KR20200138929A

KR20200138929A - 차량용 악취방지장치

Info

Publication number: KR20200138929A
Application number: KR1020190065298A
Authority: KR
Inventors: 최윤성
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-12-11

Abstract

본 발명에 따른 차량용 악취방지장치는, 촉매컨버터의 출구 측에 연결되고, 차량의 하부에 배치된 제1배기파이프; 상기 제1배기파이프로부터 분기되고, 상기 제1배기파이프의 축선과 일정각도로 교차하도록 배치되는 제2배기파이프; 및 상기 제1배기파이프 및 상기 제2배기파이프의 연결부 상에서 상기 제1배기파이프의 유로 및 상기 제2배기파이프의 유로를 개폐하도록 피벗가능하게 장착된 전환밸브;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 악취방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING EXHAUST GAS ODOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 악취방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 장기 정차 중(엔진 아이들링 시)에 정화되지 못한 배기가스로 인한 악취를 방지할 수 있는 차량용 악취방지장치에 관한 것이다.

차량은 촉매컨버터(catalytic converter)등과 같을 배기가스 정화장치를 가지고, 엔진의 연소 시에 배기매니폴드(exhaust manifold)를 통하여 배출된 고온 고압의 배출가스들 중 유해한 성분들인 HC, CO, NOx 등을 촉매의 화학반응 촉진에 의해 무해한 가스인 CO2, H2O 등으로 변환시켜서 외부로 배출해 주는 장치이다.

최근 공기 오염의 주요원인 중의 하나인 자동차 배기가스에 대하여 점차 규제가 강화되는 추세이므로, 배기가스 정화장치의 장착이 의무화되어 있을 뿐만 아니라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

한편, 차량의 정차 특히, 상용차(트럭, 디젤 버스 등)의 장기 정차(엔진의 아이들링 시) 시에는 정화되지 못한 배기가스가 배출될 수 있고, 정화되지 못한 배기가스 특히, 질소산화물, 탄화수소 등으로 인해 악취가 발생할 수 있다.

질소산화물(NOx)를 제거하기 위해서는 SCR촉매의 온도가 대략 175℃이상이 되어야 하고, 탄화수소(HC)의 제거를 위해서는 DOC촉매의 온도가 대략 200℃이상이 되어야 하지만, 상용차의 장기 정차 시에는 촉매의 온도가 100℃ 정도로 낮아지므로 배기가스의 정화가 정상적으로 이루어질 수 없는 조건이다.

이에, 상용차의 장기 정차 시에는 배기가스가 촉매에 의해 정화되지 못하고, 이렇게 정화되지 못한 배기가스 및 배기가스로 인한 악취가 차량 주변을 지나가는 보행자에게 노출되는 문제점이 있었다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차량의 장기 정차 중에 정화되지 못한 배기가스로 인한 악취를 방지할 수 있는 차량용 악취방지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치는,

촉매컨버터의 출구 측에 연결되고, 차량의 하부에 배치된 제1배기파이프;

상기 제1배기파이프로부터 분기되고, 상기 제1배기파이프의 축선과 일정각도로 교차하도록 배치되는 제2배기파이프; 및

상기 제1배기파이프 및 상기 제2배기파이프의 연결부 상에서 상기 제1배기파이프의 유로 및 상기 제2배기파이프의 유로를 개폐하도록 피벗가능하게 장착된 전환밸브;를 포함할 수 있다.

상기 전환밸브는 상기 제1배기파이프의 유로 및 상기 제2배기파이프의 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.

상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 제1위치 및 제2위치 사이로 이동하도록 구성되고, 상기 제1위치는 상기 제2배기파이프의 유로가 완전히 폐쇄되고 상기 제1배기파이프의 유로가 완전히 개방되는 위치이고, 상기 제2위치는 상기 제1배기파이프의 유로가 완전히 폐쇄되고 상기 제2배기파이프의 유로가 완전히 개방되는 위치일 수 있다.

차량의 일반 주행 시에 상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 상기 제1위치로 이동하도록 구성될 수 있다.

차량의 장기 정차 시에 상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 상기 제2위치로 이동하도록 구성될 수 있다.

상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 그 개방각이 조절되도록 구성될 수 있다.

상기 제2배기파이프의 상단에 장착되는 토출관을 더 포함하고, 상기 토출관은 하나 이상의 토출단을 가질 수 있다.

상기 토출관의 축선은 상기 제2배기파이프의 축선에 직교하도록 구성될 수 있다.

상기 토출관의 상부의 길이는 상기 토출관의 하부의 길이 보다 길게 형성됨으로써 상기 토출단의 토출구는 그 상단에서 하단으로 경사진 구조로 구성될 수 있다.

상기 토출단의 토출구 내측에 장착되는 이물질 유입방지플레이트를 더 포함하고, 상기 이물질 유입방지플레이트는 복수의 타공홀을 가질 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량의 장기 정차 시에 촉매컨버터에 의해 정화되지 못한 배기가스를 차량의 상단 측에서 토출하도록 배기가스의 이동 경로를 전환하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 차량의 장기 정차 중에 정화되지 못한 배기가스로 인한 악취를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치의 전환밸브가 제2배기파이프의 유로를 폐쇄하고 제1배기파이프의 유로를 개방한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치의 전환밸브가 제1배기파이프의 유로를 폐쇄하고 제2배기파이프의 유로를 개방한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치에 적용되는 이물질 유입방지플레이트를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치의 제1배기파이프 및 제2배기파이프가 차량에 배치된 구조를 예시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 악취방지장치(10)는 촉매컨버터(2)의 출구 측에 연결된 제1배기파이프(11)와, 제1배기파이프(11)에 연결된 제2배기파이프(12)와, 제1배기파이프(11) 및 제2배기파이프(12)의 연결부(15) 상에 설치된 전환밸브(13)와, 전환밸브(13)의 작동을 제어하는 컨트롤러(30)를 포함할 수 있다.

엔진(1)의 배기매니폴드로부터 연장된 연결파이프(7)가 촉매컨버터(2)의 입구에 연결될 수 있고, 촉매컨버터(2)의 출구에는 제1배기파이프(11)가 연결될 수 있다. 엔진(1)의 배기매니폴드로부터 배출되는 배기가스는 촉매컨버터(2)를 통과하면서 촉매컨버터(2)의 정화작용에 의해 정화될 수 있다.

제1배기파이프(11)는 차량의 플로어 아래에 배치될 수 있고, 도 5에 예시된 바와 같이 제1배기파이프(11)의 토출구(11a)는 차량(3)의 후방측 하부에 향하도록 구성될 수 있다. 이에 촉매컨버터(2)로부터 배출된 배기가스가 제1배기파이프(11)의 토출단(11a)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

제2배기파이프(12)는 제1배기파이프(11)의 일측 외주면에 직접적으로 결합됨으로써 제2배기파이프(12)는 제1배기파이프(11)로부터 분기될 수 있다. 제2배기파이프(12)는 제1배기파이프(11)에 대해 일정각도로 교차하도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2배기파이프(12)는 배기가스를 차량의 상단을 통해 배출하도록 제2배기파이프(12)의 토출구가 차량(3)의 상단을 향하거나 차량(3)의 상단에 위치하도록 구성될 수 있다. 이에 제2배기파이프(12)는 제1배기파이프(11)로부터 차량의 상단을 향해 다양한 경로로 연장될 수 있다. 예컨대, 제2배기파이프(12)는 제1배기파이프(11)로부터 차량의 높이방향(즉, 수직방향)을 따라 연장될 수 있고, 이에 제2배기파이프(12)는 제1배기파이프(11)에 대해 직교하도록 배치될 수도 있다. 도 5와 같이, 제2배기파이프(12)의 토출구는 차량(3)의 후방측 상단에 위치하도록 구성될 수 있다.

제2배기파이프(12)의 상단에는 토출관(20)이 장착될 수 있고, 토출관(20)은 하나 이상의 토출단(23)을 가질 수 있다. 토출관(20)의 축선은 제2배기파이프(12)의 축선에 대해 직교하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제2배기파이프(12)가 수직방향을 따라 연장되면 토출관(20)은 수평방향으로 연장될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 토출관(20)의 상부(21)의 길이(L1)가 토출관(20)의 하부(22)의 길이(L2) 보다 길게 형성될 수 있고, 이에 의해 토출단(23)의 토출구(24)는 그 상단으로부터 그 하단을 향해 경사진 구조로 구성될 수 있다. 즉, 토출단(23)의 토출구(24)는 그 상단에서 하단을 향해 단차진 구조로 구성됨으로써 빗물, 이물질 등이 각 토출단(23) 측으로 유입됨을 방지할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 토출단(23)의 토출구(24)의 내측에 이물질 유입방지플레이트(25)가 장착될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이물질 유입방지플레이트(25)는 복수의 타공홀(25a)을 가질 수 있고, 각 타공홀(25a)은 그 직경이 5mm이상으로 구성될 수 있다. 이물질 유입방지플레이트(25)에 의해 빗물, 이물질 등이 토출구(24) 측으로 유입됨을 방지할 수 있다.

전환밸브(13)는 제1배기파이프(11) 및 제2배기파이프(12)의 연결부(15) 상에서 피벗가능하게 장착될 수 있다. 일 예에 따르면, 전환밸브(13)는 제1배기파이프(11) 및 제2배기파이프(12)가 연결된 일측에 피벗가능하게 장착된 플랩 밸브일 수 있다.

전환밸브(13)는 컨트롤러(30)의 제어명령에 의해 그 작동이 제어되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전환밸브(13)는 제1배기파이프(11)의 유로 및 제2배기파이프(12)의 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다. 즉, 전환밸브(13)는 컨트롤러(30)의 제어명령에 의해 제1위치(도 2 참조) 및 제2위치(도 3 참조) 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1위치는 제2배기파이프(12)의 유로가 완전히 폐쇄되고 제1배기파이프(11)의 유로가 완전히 개방되는 위치이고, 제2위치는 제1배기파이프(11)의 유로가 완전히 폐쇄되고 제2배기파이프(12)의 유로가 완전히 개방되는 위치이다.

이에, 도 2와 같이 전환밸브(13)가 제1위치로 이동하면 제2배기파이프(12)의 유로가 완전 폐쇄되고 제1배기파이프(11)의 유로가 완전 개방된다. 이를 통해 촉매컨버터(2)로부터 배출된 배기가스는 제1배기파이프(11)의 유로를 통과하여 외부로 배출될 수 있다. 도 3과 같이 전환밸브(13)가 제2위치로 이동하면 제1배기파이프(11)의 유로가 완전 폐쇄되고 제2배기파이프(12)의 유로가 완전 개방된다. 이를 통해 촉매컨버터(2)로부터 배출된 배기가스는 제2배기파이프(12)의 유로를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

컨트롤러(30)가 차량의 장기 정차를 판단하면, 도 3과 같이, 컨트롤러(30)는 전환밸브(13)가 제2위치로 이동하도록 제어할 수 있고, 이에 제1배기파이프(11)의 유로가 폐쇄되고 제2배기파이프(12)의 유로가 개방될 수 있다. 이에, 촉매컨버터(2)로부터 배출된 배기가스가 제2배기파이프(12)를 따라 흐름으로써 배기가스는 제2배기파이프(12)의 토출단(23)을 통해 외부로 토출될 수 있다. 이때, 엔진의 RPM이 아이들 상태이고, 차속이 0km/h이며, 촉매컨버터(2)의 입구측 온도(촉매컨버터(2)의 입구측에 배치된 온도센서에 의해 측정됨) 또는 배기가스의 온도가 설정된 아이들온도에 도달하면 컨트롤러(30)는 차량의 장기 정차를 판단하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 1에서는 하나의 촉매컨버터(2)가 엔진(1)의 하류 측에 배치된 구조를 예시하고 있지만, 엔진(1)의 하류 측에 DOC, DPF, SCR 등과 같은 복수의 촉매컨버터가 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 복수의 촉매컨버터가 배치된 경우에는 각 촉매컨버터의 입구측 온도가 설정된 아이들 설정온도에 도달하면 컨트롤러(30)는 차량의 장기 정차를 판단하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 복수의 촉매컨버터 중에서 엔진(1)과 가장 근접한 위치에 배치된 촉매컨버터(예컨대, DOC)의 입구측 온도가 설정된 아이들온도에 도달하면 컨트롤러(30)는 차량의 장기 정차를 판단하도록 구성될 수도 있다.

컨트롤러(30)는 차량의 일반 주행을 판단하면, 도 2와 같이, 컨트롤러(30)는 전환밸브(13)가 제1위치로 이동하도록 제어할 수 있고, 이에 제1배기파이프(11)의 유로가 개방되고 제2배기파이프(12)의 유로가 폐쇄될 수 있다. 이에, 촉매컨버터(2)로부터 배출된 배기가스가 제1배기파이프(11)를 따라 흐름으로써 배기가스는 제1배기파이프(11)의 토출단(23)을 통해 외부로 토출될 수 있다. 이때, 차속이 0km/h 보다 커짐에 따른 차속 변화가 감지되면 컨트롤러(30)는 차량의 일반 주행을 판단할 수 있다.

이와 같이, 차량의 장기 정차 시에는 촉매컨버터(2)의 온도가 대략 100℃에 해당하므로 촉매컨버터(2)의 활성화온도에 도달하지 못함에 따라 배기가스를 정화하지 못한다. 이에, 차량의 장기 정차 시에는 전환밸브(13)의 전환작동에 의해 촉매컨버터(2)에 의해 정화되지 못한 배기가스가 제2배기파이프(12)를 통해 차량의 상단을 통해 배출됨으로써 차량 주변의 보행자는 배기가스 및 배기가스에 기인한 악취에 대해 직접적으로 노출되지 않을 수 있다.

특히, 본 발명의 차량용 악취방지장치(10)가 촉매컨버터(2)가 HC/NOx trap 촉매에 적용될 경우에는 더욱 효과적으로 악취 제거가 가능할 것이다.

다른 실시예에 따르면, 전환밸브(13)는 컨트롤러(30)의 제어명령에 의해 그 개방각이 다양하게 조절되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 전환밸브(13)의 개방각이 0°이면 전환밸브(13)는 제2배기파이프(12)의 유로를 폐쇄하는 제1위치(도 2 참조)에 위치하고, 전환밸브(13)의 개방각이 90°인 경우에는 전환밸브(13)는 제1배기파이프(11)의 유로를 폐쇄하는 제2위치(도 3 참조)에 위치한다. 전환밸브(13)의 개방각이 0°보다 크고 90°보다 작은 경우에는 전환밸브(13)는 제1배기파이프(11)의 유로 및 제2배기파이프(12)의 유로를 부분적으로 동시에 개방할 수 있고, 이러한 전환밸브(13)의 개방각에 따라 배기가스가 제1배기파이프(11) 및 제2배기파이프(12) 측으로 동시에 흘러갈 수 있으므로 배기가스가 제1배기파이프(11) 및 제2배기파이프(12)로 일정비율로 분배될 수도 있다.

도 5에 예시된 바와 같이, 제1배기파이프(11)의 토출구는 버스와 같은 차량(3)의 후방 하단에 위치할 수 있고, 제2배기파이프(12)의 토출구는 버스와 같은 차량(3)의 상단에 위치할 수 있다. 또한, 제2배기파이프(12)의 토출구는 빗물 등이 유입되지 못하도록 차량의 좌측, 차량의 우측, 차량의 후방 등을 향해 배기가스를 배출하도록 구성될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 엔진
2: 촉매컨버터
7: 연결파이프
11: 제1배기파이프
12: 제2배기파이프
13: 전환밸브
15: 연결부
20: 토출관
23: 토출단
24: 토출구
25: 이물질 유입방지플레이트
30: 컨트롤러

Claims

촉매컨버터의 출구 측에 연결되고, 차량의 하부에 배치된 제1배기파이프;
상기 제1배기파이프로부터 분기되고, 상기 제1배기파이프의 축선과 일정각도로 교차하도록 배치되는 제2배기파이프; 및
상기 제1배기파이프 및 상기 제2배기파이프의 연결부 상에서 상기 제1배기파이프의 유로 및 상기 제2배기파이프의 유로를 개폐하도록 장착된 전환밸브;를 포함하는 차량용 악취방지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전환밸브는 상기 제1배기파이프의 유로 및 상기 제2배기파이프의 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 차량용 악취방지장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 제1위치 및 제2위치 사이로 이동하도록 구성되고,
상기 제1위치는 상기 제2배기파이프의 유로가 완전히 폐쇄되고 상기 제1배기파이프의 유로가 완전히 개방되는 위치이고,
상기 제2위치는 상기 제1배기파이프의 유로가 완전히 폐쇄되고 상기 제2배기파이프의 유로가 완전히 개방되는 위치인 차량용 악취방지장치.
청구항 3에 있어서,
차량의 일반 주행 시에 상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 상기 제1위치로 이동하도록 구성되는 차량용 악취방지장치.
청구항 3에 있어서,
차량의 장기 정차 시에 상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 상기 제2위치로 이동하도록 구성되는 차량용 악취방지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전환밸브는 컨트롤러에 의해 그 개방각이 조절되도록 구성되는 차량용 악취방지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2배기파이프의 상단에 장착되는 토출관을 더 포함하고,
상기 토출관은 하나 이상의 토출단을 가지는 차량용 악취방지장치.
청구항 7에 있어서,
상기 토출관의 축선은 상기 제2배기파이프의 축선에 직교하는 차량용 악취방지장치.
청구항 7에 있어서,
상기 토출관의 상부의 길이는 상기 토출관의 하부의 길이 보다 길게 형성됨으로써 상기 토출단의 토출구는 그 상단에서 하단으로 경사진 구조로 구성되는 차량용 악취방지장치.
청구항 7에 있어서,
상기 토출단의 토출구 내측에 장착되는 이물질 유입방지플레이트를 더 포함하고,
상기 이물질 유입방지플레이트는 복수의 타공홀을 가지는 차량용 악취방지장치.