KR20110126333A - Apparatus of exhaust gas reducing for diesel vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An exhaust gas reducing apparatus for a diesel vehicle is provided to reduce nitrogen oxide by supplying a urea aqueous solution to a catalyst device using an external pump. CONSTITUTION: An exhaust gas reducing apparatus for a diesel vehicle comprises a catalyst device(10), a tank module(11), a dosing unit(13), an external pump(14), and a controller(15). The catalyst device reduces nitrogen oxide from exhaust gas. The tank module selectively supplies a urea aqueous solution or air filled in a tank to the catalyst device. The dosing unit injects the urea aqueous solution supplied from the tank module to the catalyst device. The external pump is connected between the tank module and the dosing unit and supplies the urea aqueous solution to the dosing unit. The controller selectively supplies the urea aqueous solution or air to the catalyst device depending on the operation of a diesel engine.

Description

디젤 차량의 배기가스 저감장치{APPARATUS OF EXHAUST GAS REDUCING FOR DIESEL VEHICLE}Emission reduction device of diesel vehicle {APPARATUS OF EXHAUST GAS REDUCING FOR DIESEL VEHICLE}

본 발명은 디젤 차량의 배기가스 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우레아 수용액을 사용하여 디젤 차량의 유해 배기가스를 저감하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas reduction device for a diesel vehicle, and more particularly, to an exhaust gas reduction device for a diesel vehicle that reduces harmful exhaust gas of a diesel vehicle using an aqueous urea solution.

일반적으로 디젤 엔진은 매우 연료가 희박한 조건인 높은 공기 대 연료비(A/F비)에서 구동하므로 가스상 탄화수소 및 일산화탄소를 매우 적게 방출하는 반면, 비교적 많은 양의 질소산화물(NOx) 및 미립자를 방출한다.In general, diesel engines operate at high air-to-fuel ratios (A / F ratios), which are very fuel lean, resulting in very low gaseous hydrocarbons and carbon monoxide, while releasing relatively large amounts of nitrogen oxides (NOx) and particulates.

상기 질소산화물 및 미립자는 모두 환원하기 어려운 디젤배기성분으로서, 최근에 미국 및 유럽(EURO V 규정)에서는 최소한 50％까지, 바람직하게는 70~90％까지 감소시켜야 하는 것으로 방출기준이 정해져 있다.The nitrogen oxides and the fine particles are both diesel exhaust components that are difficult to reduce, and in recent years, emission standards have been determined to be reduced by at least 50% and preferably 70 to 90% in the United States and Europe (EURO V regulations).

현재, 이와 같이 인체에 유해한 배기가스를 정화하기 위한 장치로 매연 여과장치(Diesel Particulate Filter trap; DPF), 선택적 촉매환원방법(Selective Catalytic Reduction; SCR), 희박상 질소산화물 트랩(Lean NOx Trap; LNT), 탈질 촉매기술(Lean NOx Catalyst; LNC) 등 많은 기술이 개발되고 있다. At present, a device for purifying exhaust gas harmful to the human body is a diesel particulate filter trap (DPF), a selective catalytic reduction (SCR), and a lean NOx trap (LNT). ), Many technologies such as Lean NOx Catalyst (LNC) have been developed.

이들 중 선택적 촉매환원방법은 요소(Urea) 또는 암모니아 우레아 수용액 공급을 통해 재생되는 것으로, 희박 배기조건하에서 질소산화물을 감소시키는데 매우 성공적인 것으로 입증되었다.Among them, the selective catalytic reduction method is recycled through the supply of urea or aqueous ammonia urea solution, and has been proved to be very successful in reducing nitrogen oxide under lean exhaust conditions.

이 방법에 따르면, 촉매, 예컨대 제올라이트이나 바나듐/티타늄(V/Ti) 상에서 암모니아 질소산화물을 질소(N2)로 환원하게 되는데, 90％ 이상 질소산화물(NOx)을 감소시킬 수 있으므로 공격적인 질소산화물 감소 목표를 충족시키기 위한 최상의 대책 중 하나로 알려져 있다.According to this method, ammonia nitrogen oxides are reduced to nitrogen (N 2 ) on catalysts such as zeolite or vanadium / titanium (V / Ti), which can reduce NOx by more than 90% and thus reduce aggressive nitrogen oxides. It is known as one of the best measures to meet the goal.

최근에는 우레아 수용액을 사용하는 유해가스 저감구조가 개발되었고, 이러한 유해가스 저감구조에서는 우레아 수용액 공급을 위한 도우징 시스템이 사용된다.Recently, a harmful gas reducing structure using an aqueous solution of urea has been developed, and a dosing system for supplying an aqueous solution of urea is used in such a harmful gas reducing structure.

본 출원인은 대한민국 특허출원번호 제10-2007-0005246호(2007년 01월 17일자 출원, 이하 '특허문헌 1'이라 함)에 상기와 같은 유해가스 저감구조를 가진 도우징 시스템을 개시하여 출원한 바 있다.The present applicant disclosed and disclosed a dosing system having the above-described harmful gas reduction structure in Korean Patent Application No. 10-2007-0005246 (filed Jan. 17, 2007, hereinafter referred to as 'Patent Document 1'). There is a bar.

도 1은 상기의 특허문헌 1에 따른 유해가스 저감구조를 가진 도우징 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a dosing system having a noxious gas reducing structure according to Patent Document 1 above.

종래의 유해가스 저감구조를 가진 도우징 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 충진된 우레아 수용액을 공급하는 탱크모듈(1), 공기를 공급하는 공기공급장치(2), 탱크모듈(1)과 공기공급장치(2)를 통해 각각 공급되는 우레아 수용액 및 공기를 혼합하여 촉매장치(5) 내부에 분무하는 노즐(3) 및 탱크모듈(1), 공기공급장치(2), 노즐(3)을 제어하는 제어부(4)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a dosing system having a conventional harmful gas reducing structure includes a tank module 1 supplying an aqueous urea solution filled therein, an air supply device 2 supplying air, and a tank module 1. Nozzle (3), tank module (1), air supply device (2) and nozzle (3) for mixing and spraying urea aqueous solution and air supplied through the air supply device (2) and the catalyst device (5) It includes a control unit 4 for controlling).

탱크모듈(1)은 우레아 수용액이 저장된 탱크(6), 탱크(6)의 내부에 설치되고, 탱크(6)에 저장된 우레아 수용액을 펌핑하는 펌프(7) 및 탱크(6)의 외측 상면에 설치되고, 펌프(7)와 연결되어 펌프(7)에 의해 펌핑된 우레아 수용액을 노즐(3)에 공급하는 멀티밸브(8)를 포함한다. The tank module 1 is installed in the tank 6 in which the urea aqueous solution is stored, the inside of the tank 6, and the pump 7 for pumping the urea aqueous solution stored in the tank 6 and the outer upper surface of the tank 6. And a multivalve 8 connected to the pump 7 to supply the nozzle 3 with the aqueous urea solution pumped by the pump 7.

여기서, 멀티밸브(8)는 공급라인(9)을 통해 노즐(3)과 연결된다.Here, the multivalve 8 is connected to the nozzle 3 via a supply line 9.

노즐(3)은 탱크모듈(1)의 멀티밸브(8)와 공기공급장치(2)의 공기탱크로부터 공급되는 우레아 수용액 및 공기를 혼합하여 촉매장치(5)에 분무하기 위한 것으로, 이를 통해 SCR 촉매장치(5)를 통과하는 배기가스 중에서 질소산화물을 제거하게 된다.The nozzle 3 is used to spray the catalyst device 5 by mixing the urea solution and air supplied from the multi-valve 8 of the tank module 1 and the air tank of the air supply device 2, and through this, the SCR Nitrogen oxides are removed from the exhaust gas passing through the catalytic device (5).

한편, 특허문헌 1에 따른 도우징 시스템은 우레아 수용액을 공급하는 펌프가 탱크에 내장되어 우레아 수용액을 공급하는 노즐을 통해 촉매장치에 우레아 수용액을 공급하였다.On the other hand, in the dosing system according to Patent Document 1, a pump for supplying an aqueous solution of urea was built in a tank, and the aqueous solution of urea was supplied to the catalyst device through a nozzle for supplying an aqueous solution of urea.

그러나 펌프가 탱크에 내장되어 있으므로, 엔진 정지시 우레아 수용액의 공급라인에 잔존하는 우레아 수용액을 회수하기 어려운 문제점이 있었다.However, since the pump is built in the tank, it was difficult to recover the urea solution remaining in the supply line of the urea solution when the engine is stopped.

즉, 펌프는 통상 내부에 다이어프램이 구비된 용적형 펌프를 사용하는데, 이러한 용적형 펌프는 역 구동시킬 수 없기 때문에 공급라인에 잔존하는 우레아 수용액을 회수할 수 없었다.That is, the pump usually uses a volumetric pump having a diaphragm therein, and since such a volumetric pump cannot be driven in reverse, the urea solution remaining in the supply line cannot be recovered.

따라서 종래의 도우징 시스템은 공급라인에 잔존하는 우레아 수용액에 의해 각 장치에 영향을 미쳐서 각 장치들의 내구 수명을 단축하는 문제점이 있었다.Therefore, the conventional dosing system has a problem in that each device is affected by the urea aqueous solution remaining in the supply line to shorten the endurance life of each device.

특히, 우레아 수용액은 영하 11℃의 빙점을 가지므로, 종래의 도우징 시스템은 겨울철에 기온이 우레아 수용액의 빙점 이하로 떨어짐에 따라 공급라인에 잔존하는 우레아 수용액이 결빙되어 노즐에 우레아 수용액을 정상적으로 공급할 수 없는 문제점이 있었다.In particular, since the aqueous urea solution has a freezing point of minus 11 ° C., the conventional dosing system can freeze the urea solution remaining in the supply line as the temperature drops below the freezing point of the urea solution in winter, thereby supplying the urea solution to the nozzle normally. There was a problem that could not be.

대한민국 특허출원번호 제10-2007-0005246호(2007년 01월 17일자 출원)Republic of Korea Patent Application No. 10-2007-0005246 (filed Jan. 17, 2007)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 우레아 수용액을 촉매장치에 공급하여 질소산화물을 저감할 수 있는 디젤 차량의 배기가스 저감장치를 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an exhaust gas reducing device of a diesel vehicle that can reduce the nitrogen oxides by supplying an aqueous solution of urea to the catalyst device.

본 발명의 다른 목적은 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지시켜주는 레귤레이터, 공급관 및 회수관 내에 잔존하는 우레아 수용액을 회수하기 위한 환기밸브를 일체형으로 구성하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas reduction device for a diesel vehicle, which comprises a regulator for maintaining a constant pressure of the urea aqueous solution, a ventilation valve for recovering the urea aqueous solution remaining in the supply pipe and the recovery pipe.

본 발명의 또 다른 목적은 노즐에서 분사되지 못하고 잔존하는 우레아 수용액을 탱크로 회수할 수 있는 디젤 차량의 배기가스 저감장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an exhaust gas reducing device for a diesel vehicle, which can recover the remaining urea aqueous solution to the tank without being injected from the nozzle.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 디젤 엔진의 배출가스로부터 질소산화물을 감소시키는 촉매장치, 탱크 내부에 충진된 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 상기 촉매장치로 공급하는 탱크모듈, 상기 탱크모듈로부터 공급되는 우레아 수용액을 촉매장치로 분사하는 도우징 유닛, 상기 탱크모듈과 도우징 유닛 사이에 연결되어 우레아 수용액을 상기 도우징 유닛으로 공급하도록 펌핑 동작하는 외장형 펌프 및 상기 디젤 엔진의 구동 여부에 기초하여 상기 촉매장치로 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 탱크모듈은 상기 우레아 수용액을 저장하는 탱크와 상기 탱크의 상부에 설치되어 상기 제어부의 제어신호에 기초하여 우레아 수용액 또는 공기를 상기 촉매장치로 공급하는 조절장치를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention selectively supplies a catalyst device for reducing nitrogen oxides from the exhaust gas of a diesel engine, an aqueous urea solution or air filled in the tank to the catalyst device A dosing unit for injecting the urea solution supplied from the tank module into the catalyst device, an external pump connected between the tank module and the dosing unit to pump the urea solution to the dosing unit, and And a control unit configured to selectively supply the urea solution or air to the catalyst device based on whether the diesel engine is driven. The tank module is installed on the tank storing the urea solution and the upper portion of the tank. The aqueous urea solution or air based on the control signal And a regulator for feeding the catalytic device.

상기 조절장치는 직육면체 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 일측에 장착되고, 상기 탱크에 저장된 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 공급하도록 개폐되는 선택밸브 및 상기 도우징 유닛에 공급된 우레아 수용액 중에서 상기 탱크로 회수되는 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지하는 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The control device is a housing formed in a rectangular parallelepiped shape, mounted on one side of the housing, the selection valve is opened and closed to selectively supply the urea solution or air stored in the tank and the urea solution supplied to the dosing unit to the tank It characterized in that it comprises a regulator for maintaining a constant pressure of the recovered urea aqueous solution.

상기 하우징은 상기 탱크에 저장된 우레아 수용액과 공기가 유입되어 상기 선택밸브로 전달되는 우레아 유로와 공기 유로, 상기 선택밸브를 통해 공급되는 우레아 수용액 또는 공기를 외장형 펌프로 공급하는 공급유로, 상기 도우징 유닛에 공급된 우레아 수용액 중 일부가 회수되는 회수유로 및 상기 레귤레이터로부터 압력이 조절된 우레아 수용액을 탱크로 전달하는 회수통로를 포함하며, 상기 우레아 유로와 공기 유로가 만나는 부분에는 동작공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.The housing is a supply flow path for supplying an urea solution and air stored in the tank and air flowed through the selection valve to the urea flow path and air, and to the selection valve, the dosing unit And a recovery passage for transferring a portion of the aqueous urea solution supplied to the tank, and a recovery passage for transferring the pressure-controlled urea solution from the regulator to the tank, wherein an operation space is formed at a portion where the urea passage and the air passage meet. It is done.

상기 선택밸브는 상기 제어부의 제어신호에 따라 기전력을 발생하는 전자석, 상기 전자석의 기전력에 의해 승강 동작하는 플런저, 상기 플런저와 하우징 사이에 설치되는 스프링, 상기 플런저와 연결되는 밸브 및 상기 밸브의 선단에 결합되어 상기 동작공간에 설치되고, 상기 우레아 유로 또는 공기 유로를 개폐하는 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.The selection valve is an electromagnet generating an electromotive force according to a control signal of the controller, a plunger which is lifted and operated by an electromotive force of the electromagnet, a spring installed between the plunger and the housing, a valve connected to the plunger and a tip of the valve. It is coupled and installed in the operating space, characterized in that it comprises a seat for opening and closing the urea flow path or air flow path.

상기 제어부는 상기 디젤 엔진의 구동시 상기 우레아 유로를 개방하도록 상기 선택밸브를 제어하고, 상기 디젤 엔진의 구동 중지시 상기 공기 유로를 개방하도록 상기 선택밸브를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.The control unit controls the selection valve to open the urea flow path when the diesel engine is driven, and outputs a control signal for controlling the selection valve to open the air flow path when the diesel engine is stopped. .

상기 조절장치는 상기 우레아 수용액의 온도 및 압력을 감지하는 온도센서 및 압력센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도센서 및 압력센서의 감지신호에 기초하여 상기 촉매장치로 공급된 우레아 수용액 중에서 상기 탱크모듈로 회수되는 일부 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 레귤레이터를 제어하는 것을 특징으로 한다. The control device further comprises a temperature sensor and a pressure sensor for detecting the temperature and pressure of the aqueous urea solution, the control unit is based on the detection signal of the temperature sensor and pressure sensor in the tank of the aqueous solution of urea supplied to the catalyst device The regulator is controlled to maintain a constant pressure of the aqueous solution of some urea recovered to the module.

상기 제어부는 상기 디젤 엔진의 구동정지시 미리 설정된 지연시간 동안 상기 외장형 펌프를 추가 구동하도록 제어하고, 상기 지연시간은 약 30초 내지 60초로 설정되는 것을 특징으로 한다.The control unit controls to further drive the external pump for a predetermined delay time when the driving of the diesel engine is stopped, and the delay time is set to about 30 seconds to 60 seconds.

상술한 바와 같이, 본 발명은 외장형 펌프에 의해 우레아 수용액을 촉매장치에 공급함으로써 질소산화물을 저감할 수 있다.As described above, the present invention can reduce nitrogen oxides by supplying an aqueous urea solution to the catalyst device by an external pump.

그리고 본 발명은 레귤레이터에 의해 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 레귤레이터와 우레아 회수를 위한 선택밸브를 일체형으로 구성함으로써 디젤 차량의 배기가스 저감장치를 더욱 콤팩트하게 제작할 수 있다. In addition, the present invention can maintain a constant pressure of the urea aqueous solution by the regulator, and by configuring the regulator and the selection valve for urea recovery integrally it is possible to manufacture the exhaust gas reduction device of the diesel vehicle more compact.

또한, 본 발명은 엔진 정지시 솔레노이드 밸브인 선택밸브를 제어하여 탱크 내부의 공기를 이용해서 공급유로 및 도우징 유닛에 잔존하는 우레아 수용액을 전량 회수함으로써, 겨울철 결빙으로 인해 촉매장치에 우레아 수용액이 미전달됨에 따른 질소산화물 발생을 방지할 수 있다. In addition, the present invention is to control the selection valve which is a solenoid valve when the engine is stopped to recover the total amount of the urea solution remaining in the supply flow path and the dosing unit by using the air in the tank, so that the urea solution in the catalyst device due to winter freezing It is possible to prevent the generation of nitrogen oxides as it is delivered.

도 1은 종래 기술에 따른 유해가스 저감구조를 가진 도우징 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 구성도.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 조절장치를 나타낸 사시도.
도 5는 도 3의 A-A'선에 대한 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치에 구비된 선택밸브의 동작상태도.1 is a block diagram of a dosing system having a harmful gas reduction structure according to the prior art.
2 is a block diagram of an exhaust gas reducing device of a diesel vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are perspective views showing a control device of the exhaust gas reducing device of the diesel vehicle shown in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3.
6 and 7 is an operation state of the selection valve provided in the exhaust gas reducing device of a diesel vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an exhaust gas reducing apparatus for a diesel vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 구성도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 조절장치를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3의 A-A'선에 대한 단면도이다.2 is a configuration diagram of an exhaust gas reducing device of a diesel vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, Figures 3 and 4 is a perspective view showing a control device of the exhaust gas reducing device of the diesel vehicle shown in Figure 2, 5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 디젤 엔진의 배출가스로부터 우레아 수용액의 촉매 반응에 의해 질소산화물을 감소시키는 촉매장치(10), 탱크(12) 내부에 충진된 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 촉매장치(10)에 공급하는 탱크모듈(11), 탱크모듈(11)로부터 공급되는 우레아 수용액을 촉매장치(10)로 분사하는 도우징 유닛(13), 탱크모듈(11)과 도우징 유닛(13) 사이에 연결되어 우레아 수용액을 도우징 유닛(13)으로 공급하도록 펌핑 동작하는 외장형 펌프(14) 및 탱크모듈(11)의 우레아 수용액 및 공기 선택 동작, 외장형 펌프(14)의 온/오프 동작 및 도우징 유닛(13)의 분사 동작을 제어하는 제어부(15)를 포함한다. Exhaust gas reduction apparatus of a diesel vehicle according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the catalyst device for reducing the nitrogen oxides by the catalytic reaction of the aqueous solution of urea from the exhaust gas of the diesel engine 10, the tank ( 12) a dosing unit for injecting an aqueous urea solution or air filled therein into the catalyst device 10 and a tank module 11 for selectively supplying the catalyst device 10 to the catalyst device 10; 13), the external pump 14 and the urea solution and air of the tank module 11 and the external pump 14 connected between the tank module 11 and the dosing unit 13 to pump the urea solution to the dosing unit 13. And a control unit 15 for controlling the selection operation, the on / off operation of the external pump 14 and the injection operation of the dosing unit 13.

탱크모듈(11)은 디젤 엔진의 배출가스로부터 질소산화물(NOx)을 질소(N2)와 수증기(H2O)로 환원시키는 환원제인 우레아 수용액이 저장되는 탱크(12) 및 탱크(12)의 상부에 설치되는 조절장치(20)를 포함한다.The tank module 11 includes a tank 12 and a tank 12 in which an aqueous solution of urea, which is a reducing agent for reducing nitrogen oxides (NOx) to nitrogen (N 2 ) and water vapor (H 2 O) from exhaust gas of a diesel engine, is stored. It includes a control device 20 is installed on the top.

조절장치(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상으로 형성되는 하우징(21), 하우징(21)의 일측 상부에 장착되고 탱크(12)에 저장된 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 공급하도록 개폐되는 선택밸브(30) 및 도우징 유닛(13)에 공급된 우레아 수용액 중에서 탱크(12)로 회수되는 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지하는 레귤레이터(40)를 포함한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the adjusting device 20 selectively mounts a housing 21 formed in a rectangular parallelepiped shape, an aqueous urea solution or air stored in the tank 12 and mounted on an upper portion of the housing 21. And a regulator 40 which maintains a constant pressure of the urea solution recovered to the tank 12 among the urea solution supplied to the selection valve 30 and the dosing unit 13 to be opened and closed to supply.

하우징(21)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 탱크(12)에 저장된 우레아 수용액과 공기가 유입되어 선택밸브(30)로 전달되는 우레아 유로(22)와 공기 유로(23), 선택밸브(30)를 통해 공급되는 우레아 수용액 또는 공기를 외장형 펌프(14)로 공급하는 공급유로(25), 도우징 유닛(13)에 공급된 우레아 수용액 중 일부가 회수되는 회수유로(26) 및 레귤레이터(40)로부터 압력이 조절된 우레아 수용액을 탱크(12)로 전달하는 회수통로(27)를 포함하며, 우레아 유로(21)와 공기 유로(22)가 만나는 부분에는 선택밸브(30)의 시트(35)가 승강 동작하는 동작공간(24)이 형성된다.3 to 5, the urea flow passage 22 and the air flow passage 23, the urea aqueous solution and air stored in the tank 12 are introduced into the selection valve 30 and are delivered to the selection valve 30, as shown in FIGS. Supply passage 25 for supplying the urea aqueous solution or air supplied through the valve 30 to the external pump 14, recovery channel 26 and a regulator in which some of the urea aqueous solution supplied to the dosing unit 13 is recovered And a recovery passage 27 for transferring the pressure-controlled urea aqueous solution from the 40 to the tank 12, and the seat of the selection valve 30 at a portion where the urea flow passage 21 and the air flow passage 22 meet each other ( An operating space 24 for lifting and lowering 35 is formed.

우레아 유로(22)의 일측 단부는 탱크(12)에 저장된 우레아 수용액의 하단으로부터 우레아 수용액을 흡입하는 제 1흡입관과 연결되고, 타측 단부는 동작공간(24)의 상부에 연결된다. One end of the urea flow passage 22 is connected to the first suction pipe for sucking the urea solution from the lower end of the urea solution stored in the tank 12, and the other end is connected to the upper portion of the operating space 24.

공기 유로(23)의 일측 단부는 탱크(12) 내부의 공기를 흡입하는 제 2흡입관과 연결되고, 타측 단부는 동작공간(24)의 하부에 연결된다.One end of the air passage 23 is connected to a second suction pipe that sucks air in the tank 12, and the other end is connected to a lower portion of the operation space 24.

동작공간(24)은 도 5에서 보았을 때, 중앙부의 직경이 양측부의 직경보다 작도록 대략 장구 형상으로 형성되고, 우레아 유로(22)와 공기 유로(23)를 통해 공급되는 우레아 수용액 또는 공기를 공급하도록 공급유로(25)와 연통되어 형성된다. As shown in FIG. 5, the operation space 24 is formed in a substantially long shape such that the diameter of the central portion is smaller than the diameter of both sides, and supplies an aqueous urea solution or air supplied through the urea flow passage 22 and the air flow passage 23. It is formed in communication with the supply passage 25 so as to.

이와 함께, 하우징(21)은 도 3에 도시된 바와 같이, 일측에 탱크(12)로부터 촉매장치(10)로 공급되는 우레아 수용액의 온도와 압력을 감지하는 온도센서(28)와 압력센서(29)를 구비할 수 있다. In addition, the housing 21, as shown in Figure 3, the temperature sensor 28 and the pressure sensor 29 for detecting the temperature and pressure of the aqueous urea solution supplied from the tank 12 to the catalyst device 10 on one side ) May be provided.

온도센서(28)와 압력센서(29)는 감지된 온도와 압력에 따른 감지신호를 제어부(15)로 전달한다. The temperature sensor 28 and the pressure sensor 29 transmit a detection signal according to the sensed temperature and pressure to the controller 15.

선택밸브(30)는 제어부(15)의 제어신호에 따라 동작공간(24)에 연결된 우레아 유로(22) 또는 공기 유로(23)의 선단을 개폐 동작하는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)로 구성된다.The selection valve 30 is configured as a solenoid valve that opens and closes the tip of the urea flow passage 22 or the air flow passage 23 connected to the operation space 24 according to the control signal of the controller 15.

상세하게 설명하면, 선택밸브(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(21)의 일측, 예컨대 좌측 상부에 설치되고, 제어부(15)의 제어신호에 따라 기전력을 발생하는 전자석(31), 전자석(31)의 기전력에 의해 상하 방향으로 승강 동작하는 플런저(32), 플런저(32)와 하우징(21) 사이에 설치되어 플런저(32)에 복원력을 제공하는 스프링(33), 플런저(33)와 연결되는 밸브(34) 및 밸브(34)의 선단에 결합되고, 우레아 유로(22) 또는 공기 유로(23)를 개폐하는 시트(35)를 포함한다. In detail, as shown in FIG. 5, the selector valve 30 is installed at one side of the housing 21, for example, the upper left side, and generates an electromotive force according to a control signal of the controller 15. The spring 33 and the plunger 33 are provided between the plunger 32 and the plunger 32 and the housing 21 to move up and down by the electromotive force of the electromagnet 31 to provide the restoring force to the plunger 32. It is coupled to the valve 34 and the front end of the valve 34 connected to the), and comprises a seat 35 for opening and closing the urea flow path 22 or the air flow path (23).

선택밸브(30)는 반드시 도 5에 도시된 구성에 제한되는 것은 아니며, 우레아 유로(22), 공기 유로(23), 동작공간(24) 및 공급유로(25)의 크기 및 형상은 전자석(31)과 플런저(32)의 형상 및 위치, 스프링(33)의 위치 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. The selection valve 30 is not necessarily limited to the configuration shown in FIG. 5, and the size and shape of the urea flow passage 22, the air flow passage 23, the operation space 24, and the supply flow passage 25 are not limited to those of the electromagnet 31. ) And the shape and position of the plunger 32, the position of the spring 33 may be variously changed.

레귤레이터(40)는 하우징(21)의 타측, 예컨대 우측 상부에 설치되고, 탱크(12)로 회수되는 우레아 수용액의 압력을 조절하도록 제어부(15)의 제어신호에 따라 팽창 및 수축하는 다이어프램(41), 다이어프램(41)을 누르는 밸런스 스프링(42) 및 다이어프램(41)의 팽창 및 수축에 의해 회수통로(27)를 개폐하는 개폐밸브(43)를 포함한다.The regulator 40 is installed on the other side of the housing 21, for example, the upper right side, and the diaphragm 41 that expands and contracts according to a control signal of the controller 15 to adjust the pressure of the aqueous urea solution recovered to the tank 12. And an opening / closing valve 43 for opening and closing the recovery passageway 27 by expansion and contraction of the diaphragm 41 and the balance spring 42 for pressing the diaphragm 41.

이에 따라, 본 발명은 조절장치의 선택밸브와 레귤레이터를 하나의 하우징에 일체로 형성함으로써, 조절장치의 부피를 최소화하여 디젤 차량의 배기가스 저감장치를 보다 콤팩트하게 제작할 수 있다.Accordingly, the present invention can form a selection valve and a regulator of the regulator in one housing, thereby minimizing the volume of the regulator so that the exhaust gas reduction device of the diesel vehicle can be more compactly manufactured.

제어부(15)는 차량의 전자제어장치(Electronic Control Unit), 자동변속기 제어유닛(Transmission Control Unit)와 같은 제어유닛 및 각종 센서의 감지신호를 이용하여 차량의 동작상태를 진단하는 진단유닛과 CAN(Controllor Area Network) 통신라인으로 연결된다. The control unit 15 includes a control unit such as an electronic control unit of the vehicle, a transmission control unit such as an automatic transmission control unit, and a diagnosis unit for detecting an operation state of the vehicle using detection signals of various sensors and a CAN ( Controllor Area Network) Connected to the communication line.

이러한 제어부(15)는 ECU, TCU 및 진단유닛의 제어신호에 따라 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식의 제어신호를 조절장치(20), 외장형 펌프(14) 및 도우징 유닛(13)에 출력하여 동작을 제어한다. The controller 15 outputs a pulse width modulation control signal to the regulator 20, the external pump 14, and the dosing unit 13 according to control signals of the ECU, the TCU, and the diagnostic unit. To control the operation.

특히, 제어부(15)는 차량의 엔진시동시 탱크(12)에 저장된 우레아 수용액을 촉매장치(10)로 공급하기 위해 우레아 유로(22)를 개방하도록 선택밸브(30)를 제어한다. In particular, the controller 15 controls the selection valve 30 to open the urea flow passage 22 to supply the urea aqueous solution stored in the tank 12 to the catalyst device 10 when the engine is started.

반면, 제어부(15)는 차량의 엔진구동이 종료되면, 탱크(12) 내부의 공기를 공급하여 공급유로(25)에 잔존하는 우레아 수용액을 회수하기 위해 공기 유로(23)를 개방하도록 선택밸브(30)를 제어하고, 차량용 배터리로부터 공급되는 전원을 이용하여 미리 설정된 지연시간 동안 외장형 펌프(14)를 추가 구동하도록 제어한다. On the other hand, when the engine driving of the vehicle is finished, the control unit 15 supplies the air in the tank 12 to open the air passage 23 to recover the aqueous urea solution remaining in the supply passage 25 ( 30), and controls the external pump 14 to be further driven for a predetermined delay time by using the power supplied from the vehicle battery.

이때, 외장형 펌프(14)를 추가 구동하는 지연시간은 약 30초 내지 60초 사이의 값으로 설정된다. At this time, the delay time for further driving the external pump 14 is set to a value between about 30 seconds to 60 seconds.

이하, 도 3 내지 도 5와 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of the apparatus for reducing exhaust gas of a diesel vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5, 6, and 7.

도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디젤 차량의 배기가스 저감장치에 구비된 선택밸브의 동작상태도이다.6 and 7 are operation state diagrams of the selection valve provided in the exhaust gas reducing device of the diesel vehicle according to an embodiment of the present invention.

먼저, 차량의 엔진 시동시 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 동작을 설명한다. First, the operation of the exhaust gas reducing device of the diesel vehicle at the start of the engine of the vehicle will be described.

차량의 이그니션키 조작에 의해 차량용 배터리로부터 전원이 공급되어 엔진이 구동하면, 제어부(15)는 탱크(12)에 저장된 우레아 수용액을 촉매장치(10)로 공급하도록 선택밸브(30)를 제어한다.When power is supplied from the vehicle battery by operation of the ignition key of the vehicle and the engine is driven, the controller 15 controls the selection valve 30 to supply the aqueous urea solution stored in the tank 12 to the catalyst device 10.

즉, 선택밸브(30)의 전자석(31)은 제어부(15)의 제어신호에 따라 기전력을 발생시켜 플런저(32)를 상승시킨다. 이때, 스프링(33)은 플런저(32)에 의해 탄성 변형된다.That is, the electromagnet 31 of the selector valve 30 raises the plunger 32 by generating electromotive force in accordance with the control signal of the controller 15. At this time, the spring 33 is elastically deformed by the plunger 32.

그러면, 도 6에 도시된 바와 같이 플런저(32)와 결합된 밸브(34)가 상승하면서 시트(35)가 공기 유로(23) 쪽으로 상승한다. 그래서 공기 유로(23)는 시트(35)에 의해 폐쇄되고, 우레아 유로(22)가 개방된다.Then, as shown in FIG. 6, the seat 35 is raised toward the air passage 23 while the valve 34 coupled with the plunger 32 is raised. Thus, the air flow passage 23 is closed by the seat 35, and the urea flow passage 22 is opened.

이에 따라, 탱크(12)에 저장된 우레아 수용액이 우레아 유로(22) 및 공급유로(25)를 통해 외장형 펌프(14)를 거쳐 도우징 유닛(13)으로 공급된다. Accordingly, the aqueous urea solution stored in the tank 12 is supplied to the dosing unit 13 via the external pump 14 through the urea flow passage 22 and the supply flow passage 25.

이와 같이 도우징 유닛(13)으로 공급된 우레아 수용액은 회수유로(26)를 통해 레귤레이터(40)로 전달되고, 레귤레이터(40)는 제어부(15)의 제어신호에 따라 다이어프램(41)의 개도량을 조절하여 우레아 수용액의 압력을 조절한다. The aqueous urea solution supplied to the dosing unit 13 is transferred to the regulator 40 through the recovery passage 26, and the regulator 40 opens the diaphragm 41 in accordance with the control signal of the controller 15. Adjust the pressure of the aqueous urea solution.

이어서, 레귤레이터(40)에 의해 압력이 조절된 우레아 수용액은 회수통로(27)를 통해 탱크(12)로 회수된다. Subsequently, the urea aqueous solution whose pressure is adjusted by the regulator 40 is recovered to the tank 12 through the recovery passage 27.

다음, 차량의 엔진 정지시 디젤 차량의 배기가스 저감장치의 동작을 설명한다. Next, the operation of the exhaust gas reducing device of the diesel vehicle when the engine is stopped of the vehicle will be described.

차량의 이그니션키 조작에 의해 차량용 배터리로부터 공급되는 전원이 차단되면, 제어부(15)는 우레아 수용액 대신에 탱크(12) 내부의 공기를 촉매장치(10)로 공급하도록 선택밸브(30)를 제어한다. When the power supplied from the vehicle battery is cut off by the operation of the ignition key of the vehicle, the controller 15 controls the selection valve 30 to supply air in the tank 12 to the catalyst device 10 instead of the aqueous urea solution. .

즉, 선택밸브(30)의 전자석(31)은 제어부(15)의 제어신호에 따라 기전력 발생을 중지하고, 플런저(32)는 스프링(33)의 복원력에 의해 하강한다.That is, the electromagnet 31 of the selector valve 30 stops generating electromotive force according to the control signal of the controller 15, and the plunger 32 is lowered by the restoring force of the spring 33.

그러면, 플런저(32)와 결합된 밸브(34)가 하강하면서 시트(35)가 우레아 유로(22) 쪽으로 하강한다. 그래서 우레아 유로(22)는 시트(35)에 의해 폐쇄되고, 공기 유로(23)가 개방된다.Then, the seat 35 is lowered toward the urea flow path 22 while the valve 34 coupled with the plunger 32 is lowered. Thus, the urea flow passage 22 is closed by the seat 35 and the air flow passage 23 is opened.

이때, 제어부(15)는 차량용 배터리로부터 공급되는 전원을 이용하여 미리 설정된 지연시간, 예컨대 약 30초 내지 60초 동안 외장형 펌프(14)를 추가 구동하도록 제어한다. At this time, the controller 15 controls the external pump 14 to be further driven for a predetermined delay time, for example, about 30 seconds to 60 seconds by using the power supplied from the vehicle battery.

결국, 탱크(12) 내부의 공기가 공기 유로(23) 및 공급유로(25)를 통해 외장형 펌프(14)를 거쳐 도우징 유닛(13)으로 공급된다. As a result, the air in the tank 12 is supplied to the dosing unit 13 through the external pump 14 through the air passage 23 and the supply passage 25.

이와 같이 도우징 유닛(13)으로 공급된 공기는 공급유로(25) 및 도우징 유닛(13)에 잔존하는 우레아 수용액을 회수유로(26), 레귤레이터(40) 및 회수통로(27)를 거쳐 탱크(12)로 회수시킨다.As such, the air supplied to the dosing unit 13 passes through the recovery passageway 26, the regulator 40, and the recovery passageway 27 to the aqueous solution of urea remaining in the supply passageway 25 and the dosing unit 13. Recover to (12).

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 엔진 정지시 솔레노이드 밸브인 선택밸브를 제어하여 탱크 내부의 공기를 이용해서 공급유로 및 도우징 유닛에 잔존하는 우레아 수용액을 전량 회수함으로써, 겨울철 결빙으로 인해 촉매장치에 우레아 수용액이 미전달됨에 따른 질소산화물 발생을 방지할 수 있다. Through the above process, the present invention controls the selector valve, which is a solenoid valve when the engine is stopped, to recover the total amount of the urea solution remaining in the supply passage and the dosing unit by using the air in the tank, and thus the catalyst due to freezing in winter. It is possible to prevent the generation of nitrogen oxides due to the undelivered aqueous solution of urea in the device.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.

10: 촉매장치 11: 탱크모듈
12: 탱크 13: 도우징 유닛
14: 외장형 펌프 15: 제어부
20: 조절장치 21: 하우징
22: 우레아 유로 23: 공기 유로
24: 동작공간 25: 공급유로
26: 회수유로 27: 회수통로
28: 온도센서 29: 압력센서
30: 선택밸브 31: 전자석
32: 플런저 33: 스프링
34: 밸브 35: 시트
40: 레귤레이터 41: 다이어프램
42: 밸런스 스프링 43: 개폐밸브10: catalytic device 11: tank module
12: tank 13: dosing unit
14: external pump 15: control unit
20: adjuster 21: housing
22: urea euro 23: air euro
24: operating space 25: supply flow path
26: recovery passage 27: recovery passage
28: temperature sensor 29: pressure sensor
30: selector valve 31: electromagnet
32: plunger 33: spring
34: valve 35: seat
40: regulator 41: diaphragm
42: balance spring 43: on-off valve

Claims (7)

디젤 엔진의 배출가스로부터 질소산화물을 감소시키는 촉매장치,
탱크 내부에 충진된 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 상기 촉매장치로 공급하는 탱크모듈,
상기 탱크모듈로부터 공급되는 우레아 수용액을 촉매장치로 분사하는 도우징 유닛,
상기 탱크모듈과 도우징 유닛 사이에 연결되어 우레아 수용액을 상기 도우징 유닛으로 공급하도록 펌핑 동작하는 외장형 펌프 및
상기 디젤 엔진의 구동 여부에 기초하여 상기 촉매장치로 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 탱크모듈은 상기 우레아 수용액을 저장하는 탱크와 상기 탱크의 상부에 설치되어 상기 제어부의 제어신호에 기초하여 우레아 수용액 또는 공기를 상기 촉매장치로 공급하는 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치. Catalytic device for reducing nitrogen oxides from exhaust gas of diesel engine,
Tank module for selectively supplying the urea solution or air filled in the tank to the catalytic device,
Dosing unit for injecting an aqueous solution of urea supplied from the tank module to the catalyst device,
An external pump connected between the tank module and the dosing unit to pump the urea solution to the dosing unit;
And a controller for selectively supplying an aqueous urea solution or air to the catalyst device based on whether the diesel engine is driven.
The tank module includes a tank for storing the aqueous urea solution and a regulator installed at an upper portion of the tank to supply an aqueous urea solution or air to the catalyst device based on a control signal of the controller. Exhaust gas reduction device. 제 1항에 있어서, 상기 조절장치는
직육면체 형상으로 형성되는 하우징,
상기 하우징의 일측에 장착되고, 상기 탱크에 저장된 우레아 수용액 또는 공기를 선택적으로 공급하도록 개폐되는 선택밸브 및
상기 도우징 유닛에 공급된 우레아 수용액 중에서 상기 탱크로 회수되는 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지하는 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치.The method of claim 1, wherein the adjusting device
A housing formed in a rectangular parallelepiped shape,
A selection valve mounted on one side of the housing and open / closed to selectively supply the urea solution or air stored in the tank;
And a regulator for maintaining a constant pressure of the urea solution recovered to the tank among the urea solution supplied to the dosing unit. 제 2항에 있어서, 상기 하우징은
상기 탱크에 저장된 우레아 수용액과 공기가 유입되어 상기 선택밸브로 전달되는 우레아 유로와 공기 유로,
상기 선택밸브를 통해 공급되는 우레아 수용액 또는 공기를 외장형 펌프로 공급하는 공급유로,
상기 도우징 유닛에 공급된 우레아 수용액 중 일부가 회수되는 회수유로 및
상기 레귤레이터로부터 압력이 조절된 우레아 수용액을 탱크로 전달하는 회수통로를 포함하며,
상기 우레아 유로와 공기 유로가 만나는 부분에는 동작공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치.The method of claim 2, wherein the housing
Urea aqueous solution and air stored in the tank is introduced into the urea flow path and the air flow path to the selection valve,
Supply passage for supplying the urea aqueous solution or air supplied through the selection valve to the external pump,
A recovery passage through which some of the aqueous urea solution supplied to the dosing unit is recovered;
It includes a recovery passage for delivering a pressure-controlled urea aqueous solution from the regulator to the tank,
The exhaust gas reducing device of the diesel vehicle, characterized in that the operating space is formed in the portion where the urea flow path and the air flow path. 제 3항에 있어서, 상기 선택밸브는
상기 제어부의 제어신호에 따라 기전력을 발생하는 전자석,
상기 전자석의 기전력에 의해 승강 동작하는 플런저,
상기 플런저와 하우징 사이에 설치되는 스프링,
상기 플런저와 연결되는 밸브 및
상기 밸브의 선단에 결합되어 상기 동작공간에 설치되고, 상기 우레아 유로 또는 공기 유로를 개폐하는 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치.The method of claim 3, wherein the selection valve
An electromagnet for generating electromotive force according to the control signal of the controller,
Plunger which is lifted and operated by electromotive force of the electromagnet,
A spring installed between the plunger and the housing,
A valve connected with the plunger and
It is coupled to the front end of the valve is installed in the operating space, exhaust gas reducing device of a diesel vehicle comprising a seat for opening and closing the urea flow path or air flow path. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는
상기 디젤 엔진의 구동시 상기 우레아 유로를 개방하도록 상기 선택밸브를 제어하고,
상기 디젤 엔진의 구동 중지시 상기 공기 유로를 개방하도록 상기 선택밸브를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치.The method of claim 4, wherein the control unit
Controlling the selection valve to open the urea flow path when the diesel engine is driven;
And a control signal for controlling the selection valve to open the air flow path when the diesel engine stops driving. 제 2항에 있어서, 상기 조절장치는
상기 우레아 수용액의 온도 및 압력을 감지하는 온도센서 및 압력센서를 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 온도센서 및 압력센서의 감지신호에 기초하여 상기 촉매장치로 공급된 우레아 수용액 중에서 상기 탱크모듈로 회수되는 일부 우레아 수용액의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 레귤레이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치. The method of claim 2, wherein the adjusting device
Further provided with a temperature sensor and a pressure sensor for detecting the temperature and pressure of the aqueous urea solution,
The control unit controls the regulator to maintain a constant pressure of the urea solution recovered to the tank module in the urea solution supplied to the catalyst device based on the detection signal of the temperature sensor and the pressure sensor. Vehicle exhaust gas reduction device. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 디젤 엔진의 구동정지시 미리 설정된 지연시간 동안 상기 외장형 펌프를 추가 구동하도록 제어하고,
상기 지연시간은 약 30초 내지 60초로 설정되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 배기가스 저감장치.The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit
When the driving stop of the diesel engine is controlled to further drive the external pump for a predetermined delay time,
The delay time is set to about 30 seconds to 60 seconds exhaust gas reduction device of a diesel vehicle.
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