KR20010058905A

KR20010058905A - 자동차용 촉매 시스템

Info

Publication number: KR20010058905A
Application number: KR1019990066281A
Authority: KR
Inventors: 김인탁
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06
Also published as: KR100330783B1

Abstract

본 발명은 자동차용 촉매 시스템에 관한 것으로서, HC 트랩에 에어를 공급하는 방법을 적용하여 냉간 시동시와 같이 3원촉매가 활성화되기 전까지는 HC 트랩의 온도를 최대한 낮춰 HC 흡착효율을 최대한 높이고, 이탈되는 HC로 인한 리치화를 방지함으로써, 궁극적으로 3원촉매의 정화효율을 극대화 시킬 수 있도록 한 자동차용 촉매 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 촉매 시스템{Catalyst system for automobile}

본 발명은 자동차용 촉매 시스템에 관한 것으로서, 특히 3원촉매장치에서 HC 트랩으로 공급되는 에어량을 배기가스의 온도에 따라 가변적으로 제어할 수 있도록함으로써, 3원촉매장치의 정화효율을 극대화 시킬 수 있도록 한 자동차용 촉매 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배기가스는 유해한 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등이 많이 포함되어 있기 때문에 대기오염을 방지하고 환경을 보호하는 측면에서 정화대책이 필요하다.

자동차의 배기가스를 정화시키는 방법에는 여러 가지가 있으나 그 중에서도 3원촉매장치가 많이 적용되고 있는 추세이다.

상기 3원촉매장치는 배기가스 중의 CO, HC 에 대해서는 추가로 공급된 2차 에어와 함께 산화시켜 CO₂DHK H₂O로 만들며, NOx에 대해서는 환원시켜 N₂와 O₂로 만든다.

첨부한 도 1은 종래의 3원촉매장치에서 HC 트랩을 이용한 HC 흡착방법을 보여주는 개략도이다.

배기 파이프(10) 내에 앞뒤로 2개의 삼원촉매(11)를 배치하고, 그 사이에는 HC 트랩(12)을 배치한다.

2개의 3원촉매(11)와 특히 HC 트랩(12)를 거치는 동안 배기가스 중의 HC가 흡착될 수 있도록 한다.

그러나, 이러한 HC 흡착방법에서는 냉간 시동시 초기에는 상당량의 HC를 흡착할 수 있으나, 차량의 부하 증가로 인해 배기가스의 온도가 올라가고 배기가스의 양이 많아지면 흡착시킨 HC를 다시 배출시키는 경향을 보이는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, HC 트랩에 에어를 공급하는 방법을 적용하여 냉간 시동시와 같이 3원촉매가 활성화되기 전까지는 HC 트랩의 온도를 최대한 낮춰 HC 흡착효율을 최대한 높이고, 이탈되는 HC로 인한 리치화를 방지함으로써, 궁극적으로 3원촉매의 정화효율을 극대화 시킬 수 있도록 한 자동차용 촉매 시스템을 제공하는데 그 안출의 목적이 있는 것이다.

도 1은 종래의 촉매 시스템에서 HC의 흡착과정을 보여주는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 촉매 시스템에서 HC의 흡착과정을 보여주는 개략도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 배기 파이프 11 : 삼원촉매

12 : HC 트랩 13 : 에어 공급라인

14 : 에어 분출밸브 15 : 에어 펌프

16 : 컨트롤러 17 : 에어 갭

18 : 첵 밸브 19 : 온도 센서

20 : 전자제어장치

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 배기 파이프(10) 내의 2개의 삼원촉매(11)와 그 사이의 HC 트랩(12)을 포함하는 촉매 시스템에 있어서, 상기 HC 트랩(12)의 내부로 에어를 공급할 수 있도록 에어 공급라인(13)을 구비하고, 상기 에어 공급라인(13)의 배출측에는 별도의 분기라인을 형성하는 동시에 이곳에 에어 분출밸브(14)를 설치하여 배기 파이프(10)의 내부로 에어를 분출시킬 수 있도록 하며, 에어 공급원인 에어 펌프(15)는 HC 트랩(12)의 온도와 엔진 냉각수의 온도를 입력신호로 하는 컨트롤러(16)에 의해 출력 제어될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 에어 공급라인(13)의 HC 트랩(12)측 입구에는 HC 트랩의 온도 조절을 위한 첵 밸브(18)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 3원촉매(11)가 배치되는 배기 파이프(10)의 둘레에는 열손실을 억제할 수 있는 에어 갭(17)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2에서는 본 발명에 따른 촉매 시스템에서 HC 흡착방법을 보여주고 있다.

배기 파이프(10)의 내부에 2개의 3원촉매(11)와 그 사이의 HC 트랩(12)을 설치한 구조에서, 상기 HC 트랩(12)의 내부를 관통하는 에어 공급라인(13)을 외부로부터 연장 설치한다.

상기 에어 공급라인(13)의 배출측은 대기 중으로 그대로 배출되도록 한다.

특히, 배출측 에어 공급라인(13)에서 별도의 라인을 분기하고 그 끝에 에어 분출밸브(14)를 설치하여 이곳을 통해 에어가 배기 파이프(10)의 내부에 분출될 수 있도록 한다.

또한, 상기 에어 공급라인(13)의 흡입측에는 첵 밸브(18)를 설치하여 HC 트랩(12)의 온도 조절을 가능하게 한다.

에어 공급수단으로는 에어 펌프(15)를 채용하고 에어 펌프(15)의 구동은 소정의 컨트롤러(16)에 의해 제어될 수 있도록 한다.

즉, HC 트랩(12)의 일측에 설치한 온도 센서(19)로부터 입력되는 온도값과 전자제어장치(ECU)로부터 입력되는 냉각수 온도값이 컨트롤러(16)에 입력되면, 컨트롤러(16)는 현재의 조건을 판단하여 에어 펌프(15)의 구동시간 등을 제어함으로써, HC 트랩(12)으로 공급되는 에어량이 조절될 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 촉매 시스템에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

엔진 냉간 시동시와 같이 3원촉매가 충분히 제기능을 발휘하기 전까지는 HC 트랩(12)의 온도를 최대한 낮게 설정하여 HC의 흡착효율을 최대한 끌어 올린다.

즉, 엔진 냉간 시동시 냉각수의 온도가 전자제어장치를 통해 컨트롤러에 입력되고, 또 HC 트랩(12)의 온도를 감지한 온도 센서(19)의 감지값이 컨트롤러(15)에 입력되면, 입력되는 온도값을 연산하여 냉각수의 온도가 설정온도 이하이고 HC 트랩(12)의 온도가 설정온도 이상이면 에어 펌프(15)를 가동시켜서 HC 트랩(12)으로 에어가 공급될 수 있도록 함으로써, HC 트랩(12)의 최적화 조건에서 HC의 흡착효율을 최대한 높일 수 있게 된다.

차량의 부하 증가로 인한 배기가스의 온도가 상승하고 배기가스의 양도 많아지게 되면, 이때에는 3원촉매(11)가 충분히 제기능을 발휘할 수 있는 활성화된 상태가 되므로 이를 통해 HC를 저감시키는 동시에 컨트롤러(16)의 제어를 통해 에어 공급량을 증대시켜서 HC 트랩(12)의 온도를 낮춰 주는 한편, 컨트롤러(16)의 제어를 통해 에어 공급라인(13)의 배출측 분기라인에 있는 에어 분출밸브(14)를 열어서 배기 파이프(10)의 내부로 에어를 분출시킬 수 있도록 함으로써, 배기가스의 온도 상승으로 HC 트랩(12)에서 이탈된 HC로 인해 리치화(배기가스의 양이 공기의 양보다 많은 비율로 혼합된 상태)되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 HC 트랩에 에어를 공급할 수 있는 동시에 배기 파이프 내부로 에어를 분출할 수 있는 방식을 채용한 자동차용 촉매 시스템을 제공함으로써, 차량 냉간 시동시와 같이 3원촉매가 활성화되기 전까지는 HC 트랩의 온도를 최대한 낮춰 HC 흡착효율을 최대한 높이고 이탈되는 HC로 인한 리치화를 방지할 수 있는 효과가 있으며, 궁극적으로는 3원촉매의 정화효율을 극대화 시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims

배기 파이프(10) 내의 2개의 삼원촉매(11)와 그 사이의 HC 트랩(12)을 포함하는 촉매 시스템에 있어서,

상기 HC 트랩(12)의 내부로 에어를 공급할 수 있도록 에어 공급라인(13)을 구비하고, 상기 에어 공급라인(13)의 배출측에는 별도의 분기라인을 형성하는 동시에 이곳에 에어 분출밸브(14)를 설치하여 배기 파이프(10)의 내부로 에어를 분출시킬 수 있도록 하며, 에어 공급원인 에어 펌프(15)는 HC 트랩(12)의 온도와 엔진 냉각수의 온도를 입력신호로 하는 컨트롤러(16)에 의해 출력 제어될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 에어 공급라인(13)의 HC 트랩(12)측 입구에는 HC 트랩의 온도 조절을 위한 첵 밸브(18)가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 3원촉매(11)가 배치되는 배기 파이프(10)의 둘레에는 열손실을 억제할 수 있는 에어 갭(17)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매 시스템.