KR19990026438U

KR19990026438U - 차량의 촉매컨버터 보호장치

Info

Publication number: KR19990026438U
Application number: KR2019970038975U
Authority: KR
Inventors: 박민식
Original assignee: 양재신; 대우자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-15

Abstract

본 고안은 차량의 흡배기장치에 관한 것으로, 특히, 엔진의 무리한 동작으로 촉매컨버터 내부의 온도나 담체의 온도가 한계온도이상으로 상승할 위험이 있는 경우, 이를 감지하여 적절하게 연료분사를 제어함으로써, 촉매컨버터를 보호하는 차량의 촉매컨버터 보호장치에 관한 것이다.

종래 차량의 촉매컨버터는 과열되어 내부의 담채가 고온 부식될 위험이 있는 경우, 이를 운전자에게 알 릴 별다른 경보장치가 없어, 적절한 조치를 취하지 못함에 따른 촉매컨버터의 파손에 기인하여 정화되지 않은 유해한 배기가스를 그대로 배출함과 동시에 엔진의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 고안은 엔진의 무리한 동작으로 차량의 촉매컨버터가 파괴될 위험이 있는 경우, 이를 감지하여 적절하게 연료분사를 제어함으로써, 과열에 따른 촉매컨버터의 파손을 방지하고, 촉매컨버터의 파손에 기인한 정화되지 않은 유해 배기가스의 배출 및 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

차량의 촉매컨버터 보호장치

일반적으로 차량의 엔진이 작동하는 데는 실린더내에 혼합기를 흡입하거나, 연소후의 가스를 배출하여야 한다. 이러한 작용을 하는 것을 흡배기장치라 하며, 이중 흡기장치는 엔진실린더에 흡입하는 공기중의 먼지 등을 제거하는 에어클리너 및 각 실린더에 혼합기를 분배하는 흡기 매니폴드 등으로 구성되어 있으며, 배기장치는 첨부된 도면 도1에 도시된 바와 같이, 각 실린더의 배기가스를 종합하는 배기 매니폴드로 부터 배출되는 배기 가스를 대기중으로 배출하는 배기파이프(1), 유해가스가 포함된 배기가스를 정화시키는 촉매컨버터(10), 배기소음을 저하시키는 서브머플러(20) 및 메인머플러(30) 등으로 구성되어 있다. 또한, 엔진의 압축 및 연소행정에서 실린더와 피스톤 사이에서 크랭크 케이스로 블로바이 가스를 그대로 대기중으로 방출하면 대기 오염의 원인이 되므로 이것을 방지하기 위하여 보안기중에 따른 블로바이 가스 환원장치가 장치되어 었다. 이 때, 일반적인 차량에서 배출되는 가스로는 배출원에 따라 배기관으로부터의 배기 가스, 엔진 크랭크 케이스로부터의 블로우 가스 및 연료 탱크나 기화기로부터의 증발 가스로 크게 세 가지로 나눌 수 있는데, 여기서 가장 큰 비중을 차지하고 있는 배기 가스는 연료가 실린더 내에서 연소한 후 배기파이프(1)로부터 대기 속으로 배출되는 가스로 복잡한 조성을 가지고 있고 유해성 가스와 무해성 가스가 혼합되어 배출된다. 이러한 배기 가스를 줄이기 위하여 연료 공급 방법, 연소 방법 등을 일부 개량하여 유해 가스의 외부 방출을 최대한 억제하고 방출된 배기 가스는 엔진 외부에 설치한 촉매컨버터(10)와 같은 장치에 의해 무해 가스로 변환시켜 방출하게 한다. 촉매컨버터(10)는 배기파이프(1) 도중 또는 배기매니폴드에 설치되며, 첨부된 도면 도2에 도시된 바와 같이, 촉매컨버터(10)의 내부에는 담체(11)를 수용하는 바, 담체(11)란 자신은 변하지 않고 적당한 조건하에서 반응 물질인 백금(Pt), 로듐(Rh) 및 파라듐(Pd)이 산화 및 환원 반응을 일으키도록 돕는 일종의 반응 촉진제로서 배기 가스 중에 포함되어 있는 유해 물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx)을 산화 및 환원 작용에 의해 무해한 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O),질소(N₂) 및 산소(O₂)로 전환시킨다. 한편, 촉매컨버터(10)의 촉매 정화율은 해당 촉매컨버터(10)의 입력측으로 들어오는 배기 가스의 온도와 밀접한 관계를 가지고 있으며, 이론 혼합비의 근접 또한 320(℃) 이상의 온도에서 높은 정화율을 나타낸다. 그러나, 추운 겨울철이나 더운 여름철과 같은 특별한 기후 조건이 발생한 경우에는 해당 촉매컨버터(10)의 정상적인 동작 수행을 저하시킬 수 있는데, 즉 추운 겨울철에는 해당 촉매컨버터(10)의 주변 장비(배기파이프 또는 배기 매니 폴드) 온도를 매우 낮추게 되어 해당 촉매컨버터(10)의 입력측으로 들어오는 배기 가스의 온도를 낮추게 되므로서 촉매 정화율을 저하시키며, 더운 여름철에는 해당 촉매컨버터(10)의 주변 장비 온도를 매우 상승시켜 해당 배기 가스의 온도를 높히고 해당 촉매컨버터(10)를 파손시킬 우려가 있어 제대로 촉매 작용을 수행하지 못 하게 된다.

전술한 바와 같은, 종래 차량의 촉매컨버터는 과열되어 내부의 담채가 고온 부식될 위험이 있는 경우, 이를 운전자에게 알 릴 별다른 경보장치가 없어, 적절한 조치를 취하지 못함에 따른 촉매컨버터의 파손에 기인하여 정화되지 않은 유해한 배기가스를 그대로 배출함과 동시에 엔진의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 엔진의 무리한 동작으로 차량의 촉매컨버터가 파괴될 위험이 있는 경우, 이를 감지하여 적절하게 연료분사를 제어함으로써, 과열에 따른 촉매컨버터의 파손을 방지하고, 촉매컨버터의 파손에 기인한 정화되지 않은 유해 배기가스의 배출 및 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있는 차량의 촉매컨버터 보호장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 엔진의 회전수와 스로틀밸브의 개도에 따라 이에 대응하여 공연비에 따른 연료분사시간을 계산하여 연료분사제어신호를 출력하는 ECM과; 엔진의 회전수를 검출하여 이에 대응하는 검출신호를 상기 ECM측으로 출력하는 엔진회전수검출센서와; 스로틀밸브의 개도를 측정하여 이에 대응하는 개도신호를 상기 ECM측으로 출력하는 스로틀포지션센서와; 상기 ECM으로 부터 인가되는 연료분사제어신호에 따라 엔진에 연료를 분사하여 엔진을 구동시키는 연료분사장치를 구비하는 차량의 촉매컨버터 보호장치에 있어서, 상기 ECM은, 차량의 시동이 걸리면, 엔진의 회전수가 기설정되어 있는 한계회전수를 초과했는지를 검사하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 엔진의 회전수가 한계회전수를 초과했으면, 해당 엔진회전수의 변화량이 기설정된 변화량 범위 이내인지를 검사하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 엔진회전수의 변화량이 변화량 범위에 포함되면, 해당 엔진회전수의 유지시간이 기설정되어 있는 한계시간을 초과했는지를 검사하는 제3과정과; 상기 제3과정에서 엔진회전수의 유지시간이 한계시간을 초과했으면, 스로틀밸브의 개도가 기설정되어 있는 한계개도보다 큰지를 검사하는 제4과정과; 상기 제4과정에서 해당 스로틀밸브의 개도가 한계개도 보다 크면, 스로틀밸브의 개도 유지시간이 기설정되어 있는 한계유지시간을 초과했는지를 검사하는 제5과정과; 상기 제5과정에서 스로틀밸브의 개도 유지시간이 한계유지시간을 초과했으면, 이에 대응하여 공연비에 따른 연료분사시간을 계산하여 연료를 분사하는 제6과정으로 동작수행 하도록 프로그램된 것을 특징으로 한다.

도 1은 차량의 배기파이프에 설치된 촉매컨버터의 구성도.

도 2는 일반적인 촉매컨버터의 내부 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 차량의 촉매컨버터 보호장치의 구성블록도.

도 4는 본 고안에 따른 차량의 촉매컨버터 보호장치의 동작순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 배기파이프 10 : 촉매컨버터

11 : 담체 20 : 서브머플러

30 : 메인머플러 40 : 엔진회전수검출센서

50 : ECM(Electronic Control Module) 60 : 스로틀포지션센서

70 : 연료분사장치

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

본 고안에 따른 차량의 촉매컨버터 보호장치는 첨부된 도면 도3에 도시된 바와 같이, 엔진회전수검출센서(40), ECM(Electronic Control Module;50), 스로틀포지션센서(60) 및 연료분사장치(70)를 구비한다.

엔진회전수검출센서(40)는 엔진의 회전수를 검출하여 이에 대응하는 검출신호를 ECM(50)측으로 출력한다. 스로틀포지션센서(60)은 스로틀밸브의 개도를 측정하여 이에 대응하는 개도신호를 ECM(50)측으로 출력한다. ECM(50)은 엔진회전수검출센서(40)로 부터 인가되는 엔진의 회전수와 스로틀포지션센서(60)로 부터 인가되는 스로틀밸브의 개도에 따라 이에 대응하여 공연비에 따른 연료분사시간을 계산하여 연료분사제어신호를 연료분사장치(70)측으로 출력한다. 연료분사장치(70)는 ECM(50)으로 부터 인가되는 연료분사제어신호에 따라 엔진에 연료를 분사하여 엔진을 구동시킨다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 고안의 동작을 첨부된 도면 도4의 동작순서도에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량이 주행하면, 엔진의 구동에 따라 발생하는 배기가스는 배기매니폴드를 통해 촉매컨버터(10)에 유입되고, 촉매컨버터(10)의 내부에 수용되어 있는 백금(Pt), 로듐(Rh) 및 파라듐(Pd)성분의 담체(11)에 의해 배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx)은 산화 및 환원 작용하여 무해한 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O),질소(N₂) 및 산소(O₂)로 정화되어 외부로 배출된다. 이 때, ECM(50)은 엔진회전수검출센서(40)로 부터 인가되는 검출신호로 부터 엔진의 회전수를 산출한 후, 엔진의 회전수가 기설정되어 있는 한계회전수를 초과했는지를 검사하여(스텝 S1), 엔진의 회전수가 한계회전수를 초과했으면, 해당 엔진회전수의 변화량이 기설정된 한계 변화량 범위 이내인지를 검사한다(스텝 S2). 이후에, 엔진회전수의 변화량이 한계 변화량 범위에 포함되면, 해당 엔진회전수의 유지시간이 기설정되어 있는 한계시간을 초과했는지를 검사하고(스텝 S3), 엔진회전수의 유지시간이 한계시간을 초과했으면, 이는 엔진이 기설정되어 있는 한계회전수보다 많은 회전수를 일정시간이상을 계속 유지하면서 주행함을 뜻한다. 따라서, ECM(40)은 스로틀밸브의 개도가 기설정되어 있는 한계개도보다 큰지를 검사하여(스텝 S4), 해당 스로틀밸브의 개도가 한계개도 보다 크면, 스로틀밸브의 개도 유지시간이 기설정되어 있는 한계유지시간을 초과했는지를 검사하는 바(스텝 S5), 이는 기어의 포지션에 따라 스로틀밸브의 개도에 따른 차량의 속도가 서로 다르므로, 엔진의 회전수만 참조하여 엔진의 과동작 유무를 결정하면 정확한 결과를 측정할 수가 없기 때문이다. 따라서, 스로틀밸브의 개도 유지시간이 한계유지시간을 초과했으면, 이는 특정기어포지션에서의 엔진회전수 및 이에 따른 스로틀밸브의 개도가 일정시간 이상 계속 한계회전수 및 한계개도를 유지함을 뜻하고, 이에 따라 ECM(50)은 엔진의 무리한 동작에 따라 촉매컨버터(10)가 과열되어 파손될 수 있음을 인지하여, 해당 상태에 대응하는 공연비에 따른 연료분사시간을 정상 상태인 경우보다 작도록 연료분사제어신호를 연료분사장치로 출력하므로써(스텝 S6), 엔진의 무리한 동작을 방지하여, 촉매컨버터(10)의 과열을 미연에 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 엔진의 무리한 동작으로 차량의 촉매컨버터가 파괴될 위험이 있는 경우, 이를 감지하여 적절하게 연료분사를 제어함으로써, 과열에 따른 촉매컨버터의 파손을 방지하고, 촉매컨버터의 파손에 기인한 정화되지 않은 유해 배기가스의 배출 및 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

Claims

엔진의 회전수와 스로틀밸브의 개도에 따라 이에 대응하여 공연비에 따른 연료분사시간을 계산하여 연료분사제어신호를 출력하는 ECM(50)과; 엔진의 회전수를 검출하여 이에 대응하는 검출신호를 상기 ECM(50)측으로 출력하는 엔진회전수검출센서(40)와; 스로틀밸브의 개도를 측정하여 이에 대응하는 개도신호를 상기 ECM(50)측으로 출력하는 스로틀포지션센서(60)와; 상기 ECM(50)으로 부터 인가되는 연료분사제어신호에 따라 엔진에 연료를 분사하여 엔진을 구동시키는 연료분사장치(70)를 구비하는 차량의 촉매컨버터 보호장치에 있어서, 상기 ECM(50)은, 차량의 시동이 걸리면, 엔진의 회전수가 기설정되어 있는 한계회전수를 초과했는지를 검사하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 엔진의 회전수가 한계회전수를 초과했으면, 해당 엔진회전수의 변화량이 기설정된 변화량 범위 이내인지를 검사하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 엔진회전수의 변화량이 변화량 범위에 포함되면, 해당 엔진회전수의 유지시간이 기설정되어 있는 한계시간을 초과했는지를 검사하는 제3과정과; 상기 제3과정에서 엔진회전수의 유지시간이 한계시간을 초과했으면, 스로틀밸브의 개도가 기설정되어 있는 한계개도보다 큰지를 검사하는 제4과정과; 상기 제4과정에서 해당 스로틀밸브의 개도가 한계개도 보다 크면, 스로틀밸브의 개도 유지시간이 기설정되어 있는 한계유지시간을 초과했는지를 검사하는 제5과정과; 상기 제5과정에서 스로틀밸브의 개도 유지시간이 한계유지시간을 초과했으면, 이에 대응하여 공연비에 따른 연료분사시간을 계산하여 연료를 분사하는 제6과정으로 동작수행 하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 차량의 촉매컨버터 보호장치.