KR20120036008A - Vehicle emission purification system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 자동차 배출가스 저감장치는 자동차에서 배출되는 유해배출가스를 제거하기 위하여 산화촉매와 질소산화물 흡장환원촉매, 매연 여과 필터로 구성되는 배기후처리장치 전단에 버너를 구비하여 산화촉매의 저온반응성을 향상시키고, 질소산화물 흡장환원촉매에 환원제 제공을 용이하게 하며, 버너를 이용하여 매연 여과 필터를 재생함에 따라 엔진제어를 용이하게 하는 자동차용 배출가스 저감장치에 관한 것이다.
The vehicle exhaust gas reducing device of the present invention includes a burner in front of an exhaust aftertreatment device composed of an oxidation catalyst, a nitrogen oxide storage reduction catalyst, and a soot filtration filter to remove harmful emissions emitted from a vehicle. The present invention relates to a vehicle exhaust gas reducing device which facilitates the control of the engine by improving the efficiency, facilitates the reduction agent to the nitrogen oxide storage reduction catalyst, and regenerates the soot filtration filter using a burner.
최근 우리나라를 비롯한 세계 여러 나라에서는 자동차에서 배출되는 매연, 질소산화물, 미연탄화수소, 일산화탄소의 인체 유해성을 고려하여 규제를 강화하고 있다. 이와 같은 내연기관의 배출가스 규제를 만족시키기 위한 대응기술로는 연료의 개선ㆍ연소 방법의 개선ㆍ엔진의 개량 등 오염물질이 원천적으로 적게 발생하도록 하는 데 목적이 있는 전처리 기술과, 배출가스 배기관에 촉매등을 장착하여 배출가스를 정화하는 후처리 기술로 나뉜다. 각 분야에서 꾸준한 연구와 개발이 이루어지고 있으나 현재로서는 배출가스 저감성능등을 고려했을 때 후처리 기술이 상용화에 보다 유리하다고 평가되고 있다. Recently, many countries around the world, including Korea, are tightening regulations in consideration of the human hazards of soot, nitrogen oxides, unburned hydrocarbons, and carbon monoxide emitted from automobiles. As a countermeasure to satisfy the emission regulations of internal combustion engines, pretreatment technologies aimed at reducing the generation of pollutants, such as fuel improvement, combustion methods, and engine improvement, and exhaust gas exhaust pipes It is divided into post-treatment technology to purify exhaust gas by installing catalyst. Constant research and development is being conducted in each field, but at present, the post-treatment technology is considered to be more favorable for commercialization in consideration of emission reduction performance.
이러한 후처리 기술로는, (1) 일산화탄소(CO) 및 미연탄화수소(HC)를 정화하기 위한 산화 촉매, (2) 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 매연 여과 필터(Diesel Particulate Filter), (3) 환원 분위기 하에서 질소산화물(NOx)을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매 시스템으로 질소산화물 흡장환원촉매(NOx adsober)와 선택적환원촉매(Selective Catalytic Reduction) 등이 있는데, 현재에는 상술한 여러 가지 기술들을 효과적으로 조합한 시스템들이 널리 사용되고 있다.Such post-treatment techniques include (1) an oxidation catalyst for purifying carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon (HC), (2) a diesel particulate filter that filters particulate matter (PM) through a filter, ( 3) DeNOx catalyst system that decomposes or reduces NOx in a reducing atmosphere, such as NOx adsober and Selective Catalytic Reduction. Combined systems are widely used.
자동차 엔진에서 배출되는 일산화탄소, 미연탄화수소는 통상 촉매를 이용하여 정화하는데 도 2와 같이 배출가스 온도가 약 250℃ 이상 되어야 촉매가 활성화되어 요구하는 저감 효과를 얻을 수 있다. 하지만 시동 초기 또는 저속 도심 운전 시 배출가스 온도가 낮아 해당 촉매의 이들 유해 배출가스 저감 능력이 떨어지는 단점이 있다. Carbon monoxide and unburned hydrocarbons emitted from an automobile engine are usually purged using a catalyst, but as the exhaust gas temperature is about 250 ° C. or higher as shown in FIG. However, when the start-up or low-speed urban operation, the emission temperature is low, the catalyst has a disadvantage of reducing the ability to reduce these harmful emissions.
질소산화물 흡장환원촉매는 희박 공기연료혼합기 조건에서 질소산화물을 흡장하는 촉매와 농후 공기연료혼합기 조건에서 질소산화물을 환원하는 촉매를 세라믹 하니컴에 동시에 코팅한 장치로써 통상 희박운전되는 엔진을 10?30s 마다 주기적으로 농후하게 운전해야 한다. 하지만 이 기술은 엔진 운전조건에 수시로 변화시켜야 함에 따라 엔진 제어가 복잡하고, 연소 소음제어가 어려운 단점이 있다.Nitrogen oxide storage reduction catalyst is a device in which a ceramic honeycomb is simultaneously coated with a catalyst which absorbs nitrogen oxide in a lean air fuel mixer condition and a catalyst for reducing nitrogen oxide in a rich air fuel mixer condition. You should drive heavily and regularly. However, this technology has a disadvantage in that the engine control is complicated and the combustion noise control is difficult because the engine operating conditions must be changed frequently.
매연 여과 필터는 차량이 장시간 운전되면 필터내에 매연이 쌓여 배압이 많이 걸리므로 주기적으로 필터에 쌓여 있는 여과 물질을 제거해야 하며, 이를 필터 재생기술이라고 한다. 이러한 필터 재생 기술 중 하나로서, 엔진의 연소 행정 후반부에 연료를 분사하여 배출가스의 온도를 매연이 연소되는 온도인 약 600℃까지 높여 매연 여과 필터를 재생하는 연료 후분사기술이 개발되어 사용되고 있으나, 이 기술은 후분사된 연료로인해 엔진오일이 희석되거나 오염되는 문제 및 엔진 제어가 복잡해진다는 문제 등의 단점이 있었다.
The soot filtration filter requires a lot of back pressure due to the accumulation of smoke in the filter when the vehicle is operated for a long time, and thus it is necessary to periodically remove the filtration material accumulated in the filter. This is called a filter regeneration technology. As one of such filter regeneration techniques, a fuel post-injection technique for regenerating a soot filtration filter has been developed and used to inject fuel into the latter part of the engine's combustion stroke to raise the temperature of the exhaust gas to about 600 ° C. at which the soot is combusted. This technique has the disadvantages of diluting or contaminating the engine oil due to the post-injected fuel and complicated engine control.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 버너를 산화 촉매와 질소산화물 흡장환원 촉매, 매연 여과 필터로 구성되는 배출가스 저감장치 전단에 배치시킴으로써 산화 촉매의 저감 효율을 향상시키고, 질소산화물 흡장환원 촉매에 필요한 농후 혼합기를 엔진에 영향을 주지 않고 공급하며, 버너를 이용해 매연 여과 필터 재생 열원을 공급함으로써 연료후분사방법으로 매연 여과 필터재생시 발생하는 엔진제어의 어려움등을 해결하는 자동차 배출가스 저감 장치를 제공함에 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to oxidize the burner in front of the exhaust gas reducing device consisting of an oxidation catalyst, a nitrogen oxide storage reduction catalyst, a soot filtration filter Improve the efficiency of catalyst reduction, supply the rich mixer for nitrogen oxide storage reduction catalyst without affecting the engine, and supply the soot filtration filter regeneration heat source by using the burner It is to provide a vehicle emission reduction device that solves the difficulty of engine control.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 배출가스 저감 장치는, 엔진(100) 배기관(200)에 설치되는 자동차 배출가스 저감 장치에 있어서, 자동차 연료 탱크에서 공급되는 연료를 연소시키는 버너(300); 상기 버너(300) 후단에 위치하여 상기 엔진(100) 또는 상기 버너(300)에서 발생되는 미연탄화수소 및 일산화탄소를 산화시키는 산화촉매(400); 상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 배출가스 중의 질소산화물을 흡장하여 정화시키는 질소산화물 흡장환원촉매(500); 상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 배출가스 중의 입자상 매연을 포집하는 매연 여과 필터(600); 상기 매연 여과 필터(600)에 매연이 포집된 양을 모니터링하기 위한 필터전후단 차압 센서(730); 상기 버너(300) 후단에 위치하여 배출가스의 공기연료비를 측정하기 위한 공기연료비 센서(740); 상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 상기 질소산화물 흡장환원촉매(500)및 매연 여과 필터(600)로 유입되는 배출가스의 온도를 모니터링하는 배출가스 온도센서(750); 상기 질소산화물 흡장촉매(700) 후단에 위치하여 배출가스 중의 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도 센서(760); 상기 필터전후단 차압 센서(730), 상기 공기연료비 센서(740), 상기 배출가스 온도 센서(750), 상기 질소산화물 농도 센서(760)를 포함하는 상기 자동차 배출가스 저감 장치에 구비되는 센서들에서 측정되는 값을 이용하여 상기 버너(300)의 작동을 제어하는 전자 제어 모듈(800); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The automobile exhaust gas reducing device of the present invention for achieving the above object is a vehicle exhaust gas reducing device installed in the
이 때, 상기 버너(300)는 상기 산화촉매(400)에서 미연탄화수소 및 일산화탄소 정화가 효율적으로 이루어지도록, 배출가스 온도가 소정 기준 이하일 때 작동되어 상기 산화촉매(400)를 가열하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 소정 기준은 200℃ 내지 250℃ 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.At this time, the
또한, 상기 버너(300)는 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(500)가 질소산화물 흡장 능력을 초과하였을 때 흡장되어 있던 질소산화물을 정화하기 위하여 환원제인 연료를 소정 기준량만큼 주기적으로 공급하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 소정 기준량은 상기 공기연료비 센서(740)에 의하여 측정되는 공기과잉율이 0.7 내지 1.0이 되도록 하는 것을 특징으로 한다. In addition, the
또한, 상기 필터전후단 차압 센서(730)에서 측정되는 값에 의하여 상기 매연 여과 필터(600)에 포집된 매연의 양을 예측하고, 상기 매연 여과 필터(500)에 필터 체적 당 포집된 입자상 매연의 양이 소정 기준 이상일 경우 상기 버너(300)를 작동시켜 상기 매연 여과 필터(600)를 재생하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 소정 기준은 5g/L 내지 8g/L 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.In addition, the amount of soot collected in the
또한, 상기 버너(300)는 배출가스의 온도를 소정 목표치에 도달시키기 위해 엔진(100)에 설치된 흡입 공기 유량 센서(710) 또는 엔진 회전수 감지 센서(720)에서 측정되는 값이 이용되어 상기 버너(300)로 공급되는 연료 분사량이 결정되고, 상기 배출가스 온도 센서(750)에서 측정되는 값이 이용되어 상기 버너(300)로 공급되는 연료 분사량이 추가적으로 피드백 제어되는 것을 특징으로 한다. 이 때 상기 소정 목표치는 500℃ 내지 600℃인 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 질소산화물 흡장환원촉매(500)는 상기 매연 여과 필터(600) 전단에 위치하는 별도의 담체에 촉매가 코팅되거나 매연 여과 필터(600)표면에 촉매가 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the nitrogen oxide
또한, 상기 전자 제어 모듈(800)은 상기 질소산화물 농도 센서(750)에서 측정되는 값에 의하여 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(700)의 질소산화물 흡장 능력 초과 여부를 판단하고, 상기 버너(300)에서 환원제로 연료를 분사하는 시기를 결정하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the
본 발명에 의하면, 버너가 산화촉매 전단에 배치됨으로써, 시동 초기 및 차량 저속운전시 등 배출가스 온도가 낮은 경우에도 버너를 이용하여 배출가스 온도를 높여 산화 촉매의 일산화탄소와 미연탄화수소 저감 능력을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, since the burner is disposed in front of the oxidation catalyst, the exhaust gas temperature is increased by using the burner even when the exhaust gas temperature is low, such as at the start of the start-up and the vehicle at low speed, thereby improving the carbon monoxide and unburned hydrocarbon reduction ability of the oxidation catalyst. It works.
또한, 질소산화물 흡장환원 촉매의 재생에 필요한 농후 혼합기를 버너에서 제공함으로써 엔진 제어가 단순해지며, 엔진 연소 소음제어가 용이한 효과가 있다.In addition, by providing a rich mixer necessary for the regeneration of the nitrogen oxide storage and reduction catalyst in the burner, engine control is simplified, and engine combustion noise control is easily performed.
아울러 버너를 이용해 매연 여과 필터를 재생함으로써 팽창과정중에 연료를 후분사하여 매연 여과 필터를 재생하는 기술에서 야기되는 오일 오염문제 및 엔진 제어가 복잡해진다는 문제 등을 해소할 수 있다.
In addition, by regenerating the soot filtration filter using a burner, it is possible to solve the problem of oil contamination and engine control complicated by the technology of re-injecting the fuel during the expansion process to regenerate the soot filtration filter.
도 1은 본 발명의 자동차 배출가스 저감 장치 실시예.
도 2는 산화 촉매의 배출가스 온도에 따른 정화 효율.
도 3은 본 발명의 자동차 배출가스 저감 장치 실시의 다른 예.
도 4는 도 2의 질소산화물 흡장환원촉매와 매연 여과 필터 부의 확대도1 is a car exhaust gas reduction device embodiment of the present invention.
2 is a purification efficiency according to the exhaust gas temperature of the oxidation catalyst.
Figure 3 is another example of the implementation of the vehicle emissions reduction apparatus of the present invention.
4 is an enlarged view of the nitrogen oxide storage reduction catalyst and the soot filtration filter of FIG.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 자동차 배출가스 저감 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a vehicle exhaust gas reducing device according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail.
도 1은 본 발명의 버너를 이용한 자동차 배출가스 저감 장치 실시예를 도시한 것으로, 도 1을 통해 본 발명의 자동차 배출가스 저감 장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 자동차 배출가스 저감 장치는 엔진(100) 배기관(200)에 설치되며, 버너(300), 산화 촉매(400), 질소산화물 흡장환원 촉매(500), 매연 여과 필터(600), 여러 센서들(730, 740, 750, 760) 및 전자 제어 모듈(800)을 포함하여 이루어진다. 이하에서 각 부에 대하여 보다 상세히 설명한다.FIG. 1 illustrates an embodiment of a vehicle exhaust gas reducing apparatus using a burner of the present invention, and will be described in detail with reference to FIG. 1. The exhaust gas reducing device of the present invention is installed in the
상기 버너(300)는, 자동차 연료 탱크에서 공급되는 연료를 연소시켜 배출가스의 온도를 높이는 역할을 한다. 상기 버너(300)에서 연료가 연소되면 매우 높은 온도를 가지는 연소가스가 발생하며, 이 높은 온도의 연소가스가 상기 버너(300) 주위를 유통하는 배출가스와 혼합되면서 배출가스로 열을 전달하게 되고, 이에 따라 배출가스의 온도가 높아지게 되는 것이다. 또한, 이하 설명될 질소산화물 흡장환원 촉매(500)에서 환원제로서 연료가 사용될 수 있는 바, 상기 버너(300)는 질소산화물 환원에 필요한 환원제를 주기적으로 공급하는 역할을 하기도 한다.The
상기 산화 촉매(400)는, 상기 버너(300) 후단에 위치하여 상기 엔진(100) 또는 상기 버너(300)에서 발생되는 미연탄화수소 및 일산화탄소를 산화시키는 역할을 한다. 연료가 연소될 때 불완전연소가 이루어지면 미연탄화수소 및 일산화탄소가 발생하며, 이러한 물질들은 환경에 크게 악영향을 끼친다는 점이 잘 알려져 있다. 이 때, 자동차 배출가스 및 상기 버너(300)에서 연소된 연소가스가 상기 산화 촉매(400)를 통과하게 함으로써, 불완전연소 시 발생되는 미연탄화수소 및 일산화탄소를 제거하여 방출함으로써 이러한 문제를 방지하게 된다.The
상기 질소산화물 흡장환원 촉매(500)는, 상기 산화 촉매(400) 후단에 위치하는 세라믹 하니컴 담체 표면에 코팅되어 엔진이 통상적으로 운전되는 희박한 공기연료혼합기 조건에서 배출가스 중의 질소산화물을 흡장하고 있다가 농후한 공기연료혼합기 조건에서 질소산화물을 인체에 무해한 질소로 환원하는 역할을 한다.The nitrogen oxide
상기 매연 여과 필터(600)는 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(500) 후단에 위치하여 배출가스 중의 입자상 매연을 포집하는 역할을 한다. 일반적으로 상기 매연 여과 필터(600)는 세라믹 또는 금속 등과 같은 열에 강한 재질로 이루어지며, 입자상 매연은 걸러내면서 배출가스는 통과할 수 있는 다공성 재질로 이루어진다.
The
상술한 바와 같은 여러 장치들은 다양한 조건에 따라 작동이 이루어지게 되는데, 이러한 조건들은 상기 장치들 사이사이에 구비되는 여러 센서들에 의하여 측정되는 값을 통해 얻어지게 된다.Various devices as described above are operated according to various conditions, and these conditions are obtained through values measured by various sensors provided between the devices.
상기 필터전후단 차압 센서(730)는 상기 매연 여과 필터(600)에 매연이 포집된 양을 모니터링한다. 상술한 바와 같이 상기 매연 여과 필터(600)는 다공성 형상으로 이루어져 입자상 매연은 걸러내고 배출가스는 통과시키게 된다. 따라서 포집 시간이 길어질수록 상기 매연 여과 필터(600)에 쌓인 입자상 매연에 의하여 유동저항이 점점 커지게 되어 배출가스가 통과될 수 있는 통로가 줄어들게 되며, 따라서 상기 매연 여과 필터(600)를 통과하는 배출가스의 압력강하량이 상승하게 된다. 따라서 상기 필터전후단 차압 센서(730)에 의해 측정된 압력 값에 의하여, 매연 포집 정도를 알 수 있게 되는 것이다.The
상기 공기연료비 센서(740)은 상기 버너(300) 후단에 위치하여 배출가스 중의 공기연료비를 모니터링하며, 상기 질소산화물 흡장환원 촉매 재생시 배출가스의 공기연료비를 제어하기 위한 입력값으로 사용된다. The air
상기 배출가스 온도 센서(750)는 상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 상기 매연 여과 필터(600) 및 질소산화물 흡장 촉매(700)로 유입되는 배출가스를 모니터링한다. The exhaust
상기 질소산화물 농도 센서(760)는 상기 질소산화물 흡장 촉매(500) 후단 또는 매연 여과 필터(600) 후단에 위치하여 배출가스 중의 질소산화물의 농도를 측정한다.The nitrogen
마지막으로, 상기 전자 제어 모듈(800)은, 상기 필터전후단 차압 센서(730), 상기 공기연료비 센서(740), 상기 배출가스 온도 센서(750), 상기 질소산화물 농도 센서(760)를 포함하는 상기 자동차 배출가스 저감 장치에 구비되는 센서들에서 측정되는 값을 이용하여 상기 버너(300)의 작동을 제어하게 된다.
Lastly, the
상기 센서들에 의한 각부의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of each unit by the sensors will be described in detail as follows.
먼저, 상기 버너(300)는 상기 산화 촉매(400)에서의 미연탄화수소 및 일산화탄소 정화가 효율적으로 이루어지도록, 배출가스 온도가 소정 기준 이하일 경우 작동되어 산화촉매를 가열하게 된다. 도 2는 산화 촉매의 배출가스 온도에 따른 정화 효율을 도시한 것으로서, 미연탄화수소와 일산화탄소는 온도가 높을수록 높은 정화효율을 보이나 자동차에서 필요한 정화효율을 얻기 위해서는 250℃ 이상으로 가열해야 한다. 따라서 상기 소정 기준은 200℃ 내지 250℃ 범위 내의 값으로 이루어지는 것이 바람직하다. First, the
또한, 상기 버너(300)는 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(500)가 질소산화물 흡장 능력을 초과하였을 때 흡장되어 있던 질소산화물을 정화하기 위하여 환원제인 연료를 소정 기준량만큼 주기적으로 공급하여 연소하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 소정 기준량은 상기 공기연료비 센서(740)에 의하여 측정되는 공기과잉률이 0.7 내지 1.0이 되도록 결정되는 것을 특징으로 한다. 여기서 공기과잉률은 실제 공기량을 이론상 연료를 태우기 위해 필요한 공기량으로 나눈 값이다. 부연하자면, 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(500)에 환원제로서 연료를 공급하는 동작과 관련하여, 환원제의 분사 시기는 질소산화물 농도 측정값을 기반으로 하여 결정되고, 환원제의 분사량은 공기연료비 측정값을 기반으로 하여 산출되게 되는 것이다.In addition, the
상술한 바와 같이 배출가스 온도 상승을 위해 상기 버너(300)가 작동될 때, 배출가스의 온도를 소정 목표치에 도달시키기 위해, 엔진(100)에 설치된 흡입공기유량 센서(710) 또는 엔진 회전수 감지센서(720)에서 측정되는 값이 이용되어 상기 버너(300)로 공급되는 연료 분사량이 결정되고, 상기 배출가스 온도 센서(750)에서 측정되는 값이 이용되어 상기 버너(300)로 공급되는 연료 분사량이 추가적으로 피드백 제어되게 된다. 이 때 상기 소정 목표치는 500℃ 내지 600℃인 것을 특징으로 한다. 상기 버너(300)에서는 분사되는 연료를 연소시킴으로써 열을 공급하게 되는 바, 연료 분사량이 많을수록 배출가스의 온도가 빨리 상승할 수 있다. 따라서 상술한 바와 같이 상기 엔진(100)에 구비되는 상기 흡입 공기 유량 센서(710) 또는 상기 엔진 회전수 감지 센서(720)에서 특정되는 값을 통해 적절한 연료 분사량이 결정되고, 또한 피드백 제어에 의하여 단계적으로 연료 분사량이 결정되도록 함으로써, 연료의 낭비를 줄임과 동시에 적절한 배출가스 온도에 최대한 빠르게 도달하도록 할 수 있다.As described above, when the
상기 전자 제어 모듈(800)에서는 상술한 바와 같이 여러 센서들에서 측정되는 값을 사용하여 상기 버너(300)의 작동을 제어하되, 다음과 같은 동작을 추가적으로 제어하도록 할 수 있다. 먼저, 상기 전자 제어 모듈(800)은 상기 필터전후단 차압 센서(730)에서 측정되는 값에 의하여 상기 매연 여과 필터(600)에 포집된 매연의 양을 예측하고, (필터 체적 당 포집된 입자상 매연의 양과 압력 간에는 일정한 상관관계가 있으므로, 이로부터 압력 값을 간단히 산출해 낼 수 있다.) 상기 매연 여과 필터(600)에 필터 체적 당 포집된 입자상 매연의 양이 소정 기준 이상일 경우 필터가 재생되도록 하는 것이다. 이 때, 상기 소정 기준은 5g/L 내지 8g/L 범위 내의 값인 것이 바람직하다.As described above, the
상술한 바와 같이 입자상 매연의 포집량이 늘어날수록 상기 매연 여과 필터(600)를 통과하는 배출가스에서의 유동 저항이 증가하게 되어 압력강하량이 커지게 되는 바, 상기 필터전후단 차압 센서(730)를 통해 측정되는 압력 값을 사용하여 상기 매연 여과 필터(600)의 재생 시점을 판단하도록 하는 것이다. 또한, 상기 전자 제어 모듈(800)은 상기 질소산화물 농도 센서(760)에서 측정되는 값에 의하여 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(600)의 흡장 능력 초과 여부를 판단하고, 환원제로 연료를 분사하는 시기를 결정하도록 한다. As described above, as the collection amount of particulate soot increases, the flow resistance in the exhaust gas passing through the
도 3은 본 발명의 자동차 배출가스 저감 장치의 다른 실시예를 도시한 것으로, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 매연 여과 필터(600) 표면에 촉매가 코팅되도록 하여, 결과적으로 상기 질소산화물 흡장환원촉매(500)와 상기 매연 여과 필터(600)가 일체화되도록 한 것이다. 도 3 및 도 4의 실시예와 같이 구성함으로써, 배출가스 저감장치의 크기를 보다 더 줄이고 비용 또한 보다 더 절감할 수 있게 된다.Figure 3 shows another embodiment of the vehicle exhaust gas reducing device of the present invention, as shown in Figure 4 so that the catalyst is coated on the surface of the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.
100: 엔진
200: 배기관
300: 버너
400: 산화 촉매
500: 질소산화물 흡장 촉매
600: 매연 여과 필터
710: 흡입공기유량 센서 720: 엔진 회전수 감지 센서
730: 필터전후단 차압 센서 740: 공기연료비 센서
750: 배출가스 온도 센서 760: 질소산화물 농도 센서
800: 전자 제어 모듈100: engine
200: exhaust pipe
300: burner
400: oxidation catalyst
500: nitrogen oxide storage catalyst
600: soot filtration filter
710: intake air flow rate sensor 720: engine speed detection sensor
730: differential pressure sensor before and after the filter 740: air fuel ratio sensor
750: exhaust gas temperature sensor 760: nitrogen oxide concentration sensor
800: electronic control module
Claims (11)
자동차 연료 탱크에서 공급되는 연료를 연소시키는 버너(300);
상기 버너(300) 후단에 위치하여 상기 엔진(100) 또는 상기 버너(300)에서 발생되는 미연탄화수소 및 일산화탄소를 산화시키는 산화촉매(400);
상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 배출가스 중의 질소산화물을 흡장하여 정화시키는 질소산화물 흡장환원촉매(500);
상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 배출가스 중의 입자상 매연을 포집하는 매연 여과 필터(600);
상기 매연 여과 필터(600)에 매연이 포집된 양을 모니터링하기 위한 필터전후단 차압 센서(730);
상기 버너(300) 후단에 위치하여 배출가스의 공기연료비를 측정하기 위한 공기연료비 센서(740);
상기 산화촉매(400) 후단에 위치하여 상기 질소산화물 흡장환원촉매(500)및 매연 여과 필터(600)로 유입되는 배출가스의 온도를 모니터링하는 배출가스 온도센서(750);
상기 질소산화물 흡장촉매(700) 후단에 위치하여 배출가스 중의 질소산화물의 농도를 측정하는 질소산화물 농도 센서(760);
상기 필터전후단 차압 센서(730), 상기 공기연료비 센서(740), 상기 배출가스 온도 센서(750), 상기 질소산화물 농도 센서(760)를 포함하는 상기 자동차 배출가스 저감 장치에 구비되는 센서들에서 측정되는 값을 이용하여 상기 버너(300)의 작동을 제어하는 전자 제어 모듈(800);
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
In the vehicle exhaust gas reduction device installed in the engine 100, exhaust pipe 200,
A burner 300 for burning fuel supplied from an automobile fuel tank;
An oxidation catalyst 400 positioned at a rear end of the burner 300 to oxidize unburned hydrocarbons and carbon monoxide generated from the engine 100 or the burner 300;
A nitrogen oxide storage and reduction catalyst (500) positioned at a rear end of the oxidation catalyst (400) to occlude and purify nitrogen oxide in the exhaust gas;
A soot filtration filter 600 positioned at a rear end of the oxidation catalyst 400 to collect particulate soot in exhaust gas;
A filter before and after differential pressure sensor 730 for monitoring the amount of soot collected in the soot filtration filter 600;
An air fuel ratio sensor 740 positioned at a rear end of the burner 300 to measure an air fuel ratio of the exhaust gas;
An exhaust gas temperature sensor 750 positioned at a rear end of the oxidation catalyst 400 to monitor a temperature of the exhaust gas introduced into the nitrogen oxide storage reduction catalyst 500 and the soot filtration filter 600;
A nitrogen oxide concentration sensor 760 positioned at a rear end of the nitrogen oxide storage catalyst 700 to measure a concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas;
In the sensors provided in the vehicle exhaust gas reducing device including the filter before and after the differential pressure sensor 730, the air fuel ratio sensor 740, the exhaust gas temperature sensor 750, the nitrogen oxide concentration sensor 760. An electronic control module 800 for controlling the operation of the burner 300 using the measured value;
Vehicle emission reduction device, characterized in that comprises a.
상기 산화촉매(400)에서 미연탄화수소 및 일산화탄소 정화가 효율적으로 이루어지도록, 배출가스 온도가 소정 기준 이하일 때 작동되어 상기 산화촉매(400)를 가열하는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 1, wherein the burner 300
In order to purify unburned hydrocarbons and carbon monoxide in the oxidation catalyst (400) efficiently, it is operated when the exhaust gas temperature is below a predetermined criterion to heat the oxidation catalyst 400, characterized in that for heating the oxidation catalyst (400).
200℃ 내지 250℃ 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 2, wherein the predetermined criterion is
Vehicle emission reduction device, characterized in that the value in the range of 200 ℃ to 250 ℃.
상기 질소산화물 흡장환원 촉매(500)가 질소산화물 흡장 능력을 초과하였을 때 흡장되어 있던 질소산화물을 정화하기 위하여 환원제인 연료를 소정 기준량만큼 주기적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 1, wherein the burner 300
An apparatus for reducing vehicle emissions, wherein the nitrogen oxide storage / reduction catalyst (500) periodically supplies fuel as a reducing agent by a predetermined reference amount to purify the nitrogen oxides stored when the nitrogen oxide storage / reduction catalyst (500) exceeds the nitrogen oxide storage capacity.
상기 공기연료비 센서(740)에 의하여 측정되는 공기과잉률이 0.7 내지 1.0이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 4, wherein the predetermined reference amount is
The apparatus for reducing vehicle emissions, characterized in that the excess air ratio measured by the air fuel ratio sensor 740 is determined to be 0.7 to 1.0.
상기 필터전후단 차압 센서(730)에서 측정되는 값에 의하여 상기 매연 여과 필터(600)에 포집된 매연의 양을 예측하고, 상기 매연 여과 필터(600)에 필터 체적 당 포집된 입자상 매연의 양이 소정 기준 이상일 경우 상기 매연 여과 필터(600)에 포집되어 있는 매연을 연소시키는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 1, wherein the burner 300
The amount of soot collected in the soot filtration filter 600 is predicted by the value measured by the differential pressure sensor 730 before and after the filter, and the amount of particulate soot collected per filter volume in the soot filtration filter 600 is determined. The exhaust gas reducing device characterized in that for burning the soot trapped in the soot filtration filter (600) when more than a predetermined criterion.
5g/L 내지 8g/L 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 6, wherein the predetermined criterion is
Vehicle emission reduction device, characterized in that the value in the range of 5g / L to 8g / L.
배출가스의 온도를 소정 목표치에 도달시키기 위해 엔진(100)에 설치된 흡입 공기 유량 센서(710) 또는 엔진 회전수 감지 센서(720)에서 측정되는 값이 이용되어 상기 버너(300)로 공급되는 연료 분사량이 결정되고, 상기 배출가스 온도 센서(750)에서 측정되는 값이 이용되어 상기 버너(300)로 공급되는 연료 분사량이 추가적으로 피드백 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 1, wherein the burner 300
Fuel injection amount supplied to the burner 300 by using the value measured by the intake air flow rate sensor 710 or the engine speed detection sensor 720 installed in the engine 100 to reach a predetermined target value of the exhaust gas Is determined, and the value measured by the exhaust gas temperature sensor (750) is used to further feedback control the fuel injection amount supplied to the burner (300).
500℃ 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 8, wherein the predetermined target value
Vehicle emission reduction device, characterized in that 500 ℃ to 600 ℃.
상기 매연 여과 필터(600) 전단에 위치하는 별도의 담체에 촉매가 코팅되거나 또는 상기 매연 여과 필터(600) 표면에 촉매가 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.
The method of claim 1, wherein the nitrogen oxide storage and reduction catalyst 500
The catalyst is coated on a separate carrier positioned in front of the soot filtration filter 600 or the exhaust gas reducing device, characterized in that the catalyst is coated on the surface of the soot filtration filter 600.
상기 질소산화물 농도 센서(750)에서 측정되는 값에 의하여 상기 질소산화물 흡장환원 촉매(700)의 질소산화물 흡장 능력 초과 여부를 판단하고, 상기 버너(300)에서 환원제로 연료를 분사하는 시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차 배출가스 저감 장치.The method of claim 1, wherein the electronic control module 800
Determining whether or not the nitrogen oxide storage capacity of the nitrogen oxide storage reduction catalyst 700 is exceeded based on the value measured by the nitrogen oxide concentration sensor 750, and determines when to inject fuel into the reducing agent in the burner 300 Automobile emission gas reduction device, characterized in that.
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CN103422946A (en) * | 2012-05-22 | 2013-12-04 | 广西玉柴机器股份有限公司 | DPF controllable regeneration system of engine |
US9604634B2 (en) | 2014-12-02 | 2017-03-28 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for activating catalyst of hybrid vehicle |
KR101846852B1 (en) * | 2017-12-28 | 2018-04-10 | 주식회사 라온테크 | Exhaust gas processing device |
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- 2010-10-07 KR KR1020100097651A patent/KR20120036008A/en not_active Application Discontinuation
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