KR20050068639A - 디젤 엔진용 촉매시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진에서 발생되는 질소산화물의 양을 보다 정확하게 추정할 수 있도록 하여, 요소 수용액의 분사량을 보다 적절히 제어할 수 있도록 함으로써, 질소산화물의 실질적인 정화율을 높일 수 있도록 한다.

Description

디젤 엔진용 촉매시스템{catalyst system for a diesel engine}

본 발명은 디젤 엔진용 촉매시스템을 도시한 것으로서, 보다 상세하게는 SCR(Selective Catalyst Reduction) 시스템의 성능을 향상시키도록 하는 기술에 관한 것이다.

SCR(Selective Catalyst Reduction) 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 배기관(500)에 요소(UREA) 수용액을 분사하여, 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH₃)가 되도록 하면, 엔진(502)에서 배출되는 질소산화물(NOX)이 상기 암모니아와 반응하여 인체에 무해한 질소와 물이 형성되도록 하는 시스템이다.

상기 SCR시스템에서 엔진에서 발생되는 질소화합물과 분사되어 형성되는 암모니아의 질량비가 정확히 1:1이 되면, 이론적으로 100%의 정화율이 얻어진다.

그러나 엔진에서 발생하는 질소화합물의 양을 정확히 알 수 없기 때문에, 엔진 개발과정에서 적절히 조절된 값으로 엔진에서 배출되는 질소화합물의 양을 예측하여 요소 수용액을 분사하도록 한다.

요소 수용액이 지나치게 분사되면, 암모니아가 대기중으로 방출되어 문제가 되며, 요소 수용액의 분사가 부족하면, 정화율이 떨어져서, 질소산화물이 배출되는데, 암모니아는 심한 냄새와 맹독성을 가지고 있으므로, 도시된 바와 같이 통상 SCR촉매(503) 후단에 추가적인 산화촉매(504)를 더 장착하거나, 인위적으로 요소 수용액의 분사량을 줄여서 질소산화물의 정화율에 손실을 보도록 하고 있다.

본 발명은 엔진에서 발생되는 질소산화물의 양을 보다 정확하게 추정하도록 하여, 요소 수용액의 분사량을 보다 적절히 제어할 수 있도록 함으로써, 질소산화물의 실질적인 정화율을 높일 수 있도록 한 디젤 엔진용 촉매 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 디젤 엔진용 촉매 시스템은 엔진의 배기관에 설치된 SCR촉매(Selective Catalyst Reduction Catalyst)와;

상기 SCR촉매의 상류에 설치된 가수분해촉매(Hydrolysis Catalyst)와;

상기 가수분해촉매의 상류에서 요소 수용액과 배기가스를 혼합하는 믹서와;

요소 수용액 탱크 및 요소 수용액을 펌핑하는 펌프와;

상기 펌프로부터 제공되는 요소 수용액이 상기 믹서의 상류에 분사되는 양을 조절하는 컨트롤러와;

흡기의 습도를 측정하여 상기 컨트롤러에 제공하는 흡기습도센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 엔진(1)의 배기관(3)에 설치된 SCR촉매(5)와; 상기 SCR촉매(5)의 상류에 설치된 가수분해촉매(6)와; 상기 가수분해촉매(6)의 상류에서 요소 수용액과 배기가스를 혼합하는 믹서(7)와; 요소 수용액 탱크(9) 및 요소 수용액을 펌핑하는 펌프(11)와; 상기 펌프(11)로부터 제공되는 요소 수용액이 상기 믹서(7)의 상류에 분사되는 양을 조절하는 컨트롤러(13)와; 흡기의 습도를 측정하여 상기 컨트롤러(13)에 제공하는 흡기습도센서(15)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 배기관(3)의 요소 수용액 분사위치 상류에는 예비산화촉매(17)가 더 구비되어 있다.

따라서, 엔진(1)으로부터 배출되는 배기가스는 상기 예비산화촉매(17)를 경유한 후, 상기 요소 수용액과 혼합되어, 상기 가수분해촉매(6) 및 SCR촉매(5)를 통과하여 외부로 배출되도록 되어 있다.

상기 컨트롤러(13)는 엔진(1)의 각종상태(엔진속도, 부하, 연료분사시기, 흡기온도, 흡기압, 대기압) 및 상기 흡기습도센서(15)에 의한 흡기상대습도에 대한 정보를 수집하여, 이들 정보에 따라 미리 맵핑되어 있는 데이터로부터 적절한 요소 수용액의 분사량을 결정하도록 되어 있다.

여기서, 상기 컨트롤러(13)가 입력받는 신호들 중 상기 흡기습도센서(15)에 의한 흡기상대습도 이외에는 종래에도 모두 입력 받고 있던 것들로서, 본 발명에서는 상기 흡기습도센서(15)에 의해 흡기의 상대습도에 대한 정보를 더 고려하도록 하였다는 점에 그 특색이 있다.

물론, 상기한 바와 같은 각종 데이터들을 이용하여 적절한 요소 수용액의 분사량을 결정하도록 하는 맵 데이터는 미리 실험에 의해 구해지도록 한다.

본 발명에서, 상기한 바와 같이 흡기습도센서(15)에 의한 흡기의 상대습도를 고려하도록 하면, 종래의 시스템에서 질소산화물의 발생량을 예측하던 것 보다는 훨씬 정확하게 질소산화물의 발생량을 예측할 수 있다.

이는, 흡기의 상대습도가 엔진(1)의 연소 상태에 미치는 영향이 크고, 이에 따라, 질소산화물의 발생량을 크게 변화시키는 요소로 작용하기 때문이다.

따라서, 상기한 바와 같이 컨트롤러(13)가 엔진속도, 부하, 연료분사시기, 흡기온도, 흡기압, 대기압 및 흡기상대습도를 고려하여, 보다 정확한 질소산화물 발생량을 예측하도록 하여, 그에 따라 요소 수용액의 분사량을 결정하면, 질소산화물의 정화율이 약 85% 이상으로 확보될 수 있다. 참고로 종래에는 65% 정도의 수준이었다.

상기한 바와 같이 질소산화물의 정화율이 상승됨에 의해 종래에 SCR촉매의 후단에 구비해야 했던 산화촉매를 제거할 수 있어서, 차량의 원가를 저감할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔진에서 발생되는 질소산화물의 양을 보다 정확하게 추정할 수 있도록 하여, 요소 수용액의 분사량을 보다 적절히 제어할 수 있도록 함으로써, 질소산화물의 실질적인 정화율을 높일 수 있도록 하며, 불필요한 산화촉매의 설치를 배제하여 차량의 원가를 저감할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 디젤 엔진용 촉매시스템을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 디젤 엔진용 촉매시스템을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 엔진 3; 배기관

5; SCR촉매 7; 믹서

9; 요소 수용액 탱크 11; 펌프

13; 컨트롤러 15; 흡기습도센서

17; 예비산화촉매

Claims (2)

1. 엔진의 배기관에 설치된 SCR촉매와;

   상기 SCR촉매의 상류에 설치된 가수분해촉매와;

   상기 가수분해촉매의 상류에서 요소 수용액과 배기가스를 혼합하는 믹서와;

   요소 수용액 탱크 및 요소 수용액을 펌핑하는 펌프와;

   상기 펌프로부터 제공되는 요소 수용액이 상기 믹서의 상류에 분사되는 양을 조절하는 컨트롤러와;

   흡기의 습도를 측정하여 상기 컨트롤러에 제공하는 흡기습도센서;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 촉매시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배기관의 요소 수용액 분사위치 상류에는 예비산화촉매가 더 구비된 것

   을 특징으로 하는 디젤 엔진용 촉매시스템.