KR20220078253A - Gas heat pump and the control method thereof - Google Patents
Gas heat pump and the control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220078253A KR20220078253A KR1020200167596A KR20200167596A KR20220078253A KR 20220078253 A KR20220078253 A KR 20220078253A KR 1020200167596 A KR1020200167596 A KR 1020200167596A KR 20200167596 A KR20200167596 A KR 20200167596A KR 20220078253 A KR20220078253 A KR 20220078253A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- branch pipe
- exhaust gas
- gas
- branch
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/204—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using an exhaust gas igniter, e.g. a spark or glow plug, without introducing fuel into exhaust duct
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
- F01N2410/14—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of excessive pressure, e.g. using a safety valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
- F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2327/00—Refrigeration system using an engine for driving a compressor
- F25B2327/001—Refrigeration system using an engine for driving a compressor of the internal combustion type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
본 발명은, 연소작용에 의해 가동되는 엔진; 상기 엔진과 연결되어 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되는 유입관부와, 상기 유입관부로부터 분지된 복수개의 분지관부를 포함하는 배기관; 상기 유입관부로부터 상기 분지관부로 유입되는 배기가스의 양을 조절하는 다방밸브; 상기 복수개의 분지관부의 하류에 배치되고, 각각 내부에 상기 배기가스를 정화하는 촉매제가 배치되는 복수개의 촉매컨버터; 상기 복수개의 분지관부를 서로 연결하는 바이패스관; 상기 복수개의 분지관부에 각각 설치되는, 연료가스를 분사하는 인젝터와 분사된 상기 연료가스를 점화하는 점화플러그; 상기 복수개의 촉매컨버터의 하류에 배치되어, 상기 정화된 공기와 외부공기를 열교환시키는 열교환기; 및 상기 열교환기를 통과한 배기가스를 외부로 토출하는 배기라인을 포함하는 가스 히트 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to an engine operated by combustion; an exhaust pipe connected to the engine and including an inlet pipe part through which exhaust gas discharged from the engine is introduced, and a plurality of branch pipe parts branched from the inlet pipe part; a multi-way valve for controlling the amount of exhaust gas flowing into the branch pipe from the inlet pipe; a plurality of catalytic converters disposed downstream of the plurality of branch pipes, each having a catalyst for purifying the exhaust gas disposed therein; a bypass pipe connecting the plurality of branch pipe parts to each other; an injector for injecting fuel gas and a spark plug for igniting the injected fuel gas, each of which is installed in the plurality of branch pipes; a heat exchanger disposed downstream of the plurality of catalytic converters to exchange heat between the purified air and external air; and an exhaust line for discharging the exhaust gas that has passed through the heat exchanger to the outside.
Description
본 발명은 가스 히트 펌프(GHP)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매컨버터를 교번으로 사용 및 재생하여 배기가스의 정화와 촉매컨버터의 재생이 동시에 이루어지는 가스 히트 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a gas heat pump (GHP), and more particularly, to a gas heat pump in which exhaust gas purification and regeneration of a catalytic converter are simultaneously performed by alternately using and regenerating a catalytic converter.
엔진의 하류에는 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 대기오염물질을 정화하기 위해 촉매컨버터가 배치된다. 한편, LNT 촉매와 같이 대기오염물질을 흡착하는 촉매의 경우에는 대기오염물질 저감 성능이 지속적이지 못하고 오래 사용할수록 현저히 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위해, 촉매를 장시간 사용한 후에는 반드시 촉매에 흡착된 오염물질을 탈착시켜야 한다.A catalytic converter is disposed downstream of the engine to purify air pollutants contained in exhaust gas discharged from the engine. On the other hand, in the case of a catalyst that adsorbs air pollutants, such as an LNT catalyst, the air pollutant reduction performance is not continuous, and the longer it is used, the significantly deteriorated. To solve this problem, after using the catalyst for a long time, it is necessary to desorb the contaminants adsorbed on the catalyst.
그러나, 엔진이 장시간 정속으로 구동되는 가스 히트 펌프에 대기오염물질 저감수단으로써 LNT 촉매를 사용할 경우, 엔진의 중단이나 일시적 과잉 운전 없이 가스 히트 펌프의 성능을 유지하면서 동시에 촉매를 재생시키기는 것은 어렵다는 문제가 있다.However, when an LNT catalyst is used as a means for reducing air pollutants in a gas heat pump in which the engine is driven at a constant speed for a long time, it is difficult to regenerate the catalyst while maintaining the performance of the gas heat pump without stopping the engine or temporarily overrunning the engine. there is
1. 공개특허공보 10-2017-00436931. Unexamined Patent Publication No. 10-2017-0043693
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수개의 촉매컨버터를 교번으로 사용 및 재생시킴으로써, 장시간 정속으로 운전하더라도 대기오염물질 감소 성능 및 냉난방 성능이 유지되는 가스 히트 펌프를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a gas heat pump that maintains air pollutant reduction performance and cooling/heating performance even when operated at a constant speed for a long time by using and regenerating a plurality of catalytic converters alternately.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 엔진으로부터 배출된 배기가스 일부를 촉매컨버터의 재생에 활용함으로써, 신속하게 촉매컨버터를 재생시키는 가스 히트 펌프를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a gas heat pump that rapidly regenerates a catalytic converter by utilizing a portion of exhaust gas discharged from an engine for regeneration of the catalytic converter.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 기술적과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프는, 연소작용에 의해 가동되는 엔진, 상기 엔진과 연결되어 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되는 유입관부와, 상기 유입관부로부터 분지된 복수개의 분지관부를 포함하는 배기관, 상기 유입관부로부터 상기 분지관부로 유입되는 배기가스의 양을 조절하는 다방밸브, 상기 복수개의 분지관부의 하류에 배치되고, 각각 내부에 상기 배기가스를 정화하는 촉매제가 배치되는 복수개의 촉매컨버터, 상기 복수개의 분지관부를 서로 연결하는 바이패스관, 상기 복수개의 분지관부에 각각 설치되는, 연료가스를 분사하는 인젝터와 분사된 상기 연료가스를 점화하는 점화플러그, 상기 복수개의 촉매컨버터의 하류에 배치되어, 상기 정화된 공기와 외부공기를 열교환시키는 열교환기, 및 상기 열교환기를 통과한 배기가스를 외부로 토출하는 배기라인을 포함한다.A gas heat pump according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem includes an engine operated by a combustion action, an inlet pipe part connected to the engine and exhaust gas discharged from the engine inlet, and the inlet pipe part An exhaust pipe including a plurality of branch pipe parts branched from, a multi-way valve for controlling the amount of exhaust gas flowing from the inlet pipe part to the branch pipe part, disposed downstream of the plurality of branch pipe parts, each of the exhaust gas inside A plurality of catalytic converters in which a purifying catalyst is disposed, a bypass pipe connecting the plurality of branch pipe parts to each other, an injector for injecting fuel gas installed in each of the plurality of branch pipe parts, and ignition for igniting the injected fuel gas a plug, a heat exchanger disposed downstream of the plurality of catalytic converters to exchange heat between the purified air and external air, and an exhaust line for discharging exhaust gas passing through the heat exchanger to the outside.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 바이패스관에 설치되어 상기 바이패스관을 폐쇄하거나 개방하는 바이패스밸브를 포함한다.In order to achieve the above technical object, a bypass valve is installed in the bypass pipe to close or open the bypass pipe.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 바이패스관은 직선상으로 배치된다.In order to achieve the above technical problem, the bypass pipe is arranged in a straight line.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 다방밸브는 상기 분지관부가 분지되는 분지점에 배치되어, 복수개의 분지관부 중 적어도 어느 하나로 배출되는 배기가스의 유입량을 조절하거나 적어도 어느 하나의 분지관부를 폐쇄한다.In order to achieve the above technical task, the multi-way valve is disposed at a branch point where the branch pipe part is branched, and controls the inflow of exhaust gas discharged to at least one of a plurality of branch pipe parts or closes at least one branch pipe part .
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 복수개의 촉매컨버터의 하류에 대기오염물질 센서가 배치된다.In order to achieve the above technical problem, an air pollutant sensor is disposed downstream of the plurality of catalytic converters.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프 제어방법은, 상기 엔진으로부터 배출된 배기가스가 통과하는 제1, 2 분지관부 중 제1 분지관부를 개방하고 제2 분지관부를 폐쇄하는 단계, 상기 제1 분지관부를 통과하는 배기가스의 일부를 상기 제2 분지관부로 공급하는 단계, 상기 제1 분지관부를 통과하는 배기가스는 제1 분지관부의 하류에 배치된 제1 촉매컨버터에 통과시켜 정화하고, 상기 제2 분지관부에는 연료가스를 주입 및 연소시켜 상기 제2 분지관부의 하류에 배치된 제2 촉매컨버터를 재생하는 단계를 포함한다.In a gas heat pump control method according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, the first branch pipe part among the first and second branch pipe parts through which the exhaust gas discharged from the engine passes, and the second branch pipe part Closing step, supplying a portion of the exhaust gas passing through the first branch pipe to the second branch pipe section, the exhaust gas passing through the first branch pipe section is a first catalyst disposed downstream of the first branch pipe section and regenerating a second catalytic converter disposed downstream of the second branch pipe by passing it through a converter for purification, and injecting and burning fuel gas into the second branch pipe.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 제1, 제2 촉매컨버터를 통과한 가스를 외부공기와 열교환시킨 다음 외부로 배출하는 단계를 더 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the method further includes the step of exchanging the gas passing through the first and second catalytic converters with external air and then discharging the gas to the outside.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 배기가스 일부를 공급하는 단계는, 상기 제1 분지관부와 상기 제2 분지관부를 연결하는 바이패스관을 통하여 공급된다.In order to achieve the above technical problem, the supplying of a portion of the exhaust gas is supplied through a bypass pipe connecting the first branch pipe part and the second branch pipe part.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 바이패스관에 설치된 바이패스밸브를 제어하여 상기 바이패스관이 개방되거나 폐쇄되는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical object, the bypass pipe is opened or closed by controlling a bypass valve installed in the bypass pipe.
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프는, 엔진이 장시간 운전되어도 복수개의 촉매컨버터를 교번으로 사용 및 재생함으로써 대기오염물질 감소 성능 및 냉난방 성능을 유지할 수 있다.The gas heat pump according to the embodiment of the present invention can maintain air pollutant reduction performance and air conditioning performance by alternately using and regenerating a plurality of catalytic converters even when the engine is operated for a long time.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프는, 배기가스의 일부를 촉매컨버터의 재생작용에 활용함으로써 불완전 연소된 연료가스가 연소되어 연비가 개선되는 효과가 있다.In addition, the gas heat pump according to the embodiment of the present invention has an effect of improving fuel efficiency by burning incompletely burned fuel gas by utilizing a portion of exhaust gas for the regeneration action of the catalytic converter.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프는, 고온의 배기가스의 일부를 촉매컨버터의 재생작용에 활용함으로써 촉매컨버터를 신속하게 재생시키는 효과가 있다.In addition, the gas heat pump according to the embodiment of the present invention has an effect of rapidly regenerating the catalytic converter by utilizing a portion of the high temperature exhaust gas for the regeneration action of the catalytic converter.
도 1은 두 개의 촉매컨버터가 배기가스를 정화하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 2는 하나의 촉매컨버터는 배기가스를 정화하고, 다른 촉매컨버터는 재생되는 것을 나타낸 모식도이다.
도 3은 두 개의 촉매컨버터가 재생되는 것을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어방법의 블록도이다.
도 5는 LNT 촉매의 정화 및 재생 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 공연비에 따른 배기가스의 성분을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram showing that two catalytic converters purify exhaust gas.
2 is a schematic diagram showing that one catalytic converter purifies exhaust gas and the other catalytic converter is regenerated.
3 is a schematic diagram showing that two catalytic converters are regenerated.
4 is a block diagram of a control method according to an embodiment of the present invention.
5 shows the purification and regeneration process of the LNT catalyst.
6 is a graph showing the composition of exhaust gas according to the air-fuel ratio.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프에 적용된 복수개의 촉매컨버터(41, 42)는 LNT(Lean NOx Trap) 촉매로 구성된다. 상기 LNT 촉매 이외에도 다른 촉매로 구성될 수 있다.The plurality of
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프(1)는 연소작용에 의해 가동되는 엔진(15); 엔진(15)과 연결되어 엔진(15)으로부터 배출되는 배기가스(c)가 유입되는 유입관부(21)와, 유입관부(21)로부터 분지된 복수개의 분지관부(22a, 22b)를 포함하는 배기관(20); 상기 유입관부(21)로부터 상기 분지관부(22a, 22b)로 유입되는 배기가스(c)의 양을 조절하는 다방밸브(23); 복수개의 분지관부(22a, 22b)의 하류에 배치되고, 각각 내부에 배기가스(c)를 정화하는 촉매제가 배치되는 복수개의 촉매컨버터(41, 42); 복수개의 분지관부(22a, 22b)를 서로 연결하는 바이패스관(31); 복수개의 분지관부(22a, 22b)에 각각 설치되는, 연료가스(d)를 분사하는 인젝터(24a, 24b)와 분사된 연료가스(d)를 점화하는 점화플러그(미도시); 상기 복수개의 촉매컨버터(41, 42)의 하류에 배치되어, 정화된 공기와 외부공기를 열교환시키는 열교환기(60); 및 열교환기(60)를 통과한 배기가스(e)를 외부로 토출하는 배기라인(70)을 포함할 수 있다.1 to 3 , a
엔진(15)의 상류에는 외부 공기에 포함된 이물질을 여과하는 필터(11), 여과된 외부 공기(a)와 연료가스(b)를 혼합하여 혼합기를 생성하는 믹서(12), 엔진(15)으로 유입되는 상기 혼합기의 양을 조절하는 밸브(13), 믹서(12)와 엔진(15)을 연결하는 흡기매니폴드(14)가 배치될 수 있다.Upstream of the
엔진(15)에서 배출된 배기가스는 배기매니폴드(16)를 따라 유입관부(21)로 토출되고, 유입관부(21)를 통해 배기관(20)으로 유입된다.The exhaust gas discharged from the
인젝터는 제1 인젝터(24a)와 제2 인젝터(24b)로 구비될 수 있다. 제1 인젝터(24a)는 제1 분지관부(22a)에 설치되고, 제2 인젝터(24b)는 제2 분지관부(22a)에 설치된다.The injector may include a
한편, 제1, 제2 인젝터(24a, 24b)에서 분사된 연료가스(d)를 연소시키기 위해 점화플러그(미도시)가 복수개의 분지관부(22a, 22b)에 설치될 수 있다. 또는 상기 점화플러그(미도시)는 제1, 제2 인젝터(24a, 24b)에 결합되어 형성될 수 있다. Meanwhile, a spark plug (not shown) may be installed in the plurality of
도 1은 두 개의 촉매컨버터(41, 42)가 배기가스(c)를 정화하는 것을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing that two
다방밸브(23)가 제1, 제2 분지관부(22a, 22b)를 개방하고, 배기가스(c)는 제1, 제2 분지관부(22a, 22b)를 따라 유동하고, 각각 제1, 제2 촉매컨버터(41, 42)를 통과하여 정화된다. 이후 합지관(50)을 통해 열교환기(60)로 유입되고, 열교환기(60)에서 외부공기와 열교환한다. The
한편, 다방밸브(23)는 복수개의 분지관부(22a, 22b)가 분지되는 분지점에 배치되어, 복수개의 분지관부(22a, 22b) 중 적어도 어느 하나로 배출되는 배기가스의 유입량을 조절하거나 적어도 어느 하나의 분지관부(22a, 22b)를 폐쇄할 수 있다.On the other hand, the
외부공기와 열교환을 마친 배기가스(e)는 배기라인(70)을 통해 외부로 배기된다. The exhaust gas (e) after heat exchange with the outside air is exhausted to the outside through the exhaust line (70).
배기라인(70)에는 대기오염물질센서(80)가 배치될 수 있다. 또는 배기라인(70) 뿐만 아니라 복수개의 촉매컨버터(41, 42)의 하류에 배치될 수 있다.An
대기오염물질센서(80)는 촉매컨버터(41, 42)에 의해 정화된 가스에 포함된 대기오염물질의 농도를 측정한다.The
바이패스관(31)에는 바이패스관(31)을 폐쇄하거나 개방하는 바이패스밸브(32)가 설치될 수 있다. 바이패스밸브(32)는 제1 분지관부(22a) 내부의 배기가스의 일부를 제2 분지관부(22b)로 바이패스시키거나, 제2 분지관부(22b) 내부의 배기가스의 일부를 제1 분지관부(22a)로 바이패스시킨다.A
도 1의 경우, 바이패스밸브(32)가 잠금되어 바이패스관(31)으로의 배기가스(c`)의 유동이 차단된다. 바이패스관(31)을 유동하면서 고온의 배기가스의 열에너지가 손실될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 바이패스밸브(32)는 선택적으로, 제1 및 제2 촉매컨버터(41, 42)가 각각 정화작용 및 재생작용을 할 때에 개방된다.In the case of FIG. 1 , the
바이패스관(31)은 직선상으로 배치될 수 있다. 바이패스관(31)을 통과하는 배기가스(c`)의 경로가 단축되므로, 바이패스관(31)을 통과하는 배기가스(c`)의 열손실을 감소시킬 수 있다.The
한편, 도 5는 LNT 촉매의 질소산화물(NOx) 흡착 및 탈착 과정을 나타낸 것으로, 질소산화물이 LNT 촉매를 통과할 경우 LNT 촉매에 흡착되므로 배기단에서는 질소산화물이 검출되지 않게 된다. On the other hand, FIG. 5 shows the nitrogen oxide (NOx) adsorption and desorption process of the LNT catalyst. When nitrogen oxide passes through the LNT catalyst, it is adsorbed to the LNT catalyst, so that nitrogen oxide is not detected in the exhaust stage.
질소산화물이 LNT 촉매에 다량 흡착된 상태에서 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)가 통과할 경우 LNT 촉매에 흡착된 질소산화물과 반응하여 수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 질소(N2)와 같은 무독성의 기체가 배출된다.When carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) pass through a state in which nitrogen oxides are adsorbed to the LNT catalyst in large amounts, they react with the nitrogen oxides adsorbed on the LNT catalyst to produce water vapor (H2O), carbon dioxide (CO2), and nitrogen (N2). Non-toxic gas is emitted.
한편, 도 6은 공연비에 따른 배기가스의 성분을 나타낸 것으로, 엔진(15)은 고효율 운전 구간에 해당하는 공연비로 상기 혼합기를 연소시킴으로써 작동된다. 그러나, 촉매컨버터(41, 42)의 재생작용이 이루어질 때는 인젝터(24a, 24b)에서 재생구간에 해당하는 공연비로 연료가스(d)를 분사하고, 점화플러그(미도시)에 의해 연소한다.Meanwhile, FIG. 6 shows the components of exhaust gas according to the air-fuel ratio, and the
따라서, 엔진(15)에서는 고효율 운전 구간에 해당하는 공연비의 혼합기를 연소시켜 질소산화물이 배기가스(c)에 다량 포함된다. Accordingly, the
인젝터(24a, 24b)에서 분사된 재생 구간에 해당하는 공연비의 연료가스(d)를 연소시켜 일산화탄소, 탄화수소가 연소 생성물에 다량 포함된다. By burning the fuel gas (d) of the air-fuel ratio corresponding to the regeneration section injected from the injectors (24a, 24b), carbon monoxide and hydrocarbons are included in a large amount in the combustion product.
이에 따라, 제1 촉매컨버터(41)에서는 배기가스(c)에 포함된 질소산화물을 흡착하는 배기가스 정화작용이 일어나고, 제2 촉매컨버터(42)에서는 다량의 일산화탄소, 탄화수소가 통과함으로써 질소산화물을 탈착하는 재생작용이 일어난다.Accordingly, in the first
한편, 바이패스밸브(32)를 개방하여, 바이패스관(31)을 통해 제1 분지관부(22a)로 흐르는 배기가스(c)의 일부를 제2 분지관부(22b)에 공급함으로써, 상기 배기가스(c)의 일부에 포함된 연소되지 않은 연료가스를 추가적으로 연소시킬 수 있다.On the other hand, by opening the
또한, 고온의 배기가스(c)를 제2 촉매컨버터(42)에 통과시킴으로써, 재생작용이 원활하게 일어나기 위한 촉매제의 최적온도 도달시간을 단축시킬 수 있다.In addition, by passing the high-temperature exhaust gas c through the second
도 2는 제1 촉매컨버터(41)가 배기가스 정화작용을 하고, 제2 촉매컨버터(42)는 재생작용을 하는 것을 나타낸 것이다.2 shows that the first
다방밸브(23)는 제1 분지관부(22a)는 개방하고 제2 분지관부(22b)는 폐쇄하도록 절환된다. The
엔진(15)으로부터 배출된 배기가스(c)는 제1 분지관부(22a)를 따라 제1 촉매컨버터(41)를 통과하여 정화되고, 제2 인젝터(24b)로부터 분사된 연료가스(d)가 연소되어 제2 촉매컨버터(42)를 통과하고, 제2 촉매컨버터(42)는 재생된다.The exhaust gas c discharged from the
도 3은 두 개의 촉매컨버터(41, 42)가 재생되는 것을 나타낸 모식도이다. 3 is a schematic diagram showing that the two
제1, 제2 인젝터(24a, 24b)에서 연료가스(d)가 분사되고, 상기 점화플러그(미도시)에 의해 연소되어 제1, 제2 촉매컨버터(41, 42)를 재생한다.The fuel gas d is injected from the first and
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프(1) 제어방법은, 연료가스(b)를 연소시켜 엔진(15)을 가동하는 단계(S10), 엔진(15)으로부터 배출된 배기가스(c)가 통과하는 제1, 2 분지관부(22a, 22b) 중 제1 분지관부(22a)를 개방하고 제2 분지관부(22b)를 폐쇄하는 단계(S20), 제1 분지관부(22a)를 통과하는 배기가스(c)의 일부를 제2 분지관부(22b)로 공급하는 단계(S30), 제1 분지관부(22a)를 통과하는 배기가스(c)는 제1 분지관부(22a)의 하류에 배치된 제1 촉매컨버터(41)에 통과시켜 정화하고, 제2 분지관부(22b)에는 연료가스(d)를 주입 및 연소시켜 상기 제2 분지관부(22b)의 하류에 배치된 제2 촉매컨버터(42)를 재생하는 단계;를 포함할 수 있다.Referring to Figure 4, the gas heat pump (1) control method according to the embodiment of the present invention, the step of operating the
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프(1) 제어방법은, 제1, 제2 촉매컨버터(41, 42)를 통과한 가스를 외부공기와 열교환시킨 다음 외부로 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for controlling the
제1 분지관부(22a) 개방 및 제2 분지관부(22b) 폐쇄 단계(S20)는 다방밸브(23)를 절환하여 진행될 수 있다.The steps of opening the first
제1 분지관부(22a)를 통과하는 배기가스 일부를 제2 분지관부(22b)로 공급하는 단계(S30)는 제1 분지관부(22a)와, 제2 분지관부(22b)를 연결하는 바이패스관(31)을 통하여 공급하는 단계일 수 있다.The step (S30) of supplying a portion of the exhaust gas passing through the first
한편, 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프 제어방법은, 바이패스관(31)에 설치된 바이패스밸브(32)를 제어하여 바이패스관(31)이 개방되거나 폐쇄되는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the gas heat pump control method according to an embodiment of the present invention may further include the step of controlling the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트 펌프 제어방법은, 제1, 2 촉매컨버터(41, 42)의 하류에 배치된 대기오염물질센서(80)에서 기준치 이상의 오염물질 농도가 측정될 경우, 제1 분지관부(22a)는 개방하고, 제2 분지관부(22b)는 폐쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. On the other hand, in the gas heat pump control method according to the embodiment of the present invention, when the pollutant concentration higher than the reference value is measured by the
사용자의 임의 조작에 의해 촉매컨버터의 재생 작용이 진행될 수도 있지만, 센서의 정보를 수신한 제어부에 의해 촉매컨버터의 재생 작용이 자동적으로 진행될 수도 있다.The regeneration operation of the catalytic converter may be performed by a user's arbitrary operation, but the regeneration operation of the catalytic converter may be automatically performed by the control unit receiving the sensor information.
앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.Any or other embodiments of the invention described above are not mutually exclusive or distinct. Certain embodiments or other embodiments of the present invention described above may be combined or combined with respective configurations or functions.
예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.For example, it means that configuration A described in a specific embodiment and/or drawings may be combined with configuration B described in other embodiments and/or drawings. That is, even if the coupling between the components is not directly described, it means that the coupling is possible except for the case where it is described that the coupling is impossible.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
15 : 엔진
20 : 배기관
24 : 인젝터
31 : 바이패스관
32 : 바이패스밸브
41, 42 : 제1, 제2 촉매컨버터
50 : 합지관
60 : 열교환기
70 : 배기라인
80 : 대기오염물질센서15 : engine
20: exhaust pipe
24 : injector
31: bypass pipe
32: bypass valve
41, 42: first and second catalytic converters
50: paper pipe
60: heat exchanger
70: exhaust line
80: air pollutant sensor
Claims (9)
상기 엔진과 연결되어 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되는 유입관부와, 상기 유입관부로부터 분지된 복수개의 분지관부를 포함하는 배기관;
상기 유입관부로부터 상기 분지관부로 유입되는 배기가스의 양을 조절하는 다방밸브;
상기 복수개의 분지관부의 하류에 배치되고, 각각 내부에 상기 배기가스를 정화하는 촉매제가 배치되는 복수개의 촉매컨버터;
상기 복수개의 분지관부를 서로 연결하는 바이패스관;
상기 복수개의 분지관부에 각각 설치되는, 연료가스를 분사하는 인젝터와 분사된 상기 연료가스를 점화하는 점화플러그;
상기 복수개의 촉매컨버터의 하류에 배치되어, 상기 정화된 공기와 외부공기를 열교환시키는 열교환기; 및
상기 열교환기를 통과한 배기가스를 외부로 토출하는 배기라인을 포함하는 가스 히트 펌프.engines powered by combustion;
an exhaust pipe connected to the engine and including an inlet pipe part through which exhaust gas discharged from the engine is introduced, and a plurality of branch pipe parts branched from the inlet pipe part;
a multi-way valve for controlling the amount of exhaust gas flowing into the branch pipe from the inlet pipe;
a plurality of catalytic converters disposed downstream of the plurality of branch pipes, each having a catalyst for purifying the exhaust gas disposed therein;
a bypass pipe connecting the plurality of branch pipe parts to each other;
an injector for injecting fuel gas and a spark plug for igniting the injected fuel gas, each of which is installed in the plurality of branch pipes;
a heat exchanger disposed downstream of the plurality of catalytic converters to exchange heat between the purified air and external air; and
and an exhaust line for discharging the exhaust gas that has passed through the heat exchanger to the outside.
상기 바이패스관에 설치되어 상기 바이패스관을 폐쇄하거나 개방하는 바이패스밸브를 포함하는 가스 히트 펌프.The method of claim 1,
A gas heat pump including a bypass valve installed on the bypass pipe to close or open the bypass pipe.
상기 바이패스관은 직선상으로 배치되는 가스 히트 펌프.The method of claim 1,
The bypass pipe is a gas heat pump disposed in a straight line.
상기 다방밸브는 상기 분지관부가 분지되는 분지점에 배치되어, 복수개의 분지관부 중 적어도 어느 하나로 배출되는 배기가스의 유입량을 조절하거나 적어도 어느 하나의 분지관부를 폐쇄하는 가스 히트 펌프.The method of claim 1,
The multi-way valve is disposed at a branch point where the branch pipe is branched, and controls the inflow of exhaust gas discharged to at least one of a plurality of branch pipe parts or closes at least one branch pipe part.
상기 복수개의 촉매컨버터의 하류에 대기오염물질 센서가 배치되는 가스 히트 펌프.The method of claim 1,
A gas heat pump in which an air pollutant sensor is disposed downstream of the plurality of catalytic converters.
상기 엔진으로부터 배출된 배기가스가 통과하는 제1, 2 분지관부 중 제1 분지관부를 개방하고 제2 분지관부를 폐쇄하는 단계;
상기 제1 분지관부를 통과하는 배기가스의 일부를 상기 제2 분지관부로 공급하는 단계;
상기 제1 분지관부를 통과하는 배기가스는 제1 분지관부의 하류에 배치된 제1 촉매컨버터에 통과시켜 정화하고, 상기 제2 분지관부에는 연료가스를 주입 및 연소시켜 상기 제2 분지관부의 하류에 배치된 제2 촉매컨버터를 재생하는 단계;를 포함하는 가스 히트 펌프 제어방법.operating an engine by burning fuel gas;
opening a first branch pipe part among first and second branch pipe parts through which the exhaust gas discharged from the engine passes and closing a second branch pipe part;
supplying a portion of the exhaust gas passing through the first branch pipe to the second branch pipe;
The exhaust gas passing through the first branch pipe is purified by passing through a first catalytic converter disposed downstream of the first branch pipe, and fuel gas is injected and combusted into the second branch pipe to be burned downstream of the second branch pipe. Gas heat pump control method comprising a; regenerating the second catalytic converter disposed in the.
상기 제1, 제2 촉매컨버터를 통과한 가스를 외부공기와 열교환시킨 다음 외부로 배출하는 단계를 더 포함하는 가스 히트 펌프 제어방법.7. The method of claim 6,
The gas heat pump control method further comprising the step of exchanging the gas passing through the first and second catalytic converters with external air and then discharging to the outside.
상기 배기가스 일부를 공급하는 단계는, 상기 제1 분지관부와 상기 제2 분지관부를 연결하는 바이패스관을 통하여 공급되는 가스 히트 펌프 제어방법.7. The method of claim 6,
In the step of supplying a portion of the exhaust gas, the gas heat pump control method is supplied through a bypass pipe connecting the first branch pipe part and the second branch pipe part.
상기 바이패스관에 설치된 바이패스밸브를 제어하여 상기 바이패스관이 개방되거나 폐쇄되는 단계를 포함하는 가스 히트 펌프 제어방법.9. The method of claim 8,
and controlling a bypass valve installed in the bypass pipe to open or close the bypass pipe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200167596A KR20220078253A (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Gas heat pump and the control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200167596A KR20220078253A (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Gas heat pump and the control method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220078253A true KR20220078253A (en) | 2022-06-10 |
Family
ID=81986868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200167596A KR20220078253A (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Gas heat pump and the control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220078253A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170043693A (en) | 2015-10-13 | 2017-04-24 | 현대자동차주식회사 | Lnt catalyst |
-
2020
- 2020-12-03 KR KR1020200167596A patent/KR20220078253A/en active Search and Examination
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170043693A (en) | 2015-10-13 | 2017-04-24 | 현대자동차주식회사 | Lnt catalyst |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7784276B2 (en) | Exhaust gas purifier and method of control therefor | |
JP4608347B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP5683267B2 (en) | Exhaust gas device and method for regenerating NOx trap and particle filter | |
US9702310B2 (en) | Method for regenerating lean NOx trap of exhaust purification system provided with lean NOx trap and selective catalytic reduction catalyst and exhaust purification system | |
US8528321B2 (en) | Exhaust purification system for internal combustion engine and desulfurization method for the same | |
CN103046984B (en) | Regenerative system and renovation process for diesel particulate filter device | |
US10287944B2 (en) | Exhaust purification system and method of desulfurizing lean NOx trap of exhaust purification system provided with lean NOx trap and selective catalytic reduction catalyst | |
JP2015102089A (en) | Lean knock strap desulfurizer and lean knock strap desulfurization method | |
JP2007509282A (en) | Intermittent use of synthesis gas to NOx traps and / or diesel engines | |
US7805931B2 (en) | Self-sustaining oxy-exothermal filter regeneration system | |
JP5282568B2 (en) | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system | |
KR101272944B1 (en) | System and method for regenerating soot of gasoline engine | |
JP2006046252A (en) | Exhaust emission control method and engine provided with exhaust emission control device | |
KR20220078253A (en) | Gas heat pump and the control method thereof | |
JP2004176636A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
KR100763411B1 (en) | Catalytic converter with multi-arrangement type for diesel engine | |
JP2006097469A (en) | Pm continuous regenerating method under low load on diesel engine | |
JP5266105B2 (en) | Desulfurization equipment | |
JP2008274760A (en) | Internal combustion engine | |
JP5085393B2 (en) | Exhaust purification device | |
KR100734899B1 (en) | System and method for after treatment of diesel engine using hc absorber catalyst | |
JP3557931B2 (en) | Internal combustion engine having a combustion heater | |
JP2008121493A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2006046253A (en) | Exhaust emission control method and engine provided with dpf device | |
KR0134700Y1 (en) | Catalyst converter heating apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |