KR19990030340U - 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 엔진의 냉간시동시 다량으로 발생되는 배기가스속의 탄화수소 성분을 제거하여 배출하므로써 대기오염을 방지할 수 있는 엔진의 냉간시동시 배기가스 정화장치를 제공하는 데 있다.

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여 촉매컨버터(1)의 후방에 접속되는 케이스내에 내장되는 중공형의 HC 트랩(3)과;

상기 HC 트랩(3)의 중앙 통로를 개폐하는 버터플라이밸브(6)와;

엔진의 흡기 부압이 작용시 상기 버터 플라이 밸브가 상기 HC트랩의 중앙통로를 차단하도록 작동시키는 밸브 작동기구(7)와;

엔진이 웜업되어 상기 촉매컨버터가 활성화 온도에 도달하게 되면 상기 밸브 작동기구에 작용하는 흡기부압을 차단하도록 작동하는 솔레노이드 밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치

본 고안은 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

엔진에서 연소되어 배출되는 배기가스중에는 CO, HC, NO_X등의 유해 성분이 다량으로 포함되어 있어 이를 대기로 그대로 방출하게 될 경우 대기 오염을 유발하여 환경을 악화시키게 된다.

이 때문에 배기파이프의 도중 또는 배기 매니폴드에는 유해성분인 CO, HC, NO_X를 각각 무해한 CO₂, H₂O, N₂로 산화, 환원시키기 위한 촉매컨버터의 장착이 의무화되어 있다.

이 촉매컨버터로는 촉매작용을 하는 귀금속으로 백금, 로듐 및 파라듐을 사용한 삼원 촉매컨버터가 주로 사용되고 있는바 삼원 촉매컨버터의 정화작용은 이론공연비 부근에서 운전하게 될 때 촉매반응에 따라 상기 세가지 유해 성분을 정화하게 된다.

그러나 정화작용을 하는 공연비를 이론공연비를 중심으로 한 좁은 범위내로 제어할 필요가 있기 때문에, 이 제어 센서로 O₂센서를 사용하고 있으나 엔진의 냉간시동시, 즉 냉각수온이 낮은 엔진의 시동 초기에는 피드백 제어에 의한 연료 분사량 보정을 하지 아니하고 미리 학습된 학습치에 의해 보정하게 되므로 이론 혼합비의 유지가 곤란하여 배기가스의 정화기능이 현저히 감소되며, 또한 촉매가 정화작용을 하기 위해서는 활성화 온도에 도달하여야 하나 배기가스 온도가 낮아 촉매의 활성화에 시간이 소요되므로 엔진의 시동 초기에 다량의 배기가스 배출을 피할 수 없게 된다.

그런데 엔진의 시동초기에 발생되는 배기가스의 유해성분의 대부분은 탄화수소(HC)이므로 시동초기 탄화수소의 저감이 대기오염 예방에 중요한 요인이 되고 있다.

이에 본 고안은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

엔진의 냉간시동시 다량으로 발생되는 배기가스속의 탄화수소 성분을 제거하여 배출하므로써 대기오염을 방지할 수 있는 엔진의 냉간시동시 배기가스 정화장치를 제공하는 데 있다.

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여

촉매컨버터의 후방에 접속되는 케이스내에 내장되는 중공형의 HC 트랩과; 상기 HC 트랩의 중앙 통로를 개폐하는 버터플라이밸브와;

엔진의 흡기 부압이 작용시 상기 버터 플라이 밸브가 상기 HC트랩의 중앙통로를 차단하도록 작동시키는 밸브 작동기구와;

엔진이 웜업되어 상기 촉매컨버터가 활성화 온도에 도달하게 되면 상기 밸브 작동기구에 작용하는 흡기부압을 차단하도록 작동하는 솔레노이드 밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치를 나타내는 도면

도 2는 본 고안의 밸브 작동기구의 상세를 나타내는 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 촉매컨버터 3 : HC트랩

4 : 케이스 5 : 중앙통로

6 : 버터플라이밸브 7 : 밸브작동기구

8 : 에어호스 9 : 실린더

10 : 피스톤 11 : 탄발스프링

12 : 작동링크 13 : 회동중심축

14 : 솔레노이드 밸브 15 : 온도센서

16 : 전자제어장치

이하 본 고안의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 배기가스 정화 장치를 나타내는 도면으로 도면중 부호 1은 전방 촉매컨버터이며 부호 2는 후방 촉매컨버터이다.

상기 전방 촉매컨버터(1) 또는 전후방 촉매컨버터(1)(2)의 후방에는 HC트랩(3)을 내장한 케이스(4)가 접속되어 있다.

HC트랩(3)은 몸체 내부를 통과하는 배기가스 속에 포함된 탄화수소(HC)를 흡착하여 정화하는 것으로 중앙통로(5)가 형성되어 있어 중공형의 원통체로 구성되어 있다.

상기 HC트랩(3)의 중앙통로(5)는 원판형태의 버터플라이 밸브(6)에 의해 차단되거나 또는 개방되며, 중앙통로(5)가 밸브(6)에 의해 차단시에는 전방촉매컨버터(1)를 통과한 배기가스는 HC트랩(3) 몸체 내부를 통과하여 후방 촉매컨버터(2)로 유입되어진다.

상기 버터플라이 밸브(6)에 의한 중앙통로(5)의 차단작동은 엔진의 흡기 부압의 작용에 의존하여 작동하는 밸브작동기구(7)에 의하며, 상기 밸브작동기구(7)는 서지탱크측에 에어호스(8)로 접속된 실린더(9)와, 그 실린더(9)내에서 왕복 이동하는 피스톤(10)과, 그 피스톤(10)을 탄발하는 탄발스프링(11)으로 구성되며,

상기 피스톤(10)은 작동링크(12)를 통해 상기 밸브(6)와 회동가능한 구조로 연결되어 있다.

상기 작동링크(12)와 밸브(6)의 접속지점은 밸브(6)의 회동중심축(13)으로부터 떨어진 편심위치이며, 에어호스(8)의 도중에는 전기적 신호에 의해 온,오프 응답 특성을 갖는 통상의 솔레노이드 밸브(14)가 마련되어 있다.

이와같은 구성의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동되면, 냉각수온 또는 촉매컨버터의 온도 측정을 위한 온도센서(15)로부터 검출한 온도정보가 전자제어장치(16)에 전달된다. 그런데 엔진이 웜업되기 이전인 시동초기에는 냉각수온과 배기가스 온도가 낮고 촉매컨버터(1)(2)도 활성화되지 아니하여 낮은 온도를 유지하기 때문에 이 온도검출 신호에 의해 전자제어장치(16)는 솔레노이드 밸브(14)에 전원을 인가하여 에어호스(8)의 차단 상태를 해제하여 밸브작동기구(7)의 실린더(9)를 서지탱크에 연통시킨다.

이에따라 실린더(9)내에 서지탱크내의 흡기 부압이 작용하면 피스톤(10)이 탄발스프링(11)을 압축하면서 이동 하게 되며, 이에따라 버터플라이 밸브(6)가 작동링크(12)에 의해 당겨져 90°각도로 회동하여 HC트랩(3)의 중앙통로(5)를 차단하게 된다.

중앙통로(5)가 차단되면 전방촉매컨버터(1)를 통과한 배기가스는 HC트랩(3) 몸체 내부를 통과하여 지나가게 되며, 그 과정에서 HC성분이 HC트랩(3)에 의해 흡착되어 정화된 상태로 후방의 촉매컨버터(2)로 유입되게 되는 것이다.

그러나 전방 촉매컨버터(1)가 활성화 온도에 도달한 것으로 검출되면 HC트랩(3)은 불필요할 뿐 아니라 오히려 배기 저항으로 작용하므로 전자제어장치(16)는 솔레노이드 밸브(14)에 공급하는 전원을 중단하여 에어호스(8)를 다시 차단하게 된다.

이로부터 실린더(9)에 작용하는 흡기 부압이 제거되면 탄발스프링(11)의 탄발력에 의해 피스톤(10)이 전진하게 되며, 작동링크(12)가 버터플라이밸브(6)를 중앙통로(5)와 수평을 이루도록 회동시켜 중앙통로(5)가 개방되어지게 된다.

이에따라 배기가스는 중앙통로(5)를 통하여 큰 저항없이 바이패스된다.

이때 HC트랩(3)은 그의 위치와 통기 저항으로 인하여 대부분의 배기가스는 HC트랩이 아닌 중앙통로(5)를 통하여 빠져 나가게 되며, 배기가스속의 HC성분은 활성화된 전방 촉매컨버터(1)를 거치면서 정화된 상태이므로 HC트랩(3)에 의한 정화 기능을 별도로 필요로 하지 않는다.

상기 HC트랩(3)에 흡착된 HC는 전방에 설치하는 도시하지 아니한 에어분사기를 통해 공급되는 에어와 배기가스 자체열을 이용하여 연소시켜 배출 처리한다.

이상과 같은 본 고안에 의하면 촉매컨버터의 후방에 중공형의 HC트랩과 엔진의 흡기부압에 의해 HC트랩의 중앙통로를 차단하는 버터플라이 밸브를 구비하는 것에 의해서 촉매컨버터가 화성화되지 아니한 엔진의 냉간 시동시 배기가스가 HC트랩의 몸체 내부를 통과하여 배출되도록 유도하므로써 시동 초기 다량으로 발생되는 HC를 저감시키며, 촉매 변환기가 활성화되어 HC트랩의 기능이 불필요해질 때에는 HC 트랩이 배기 저항체가 되지 않고 그의 개방된 중앙통로로 배기가스가 바이패스되도록 하므로써 엔진의 시동 초기시 HC에 의한 대기 오염을 방지하게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 촉매컨버터(1)의 후방에 접속되는 케이스내에 내장되는 중공형의 HC 트랩(3)과;

   상기 HC 트랩(3)의 중앙 통로를 개폐하는 버터플라이밸브(6)와;

   엔진의 흡기 부압이 작용시 상기 버터 플라이 밸브가 상기 HC 트랩의 중앙통로를 차단하도록 작동시키는 밸브 작동기구(7)와;

   엔진의 웜업되어 상기 촉매컨버터가 활성화 온도에 도달하게 되면 상기 밸브 작동기구에 작용하는 흡기부압을 차단하도록 작동하는 솔레노이드 밸브(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브 작동기구는 에어 호스를 통해 서지탱크측에 접속되는 실린더와, 실린더 내에 수용된 피스톤과,

   피스톤을 탄발지지하는 탄발스프링 및 상기 피스톤 이동에 의해 버터 플라이 밸브를 작동하는 작동 링크로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 작동 링크의 버터 플라이 밸브의 접속부는 버터 플라이 밸브의 회동중심축으로부터 떨어진 편심 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 에어호스를 개방 또는 차단하는 솔레노이드 밸브가 설치되며, 그 솔레노이드 밸브는 엔진의 냉간 시동시 상기 에어호스를 개방하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   냉각수온 또는 촉매컨버터의 온도 검출을 위한 온도센서로부터의 온도 정보에 의해 촉매컨버터가 활성화 온도에 미달한 것으로 판단되면 전자제어장치가 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급하여 에어호스를 개방하도록 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉간 운전시 배기가스 정화장치.