) 및 제어부(1000)를 포함할 수 있다. 제어부(1000)는 혼합 챔버(100) 내부로 압축 공기 및 액상 유체를 분사하기 위한 복수의 구성요소들을 제어할 수 있다. 액상 유체 분사 구조(1)는 엔진으로부터 배출된 배기가스가 유동되는 폐기관(10) 내부로 압축 공기와 액상 유체가 혼합된 혼합물을 분사하기 위한 장치를 의미할 수 있다.
혼합 챔버(100)는 액상 유체와 압축 공기를 혼합시킬 수 있다. 혼합 챔버(100)는 단일관 구조로 이루어질 수 있다. 혼합 챔버(100)는 배기가스가 유동되는 폐기관(10)과 연결될 수 있다. 혼합 챔버(100)는 배기가스가 유동되는 폐기관(10) 외부 배치되는 제1 영역 및 폐기관(10) 내에 배치되는 제2 영역을 포함할 수 있다. 즉, 혼합 챔버(100)는 굴곡진 형태을 가질 수 있다. 구체적으로, 혼합 챔버(100)의 제1 영역은 곧게 뻗은 관일 수 있고, 혼합 챔버(100)의 제2 영역은 폐기관(10) 내에서 “ㄴ”자 형태로 굴곡진 관일 수 있다.
제1 분사 노즐(200)은 혼합 챔버(100) 내부로 액상 유체를 분사할 수 있다. 액상 유체는 암모니아, 요소수 및 탄화수소 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 분사 노즐(200)은 단유체 노즐일 수 있다. 제1 분사 노즐(200)은 혼합 챔버(100)의 일단에 배치될 수 있다. 제1 분사 노즐(200)은 혼합 챔버(100)의 제1 영역 내에 배치될 수 있다.
에어 토출구(300)는 혼합 챔버(100) 내부로 압축 공기를 공급할 수 있다. 에어 토출구(300)는 복수의 홀들(미도시)로 구성될 수 있고, 에어 토출구(300)는 제1 분사 노즐(200)을 둘러 싸도록 혼합 챔버(100)의 제1 영역 내에 배치될 수 있다.
제2 분사노즐(400)는 혼합 챔버(100) 끝단에 배치되어 액상 유체와 압축 공기가 혼합된 혼합물을 혼합 챔버(100) 외부로 배출할 수 있다. 제2 분사노즐(400)을 통해 혼합 챔버(100) 내에서 혼합된 혼합물이 폐기관(10)으로 배출될 수 있다. 예를 들어, 제2 분사 노즐(400)은 단유체 노즐일 수 있다. 제2 분사노즐(400)은 혼합 챔버(100)의 제2 영역의 끝단에 배치될 수 있다.
혼합 챔버(100) 내에는 액상 유체와 혼합 공기의 혼합성을 향상시키기 위한 적어도 하나의 스웰러(swirl, 510, 530)가 배치될 수 있다. 혼합 챔버(100) 내에는 복수의 스웰러들(510, 530)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 스웰러들(510, 530)은 혼합 챔버(100)의 제1 영역 내에 배치되는 제1 스웰러(510) 및 혼합 챔버(100)의 제2 영역 내에 배치되는 제2 스웰러(530)를 포함할 수 있다. 제1 스웰러(510)는 액상 유체가 공기와 적절히 섞이기 전에 혼합 챔버(100)의 벽면에 고착되는 것을 방지할 수 있다. 제2 스웰러(530)는 구부러진 혼합 챔버(100)의 제2 영역에 의해 흐트러진 유체의 유동을 정류할 수 있다. 스웰러들(510, 530)에 의해 유체의 유동이 정류됨으로써, 제2 분사 노즐(400)을 통해 액상 유체와 압축 공기가 혼합된 혼합물이 고르게 분사될 수 있다.
혼합 챔버(100) 내로 액상 유체를 공급하기 위해 액상 유체 공급 라인(15), 액상 유체 리턴 라인(17), 저장 탱크(51) 및 펌프(53)가 제공될 수 있다. 저장 탱크(51)는 액상 유체를 저장할 수 있다. 액상 유체 공급 라인(15)은 제1 분사노즐(200)로 액상 유체를 공급할 수 있다. 펌프(53)는 제1 분사노즐(200)로 공급되는 액상 유체의 공급량 및 압력을 제어할 수 있다. 액상 유체 공급 라인(15) 상에는 액상 유체 공급 라인(15)을 개폐하는 제1 밸브(16)가 배치될 수 있다. 액상 유체 공급 라인(15) 상에는 공급되는 액상 유체의 유량을 측정하는 유량 센서(55) 및 공급되는 액상 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(57)가 배치될 수 있다. 액상 유체 리턴 라인(17)은 저장 탱크(51)와 연결되어 액상 유체 공급 라인(15) 내에 잔류하는 액상 유체를 저장 탱크(51)로 리턴하기 위한 라인을 의미할 수 있다. 액상 유체 리턴 라인(17)은 저장 탱크(51)와 펌프(53) 사이에서 액상 유체 공급 라인(15)으로부터 분기될 수 있다. 액상 유체 리턴 라인(17) 상에는 액상 유체 리턴 라인(17)을 개폐하는 제2 밸브(18)가 배치될 수 있다.
혼합 챔버(100)로 공급되는 압축 공기를 공급하기 위한 에어 컴프레셔(71)가 제공될 수 있다. 공기 공급 라인(70)은 에어 토출구(300)로 압축 공기를 공급할 수 있다. 공기 공급 라인(70) 상에는 제3 밸브(75)가 배치될 수 있다. 공기 공급 라인(70) 상에는 공기 공급 라인(70)을 개폐하는 제3 밸브(75)가 배치될 수 있다. 공기 공급 라인(70) 상에는 공급되는 압축 공기의 압력을 측정하는 공기 압력 센서(73)가 배치될 수 있다.
제어부(1000)는 혼합 챔버(100) 내부로 공급되는 압축 공기 및 액상 유체의 유량, 압력 및 유동 방향 등을 제어할 수 있다. 제어부(1000)는 펌프(53)의 구동량 및 구동 방향을 제어하여 액상 유체 공급 라인(15)을 통해 공급되는 액상 유체의 유량 및 압력을 제어할 수 있다. 제어부(1000)는 에어 컴프레셔(71)를 제어하여 공기 공급 라인(70)을 통해 공급되는 압축 공기의 유량 및 압력을 제어할 수 있다. 제어부(1000)는 제1 밸브(16), 제2 밸브(18) 및 제3 밸브(75)의 개폐를 제어할 수 있다. 제어부(1000)는 유량 센서(55), 압력 센서(57) 및 공기 압력 센서(73)로부터 수신한 정보에 기초하여 제1 밸브(16), 제2 밸브(18), 펌프(53), 에어 컴프레셔(71) 및 제3 밸브(75)를 제어할 수 있다.
제어부(1000)는 액상 유체 분사 구조(1) 후단에 배치되는 배기가스 후처리 장치의 구동 여부에 기초하여 액상 유체 공급 라인(15) 내에 잔류하는 액상 유체를 저장 탱크(51)로 회수하도록 펌프(53), 제1 밸브(16) 및 제2 밸브(18)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1000)는 액상 유체 분사 구조(1) 후단에 배치되는 배기가스 후처리 장치의 정지 시에 펌프(53)를 역회전시킬 수 있다. 또한, 제어부(1000)는 제1 밸브(16)를 닫고 제2 밸브(18)를 개방하여 펌프(53)와 제1 분사 노즐(200) 사이의 액상 유체 공급 라인(15) 내에 잔류하는 액상 유체를 액상 유체 리턴 라인(17)으로 리턴될 수 있다. 액상 유체 리턴 라인(17)으로 유입된 액상 유체는 저장 탱크(51)로 회수될 수 있다.
제어부(1000)는 에어 컴프레셔(71)를 제어하여 혼합 챔버(100) 내에 잔류하는 액상 유체를 폐기관(10)으로 분사시킬 수 있다. 배기가스 후처리 장치가 구동되지 않는 경우, 제어부(1000)는 제1 밸브(16) 및 제2 밸브(18)를 닫아 제1 분사 노즐(200)에 의해 액상 유체가 분사되지 않도록 제어함과 동시에 혼합 챔버(100) 내에 잔류하는 액상 유체는 에어 토출구(300)를 통해 공급된 공기를 이용하여 폐기관(10)으로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폐기관(10) 외부에 위치하는 혼합 챔버(100)의 제1 영역 내에서 액상 유체와 압축 공기는 혼합될 수 있다. 폐기관(10) 내부는 엔진에서 배출된 배기가스로 인해 고온 상태일 수 있다. 액상 유체와 압축 공기가 혼합되는 공간 및 혼합 챔버(100)로 액상 유체를 공급하기 위한 액상 유체 공급 라인(15)이 폐기관(10) 외부에 위치함으로써 배기가스로 인한 고온의 전도열로 인해 액상 유체가 액상 유체 공급 라인(15) 내에서 굳는 문제점이 해결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 혼합 챔버(100) 내에 배치된 스웰러들(510, 530)로 인해 액상 유체와 압축 공기가 용이하게 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 혼합 챔버(100)를 굴곡진 형태로 구성함에 따라, 혼합 챔버(100)의 제1 영역은 폐기관(10) 외부에 위치할 수 있고, 혼합 챔버(100)의 제2 영역은 폐기관(10) 내부에 위치할 수 있다. 또한, 혼합 챔버(100)의 제2 영역의 일부는 폐기관(10)이 연장되는 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있는바, 제2 분사 노즐(400)은 배기가스가 유동되는 방향으로 액상 유체를 분사할 수 있어 액상 유체와 배기가스가 용이하게 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스 후처리 장치의 구동 여부에 기초하여 액상 유체를 저장 탱크(51)로 다시 회수하거나 폐기관(10) 내로 분사하는 것을 통해 액상 유체가 액상 유체 공급 라인(15) 및 혼합 챔버(100) 내에 잔류하여 굳는 현상이 방지될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액상 유체 분사 구조가 배치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액상 유체 분사 구조(1)는 폐기관(10) 내부로 압축 공기와 액상 유체가 혼합된 혼합물을 분사하기 위한 장치로, 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction: SCR, 30) 또는 디젤 미립자 필터(Diesel particulate filter: DPF, 20) 중 적어도 하나의 전단에 적용될 수 있다. 선택적 환원촉매(30) 및 디젤 미립자 필터(20)는 배기가스 후처리 장치로 통칭될 수 있다. 구체적으로, 액상 유체 분사 구조(1)는 선택적 환원촉매(30)의 전단에 배치되어 요소수를 분사하거나 디젤 미립자 필터의 전단에 배치되어 탄화수소(HC)를 분사할 수 있다. 다만, 액상 유체 분사 구조(1)가 적용되는 위치는 특별히 한정되지 않을 수 있다.
제어부(1000)는 엔진(미도시)을 제어하는 엔진 제어부(2000)를 통해 수신한 정보에 기초하여 엔진(미도시) 또는 선택적 환원촉매(30)를 제어하는 시스템의 정지 여부를 판단할 수 있다. 추가적으로, 제어부(10000)는 선택적 환원촉매(30)의 온/오프에 대한 신호를 수신하는 것을 통해 선택적 환원촉매(30)를 제어하는 시스템의 정지 여부를 판단할 수 있다.
일 예로, 제어부(1000)는 혼합 챔버(100)의 후단에 배치되는 선택적 환원촉매(30)의 정지 시, 펌프(53)를 역회전 시켜 펌프(53)와 제1 분사노즐(200) 사이에 존재하는 액상 유체를 액상 유체 리턴 라인(17)을 통해 저장 탱크(51)로 리턴시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(1000)는 혼합 챔버(100)의 후단에 배치되는 선택적 환원촉매(30)의 정지 시, 에어 컴프레셔(71)를 구동시켜 혼합 챔버(100) 내에 잔류하는 액상 유체를 폐기관(10)으로 배출시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액상 유체의 공급을 제어하는 펌프(53)를 역회전 시킴으로써 액상 유체를 공급하는 라인 내에 잔류하는 액상 유체를 저장 탱크(51)로 회수할 수 있고, 에어 컴프레셔(71)를 제어하여 혼합 챔버(100) 내에 잔류하는 액상 유체를 혼합 챔버(100) 외부로 배출시킬 수 있다. 이를 통해, 액상 유체를 공급하는 라인 및 혼합 챔버(100) 내에서 잔류하는 액상 유체가 굳어 시스템 전체의 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합 챔버의 제1 영역을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 토출구를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 혼합 챔버(100)의 제1 영역 내에는 오리피스부(150)가 배치될 수 있다. 오리피스부(150)는 혼합 챔버(100) 내부의 직경보다 작게 개방된 개방부를 가질 수 있다. 오리피스부(150)는 혼합 챔버(100)의 내벽에서 연장된 링 형상일 수 있다. 구체적으로, 오리피스부(150)에 의해 개방된 개방부는 제1 직경(d1)을 가질 수 있고, 혼합 챔버(100)의 내부 직경은 제2 직경(d2)을 가질 수 있다. 제1 직경(d1)은 제2 직경(d2)보다 작을 수 있다.
오리피스부(150)와 혼합 챔버(100)의 제1 영역의 끝단 사이에 제1 분사 노즐(200)과 에어 토출구(300)가 위치할 수 있다. 오리피스부(150)와 혼합 챔버(100)의 제1 영역의 끝단 사이의 공간은 혼합 공간(180)으로 정의될 수 있다. 혼합 공간(180) 내에서 액상 유체와 압축 공기가 함께 분사되어 1차적으로 액상 유체와 압축 공기가 혼합될 수 있다.
제1 분사 노즐(200)은 혼합 챔버(100)의 제1 영역이 연장되는 방향으로 액상 유체를 분사할 수 있다. 에어 토출구(300)는 혼합 챔버(100)의 제1 영역이 연장되는 방향을 향해 압축 공기를 분사하는 복수개의 홀들로 이루어질 수 있다. 에어 토출구(300)는 혼합 챔버(100) 내벽에서 돌출된 링 형상일 수 있다. 이상적으로, 에어 토출구(300)가 분사하는 압축 공기는 제1 분사 노즐(200)이 액상 유체를 분사하는 방향으로 분사될 수 있다. 다시 말해, 에어 토출구(300)가 압축 공기를 분사하는 방향과 제1 분사 노즐(200)이 액상 유체를 분사하는 방향은 서로 수직할 수 있으나, 특별히 한정되지는 않을 수 있다. 제1 분사 노즐(200) 및 에어 토출구(300)를 통해 배출된 액상 유체와 압축 공기는 오리피스부(150)를 통과하면서 유속이 증가될 수 있고, 이 과정에서 액상 유체와 압축 공기의 입자는 잘게 쪼개져 용이하게 혼합될 수 있다.
에어 토출구(300)는 제1 분사 노즐(200) 대비 배기가스가 유동되는 폐기관에 인접하게 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 분사 노즐(200)의 끝단의 높이는 에어 토출구(300)의 높이와 동일하거나 높을 수 있다. 제1 분사 노즐(200)의 끝단은 액상 유체가 분사되는 부분을 의미할 수 있고, 제1 분사 노즐(200)의 끝단의 높이는 폐기관의 외부면을 기준으로 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 혼합 챔버(100) 내부에 배치된 오리피스부(150)에 의해 액상 유체와 압축 공기 간의 혼합성이 향상될 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 (15)
- 액상 유체와 압축 공기를 혼합시키는 혼합 챔버;
상기 혼합 챔버 내부로 액상 유체를 분사하는 제1 분사노즐;
상기 혼합 챔버 내부로 압축 공기를 공급하는 에어 토출구; 및
상기 혼합 챔버 끝단에 배치되어 액상 유체와 압축 공기가 혼합된 혼합물을 상기 혼합 챔버 외부로 배출하는 제2 분사노즐을 포함하고,
상기 혼합 챔버는 배기가스가 유동되는 폐기관 외부에 배치되는 제1 영역 및 상기 폐기관 내에 배치되는 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 분사노즐 및 상기 에어 토출구는 상기 제1 영역 내에 배치되고,
상기 제2 분사노즐은 상기 제2 영역 내에 배치되고,
상기 혼합 챔버 내에는 액상 유체와 혼합 공기의 혼합성을 향상시키기 위한 복수의 스웰러(swirl)가 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각에 배치되는,
액상 유체 분사 구조. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 액상 유체와 압축 공기를 혼합시키는 혼합 챔버;
상기 혼합 챔버 내부로 액상 유체를 분사하는 제1 분사노즐;
상기 혼합 챔버 내부로 압축 공기를 공급하는 에어 토출구; 및
상기 혼합 챔버 끝단에 배치되어 액상 유체와 압축 공기가 혼합된 혼합물을 상기 혼합 챔버 외부로 배출하는 제2 분사노즐을 포함하고,
상기 혼합 챔버 내에는 개방된 직경이 상기 혼합 챔버 내부의 직경보다 작은 오리피스부가 제공되고,
상기 혼합 챔버는 배기가스가 유동되는 폐기관 외부에 배치되는 제1 영역 및 상기 폐기관 내에 배치되는 제2 영역을 포함하고,
상기 오리피스부는 상기 제1 영역에 배치되고,
상기 제1 분사 노즐 및 상기 에어 토출구를 통해 배출된 액상 유체와 압축 공기는 상기 오리피스부를 통과하면서 유속이 증가되어 상기 제1 영역 내에서 혼합되는,
액상 유체 분사 구조. - 삭제
- 제5 항에 있어서,
상기 오리피스부와 상기 혼합 챔버의 상기 끝단과 대향하는 위치인 일단 사이의 공간으로 상기 제1 분사 노즐이 액상 유체를 분사하고 상기 에어 토출구가 압축 공기를 공급하는,
액상 유체 분사 구조. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 분사 노즐은 상기 혼합 챔버의 상기 제1 영역이 연장되는 방향으로 액상 유체를 분사하고,
상기 에어 토출구는 상기 혼합 챔버 내부에 배치되고, 상기 혼합 챔버의 상기 제1 영역이 연장되는 방향을 향해 압축 공기를 분사하는 복수개의 홀들로 이루어진,
액상 유체 분사 구조. - 제5 항에 있어서,
상기 에어 토출구는 상기 제1 분사 노즐 대비 배기가스가 유동되는 폐기관에 인접하게 위치하는,
액상 유체 분사 구조. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 분사노즐로 액상 유체를 공급하는 액상 유체 공급 라인;
액상 유체의 공급량 및 압력을 제어하는 펌프;
액상 유체를 저장하는 저장 탱크; 및
상기 펌프와 상기 저장 탱크 사이에서 상기 액상 유체 공급 라인으로부터 분기되어 상기 저장 탱크와 연결되는 액상 유체 리턴 라인을 더 포함하는,
액상 유체 분사 구조. - 제10 항에 있어서,
상기 펌프의 구동 방향 및 상기 액상 유체 공급 라인과 상기 액상 유체 리턴 라인 상에 각각 배치되는 제1 밸브와 제2 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 펌프를 역회전 시켜 상기 펌프와 상기 제1 분사노즐 사이에 존재하는 요소수를 상기 액상 유체 리턴 라인을 통해 상기 저장 탱크로 리턴시키는,
액상 유체 분사 구조. - 제11 항에 있어서,
상기 혼합 챔버의 후단에 배치되는 선택적 환원촉매(SCR)의 정지 시에 상기 제어부는 상기 펌프를 역회전시키는,
액상 유체 분사 구조. - 제1 항에 있어서,
상기 에어 토출구로 압축 공기를 공기 공급 라인;
압축 공기를 제공하는 에어 컴프레셔; 및
상기 에어 컴프레셔를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 혼합 챔버의 후단에 배치되는 선택적 환원촉매(SCR)의 정지 시에 상기 제어부는 상기 에어 컴프레셔를 구동시켜 상기 혼합 챔버 내에 잔류하는 액상 유체를 외부로 배출시키는,
액상 유체 분사 구조. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 분사노즐 및 상기 제2 분사노즐은 단유체 노즐인,
액상 유체 분사 구조. - 제1 항에 있어서,
상기 혼합 챔버는 굴곡진 형태를 가지고,
상기 혼합 챔버는 단일관 구조로 이루어진,
액상 유체 분사 구조.
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| KR100732050B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-06-27 | 한국생산기술연구원 | 배기 가스내의 유해 물질 저감을 위한 액체 시료 분사 장치 |
| CN103946500A (zh) * | 2011-11-29 | 2014-07-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于将还原剂施加到内燃机的废气通道中的废气再处理系统及方法 |
| JP2015025419A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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2023
- 2023-04-05 KR KR1020230044528A patent/KR102621892B1/ko active IP Right Grant
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |