KR19980066077U - 디젤엔진의 배출가스 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 디젤엔진의 배출가스 조절장치에 관한 것으로서, 디젤엔진의 연소실 예열을 위하여 실린더 헤드에 있는 예연소실에 부착된 글로 플러그(Glow plug)의 발열부분의 돌출정도를 질소산화물(NOx) 및 PM의 검출 정도에 따라 자동 조절하여 와류실의 와류를 조절함으로써, 배출가스 규제치에 만족하도록 하여 배출가스로 인한 대기오염을 줄이도록 하는 것이다.

이와 같은 본 고안은 엔진에서 발생되는 배출가스에서 질소산화물의 발생량을 검출하는 질소산화물 검출센서와; 엔진에서 발생되는 배출가스에 함유된 입자상 물질의 발생량을 검출하는 입자상물질 검출센서와; 질소산화물 검출센서 및 입자상물질 검출센서에서 검출된 각 검출량에 따라 배출가스 조절신호를 발생하는 제어부와; 제어부로부터 발생된 배출가스 조절신호에 따라 일정 전류로 변환하는 전류 변환부와; 전류 변환부로부터 발생된 전류값에 따라 예연소실의 와류발생을 조절하는 글로 플러그로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

디젤엔진의 배출가스 조절장치

본 고안은 디젤엔진의 예열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배출가스중 질소산화물(NOx) 및 입자상 물질(Particulate material : 이하 PM이라 약칭함)을 검출하고 그 검출 정도에 따라 디젤엔진의 연소실 예열을 위하여 실린더 헤드에 있는 예연소실에 부착된 글로 플러그(Glow plug)의 발열부분의 돌출정도를 자동 조절하여 와류실의 와류를 조절함으로써, 배출가스 규제치에 만족하도록 하는 디젤엔진의 배출가스 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 예열장치는 겨울철에 외기의 온도가 낮을 때나 또는 엔진이 냉각되어 있을 때는 공기의 압축열이 실린더 및 실린더 헤드에 흡수되어 연료가 착화할 수 있는 고온이 되지 않으므로 예연소실 안의 공기를 미리 가열하여 시동이 용이하게 하는 장치이다.

또한 이와 같은 디젤엔진의 연소실에서 연소되어 배출되는 배출가스는 매연에 함유된 PM, 'CO', 'HC', 'NOx'등이 발생된다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 PM과 질소산화물은 그 발생 구조상 반비례관계가 있어 PM이 저감하면 질소 산화물이 증가하게 되어 배출가스 규제치에 만족하기 위해서는 항상 두 규제치 사이의 적정선을 유지해야 한다.

도 2는 예열장치의 일종으로 주로 사용되는 종래의 예열 플러그인 글로 플러그의 구동 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이, 기동 스위치(11)를 예열위치로 돌리면 'AM-G'사이가 접속되어 축전지(BAT)의 전압이 글로 플러그 릴레이(12)의 'g-E' 사이에 가해지면, 글로 플러그 릴레이(12)가 작동하여 접점 'P1'이 닫혀, 글로 플러그 파일럿(13)을 지나 글로 플러그(14)에 전류가 흘러 가열되기 시작한다.

글로 플러그 파일럿(13)이 적열(赤熱)되는 것에 의하여 글로 플러그(14)가 가열된 것을 확인한 다음, 기동 스위치(11)를 기동위치로 돌리면 글로 플러그 릴레이(12)의 'g-E' 사이의 전압이 없어지고, 접점 'P1'은 열려 'ST-E'사이에 가해져 'P2'가 닫히므로, 글로 플러그(14)에 흐르는 전류는 글로 플러그 파일럿(13)을 거치지 않고 축전지(BAT)에서 직접 흐른다.

이와 동시에 기동 전동기 릴레이(15)에 전류가 흘러, 기동 전동기(16)의 작동이 시작되고, 큰 전류가 흘러 축전지(BAT)의 전압이 떨어지나, 이 전압강하의 영향을 받지 않도록 회로가 구성되어 있어 적열 상태는 변하지 않고 유지된다. 엔진이 시동된 후 기동 스위치(11)를 운전위치로 돌리면 기동 및 예열장치에 흐르는 전류는 끊겨 작동이 끝나게 된다.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 의한 글로 플러그는 연료 연소후 배출되는 배출가스에 관계없이 항상 일정하게 발열함으로써, 배출가스 중 PM과 질소산화물의 각 규제치를 넘는 경우가 발생하여 배기가스로 인한 환경오염을 가중시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 개선하고자 하여 디젤엔진의 연소실 예열을 위하여 실린더 헤드에 있는 예연소실에 부착된 글로 플러그(Glow plug)의 발열부분의 돌출정도를 질소산화물(NOx) 및 PM의 검출 정도에 따라 자동 조절하여 와류실의 와류를 조절함으로써, 배출가스 규제치에 만족하도록 하여 배출가스로 인한 대기오염을 줄이는 디젤엔진의 배출가스 조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 디젤엔진의 배출가스 조절장치는 엔진에서 발생되는 배출가스에서 질소산화물의 발생량을 검출하는 질소산화물 검출센서와; 엔진에서 발생되는 배출가스에 함유된 입자상 물질의 발생량을 검출하는 입자상물질 검출센서와; 상기 질소산화물 검출센서 및 입자상물질 검출센서에서 검출된 각 검출량에 따라 배출가스 조절신호를 발생하는 제어부와; 상기 제어부로부터 발생된 배출가스 조절신호에 따라 일정 전류로 변환하는 전류 변환부와; 상기 전류 변환부로부터 발생된 전류값에 따라 예연소실의 와류발생을 조절하는 글로 플러그로 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 글로 플러그는 가열 코일이 내설된 가열부가 길이방향으로 이동 가능하도록 내측 끝단과 플러그 하우징에 고정된 홀딩핀 사이를 탄성부재로 연결하고, 상기 가열부 끝단과 홀딩핀의 외주면에 권선된 코일에 전류를 인가하여 발생된 자기장에 의하여 가열부를 이동시키도록 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 디젤엔진에서의 배출가스 발생비를 표시한 도.

도 2는 종래의 디젤엔진에서 글로 플러그 구동장치의 회로 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 디젤엔진의 배출가스 조절장치의 블록 구성도.

도 4는 도 3에서 글로 플러그의 단면 구성도.

도 5는 본 고안에 의해 발생된 배출가스를 비교한 배출가스 표시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 질소산화물 검출센서102 : 입자상 물질 검출센서

103 : 제어부104 : 전류 변환부

110 : 글로 플러그111 : 하우징

111a : 홀딩핀112 : 가열부

112a : 가열코일 113 : 코일

114 : 탄성부재

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 디젤엔진의 배출가스 조절장치의 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 엔진에서 발생되는 배출가스에서 질소산화물의 발생량을 검출하는 질소산화물 검출센서(101)와; 엔진에서 발생되는 배출가스에 함유된 PM의 발생량을 검출하는 PM 검출센서와; 상기 질소산화물 검출센서 및 PM 검출센서에서 검출된 각 검출량에 따라 배출가스 조절신호를 발생하는 제어부(103)와; 상기 제어부(103)로부터 발생된 배출가스 조절신호에 따라 일정 전류로 변환하는 전류 변환부(104)와; 상기 전류 변환부(104)로부터 발생된 전류값에 따라 예연소실의 와류발생을 조절하는 글로 플러그(110)로 구성된다.

여기서, 글로 플러그(110)는 가열 코일(112a)이 내설된 가열부(112)가 길이방향으로 이동 가능하도록 내측 끝단과 플러그 하우징(111)에 고정된 홀딩핀(111a) 사이를 탄성부재(114)로 연결하고, 상기 가열부(112) 끝단과 홀딩핀(111a)의 외주면에 권선된 코일(113)에 전류를 인가하여 발생된 자기장에 의하여 가열부(112)를 이동시키도록 구성한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 첨부된 도면 도 2내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 운전자가 디젤엔진에 의하여 구동되는 차량을 운전할 경우 엔진의 연소실에서 연소된 배출가스는 배기밸브 및 배기 매니폴드등을 통해 대기로 배출된다.

이때, 배출되는 배출가스의 매연을 검출하는데, 특히 매연에 함유된 PM 검출센서(102)를 통하여 PM의 배출량을 검출하게 된다. 한편, 질소산화물 검출센서(101)에서는 매연에 함유된 질소산화물의 배출량을 검출하게 된다.

이와 같이 각 센서(101)(102)에서 검출된 배출량에 해당하는 데이터는 제어부에 송출되고, 제어부(103)에서는 이를 검지하여 설정된 값과 비교하여 해당 제어신호를 발생한다. 여기서, 제어신호는 배출가스의 조절을 위한 제어신호로서, 전류 변환부(104)에 전송된다.

전류 변환부(104)는 제어부(103)의 제어신호에 해당되는 전류로 변환하여 도 4에 도시된 바와 같이 글로 플러그(110)에 전송된다. 글로 플러그(110)에 입력된 전류는 코일에 인가되어 자기장이 발생된다.

발생된 자기장은 가열부(112)의 돌출 부위를 길이방향으로 조절하게 된다.

이때 가열부(112)와 홀딩핀(111a)을 탄성부재(114)로 고정하여 전류가 인가되지 않을 때에는 다시 원위치로 복귀하도록 한다.

예를 들어 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 연소실 내부에 있는 글로 플러그(110)의 가열부(112) 돌출길이가 짧으면 와류발생이 원활하여 PM이 저감되고, 반대로 질소산화물은 증가하게 된다.

따라서, 배출가스의 규제대비 PM이 여유가 있게된다. 반대로, 질소산화물의 규제치를 초과할 경우 글로 플러그(110)의 가열부(112) 돌출부위가 늘어나 평행을 이루게 됨으로써, 배출가스중 일정 물질만을 초과를 배출하여 대기오염을 가중시키는 것을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 디젤엔진의 연소실 예열을 위하여 실린더 헤드에 있는 예연소실에 부착된 글로 플러그의 발열부분의 돌출정도를 질소산화물 및 PM의 검출 정도에 따라 자동 조절하여 와류실의 와류를 조절함으로써, 배출가스 규제치에 만족하도록 하여 배출가스로 인한 대기오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 엔진에서 발생되는 배출가스에서 질소산화물의 발생량을 검출하는 질소산화물 검출센서와; 엔진에서 발생되는 배출가스에 함유된 입자상 물질의 발생량을 검출하는 입자상물질 검출센서와; 상기 질소산화물 검출센서 및 입자상물질 검출센서에서 검출된 각 검출량에 따라 배출가스 조절신호를 발생하는 제어부와; 상기 제어부로부터 발생된 배출가스 조절신호에 따라 일정 전류로 변환하는 전류 변환부와; 상기 전류 변환부로부터 발생된 전류값에 따라 예연소실의 와류발생을 조절하는 글로 플러그로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배출가스 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서, 글로 플러그는 가열 코일이 내설된 가열부가 길이방향으로 이동 가능하도록 내측 끝단과 플러그 하우징에 고정된 홀딩핀 사이를 탄성부재로 연결하고, 상기 가열부 끝단과 홀딩핀의 외주면에 권선된 코일에 전류를 인가하여 발생된 자기장에 의하여 가열부를 이동시킴을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기가스 조절장치.