KR200490018Y1 - 작업차량의 dpf 재생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 는 작업 차량의 정차시는 물론 작업 차량 운행중에도 DPF의 재생이 가능하도록 한 작업차량의 DPF 재생장치에 관한 것이다.
본 고안은 엔진(E)에 의해 가동되는 유압펌프(10)와; 상기 유압펌프(10)에 의해 이송되는 작동유의 이송방향을 전환시켜주는 방향전환밸브(20)와; 상기 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 유입되는 MCV(30)와; 상기 방향전환밸브(20)를 통과하여 이송되는 작동유가 소정의 압력 이상이 되면 개방되어 통과되도록 하는 압력제어밸브(40)를 포함하고,
상기 방향전환밸브(20)는, 유압펌프(10)로부터 이송되는 작동유가 통과되도록 하는 유압 공급라인(21)이 연결되고, 상기 유압공급라인(21)을 통해 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 MCV(30)로 이송되도록 하는 유압 이송라인(22)이 구비되며, 상기 압력제어밸브(40)는, 상기 방향전환밸브(20)와 유압라인(41)을 통해 연결되고, 압력제어밸브(40)를 통과한 작동유는 유압이송라인(22)과 연결되어서 작동유가 이송되어 MCV(30)로 공급되도록 하는 유압 공급라인(42)이 형성되며, DPF(D)의 재생동작시, 작업 차량의 운행중 저부하시에 상기 방향전환밸브(20)의 방향전환동작에 의해 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유가 방향전환된 방향전환밸브(20)를 통과하여 유압라인(41)을 통해 압력제어밸브(40)를 소정의 압력까지 개방되도록 하여 압력제어밸브(40) 전단 영역에서의 유압에 의해 DPF(D)의 재생동작이 이루어지도록 하는 것이다.

Description

작업차량의 DPF 재생장치{DPF Regeneration Apparatus of Working Vehicle}

본 고안은 작업차량의 DPF 재생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 작업 차량의 정차시는 물론 작업 차량 운행중에도 DPF의 재생이 가능하도록 한 것이다.

일반적으로, 각종 작업 차량, 예를 들어 지게차는 디젤엔진을 사용하는데, 이러한 디젤엔진의 구동시 발생되는 배기가스중에는 일산화탄소, 질소산화물, 입자상 물질 등의 유해성분이 다량 포함되어 있다.

이러한 디젤엔진의 배기가스중 유해물질을 제거하기 위해 지게차에는 디젤매연여과장치(Diesel Particulate Filter, 이하 "DPF"라 칭함)가 설치되는데, DPF란 배기가스중의 입자상 물질(Particulate Matter)을 여과하여 포집하는 장치를 말한다.

DPF에 입자상 물질 또는 수트(soot)가 포집되면, 포집된 입자상 물질을 제거하기 위해 재생과정을 수행하게 되는데, 여기서, 재생이란, DPF에 포집되어 있는 입자상 물질(PM)을 산소, 또는 기타 산화물질과 반응하여 산화시키는 것이다.

이러한 재생동작에는 엔진의 구동과정에서 DPF가 고온으로 가열되면, 섭씨 350도와 400도 사이에서 매연의 주성분인 탄소와 이산화질소 사이의 반응을 이용함으로써, DPF의 입자상 물질을 자동으로 태우는 자연 재생(Passive Regeneration)동작과, 섭씨 550도 이상에서 매연의 주성분인 탄소와 산소 사이의 직접적인 반응을 이용하여 입자상 물질을 태우는 강제 재생(Active Regeneration) 동작이 있다.

재생동작을 수행하기 위해서는 연료 후분사를 통해 배기가스의 온도를 높여주어야 하는데, 엔진의 회전수가 적거나 엔진에 걸리는 부하가 작은 작업의 경우, DPF 재생장치의 온도가 올라가지 않아 자연 재생이 되지 않는 문제점이 있다. 특히, 대형 지게차의 경우, 저부하 영역의 작업에서 자연 재생이 되지 않을 경우, 강제로 DPF를 재생시키기 위해 별도의 부하장치를 추가해야 한다.

그런데, 지게차에는 주행장치와 유압장치가 있으며, 주행장치에서 강제로 부하를 증가시키는 것은 어려우므로, 유압장치에 별도의 유압 부하장치를 추가하여 강제 재생을 시키기 위한 추가적인 구성이 필요하게 된다.

일본 특개2014-206222호(공개일 : 2014년 10월 30일)

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 고안이 해결하고자 하는 과제는 별도의 부하장치를 구비하지 않고, 유압밸브를 통해 작업 차량의 정차시에는 물론, 작업 차량의 운행중 고부하 및 저부하시에 DPF의 재생동작이 가능하도록 한 작업차량의 DPF 재생장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 고안의 해결 수단은, 엔진에 의해 가동되는 유압펌프와; 상기 유압펌프에 의해 이송되는 작동유의 이송방향을 전환시켜주는 방향전환밸브와; 상기 방향전환밸브를 통과한 작동유가 유입되는 MCV와; 상기 방향전환밸브를 통과하여 이송되는 작동유가 소정의 압력 이상이 되면 개방되어 통과되도록 하는 압력제어밸브를 포함하고,

상기 방향전환밸브는,

유압펌프로부터 이송되는 작동유가 통과되도록 하는 유압공급라인이 연결되고, 상기 유압공급라인을 통해 방향전환밸브를 통과한 작동유가 MCV로 이송되도록 하는 유압 이송라인이 구비되며,

상기 압력제어밸브는,

상기 방향전환밸브와 유압라인을 통해 연결되고, 압력제어밸브를 통과한 작동유는 유압이송라인과 연결되어서 작동유가 이송되어 MCV로 공급되도록 하는 유압 공급라인이 형성되며,

DPF의 재생동작시, 작업 차량의 운행중 저부하시에 상기 방향전환밸브의 방향전환동작에 의해 유압펌프로부터 토출되는 작동유가 방향전환된 방향전환밸브를 통과하여 유압라인을 통해 압력제어밸브를 소정의 압력까지 개방되도록 하여 압력제어밸브 전단 영역에서의 유압에 의해 DPF의 재생동작이 이루어지도록 하는 것이다.

또한, 상기 압력제어밸브의 일측에는, 상기 방향전환밸브를 통과한 작동유가 압력제어밸브로 이송되도록 하는 유압라인으로부터 분기되는 제 1유압 공급라인과,

상기 MCV와 연결되어서 MCV로부터 작동유가 공급되도록 하는 제 2유압 공급라인과, 유압에 따라 상기 제 1,2유압공급라인중 어느 하나의 라인으로부터 작동유가 공급되어서 압력제어밸브로 이송되어 압력제어밸브를 개방시키도록 연결되는 유압 배출라인을 포함하는 셔틀밸브를 더 포함하는 것이다.

이와 같이, 본 고안은 지게차와 같은 작업차량의 DPF 재생동작시, 작업차량의 정지시에는 물론, 작업차량의 운행중 부하상태, 고부하 및 저부하시에도 소정의 유압을 형성하여 DPF의 재생동작이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 DPF 재생장치의 유압 회로도이다.
도 2a는 DPF 재생동작을 하지 않는 경우의 본 고안의 일 실시 예에 따른 DPF 재생장치의 유압 회로도이다.
도 2b는 도 2a로부터 DPF 재생동작시의 본 고안의 일 실시 예에 따른 DPF 재생장치의 유압 회로도이다.

이하, 본 고안을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 DPF 재생장치의 유압 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시 예에 따른 DPF 재생장치(1)는, 엔진(E)(디젤엔진)에 의해 가동되는 유압펌프(10)와, 상기 유압펌프(10)에 의해 이송되는 작동유의 이송방향을 전환시켜주는 방향전환밸브(20)와, 상기 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 유입되는 MCV(30)(Main Control Valve)를 포함한다.

또한, 상기 방향전환밸브(20)에 의해 이송되는 작동유는 소정의 압력 이상이 되면 개방되어 통과되도록 하는 압력제어밸브(40)가 구비된다.

상기 방향전환밸브(20)는 유압펌프(10)로부터 이송되는 작동유가 통과되도록 하는 유압 공급라인(21)이 연결되고, 상기 유압라인(21)을 통해 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 MCV(30)로 이송되도록 하는 유압 이송라인(22)이 구비된다.

또한, 상기 압력제어밸브(40)는 방향전환밸브(20)와 유압라인(41)을 통해 연결되고, 압력제어밸브(40)를 통과한 작동유는 유압이송라인(22)과 연결되어서 작동유가 이송되어 MCV(30)로 공급되도록 하는 유압 공급라인(42)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 압력제어밸브(40)의 일측에는 셔틀밸브(50)가 구비될 수 있다.

상기 셔틀밸브(50)는 상기 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 압력제어밸브(40)로 이송되도록 하는 유압라인(41)으로부터 분기되는 제 1유압 공급라인(51)이 연결되고, 상기 MCV(30)와 연결되어서 MCV(30)로부터 작동유가 공급되도록 하는 제 2유압 공급라인(52)이 연결되며, 셔틀밸브(50)는 형성되는 유압에 따라 상기 제 1,2유압공급라인(51)(52)중 어느 하나의 라인으로부터 작동유가 공급되어서 압력제어밸브(40)로 이송되어 압력제어밸브(40)를 개방시키도록 하는 유압 배출라인(53)이 압력제어밸브(40)와 연결된다.

또한, 상기 유압 배출라인(53)에는 오리피스(55)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 MCV(30)는 작업기(도시되지 않음)가 연결되어 작업기의 동작이 이루어지도록 유압을 제어 공급한다.

이러한 구성을 가지는 본 고안의 일 실시 예에 따른 DPF 재생장치(1)는 DPF(D)의 재생동작이 필요하지 않은 경우에, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유는 유압공급라인(21)을 통해 방향전환밸브(20)를 지나서 유압 이송라인(22)을 통과하여 MCV(30)로 공급되어서 통상의 작업기 제어동작을 수행하게 된다.

여기서, 본 고안의 일 실시 예에 따르면, DPF(D)의 재생동작이 필요한 경우에는, 작업차량의 정차시에는 작업 부하를 사용하지 않으므로, 작동유의 유압에 의해 통상의 DPF 재생동작을 수행하면 된다.

그러나, 작업차량의 운행중에는 작업 부하가 사용되기 때문에, 작동유의 유압이 부족할 수 있는데, 본 고안은 작업차량의 운행중 저부하시와 고부하시에도 모두 DPF의 재생동작이 가능하다.

즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 작업차량의 운행중 DPF(D)의 재생동작시, 방향전환밸브(20)의 동작으로 작동유 이송라인이 변경되어서 압력제어밸브(40)를 지나서 MCV(30)로 공급되도록 한다.

다시 말해서, 방향전환밸브(20)의 방향 전환동작이 이루어지면, 유압공급라인(21)쪽으로 작동유의 이송이 차단되고, 유압라인(41)과 연결되어서 압력제어밸브(40)로 작동유가 이송된다.

예를 들어, 작업 차량으로서 지게차의 경우, 지게차의 운행중 저부하 작업시에는 유압펌프(10)를 통해 토출된 작동유의 압력이 소정의 압력 이상으로 된 후에 압력제어밸브(40)를 동작시켜서 개방되도록 하여 MCV(30)로 작동유를 보내기 때문에, 압력제어밸브(40)의 전단 영역에서 형성된 유압에 의해 DPF(D)의 재생시 필요한 고부하가 형성되어서 DPF(D)이 재생동작이 가능하게 되는 것이다.

한편, 지게차의 운행중 고부하 작업시에는 로드 센싱라인에 의한 압력으로 압력제어밸브(40)를 동작시키므로, 유압펌프(10)의 동작에 의해 토출된 작동유는 압력제어밸브(40)를 통해 MCV(30)로 공급되도록 한다.

다시 말해서, DPF 재생시, 지게차의 고부하 작업일 때에는, 로드센싱라인에 의한 압력으로 MCV(30)를 통해 제 2유압공급라인(52)에 의해 공급되는 작동유의 유압이 제 1유압공급라인(51)내에 형성되는 유압보다 크기 때문에, 이러한 제 2유압공급라인(52)을 통해 제공되는 작동유가 셔틀밸브(50)를 개방시켜서 유압배출라인(53)을 통해 압력제어밸브(40)로 작동유를 보내서 개방되도록 한다.

따라서, 제 2유압공급라인(52)을 통해 셔틀밸브(50) 및 유압배출라인(53)을 거쳐서 압력제어밸브(40)를 개방시키고, 그에 따라 유압펌프(10)에서 토출되는 작동유가 유압라인(41)을 통해 개방된 압력제어밸브(40)를 통과하여 MCV(30)로 제공되도록 하며, 이러한 과정에서 압력제어밸브(40)의 개방전까지의 전단 영역에서의 유압에 의해 DPF(D)의 재생동작이 이루어질 수 있는 것이다.

결론적으로, 지게차의 고부하 작업시 MCV(30)의 스풀이 개방되기 시작하는 시점에서는 로드센싱 라인인 제 2유압공급라인(52)의 압력이 유압펌프(10)의 압력보다 순간적으로 크기 때문에, 로드센싱라인인 제 2유압공급라인(52)의 압력으로 압력제어밸브(40)를 동작시켜서 유압펌프(10)의 작동유가 압력제어밸브(40)를 통과하도록 하며, 압력제어밸브(40)가 개방되기 시작하는 시점까지의 압력제어밸브(40) 전단 영역의 유압라인(41)의 유압에 의해 DPF(D)의 재생동작이 이루어지는 것이다.

MCV(30)의 스풀이 개방되기 시작하는 시점, 즉, 고부하 시에만 로드센싱 압력이 유압펌프(10)의 압력보다 커서 압력제어밸브(40)를 개방한 후에는 유압펌프(10)의 압력으로 압력제어밸브(40)를 통과하여 작동유를 공급시키게 된다.

이상에서는 첨부도면에 도시된 본 고안의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 고안의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 고안의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 고안의 실시 예는 본 고안의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시 예들은 본 고안의 첨부된 청구범위에 속한다.

D : DPF
E : 엔진
1 : DPF 재생장치
10 : 유압펌프
20 : 방향전환밸브
21 : 유압공급라인
22 : 유압이송라인
30 : MCV
40 : 압력제어밸브
41 : 유압라인
42 : 유압 공급라인
50 : 셔틀밸브
51 : 제 1유압공급라인
52 : 제 2유압공급라인
53 : 유압 배출라인
55 : 오리피스

Claims (2)

1. 엔진(E)에 의해 가동되는 유압펌프(10)와;
   상기 유압펌프(10)에 의해 이송되는 작동유의 이송방향을 전환시켜주는 방향전환밸브(20)와;
   상기 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 유입되는 MCV(30)와;
   상기 방향전환밸브(20)를 통과하여 이송되는 작동유가 소정의 압력 이상이 되면 개방되어 통과되도록 하는 압력제어밸브(40);
   를 포함하고,
   상기 방향전환밸브(20)는,
   유압펌프(10)로부터 이송되는 작동유가 통과되도록 하는 유압 공급라인(21)이 연결되고, 상기 유압공급라인(21)을 통해 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 MCV(30)로 이송되도록 하는 유압 이송라인(22)이 구비되며,
   상기 압력제어밸브(40)는,
   상기 방향전환밸브(20)와 유압라인(41)을 통해 연결되고, 압력제어밸브(40)를 통과한 작동유는 유압이송라인(22)과 연결되어서 작동유가 이송되어 MCV(30)로 공급되도록 하는 유압 공급라인(42)이 형성되며,
   DPF(D)의 재생동작시, 작업 차량의 운행중 저부하시에 상기 방향전환밸브(20)의 방향전환동작에 의해 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유가 방향전환된 방향전환밸브(20)를 통과하여 유압라인(41)을 통해 압력제어밸브(40)를 소정의 압력까지 개방되도록 하여 압력제어밸브(40) 전단 영역에서의 유압에 의해 DPF(D)의 재생동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 작업차량의 DPF 재생장치,
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력제어밸브(40)의 일측에는,
   상기 방향전환밸브(20)를 통과한 작동유가 압력제어밸브(40)로 이송되도록 하는 유압라인(41)으로부터 분기되는 제 1유압 공급라인(51)과,
   상기 MCV(30)와 연결되어서 MCV(30)로부터 작동유가 공급되도록 하는 제 2유압 공급라인(52)과,
   유압에 따라 상기 제 1,2유압공급라인(51)(52)중 어느 하나의 라인으로부터 작동유가 공급되어서 압력제어밸브(40)로 이송되어 압력제어밸브(40)를 개방시키도록 연결되는 유압 배출라인(53)을 포함하는 셔틀밸브(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업차량의 DPF 재생장치.

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