KR20210119724A - 후처리장치의 활성화온도 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 엔진과 모터를 동력원으로 하여 구동되는 하이브리드 자동차에 설치되어, 하이브리드 자동차 후처리장치의 활성화온도를 유지하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템으로서, 후처리장치의 전방 배기라인에 설치되고, 배기가스가 유입되는 유입구와, 내부공간의 배기가스를 배출시켜 후처리장치로 공급하는 유출구가 형성된 하우징부와, 하우징부에 결합하여 내부공간의 배기가스를 가열하는 연소부와, 내부공간에 설치되고, 배기가스의 체류시간을 증가시키도록 배기가스의 유로를 형성하는 열교환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템을 제공한다. 상기한 바에 따르면 후처리장치로 공급되는 배기온도를 후처리장치의 최적 배기온도로 제어하여 차량에 장착된 후처리장치의 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 이를 통해 촉매활성화온도의 변화를 감소시킴으로써, 배출가스의 정화 효율을 극대화시킬 수 있으며, 이로 인한 배출가스를 저감할 수 있어 친환경적이다.

Description

후처리장치의 활성화온도 제어시스템 {Activation temperature control system for post-processing device}
본 발명은 후처리장치의 활성화온도 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 자동차에 설치된 후처리장치의 내부온도를 설정온도로 유지시키고, 이를 통해 활성화온도 변화를 감소시킴으로써 배출가스의 정화효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차의 후처리장치 활성화온도 제어시스템에 관한 것이다.
21세기 시작 무렵부터 자동차 산업은 본격적으로 글로벌 환경 및 에너지 문제에 직면해 오고 있다. 한편, 배터리 전기자동차(BEV : Battery Electric Vehicle)는 화력, 수력, 풍력, 원자력 등 다양한 에너지로 대체하여 사용할 수 있으며, 실제 차량주행 중에는 유해 배출가스를 전혀 배출하지 않지 않는 장점이 있어 이러한 환경 및 에너지 문제에 대한 대안이 되고 있다.
따라서 최근 자동차 산업은 기존 내연기관자동차에서 전기자동차로 자동차용 원동기의 패러다임이 변화하고 있다. 하지만, 이러한 배터리 전기자동차는 높은 배터리 가격과 짧은 일충전, 주행거리 등의 단점으로 인해 전기자동차의 보급 확산에 어려운 실정이다. 이러한 이유로 기존 내연기관자동차와 배터리 전기자동차의 중간 단계인 하이브리드 전기자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle)의 개발이 활발히 진행되고 있다.
상기한 하이브리드 전기자동차는, 전기모터와 내연기관의 조합 구조에 따라 병렬형 하이브리드 방식과 직렬형 하이브리드 방식으로 구분할 수 있다. 이 중 병렬형 하이브리드 방식의 하이브리드 전기자동차는, 피스톤 왕복형 내연기관의 동력전달계통에 전기모터를 추가하여, 엔진과 전기모터가 차량 구동축에 함께 연결되어 동시에 차량을 구동할 수 있도록 구성되며, 구동을 위하여 전통적인 변속기(transmission)가 사용되며, 엔진과 전기모터를 동시에 적절히 구동하기 위한 다소 복잡한 제어 전략이 요구된다.
한편, 이러한 하이브리드 전기자동차 및 엔진탑재 자동차에는 필연적으로 연소 배기가스의 배출물 저감을 위해 후처리시스템을 탑재하고 있다. 이러한 후처리시스템에는 주로 촉매 또는 필터를 사용하게 되는데, 필터의 경우, 재생과정의 원활한 진행을 위해서는 일정수준 이상의 온도를 유지할 수 있는 열원을 필요로 한다. 또한, 촉매의 경우, 어느 일정 수준의 온도인 촉매 활성화 온도(catalyst light-off temperature)이상 유지 시 제대로 정화된다. 때문에, 이러한 후처리장치는 정화성능 감소를 방지하도록 후처리장치가 일정온도의 활성화온도로 유지되는 것이 필요하다.
이에, 상기한 촉매 후처리장치의 활성화를 위한 기술의 예로 대한민국등록특허 제10-0999865호는 엔진의 연소실에서 연소되어 배출되는 고온의 배기가스의 일부를 연소실에 재공급하도록 이루어진 배기가스 재순환장치가 설치되고, 연소실에서 연소되어 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 유해물질을 제거하기 위하여 배기관에 DOC방식의 후처리장치가 설치되고, NOx와 PM을 줄이고자 저온연소를 하도록 이루어진 디젤엔진에서 후처리장치의 산화촉매를 활성화하는 방법으로, 연소실에 공기를 공급하기 위하여 형성된 흡기관과, 후처리장치의 전단의 배기관 사이에는 공기 공급관이 설치되어 흡기관으로 공급되는 일부 공기가 후처리장치에 공급되도록 이루어지고, 공기 공급관의 길이중간에는 후처리장치측으로 공급되는 공기량을 조절할 수 있도록 밸브가 설치되고, 밸브는 엔진을 제어하는 ECU에 전기적으로 연결되어, ECU에 의하여 후처리장치에 공급되는 공기량이 조절됨을 특징으로 하는 저온연소를 하는 디젤엔진에서 후처리장치의 산화촉매 활성화방법이 개시된 바 있다.
그런데, 상기한 후처리장치 활성화를 위한 종래의 후처리장치 활성화온도 제어장치는, 내연기간의 공연비(air fuel ratio)을 제어해야 하는 만큼 제어방법이 까다롭고, 이러한 공연비제어로 인하여 차량 출력성능에 영향을 미치는 문제점이 있었으며, 후처리장치의 활성화온도를 일정온도로 효과적으로 유지하기 어려운 문제점이 있었다.
대한민국등록특허 제10-0999865호
본 발명은, 차량의 공연비를 제어하지 않기 때문에 후처리장치의 활성화온도 제어가 용이하고 이로 인한 차량 출력성능 저하를 방지할 수 있으며, 후처리장치의 내부온도를 일정 온도로 효과적으로 유지시킬 수 있어, 활성화온도 변화를 감소시킴으로써 배출가스의 정화효율을 향상시킬 수 있는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 엔진과 모터를 동력원으로 하여 구동되는 하이브리드 자동차에 설치되어, 하이브리드 자동차 후처리장치의 활성화온도를 유지하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템에 있어서, 상기 후처리장치의 전방 배기라인에 설치되고, 배기가스가 유입되는 유입구와, 내부공간의 배기가스를 배출시켜 상기 후처리장치로 공급하는 유출구가 형성된 하우징부와; 상기 하우징부에 결합하여 상기 내부공간의 상기 배기가스를 가열하는 연소부와; 상기 내부공간에 설치되고, 상기 배기가스의 체류시간을 증가시키도록 상기 배기가스의 유로를 형성하는 열교환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템을 제공한다.
여기서, 상기 연소부는, 상기 하우징부의 외측에 설치되는 히터코일을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 연소부는, 상기 엔진 또는 상기 모터로부터 동력을 받아 상기 히터코일을 가열시키도록 구성될 수 있다.
상기 열교환부는, 상기 배기가스가 지그재그 형태로 유동하도록 유로를 형성하는 복수개의 유로판들을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열교환부는, 상기 유로판에 결합하여 상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시키는 결합핀을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 유로판은, 상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시키기 위하여 요철부가 형성될 수 있다.
상기 후처리장치의 활성화온도 제어시스템은, 상기 후처리장치에 설치되고, 상기 엔진 또는 상기 모터를 통하여 가열된 열공급유체를 통하여 상기 후처리장치의 온도를 유지하는 온도유지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열공급유체는, 상기 하이브리드 자동차의 냉각수를 적용할 수 있다.
상기 열공급유체는, 상기 하이브리드 자동차의 엔진오일을 적용할 수 있다.
상기 온도유지부는, 상기 후처리장치에 설치되고, 내부로 상기 열공급유체가 유동하도록 구성되는 열공급관을 포함하여 구성되고, 상기 열공급관은, 상기 후처리장치의 길이방향을 따라 지그재그 형상으로 배열될 수 있다.
또한, 상기 열공급관은, 상기 후처리장치의 폭방향을 따라 지그재그 형상으로 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 후처리장치의 활성화온도 제어시스템은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
첫째, 연소부와 열교환부를 통하여 후처리장치로 공급되는 배기온도를 후처리장치의 최적 배기온도로 제어하여 차량에 장착된 후처리장치의 내부 온도를 일정하게 효과적으로 유지시킬 수 있으며, 이를 통해 활성화온도의 변화를 감소시킴으로써, 배출가스의 정화 효율을 극대화시킬 수 있고, 이로 인한 배출가스를 저감할 수 있어 친환경적이다.
둘째, 비주기적, 과도기적으로 엔진이 작동하여 후처리장치의 활성화온도를 일정 온도로 유지하기 어려운 하이브리드 전기자동차의 경우 엔진구동 모드 및 모터구동 모드 각 조건에서도 후처리장치 활성화온도를 일정온도로 유지시킬 수 있어, 하이브리드 전기자동차의 후처리장치 정화성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인한 배출가스 배출을 저감시킬 수 있다.
셋째, 온도유지부를 통하여 열용량이 높은 열공급유체를 활용하여 후처리장치의 전체적인 열용량을 높임으로써, 하이브리드 차량의 내연기관 작동이 중지된 기간에도 후처리장치의 온도하락률을 낮게 유지할 수 있어 차량 전반에 걸쳐 촉매활성화 온도의 변동폭을 줄일 수 있으며, 해당 차량의 냉각수나 엔진오일을 열공급유체로 활용함으로써 에너지 활용도를 높일 수 있다.
넷째, 차량의 공연비를 제어하지 않기 때문에 후처리장치의 활성화온도를 유지하기 이한 제어방법이 까다롭지 않으며 차량 출력성능 저하를 방지할 수 있고, 구조가 간단하기 때문에 제조가 용이하여 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후처리장치의 활성화온도 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 후처리장치의 활성화온도 제어시스템에서 연소부와 열교환부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 후처리장치의 활성화온도 제어시스템에서 열교환부의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 후처리장치의 활성화온도 제어시스템에서 후처리장치에 설치되는 온도유지부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 온도유지부에서 열공급관의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 온도유지부에서 열공급관의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 후처리장치의 활성화온도 제어시스템(이하 '활성화온도 제어시스템'이라 한다)은, 후처리장치의 내부온도를 일정하게 유지하여 후처리장치의 활성화온도 변화를 감소시키고 이를 통해 배출가스의 정화효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 특히, 엔진과 모터를 동력원으로 하여 비주기적 과도기적 엔진 구동이 이루어지는 하이브리드 자동차에 설치되어, 하이브리드 자동차 후처리장치의 활성화온도를 유지함으로써 촉매활성화온도 변화에 따른 배출가스의 정화효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이는, 동력발생을 배터리 충전상태와 운전자가 요구하는 주행부하에 따라 내연기관과 구동모터에서 개별적으로 또는 동시에 동력을 발생하는 하이브리드 전기자동차의 경우, 이러한 내연기관의 간헐적인 작동으로 인해 배기가스의 온도 및 주기 역시 일정하지 않게 되는데, 특히 직렬형 구조의 하이브리드 전기자동차의 경우, 2차전지의 SOC상태량에 따른 요구 발전량에 의해 이의 작동 여부가 우선적으로 결정되기에, 엔진이 매우 비주기적으로 과도기적으로 작동되어 이러한 엔진 작동 특성 상, 후처리장치에서 요구되는 일정 이상의 활성화 온도조건을 유지하기가 어렵기 때문이다.
때문에, 본 발명에 따른 활성화온도 제어시스템은, 하이브리드 자동차와 같이 연소된 배출가스의 온도 및 주기의 변동폭이 심하여 후처리장치의 활성화온도 유지가 어려운 것을 감안하여 발명된 것으로, 이러한 엔진구동 조건에 상관없이 후처리장치의 내부온도를 일정온도로 유지시켜 촉매활성화온도 변화를 감소시킴으로써 후처리장치의 배출가스 정화효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 활성화온도 제어시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 모터(60)와 엔진(10)을 동력원으로 하여, 모터(60)에 연결되는 변속기(70)와, 배터리부(40)와, 배터리부(40)의 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(50)와, 엔진(10)과 연결되는 발전기(20)와, 발전기(20)의 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터(30)를 포함하는 직렬형 하이브리드 자동차에 적용될 수 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 병렬형 하이브리드 자동차에 적용할 수 있음은 물론이며, 이 외 내연기관 엔진을 주동력원으로 하는 내연기관 자동차, 모터(60)를 주동력원으로 하는 전기자동차, 가스(LPG/LNG)를 동력공급원으로 하여 구동되는 가스자동차 등 후처리장치(90)가 설치된 차량이라면 모두 적용가능하다. 또한, 상기 후처리장치(90)는, SCR(Selective Catalytic Reduction)촉매, DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF(Diesel Particulate Filter), LNT(Lean NOx Trap)촉매 등 다양한 후처리장치를 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발 발명에 따른 활성화온도 제어시스템에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 활성화온도 제어시스템은, 하우징부(100)와, 연소부(200)와, 열교환부(300)와, 온도유지부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 하우징부(100)는, 차량의 후처리장치(90)의 전방 배기라인에 설치된다.
도 1을 참조하면, 상기 하우징부(100)는, 배기라인과 연통되게 연결되어 배기가스가 유입되는 유입구(110)와, 내부공간(101)의 배기가스를 배출시켜 상기 후처리장치(90)로 공급하는 유출구(120)가 각각 형성될 수 있다.
도면에서, 상기 하우징부(100)는, 일측(좌측) 중앙부에 유입구(110)가 형성되고, 타측(우측) 중앙부에 유출구(120) 형성되어, 배기가스가 좌측 중앙부로부터 우측 중앙부로 유출되는 구조를 갖고 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 후술되는 도 3에서와 같이 일측 하부로부터 배기가스가 유입되어 타측 상부로 배출되도록 구성되는 등 다양하게 실시가능하며, 해당 차량의 배기라인 레이아웃, 후처리장치(90)의 위치에 따라 유입구(110)와 유출구(120)의 위치를 다양하게 할 수 있다.
상기 하우징부(100)는, 상기 연소부(200)로부터 공급되는 열이 내부공간(101)의 배기가스에 효과적으로 전달되도록 열전도율이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 연소부(200)는, 상기 하우징부(100)에 결합하여 상기 내부공간(101)을 유동하는 배기가스를 가열하는 역할을 한다.
상기 연소부(200)는, 표면연소 또는 강제연소방식으로 구성될 수 있으며, 상기한 내부공간(101)의 배기가스를 가열할 수 있다면 다양한 구성이 적용될 수 있다. 이에 대한 실시예로, 상기 연소부(200)는, 히터코일을 적용하여 상기 하우징부(100)의 외측에 코일형태로 설치될 수 있다. 또는, 상기 연소부(200)는, 히팅된 유체(에어 또는 액체)가 유동하는 이동관이 상기 하우징부(100)의 외측에 접촉되게 설치될 수 있으며, 이 외 마이크로웨이브나 열전소자를 이용하는 등 다양한 구성이 적용될 수 있다.
한편, 상기 연소부(200)는, 해당 차량의 엔진(10) 또는 모터(60)로부터 동력을 제공받음으로써 에너지 사용률을 향상시킬 수 있다. 이에 상기 연소부(200)는, 외부로부터 별도의 동력원을 사용하지 않기 때문에 일원화된 동력계통으로 인한 시스템을 간소화할 수 있고 구조를 보다 간단하게 구성할 수 있다.
상기 연소부(200)는, 하이브리드 자동차의 방식 및 해당 차량의 성능에 따라 엔진(10)과 모터(60)의 동력을 선택적으로 제공받을 수 있다. 가령, 상기 연소부(200)는, 직렬형 하이브리드 차량의 경우 엔진으로부터 동력을 제공받을 수 있도록 하고, 병렬형 하이브리드 차량의 경우 모터(60)로부터 동력을 제공받을 수 있도록 구성될 수 있으며, 이 외 다양한 방식이 적용될 수 있다.
상기 연소부(200)는, 상기 하우징부(100)의 외측면에 다양한 형식으로 설치 가능하다. 예를 들어, 상기 연소부(200)는, 코일방식으로 상기 하우징부(100) 전체 외측면을 감싸도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 연소부(200)는, 상기 하우징부(100)의 유입구(110)측과 유출구(120)측에 형성되어 배기가스의 유입 및 유출 시 가열하도록 구성될 수 있는 등 다양한 실시가 가능하다.
한편, 도시하지 않았지만 상기 연소부(200)는, 차량 배기가스 온도에 따라 가열온도를 조절할 수 있다. 이를 위해, 상기 연소부(200)는, 별도의 온도제어부를 구비하여 해당 차량의 배기가스 온도센서로부터 배기가스 온도값을 수신하고, 수신된 배기가스 온도에 대응하여 가열온도를 조절하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 연소부(200)는, 해당 차량의 ECU와 연결되어, ECU가 배기가스 온도에 대응하여 설정된 가열온도값에 따라 가열되도록 상기 연소부(200)를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 열교환부(300)는, 상기 내부공간(101)에 설치되고, 배기가스의 유로를 형성하며, 내부공간(101)을 유동하는 배기가스의 체류시간을 증가시켜 상기 연소부(200)로 공급된 열을 효과적으로 확보할 수 있도록 하고, 공급된 열을 지속적으로 유지하도록 하는 역할을 한다.
상기 열교환부(300)는, 상기 하우징 내 배기가스의 체류시간을 증가시켜 열공급시간을 충분히 확보할 수 있도록 상기 배기가스가 지그재그 형태로 유동하도록 유로가 형성될 수 있다.
이를 위해, 상기 열교환부(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 유로판(310)들을 포함하여, 유입된 배기가스가 유로판(310)들을 통하여 지그재그로 유동하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 열교환부(300)는, 배기가스를 지그재그로 유동되게 하는 다양한 실시예의 유로판(310,320)들이 적용될 수 있다.
이에 대한 제1실시예로 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유로판(310)들은, 외측유로판(311)과, 내측유로판(312)들로 구성될 수 있다.
먼저, 상기 외측유로판(311)은, 'ㄷ'자 형상으로 상기 내부공간(101)에 이격되게 배치되며, 상기 하우징부(100)의 일측 중앙부로 유입된 배기가스를 양측으로 분기시켜 하우징부(100)의 타측으로 유동시킨다.
이때, 상기 외측유로판(311)은, 상기 하우징부(100)의 길이방향을 따라 배치되어 배기가스를 하우징부(100)의 길이방향으로 유동시킨다.
상기 내측유로판(312)은, 상기 외측유로판(311)의 내측에 이격되게 위치하고 상기 하우징부(100)의 길이방향을 따라 배치되어 배기가스를 수평한 방향으로 유동시킨다.
여기서, 상기 내측유로판(312)은, 일측 단부가 상기 유출구(120)에 연결되어, 상기 외측유로판(311)으로부터 가이드 된 배기가스를 유출구(120) 측으로 유동시킨다. 한편, 상기 내측유로판(312)은, 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구성되는 경우 외 보다 많은 개수로 구성되어 배기가스의 유동방향 전환횟수를 보다 증가시킬 수 있음은 물론이며, 이러한 구성은 상기 하우징부(100)의 크기 또는 유출구(120)의 위치에 따라 다양하게 설계 가능하다.
도 3은 상기한 유로판(320)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 유로판(320)들은, 서로 교번하여 이격되게 배열되는 복수개의 제1유로판(321)들과, 제2유로판(322)들을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유로판(321)들은, 각각 일단이 하우징부(100a)의 일측 내측면에 결합되고 타단이 하우징부(100a)의 타측 내측면에 이격되도록 배치되며, 상기 하우징부(100a)의 길이방향을 따라 배치되어 배기가스를 하우징부(100a)의 길이방향으로 유동시킨다.
상기 제2유로판(322)들은, 각각 일단이 하우징부(100a)의 일측 내측면에 이격되고 타단이 하우징부(100a)의 타측 내측면에 결합되며, 상기 하우징부(100a)의 길이방향을 따라 배치되어 배기가스를 하우징부(100a)의 길이방향으로 유동시킨다.
상기한 바에 따르면, 상기 하우징부(100a)로 유입된 배기가스는, 상기 제1유로판(321)들과 제2유로판(322)들에 의하여 도면에서 좌우방향을 따라 지그재그로 유동하여 유출된다.
한편, 도시하지 않았지만, 상기 유로판(310,320)들은, 상기 하우징부(100,100a)의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 배열되어 유입된 배기가스가 하우징부(100100a)의 폭방향을 따라 지그재그로 유동되게 구성될 수 있으며, 나아가 상기 하우징부(100,100a)의 내부에 경사지게 배열되어 배기가스의 유동방향을 다양하게 구성할 수 있다.
상기 열교환부(300)는, 배기가스와의 접촉면적을 증가시킴으로써 열전달 효율을 증가시킬 수 있는 다양한 실시예가 적용가능하다.
이에 대한 일 실시예로 도 3에 도시된 바와 같이 상기 열교환부(300)는, 상기 유로판(320)에 결합하여 배기가스와의 접촉면적을 증가시키는 결합핀(330)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 결합핀(330)은, 상기 유로판(320)에 대하여 수직 또는 경사지게 결합되고 복수개가 서로 이격되게 배열되어 배기가스와의 접촉면적을 증가시킬 수 있으며, 배기가스의 유동저항을 고려하여 그 높이를 다양하게 할 수 있다.
또한, 상기한 배기가스와의 접촉면적을 증가시키기 위한 다른 실시예로, 상기 유로판(310,320)은, 요철부(미도시)가 형성될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 상기 온도유지부(400)에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 온도유지부(400)는, 상기 후처리장치(90)에 설치되어, 후처리장치(90)의 온도를 유지하는 역할을 한다. 상세하게, 상기 온도유지부(400)는, 해당 차량의 엔진(10) 또는 모터(60)를 통하여 가열된 열공급유체의 열을 후처리장치(90)에 전달하여 상기 후처리장치(90)의 온도를 유지하도록 구성될 수 있다.
상기 온도유지부(400)는, 열공급관(410)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 열공급관(410)은, 상기 후처리장치(90)에 설치되며, 내부로 상기 열공급유체가 유동하도록 구성된다. 이때, 상기 열공급관(410)은, 열공급유체의 열을 후처리장치(90)에 전달할 수 있도록 상기 후처리장치(90)의 외측면에 접촉되게 설치되거나, 또는 후처리장치(90)의 하우징 내부에 설치될 수도 있다.
상기 열공급유체는, 해당 하이브리드 자동차의 냉각수 또는 엔진오일을 이용할 수 있다. 이는, 별도의 외부열원 공급 없이 해당 차량의 냉각수 또는 엔진오일을 공유함으로써 에너지효율 및 활용성을 증가시킬 수 있기 때문이다.
한편, 상기와 같이 냉각수와 엔진오일을 열공급유체로 사용하는 경우, 상기 열공급관(410)은 냉각수가 유동하는 냉각수유동관과, 엔진오일이 유동하는 오일유동관으로 각각 분리하여, 상기 냉각수유동관과 오일유동관이 후처리장치(90)에 설치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 온도유지부(400)는, 하이브리드 자동차에서 내연기관의 작동이 중단되는 EV모드에서도 온도하락을 지연시킬 수 있다.
이하에서는, 상기 열공급관(410)의 다양한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
제1실시예로 도 4를 참조하면, 상기 열공급관(410)은, 상기 후처리장치(90)의 길이방향을 따라 지그재그 형상으로 배열되어, 열공급유체가 배기가스의 유동방향을 따라 유동하도록 구성될 수 있다.
또한 제2실시에로 도 5를 참조하면, 상기 열공급관(420)은, 상기 후처리장치(90)의 폭방향을 따라 지그재그 형상으로 배열되어, 열공급유체가 배기가스의 유동방향에 대하여 수직한 방향으로 유동하도록 구성될 수 있다.
또한 제3실시예로 도 6을 참조하면, 상기 열공급관(430)은, 상기 후처리장치(90)의 외측면을 코일형태로 감겨지도록 배열되어, 열공급유체가 후처리장치(90)의 외주방향을 따라 유동하도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 온도유지부(400,400a,400b)는, 금속 대비 열용량이 높은 열공급유체를 활용하여 후처리장치(90)의 전체적인 열용량을 높이고 이에 따른 후처리장치(90)의 온도를 유지할 수 있으며, 최적의 열효율을 위해 냉각은 일정온도만을 유지하며 그 이상으로 방출되는 열은 대부분 버려지는 내연기관의 특성을 고려하여 해당 차량의 냉각수나 엔진오일을 열공급유체로 활용함으로써 에너지 활용도를 높일 수 있다. 또한, 이렇게 상승된 열용량으로 인하여 내연기관의 작동이 중지된 기간에도 후처리장치(90)의 온도하락률을 낮게 유지할 수 있어 차량 전반에 걸쳐 촉매활성화 온도의 변동폭을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 엔진 20 : 발전기
30 : 컨버터 40 : 배터리부
50 : 인버터 60 : 모터
70 : 변속기 90 : 후처리장치
100.100a : 하우징부 101 : 내부공간
110 : 유입구 120 : 유출구
200 : 연소부 300 : 열교환부
310,320 : 유로판 311 : 외측유로판
312 : 내측유로판 321 : 제1유로판
322 : 제2유로판 330 : 결합핀
400, 400a,400b : 온도유지부 410.420.430 : 열공급관

Claims (11)

  1. 엔진과 모터를 동력원으로 하여 구동되는 하이브리드 자동차에 설치되어, 배기라인에 설치된 후처리장치의 활성화온도를 유지하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템에 있어서,
    상기 후처리장치의 전방 상기 배기라인에 설치되고, 배기가스가 유입되는 유입구와, 내부공간의 배기가스를 배출시켜 상기 후처리장치로 공급하는 유출구가 형성된 하우징부와;
    상기 하우징부에 결합하여 상기 내부공간의 상기 배기가스를 가열하는 연소부와;
    상기 내부공간에 설치되고, 상기 배기가스의 체류시간을 증가시키도록 상기 배기가스의 유로를 형성하는 열교환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소부는,
    상기 하우징부의 외측에 설치되는 히터코일을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소부는,
    상기 엔진 또는 상기 모터로부터 동력을 공급받아 상기 히터코일을 가열시키도록 구성됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환부는,
    상기 배기가스가 지그재그 형태로 유동하도록 유로를 형성하는 복수개의 유로판들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열교환부는,
    상기 유로판에 결합하여 상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시키는 결합핀을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유로판은,
    상기 배기가스와의 접촉면적을 증가시키기 위하여 요철부가 형성됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후처리장치의 활성화온도 제어시스템은,
    상기 후처리장치에 설치되고, 상기 엔진 또는 상기 모터를 통하여 가열된 열공급유체를 통하여 상기 후처리장치의 온도를 유지하는 온도유지부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열공급유체는,
    상기 하이브리드 자동차의 냉각수를 적용하는 것을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 열공급유체는,
    상기 하이브리드 자동차의 엔진오일을 적용하는 것을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도유지부는,
    상기 후처리장치에 설치되고, 내부로 상기 열공급유체가 유동하도록 구성되는 열공급관을 포함하여 구성되고,
    상기 열공급관은,
    상기 후처리장치의 길이방향을 따라 지그재그 형상으로 배열됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도유지부는,
    상기 후처리장치에 설치되고, 내부로 상기 열공급유체가 유동하도록 구성되는 열공급관을 포함하여 구성되고,
    상기 열공급관은,
    상기 후처리장치의 폭방향을 따라 지그재그 형상으로 배열됨을 특징으로 하는 후처리장치의 활성화온도 제어시스템.
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