KR20160120441A - Engine with reductant injection system - Google Patents

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KR20160120441A
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최남일
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Abstract

The present invention relates to an engine having a reductant injection system. The engine having a reductant injection system, according to an embodiment of the present invention, comprises: a main body which exhausts the exhaust gas containing NOx; an exhaust path in which the exhaust gas exhausted from the main body flows; a reductant injection part which injects a reductant to the exhaust gas flowing along the exhaust path; a cooling system which circulates the cooling water for cooling the main body and the reductant injection part; and a compressed air injection part which injects compressed air to the reductant injection part. Therefore, the present invention cools the reductant injection part even in the case that the main body of the engine is stopped.

Description

환원제 분사 시스템을 포함한 엔진{ENGINE WITH REDUCTANT INJECTION SYSTEM}[0001] ENGINE WITH REDUCTANT INJECTION SYSTEM [0002]

본 발명은 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환원제 분사 시스템을 구비한 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine, and more particularly, to an engine having a reducing agent injection system.

가솔린, 디젤, 및 천연가스 등의 화석 연료를 사용하는 동력 장치, 즉 엔진은 승용차, 버스, 트럭, 중장비, 건설기계, 선박, 발전기 등의 주 동력원으로 널리 사용되고 있다.BACKGROUND ART [0002] Power systems or engines using fossil fuels such as gasoline, diesel, and natural gas are widely used as main power sources for passenger cars, buses, trucks, heavy equipment, construction machines, ships, and generators.

근래에는, 엔진의 출력 증가를 위하여 과급기(turbocharger)가 장착된 엔진의 비중이 점점 증가하고 있다.In recent years, the proportion of engines equipped with turbochargers has been increasing to increase the output of the engine.

엔진에 장착되어 사용되는 과급기는 엔진에서 배출된 배기가스가 갖는 압력으로 회전하는 터빈(turbine)과 터빈의 회전력으로 엔진의 실린더에 공기를 압축하여 밀어 넣는 압축기(compressor) 그리고 터빈과 압축기를 연결하는 샤프트를 포함한다.The supercharger, which is mounted on the engine, is a turbine that rotates by the pressure of the exhaust gas discharged from the engine, a compressor that compresses air into the cylinder of the engine by the rotational force of the turbine, Shaft.

또한, 화석연료를 사용하는 동력 장치의 배기가스에 대해 전세계적으로 매우 급격한 환경규제가 강화되고 있으며, 특히 질소산화물(NOx)은 대기로 배출되어 광화학 스모그를 발생시키는 등 인체에 미치는 해악이 크므로 매우 엄격히 규제되고 있다.In addition, enormous environmental regulations have been intensified around the world for the exhaust gas of power units using fossil fuels. Particularly, since nitrogen oxide (NOx) is discharged into the atmosphere, harmful to the human body such as photochemical smog is generated It is very strictly regulated.

이에, 환경규제에 대응하기 위하여 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템을 이용하여 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키고 있다.In order to cope with environmental regulations, a selective catalytic reduction (SCR) system is used to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the engine.

선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The selective catalytic reduction system reacts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together in the reactor equipped with the catalyst, thereby reducing the nitrogen and the water vapor.

선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 우레아(urea)를 사용하고 있다. 여기서, 우레아는 요소수의 형태로 환원제 분사부를 통해 배기가스에 분사된다.Selective catalytic reduction systems use urea as a reducing agent to reduce nitrogen oxides. Here, the urea is injected into the exhaust gas through the reducing agent injection portion in the form of urea water.

환원제 분사부는 엔진을 냉각시키는 냉각수에 의해 엔진과 함께 냉각되어 우레아를 분사하기 위한 적정한 온도를 유지할 뿐만 아니라 환원제 분사부가 열에 의해 변형되는 것을 방지하게 된다.The reducing agent injecting portion is cooled together with the engine by the cooling water that cools the engine to maintain the proper temperature for injecting the urea, as well as to prevent the reducing agent injecting portion from being deformed by heat.

하지만, 엔진의 가동이 중단되면 엔진을 냉각시키기 위한 냉각수의 순환도 중단되고, 냉각수에 의해 냉각되지 않는 환원제 분사부는 고온의 환경에 노출되어 환원제 분사부에 남아 있는 요소수의 수분이 증발하면서 고형물이 생성되어 환원제 분사부를 폐색시키는 문제점이 있다.However, when the operation of the engine is interrupted, the circulation of the cooling water for cooling the engine is stopped, and the reducing agent injecting unit, which is not cooled by the cooling water, is exposed to the high temperature environment and the moisture of the urea water remaining in the reducing agent spraying unit evaporates, There is a problem that the reducing agent injection portion is blocked.

또한, 고온의 환경에 노출된 환원제 분사부가 열에 의해 변형되는 문제점도 발생될 수 있다.In addition, there may arise a problem that the reducing agent injection portion exposed to a high temperature environment is deformed by heat.

본 발명의 실시예는 엔진 본체가 정지한 경우에도 환원제 분사부를 냉각시킬 수 있는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진을 제공한다.An embodiment of the present invention provides an engine including a reducing agent injection system capable of cooling a reducing agent injection part even when the engine body is stopped.

본 발명의 실시예에 따르면, 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출하는 엔진 본체와, 상기 엔진 본체가 배출한 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부, 그리고 상기 환원제 분사부를 향해 압축 공기를 분사하는 압축 공기 분사부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, an engine including a reducing agent injection system includes an engine body for exhausting an exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx), an exhaust passage through which the exhaust gas discharged from the engine body moves, And a compressed air injector for injecting the compressed air toward the reducing agent injector. The reducing agent injecting unit injects the reducing agent into the reducing agent injecting unit.

상기 압축 공기 분사부는 상기 배기 유로의 내측에서 상기 환원제 분사부의 환원제 분사 방향에 대해 경사진 각도로 상기 환원제 분사부를 향해 압축 공기를 분사할 수 있다.The compressed air injector may inject compressed air toward the reducing agent spraying unit at an inclined angle with respect to the reducing agent spraying direction of the reducing agent spraying unit from the inside of the exhaust passage.

상기한 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 상기 엔진 본체와 상기 환원제 분사부를 냉각시키기 위한 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템을 더 포함한다. 그리고 상기 냉각 시스템은 상기 엔진 본체가 가동 중일 때 동작하며, 상기 압축 공기 분사부는 상기 엔진 본체의 가동이 중단하면 동작할 수 있다.The engine including the reducing agent injection system further includes a cooling system for circulating cooling water for cooling the engine main body and the reducing agent injection part. The cooling system is operated when the engine main body is in operation, and the compressed air injection unit is operable when the engine main body is stopped.

상기 압축 공기 분사부는 상기 환원제 분사부를 기설정된 온도 이하로 유지시킨 후 압축 공기의 분사를 중단할 수 있다.The compressed air injector may stop the injection of the compressed air after the reducing agent injector is maintained at a predetermined temperature or lower.

상기한 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 상기 엔진 본체와 상기 환원제 분사부를 냉각시키기 위한 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템과, 상기 압축 공기 분사부에 공급할 압축 공기를 저장하는 압축 공기 저장부와, 상기 압축 공기 저장부와 상기 압축 공기 분사부를 연결하는 압축 공기 공급 유로, 그리고 상기 압축 공기 공급 유로 상에 설치된 압축 공기 제어 밸브를 더 포함할 수 있다.An engine including the reducing agent injection system includes a cooling system for circulating cooling water for cooling the engine main body and the reducing agent injection unit, a compressed air storage unit for storing compressed air to be supplied to the compressed air injection unit, And a compressed air control valve disposed on the compressed air supply passage.

또한, 상기한 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 상기 엔진 본체와 상기 냉각 시스템 그리고 상기 압축 공기 제어 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 엔진 본체의 가동 중에는 상기 압축 공기 제어 밸브를 폐쇄하고 상기 엔진 본체의 가동이 중단되면 상기 압축 공기 제어 밸브를 개방시켜 상기 환원제 분사부를 기설정된 온도 이하로 유지시킬 수 있다.Further, the engine including the reducing agent injection system may further include a control unit for controlling the operation of the engine body, the cooling system, and the compressed air control valve. The control unit may close the compressed air control valve during operation of the engine main body, and may open the compressed air control valve when the operation of the engine main body is interrupted to maintain the reducing agent injection unit at a predetermined temperature or lower.

또한, 상기한 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 상기 압축 공기 저장부에 저장할 압축 공기를 생성하는 압축 공기 발생부를 더 포함할 수 있다.The engine including the reductant injection system may further include a compressed air generator for generating compressed air to be stored in the compressed air storage.

또한, 상기한 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 상기 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 갖는 압력으로 회전하는 터빈과 상기 터빈의 회전력으로 상기 엔진 본체에 공기를 밀어 넣는 압축기를 포함하는 과급기(turbo charger)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 압축 공기 발생부는 상기 과급기의 압축기일 수 있다.The engine including the reducing agent injection system may further include a turbocharger installed on the exhaust passage and including a turbine rotating at a pressure of the exhaust gas and a compressor for pushing air into the engine body by the rotational force of the turbine, As shown in FIG. The compressed air generating unit may be a compressor of the turbocharger.

또한, 상기한 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 상기 배기 유로 상에 설치되어 배기가스에 함유된 질소산화물과 상기 환원제 분사부가 분사한 환원제의 반응을 촉진시키는 촉매를 포함한 반응기를 더 포함할 수 있다.The engine including the reducing agent injection system may further include a reactor provided on the exhaust flow path and including a catalyst for promoting a reaction between the nitrogen oxide contained in the exhaust gas and the reducing agent injected from the reducing agent injecting portion.

상기 환원제 분사부는 상기 엔진과 상기 반응기 사이의 상기 배기 유로에서 환원제를 분사할 수 있다.The reducing agent injecting unit may inject a reducing agent in the exhaust passage between the engine and the reactor.

상기 냉각 시스템은 상기 엔진 본체와 상기 환원제 분사부와 열교환한 냉각수의 열을 방출시키는 라디에이터(radiator)와, 상기 엔진 본체 및 상기 환원제 분사부와 상기 라디에이터 사이를 연결하는 냉각수 순환 유로와, 상기 냉각수 순환 유로에서 상기 냉각수를 순환 이동시키는 펌프, 그리고 냉각수의 온도를 감지하여 기준 온도에 따라 상기 냉각수 순환 유로를 자동으로 개폐하는 서모스탯(thermostat)을 포함할 수 있다.The cooling system includes a radiator for radiating heat of the cooling water heat-exchanged with the engine body and the reducing agent spraying part, a cooling water circulating flow path for connecting the engine main body and the reducing agent spraying part to the radiator, A pump for circulating the cooling water through the flow path, and a thermostat for sensing the temperature of the cooling water and automatically opening and closing the cooling water circulation channel according to the reference temperature.

본 발명의 실시예에 따르면, 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진은 엔진 본체가 정지한 경우에도 환원제 분사부를 냉각시켜 환원제 분사부에 남아 있는 요소수의 고형화를 방지하고 환원제 분사부의 열변형을 억제할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, even when the engine main body is stopped, the engine including the reducing agent injection system can cool down the reducing agent injecting unit to prevent solidification of the urea water remaining in the reducing agent injecting unit and suppress thermal deformation of the reducing agent injecting unit .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진의 구성도이다.
도 2는 도 1의 환원제 분사부를 중심으로 확대 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 환원제 분사부가 분사한 환원제의 유동 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진의 동작 순서를 나타낸 순서도이다.1 is a configuration diagram of an engine including a reducing agent injection system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the reducing agent injecting unit of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a view showing the flow of the reducing agent injected by the reducing agent injecting portion of FIG. 1;
4 is a flowchart showing an operation sequence of the engine including the reducing agent injection system of FIG.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진(101)을 설명한다.Hereinafter, an engine 101 including a reducing agent injection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(101)은 엔진 본체(200), 배기 유로(610), 환원제 분사부(700), 냉각 시스템(400), 및 압축 공기 분사부(810)를 포함한다.1, the engine 101 includes an engine main body 200, an exhaust flow path 610, a reducing agent spraying portion 700, a cooling system 400, and a compressed air spraying portion 810.

또한, 엔진(101)은 압축 공기 저장부(850), 압축 공기 공급 유로(860), 압축 공기 제어 밸브(870), 압축 공기 발생부(320), 반응기(500), 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The engine 101 includes a compressed air storage portion 850, a compressed air supply passage 860, a compressed air control valve 870, a compressed air generating portion 320, a reactor 500, and a controller (not shown) As shown in FIG.

또한, 엔진(101)은 환원제 공급부(750) 및 디젤 산화 촉매(diesel oxidation catalyst, DOC)(550) 장치를 더 포함할 수도 있다.In addition, the engine 101 may further include a reducing agent supply unit 750 and a diesel oxidation catalyst (DOC) 550 apparatus.

엔진 본체(200)는 폭발 행정이 발생하는 실린더를 하나 이상 포함한다. 일례로, 엔진 본체(200)는 디젤 엔진일 수 있으며, 차량 및 건설 기계 등에 주동력원으로 사용될 수 있다.The engine main body 200 includes at least one cylinder in which an explosion stroke occurs. For example, the engine main body 200 may be a diesel engine, and may be used as a main power source for a vehicle and a construction machine.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 엔진 본체(200)는 질소산화물(NOx)와 같은 환경 규제 물질을 함유한 배기가스를 배출한다.Further, in one embodiment of the present invention, the engine body 200 exhausts exhaust gas containing an environmentally regulating material such as nitrogen oxides (NOx).

배기 유로(610)는 엔진 본체(200)의 배기가스를 배출시킨다. 즉, 엔진 본체(200)가 배출한 배기가스는 배기 유로(610)를 따라 이동한다.The exhaust flow path 610 discharges the exhaust gas from the engine body 200. That is, the exhaust gas discharged from the engine body 200 moves along the exhaust flow path 610.

과급기(turbo charger, 300)는 엔진 본체(200)의 실린더와 연결되어 엔진 본체(200)의 실린더에 연소용 공기를 밀어 넣는다.A turbo charger 300 is connected to the cylinder of the engine main body 200 and pushes the combustion air into the cylinder of the engine main body 200.

구체적으로, 과급기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치되어 배기가스가 갖는 압력으로 회전하는 터빈(310)과 터빈(310)의 회전력으로 엔진 본체(200)에 공기를 밀어 넣는 압축기(320)를 포함한다.The turbocharger 300 is installed on the exhaust passage 610 and rotates by the pressure of the exhaust gas and a compressor 320 for pushing the air into the engine body 200 by the rotational force of the turbine 310. [ ).

이와 같이, 과급기(300)는 엔진 본체(200)가 배출한 배기가스가 갖는 압력으로 터빈(310)을 돌려 엔진 본체(200)에 새로운 외부 공기를 압축하여 공급함으로써, 엔진 본체(200)의 출력을 향상시킬 수 있다.The supercharger 300 rotates the turbine 310 with the pressure of the exhaust gas discharged from the engine main body 200 to compress and supply new external air to the engine main body 200 so that the output of the engine main body 200 Can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 과급기(300)의 압축기(320)는 후술할 압축 공기 발생부(320)일 수 있다.Also, in an embodiment of the present invention, the compressor 320 of the turbocharger 300 may be a compressed air generator 320 described later.

냉각 시스템(400)은 엔진 본체(200)를 냉각시키기 위한 냉각수를 순환시킨다.The cooling system 400 circulates cooling water for cooling the engine body 200.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 냉각 시스템(400)은 엔진 본체(200) 이외에 후술할 환원제 분사부(700)도 냉각시킬 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the cooling system 400 may also cool the reducing agent spraying unit 700, which will be described later, in addition to the engine body 200.

구체적으로, 냉각 시스템(400)은 라디에이터(410), 냉각수 순환 유로(460), 펌프(480), 서모스탯(470), 및 냉각수 저장부(450)를 포함할 수 있다.Specifically, the cooling system 400 may include a radiator 410, a cooling water circulating flow path 460, a pump 480, a thermostat 470, and a cooling water storage unit 450.

라디에이터(410)는 엔진 본체(200) 및 환원제 분사부(700)와 열교환하여 이들을 냉각시킨 냉각수의 열을 방출시킨다.The radiator 410 exchanges heat with the engine body 200 and the reducing agent spraying unit 700 to discharge the heat of the cooling water that has cooled them.

냉각수 순환 유로(460)는 엔진 본체(200) 및 환원제 분사부(700)와 라디에이터(410) 사이를 연결하여 냉각수가 이들 사이를 순환할 수 있게 한다.The cooling water circulating flow path 460 connects the engine body 200 and the reducing agent spraying part 700 with the radiator 410 so that the cooling water can circulate between them.

펌프(480)는 냉각수 순환 유로(460)에서 냉각수를 순환 이동시킨다.The pump 480 circulates the cooling water in the cooling water circulation passage 460.

서모스탯(thermostat, 470)은 냉각수의 온도를 감지하여 기준 온도에 따라 냉각수 순환 유로(460)를 자동으로 개폐한다. 이때, 기준 온도는 엔진 본체(200)의 종류와 성능에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 서모스탯(470)에 적용되는 기준 온도값은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있다.The thermostat 470 senses the temperature of the cooling water and automatically opens and closes the cooling water circulation channel 460 according to the reference temperature. At this time, the reference temperature may be variously set according to the type and performance of the engine main body 200. The reference temperature value applied to the thermostat 470 is also known to those skilled in the art.

냉각수 저장부(450)는 냉각수를 저장하여 엔진 본체(200) 및 환원제 분사부(700)와 라디에이터(410) 사이를 순환하는 과정에서 손실된 냉각수를 보충시킬 수 있다.The cooling water storage unit 450 may store the cooling water and replenish the lost cooling water in the process of circulating between the engine body 200 and the reducing agent spraying unit 700 and the radiator 410.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 냉각 시스템(400)은 엔진 본체(200)가 가동 중일 때 동작하며, 엔진 본체(200)가 정지하면 냉각수를 순환시키는 펌프(480)도 엔진 본체(200)와 함께 정지될 수 있다.The cooling system 400 operates when the engine body 200 is running and the pump 480 that circulates the cooling water when the engine body 200 is stopped also functions as the engine body 200. In this embodiment, . ≪ / RTI >

반응기(500)는 엔진 본체(200)에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매를 포함한다. 촉매는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다. 이때, 환원제로 우레아(urea)를 사용할 수 있으며, 우레아는 암모니아(NH3)로 분해되어 질소산화물(NOx)과 반응하게 된다.The reactor 500 includes a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the engine body 200. The catalyst promotes the reaction of the reducing agent with the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas and reduces the nitrogen oxides (NOx) to nitrogen and water vapor. At this time, urea can be used as a reducing agent, and urea decomposes into ammonia (NH 3 ) and reacts with nitrogen oxides (NOx).

촉매는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매가 피독되면서 효율이 저하된다.The catalyst may be made of a variety of materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. In one example, the catalyst may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst reacts outside the activation temperature range, the catalyst is poisoned and the efficiency is lowered.

구체적으로, 촉매를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도에서 분해되므로, 촉매를 승온시키면 피독된 촉매를 재생할 수 있다.Specifically, the poisoning substance that poisons the catalyst may include at least one of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and ammonium hydrogen sulfite (NH 4 HSO 4 ). Such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst. Since the catalyst poisonous substance decomposes at a relatively high temperature, the poisoned catalyst can be regenerated by raising the temperature of the catalyst.

디젤 산화 촉매(diesel oxidation catalyst, DOC) 장치(550)는 반응기(500)와 엔진 본체(200) 사이의 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 디젤 산화 촉매 장치(550)는 배기가스에 함유된 입자상 물질(PM) 중 용해성 유기물(soluble organics)을 저감시킨다.A diesel oxidation catalyst (DOC) device 550 may be installed on the exhaust passage 610 between the reactor 500 and the engine body 200. The diesel oxidation catalyst device 550 reduces soluble organics in the particulate matter (PM) contained in the exhaust gas.

환원제 분사부(700)는 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스에 환원제를 분사한다. 그리고 환원제 공급부(750)는 환원제 분사부(700)가 분사할 환원제를 공급한다. 구체적으로, 환원제 공급부(750)는 우레아와 물이 혼합된 요소수를 저장하고, 이를 환원제 분사부(700)에 공급한다. 즉, 환원제 분사부(700)는 우레아와 물이 혼합된 요소수를 분사할 수 있다.The reducing agent spraying unit 700 injects a reducing agent into the exhaust gas moving along the exhaust flow path 610. The reducing agent supply unit 750 supplies a reducing agent to be sprayed by the reducing agent spraying unit 700. Specifically, the reducing agent supplying unit 750 stores urea water mixed with urea and water, and supplies the urea water to the reducing agent spraying unit 700. That is, the reducing agent spraying unit 700 can spray urea water mixed with urea.

또한, 환원제 분사부(700)는 엔진 본체(200)와 반응기(500) 사이의 배기 유로(610)에서 환원제를 분사한다. 이에, 배기가스는 환원제와 혼합되어 반응기(500)에 유입된다.The reducing agent spraying unit 700 injects the reducing agent in the exhaust flow path 610 between the engine body 200 and the reactor 500. Thus, the exhaust gas is mixed with the reducing agent and flows into the reactor 500.

환원제 분사부(700)에서 요소수가 분사되면, 요소수의 우레아가 배기가스가 갖는 열에너지에 의해 분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성되고, 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해된다.When urea water is injected in the reducing agent spraying unit 700, urea water of urea water is decomposed by the thermal energy of the exhaust gas to generate ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO), and isocyanic acid ) Are again decomposed into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

즉, 요소수는 최종적으로 암모니아로 분해되어 배기가스에 함유된 질소산화물과 반응하게 된다.That is, the number of urea finally decomposes into ammonia and reacts with the nitrogen oxide contained in the exhaust gas.

압축 공기 분사부(810)는 환원제 분사부(700)를 향해 압축 공기를 분사한다.The compressed air injecting section 810 injects the compressed air toward the reducing agent spraying section 700.

이때, 압축 공기 분사부(810)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 배기 유로(610)의 내측에서 환원제 분사부(700)의 환원제 분사 방향에 대해 경사진 각도로 환원제 분사부(700)를 향해 압축 공기를 분사한다.2 and 3, the compressed air injecting section 810 injects the reducing agent sprayed from the inside of the exhaust passage 610 at an inclined angle with respect to the reducing agent spraying direction of the reducing agent spraying section 700 700).

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 배기 유로(610)의 내측에서 환원제 분사부(700)를 향해 압축 공기를 분사하는 압축 공기 분사부(810)가 환원제 분사부(700)의 정면에 위치하지 않으므로, 환원제 분사부(700)가 분사하는 환원제와 압축 공기 분사부(810) 간의 간섭을 회피할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the compressed air injecting portion 810 for injecting the compressed air from the inside of the exhaust passage 610 toward the reducing agent spraying portion 700 is positioned on the front face of the reducing agent spraying portion 700 It is possible to avoid the interference between the reducing agent sprayed by the reducing agent spraying unit 700 and the compressed air spraying unit 810.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 압축 공기 분사부(810)는 엔진 본체(200)의 가동이 중단하면 동작한다.In addition, in an embodiment of the present invention, the compressed air injector 810 operates when the engine main body 200 is stopped.

즉, 엔진 본체(200)가 정지하여 냉각 시스템(400)의 동작이 함께 중단되면, 냉각 시스템(400)이 더 이상 환원제 분사부(700)를 냉각시키지 못하므로, 환원제 분사부(700)는 고온의 환경에 노출된다.That is, when the engine main body 200 is stopped and the operation of the cooling system 400 is stopped at the same time, the cooling system 400 can no longer cool the reducing agent spraying unit 700, Of the environment.

이때, 본 발명의 일 실시예에서는, 압축 공기 분사부(810)가 동작하여 압축 공기를 환원제 분사부(700)에 분사함으로써, 환원제 분사부(700)의 온도를 낮춰 기설정된 온도 이하로 유지시킨다. 기설정된 온도는 요소수의 성분 또는 함량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이때, 기설정된 온도는 요소수의 수분이 증발되는 것을 방지하고, 환원제 분사부(700)의 열변형을 억제할 수 있는 범위 내에서 설정될 수 있다.At this time, in the embodiment of the present invention, the compressed air spraying unit 810 operates to spray the compressed air to the reducing agent spraying unit 700, thereby lowering the temperature of the reducing agent spraying unit 700 to a predetermined temperature or less . The predetermined temperature can be set variously according to the component or content of the urea water. At this time, the predetermined temperature may be set within a range that prevents moisture of the urea water from evaporating and suppresses thermal deformation of the reducing agent spraying unit 700.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진 본체(200)의 정지 이후, 환원제 분사부(700)가 고온의 환경에 노출되어 환원제 분사부(700)에 남아 있는 요소수의 수분이 증발하면서 생성된 고형물로 환원제 분사부(700)가 폐색되거나 환원제 분사부(700)가 열에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, after the reducing agent spraying unit 700 is exposed to the high temperature environment after the stopping of the engine main body 200, the moisture of the urea water remaining in the reducing agent spraying unit 700 evaporates It is possible to prevent the reducing agent spraying unit 700 from being blocked with the generated solid matter or the reducing agent spraying unit 700 from being deformed by heat.

그리고 압축 공기 분사부(810)는 환원제 분사부(700)를 기설정된 온도 이하로 유지시킨 후 압축 공기의 분사를 중단할 수 있다.The compressed air injecting unit 810 may stop the injection of compressed air after the reducing agent injecting unit 700 is maintained at a predetermined temperature or lower.

압축 공기 저장부(850)는 압축 공기 분사부(810)에 공급할 압축 공기를 저장한다. 그리고 압축 공기 발생부(320)는 압축 공기 저장부(850)에 저장할 압축 공기를 생성한다. 이때, 압축 공기 발생부(320)는 전술한 과급기(300)의 압축기(320)일 수 있다.The compressed air storage portion 850 stores compressed air to be supplied to the compressed air spray portion 810. The compressed air generating unit 320 generates compressed air to be stored in the compressed air storing unit 850. At this time, the compressed air generating unit 320 may be the compressor 320 of the turbocharger 300 described above.

하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 압축 공기 발생부는 과급기(300)의 압축기(320)가 아닌 별도의 구성으로 마련할 수도 있다.However, the embodiment of the present invention is not limited to the above, and the compressed air generating unit may be provided separately from the compressor 320 of the turbocharger 300.

압축 공기 공급 유로(860)는 압축 공기 저장부(850)와 압축 공기 분사부(810)를 연결한다.The compressed air supply passage 860 connects the compressed air storage portion 850 and the compressed air injection portion 810.

압축 공기 제어 밸브(870)는 압축 공기 공급 유로(860) 상에 설치되어 압축 공기 분사부(810)의 압축 공기 분사 여부 및 분사량을 조절할 수 있다.The compressed air control valve 870 is provided on the compressed air supply passage 860 to adjust the compressed air injection amount and the injection amount of the compressed air injecting portion 810.

제어부는, 도시하지는 않았으나, 엔진 본체(200)와 냉각 시스템(400) 그리고 압축 공기 제어 밸브(870)의 동작을 제어한다. 여기서, 제어부는 엔진(101)의 전자 제어 장치(electronic control unit, ECU)이거나 별도의 제어 장치일 수 있다.The control unit controls the operation of the engine main body 200, the cooling system 400, and the compressed air control valve 870 (not shown). Here, the control unit may be an electronic control unit (ECU) of the engine 101 or a separate control device.

도 4에 도시한 바와 같은 동작 순서에 따라, 제어부는 엔진 본체(200)의 가동 중에는 압축 공기 제어 밸브(870)를 폐쇄하고 냉각 시스템(400)의 펌프(480)를 동작시켜 냉각수를 순환시킨다. 그리고 제어부는 엔진 본체(200)의 가동이 중단되면 압축 공기 제어 밸브(870)를 개방시켜 환원제 분사부(700)를 기설정된 온도 이하로 유지시킨다.4, the control unit closes the compressed air control valve 870 and operates the pump 480 of the cooling system 400 to circulate the cooling water while the engine main body 200 is in operation. When the operation of the engine main body 200 is stopped, the control unit opens the compressed air control valve 870 to maintain the reducing agent spraying unit 700 at a predetermined temperature or lower.

이후, 제어부는 환원제 분사부(700)의 온도가 요소수의 수분이 증발하거나 열변형이 발생되지 않을 정도로 낮게 유지되면 압축 공기 제어 밸브(870)를 다시 닫을 수 있다.Thereafter, the control unit may close the compressed air control valve 870 again if the temperature of the reducing agent spraying unit 700 is kept low enough to prevent moisture of the urea water from evaporating or generating thermal deformation.

일례로, 환원제 분사부(700)의 온도는 부근에 온도 센서를 설치하여 측정하거나, 엔진 본체(200) 또는 배기 유로(610)에 설치된 온도 센서의 측정값으로부터 추정하여 산출할 수 있다.For example, the temperature of the reducing agent spraying section 700 can be measured by providing a temperature sensor in the vicinity thereof or by estimating from the measured value of the temperature sensor installed in the engine body 200 or the exhaust passage 610.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진(101)은 엔진 본체(200)가 정지한 경우에도 환원제 분사부(700)를 냉각시켜 환원제 분사부(700)에 남아 있는 요소수의 고형화를 방지하고 환원제 분사부의 열변형을 억제할 수 있다.The engine 101 including the reducing agent injection system according to an embodiment of the present invention can cool the reducing agent spraying unit 700 even when the engine main body 200 is stopped, The solidification of the remaining number of urea can be prevented and the thermal deformation of the reducing agent injection portion can be suppressed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

101: 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진
200: 엔진 본체
300: 과급기
310: 터빈
320: 압축기, 압축 공기 발생부
400: 냉각 시스템
410: 라디에이터
450: 냉각수 저장부
460: 냉각수 순환 유로
470: 서모스탯
480: 펌프
500: 반응기
550: 디젤 산화 촉매 장치
610: 배기 유로
700: 환원제 분사부
750: 환원제 공급부
810: 압축 공기 분사부
850: 압축 공기 저장부
860: 압축 공기 공급 유로
870: 압축 공기 제어 밸브101: Engine with reductant injection system
200: engine body
300: supercharger
310: Turbine
320: compressor, compressed air generator
400: cooling system
410: Radiator
450: Cooling water storage part
460: Cooling water circulation flow path
470: Thermostat
480: Pump
500: reactor
550: Diesel oxidation catalyst device
610:
700: Reducing agent dispensing part
750: Reducing agent supply unit
810:
850: Compressed air storage unit
860: Compressed air supply channel
870: Compressed air control valve

Claims (11)

질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출하는 엔진 본체;
상기 엔진 본체가 배출한 배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부; 및
상기 환원제 분사부를 향해 압축 공기를 분사하는 압축 공기 분사부
를 포함하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.1. An engine comprising: an engine body for exhausting an exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx);
An exhaust passage through which the exhaust gas discharged from the engine body moves;
A reducing agent spraying unit for spraying a reducing agent to the exhaust gas moving along the exhaust passage; And
And a compressed air injecting portion for injecting compressed air toward the reducing agent injecting portion
And a reducing agent injection system including a reducing agent injection system. 제1항에 있어서,
상기 압축 공기 분사부는 상기 배기 유로의 내측에서 상기 환원제 분사부의 환원제 분사 방향에 대해 경사진 각도로 상기 환원제 분사부를 향해 압축 공기를 분사하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.The method according to claim 1,
Wherein the compressed air injection unit includes a reducing agent injection system for injecting compressed air toward the reducing agent injection unit at an inclined angle with respect to a reducing agent injection direction of the reducing agent injection unit inside the exhaust passage. 제1항에 있어서,
상기 엔진 본체와 상기 환원제 분사부를 냉각시키기 위한 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템을 더 포함하며,
상기 냉각 시스템은 상기 엔진 본체가 가동 중일 때 동작하며,
상기 압축 공기 분사부는 상기 엔진 본체의 가동이 중단하면 동작하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.The method according to claim 1,
Further comprising a cooling system for circulating cooling water for cooling the engine body and the reducing agent injection part,
The cooling system operates when the engine body is running,
And the compressed air injection unit includes a reducing agent injection system operated when the operation of the engine body is interrupted. 제3항에 있어서,
상기 압축 공기 분사부는 상기 환원제 분사부를 기설정된 온도 이하로 유지시킨 후 압축 공기의 분사를 중단하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.The method of claim 3,
Wherein the compressed air injection unit includes a reducing agent injection system that stops injection of compressed air after maintaining the reducing agent injection unit at a predetermined temperature or lower. 제1항에 있어서,
상기 엔진 본체와 상기 환원제 분사부를 냉각시키기 위한 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템과;
상기 압축 공기 분사부에 공급할 압축 공기를 저장하는 압축 공기 저장부와;
상기 압축 공기 저장부와 상기 압축 공기 분사부를 연결하는 압축 공기 공급 유로; 그리고
상기 압축 공기 공급 유로 상에 설치된 압축 공기 제어 밸브
를 더 포함하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.The method according to claim 1,
A cooling system for circulating cooling water for cooling the engine body and the reducing agent spraying unit;
A compressed air storage part for storing compressed air to be supplied to the compressed air spray part;
A compressed air supply passage connecting the compressed air storage portion and the compressed air injection portion; And
And a compressed air control valve
Further comprising a reducing agent injection system. 제5항에 있어서,
상기 엔진 본체와 상기 냉각 시스템 그리고 상기 압축 공기 제어 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 엔진 본체의 가동 중에는 상기 압축 공기 제어 밸브를 폐쇄하고 상기 엔진 본체의 가동이 중단되면 상기 압축 공기 제어 밸브를 개방시켜 상기 환원제 분사부를 기설정된 온도 이하로 유지시키는 것을 특징으로 하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.6. The method of claim 5,
Further comprising a control unit for controlling operations of the engine body, the cooling system, and the compressed air control valve,
Wherein the control unit closes the compressed air control valve during operation of the engine main body and opens the compressed air control valve when the operation of the engine body is interrupted to maintain the reducing agent injection unit at a predetermined temperature or lower. Engine including system. 제1항에 있어서,
상기 압축 공기 저장부에 저장할 압축 공기를 생성하는 압축 공기 발생부를 더 포함하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.The method according to claim 1,
Further comprising a compressed air generating unit for generating compressed air to be stored in the compressed air storage unit. 제7항에 있어서,
상기 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 갖는 압력으로 회전하는 터빈과 상기 터빈의 회전력으로 상기 엔진 본체에 공기를 밀어 넣는 압축기를 포함하는 과급기(turbo charger)를 더 포함하며,
상기 압축 공기 발생부는 상기 과급기의 압축기인 것을 특징으로 하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.8. The method of claim 7,
Further comprising a turbocharger installed on the exhaust passage and rotating with a pressure of the exhaust gas and a compressor for pushing air into the engine body by the rotational force of the turbine,
Wherein the compressed air generating unit is a compressor of the supercharger. 제1항에 있어서,
상기 배기 유로 상에 설치되어 배기가스에 함유된 질소산화물과 상기 환원제 분사부가 분사한 환원제의 반응을 촉진시키는 촉매를 포함한 반응기를 더 포함하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.The method according to claim 1,
Further comprising a reactor provided on the exhaust flow path and including a catalyst for promoting a reaction between a nitrogen oxide contained in the exhaust gas and a reducing agent injected from the reducing agent injecting portion. 제9항에 있어서,
상기 환원제 분사부는 상기 엔진과 상기 반응기 사이의 상기 배기 유로에서 환원제를 분사하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.10. The method of claim 9,
Wherein the reducing agent injecting section includes a reducing agent injection system for injecting a reducing agent in the exhaust passage between the engine and the reactor. 제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 냉각 시스템은,
상기 엔진 본체와 상기 환원제 분사부와 열교환한 냉각수의 열을 방출시키는 라디에이터(radiator)와;
상기 엔진 본체 및 상기 환원제 분사부와 상기 라디에이터 사이를 연결하는 냉각수 순환 유로와;
상기 냉각수 순환 유로에서 상기 냉각수를 순환 이동시키는 펌프; 그리고
냉각수의 온도를 감지하여 기준 온도에 따라 상기 냉각수 순환 유로를 자동으로 개폐하는 서모스탯(thermostat)
을 포함하는 환원제 분사 시스템을 포함한 엔진.
The method according to claim 3 or 5,
The cooling system comprises:
A radiator for discharging the heat of the cooling water heat-exchanged with the engine body and the reducing agent spraying part;
A cooling water circulating flow path connecting the engine body and the reducing agent spraying section to the radiator;
A pump circulating the cooling water in the cooling water circulation passage; And
A thermostat which detects the temperature of the cooling water and automatically opens and closes the cooling water circulation channel according to the reference temperature,
And a reducing agent injection system including a reducing agent injection system.
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