KR900004360B1 - 자동차의 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차의 배기가스 정화장치

제 1 도는 본 발명의 계통도.

제 2 도는 본 발명의 장치를 구성하는 각종 밸브의 상세한 단면도.

제 3 도는 배기가스의 방출상태를 나타내는 비교선도.

제 4 도는 종래의 관련 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 냉각실 2,4 : 온도밸브

3 : 필터 5,5',6,7,9,9',9",9'" : 라인

8 : 체크밸브 10 : 흡기다기관

12 : 클리너 13 : 리드밸브(Reed Value)

14 : 배기다기관 15 : 촉매콘버터

16 : 진공밸브 17 : 2차 공기라인

18,18' : 왁스 19 : 감온부

C' : 컴퓨터 P : 피스톤

S : 센서 V : 밸브

이 발명은 엔진으로부터 불완전 연소된 배기가스가 대기중으로 방출되기 이전에 재연소시키려는 정화장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 온도상태에 따라 재연소 시기를 적절히 콘트롤하도록 구성하여 엔진운용의효율화를 기하면서도 유해가스의 방출을 제한하려는 것이다.

내연기관에 있어서, 불완전 연소되는 배기가스의 성분이 인체에 유해하다는 사실은 잘 알려져 있다.

이것은 수많은 차량으로부터 공해를 오염시키게 되었으며, 생존권의 심각성이 현실적으로 부딪히게 되자 당국에서는 이의 대응방안으로 유해가스(배기가스)의 과방출에 대한 규제법을 제도화 하였던 것이다.

유해가스의 과방출을 예방하려면 엔진내에서 완전 연소시키던가 또는 대기로 다달으기 전에 재연소시키는 방법이 현재로서는 가장 이상적으로 생각하고 있다.

그러나, 연료의 옥탄가를 향상시키고, 엔진의 구조를 최적하게 개선시킨다 하더라도 최초에 엔진을 가동시키면 완전연소를 기대할 수 없다.

더구나 엔진의 온도가 한랭한 상태에서 가동시키면 적정온도에 도달할때까지 불완전 연소가스가 생성되어 대기로 방출하게 됨으로 특히, 동절기에는 시동을 걸어둔 차량의 후미에서 장시간동안 백연이 발생되는 현상을 보아 왔던 것이다.

엔진을 윔업(Worm-Up)하는 상태에서 자연히 발생되는 백연가스를 억제하기 위하여 관련규제법을 적용시키는 것은 당위성이 없기에 백연을 감소시키는 기술개발이 절실히 요청되고 있는 실정이며, 최근에 일본에서 배기가스를 재연소시키는 정화장치가 제안되기에 이르렀다.

일본국 특허 공보소 60-48606(85년 10월 28일 공고)의 내용은 대체로 적절한 기술을 발휘하고 있으나 제 4 도와 같이 배기가스의 농도를 센서(S)에 의하여 감지하고 이를 컴퓨더(C')에 신호하여 각종 밸브(V)를 제어하도록 구성되어 있기 때문에 상당히 고가의 부품을 설치해야 하는 경제적 부담을 주게되는 것이다.

본 발명은 컴퓨터와 같이 가격이 높은 장치를 사용하지 않고도 백연가스의 발생시기를 감지하여 적절히대응할 수 있는 경제적인 재연소장치를 제공하려는데 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 엔진이 최적한 온도에 달했을때 재연소장치가 자동적으로 정지되어 엔진운용의효율화를 기할 수 있도록 하려는데 있다.

상기의 목적을 달성할 수 있는 특징은, 엔진의 온도상태에 따라 민감하게 반응하는 온도감지기의 기능 및 흡기관에 의한 진공력을 이용하여 도처에 설치된 밸브를 작동되게 하여 배기다기관에 설치된 촉매 콘버터로신기(新氣)가 공급되거나 차단되도록 하는 자동제어 시스템을 갖는 것이다.

본 발명에서는 자동차 시험법을 CVS-l0 Mode Hot Start에서 국내 배기규제법이 LA-4 Cold/HotStart로 변경 공고되었기 때문에 배출가스 시험중 Cold Start(냉각수온도 18∼65℃)에서 발생되는 미연소가스에 2차 공기를 공급할 수 있도록 Cold온도 범위에서 작동하는 실시예로서 설명하게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 구성을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

흡기다기관(10)의 냉각실(1)에는 2웨이(way)를 가진 온도밸브(2)와 필더(3)를 장착한 온도밸브(4)를 설치하여 흡기다기관(10)에 직접 연결시킨 라인(9)(9')을 구성하되, 한 라인(9')은 온도밸브(2)로 이어지고 다른 라인(9)은 온도밸브(4)와 진공밸브(16)로 이어지며, 또 다른 라인(9")(9''')은 합류되어 라인(7)으로 통하되 라인(7)에는 진공에 의하여 개폐되는 체크밸브(8)를 설치하여 리드밸브(13)와 라인(6)으로 연결하고, 통상의 촉매 콘버터(15)를 설치한 배기다기관(14)에는 이어 클리너(12)로부터 유입되는 2차 공기를 라인(l7)의 진공형성 유무에 따라 개폐 작동하는 리드밸브(13)가 연결된 것이다.

이러한 구성의 이해를 돕기 위하여 각 밸브를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 2 도(b)는 온도밸브(2WAY-THERMO VALVE)(4)로서 냉각심(1)에 장입된 감온부(19)에서 온도를감지하게 되는데, 냉각수온이 18℃이하에서 라인(9")(9")(9''')와 라인(5')(9)을 대기와 유통되고, 냉각수온이 18℃이상이 되어 온도밸브(4)내의 왁스(18')가 팽창하여 l차적으로 필터(3)와 통하는 라인(9''')의 입구를 대기와 차단시키는 한편, 온도밸브(4)에 연결관 라인(5')(5)(9)은 필터(3)를 통하여 대기와 유통이 이루어진다.

상기 라인(9''')이 대기와 차단된 상태에서 다시 냉각실(1)의 수온이 상숭하여 65℃이상이 되면, 온도밸브(4)내의 왁스(18')가 더욱 팽창하여 필터(3)와 통하는 라인(5')(5)(9)이 대기와 완전차단되고 진공스위치밸브(16)가 작동됨과 동시에 라인(5)(9)(9''')에는 진공이 형성된다.

이 진공력은 진공밸브(15)를 작동시켜 라인(6)의 진공을 대기로 누출되게 되고, 이때, 라인(7)(9'')의 진공역시 라인(6)을 따라 대기로 누출된다.

리드밸브(13)는 라인(7)과 연결하여 이 라인(7)에서 진공이 형성되면 리드밸브(13)를 열어주어 라인(17)의 2차 공기를 배기다기관(14)으로 누출시키는 작업을 하게 되는데, 라인(7)의 진공형성은 냉각수온이 18-65℃일때 발생되며 이에 따라 리드밸브(13)가 작동하게 된다.

이하 냉각수의 온도구간을 구분하여 본 발명의 계통의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 냉각수온이 18℃미만일때 온도밸브(2)(4)에는 아무런 영향이 없으므로 흡기다기관(10)에는 발생되는 진공은 라인(9)(9")(9''')를 순차적으로 거쳐서 필터(3)를 통해 대기상태로 되는 것과 라인(9)(5')를 거쳐서 필터(3)를 통해 대기상태가 되는 두 과정은 진공형성이 안되는데, 이는 리드밸브(13)를 작동시키는 작용을하지 못함으로 라인(17)의 2차 공급은 없게 된다.

2. 냉각수온이 18-65℃일때 냉각수온이 18℃이상이 되면, 온도밸브(4)의 왁스가 팽창되어 대기로 누출되는 라인(9''')의 진공이 차단되어 리드밸브(13)로 전달되며, 이때 흡기다기관(10)의 진공은 라인(9')(9")에 형성되며, 이 진공라인(9')(9")은 체크밸브(8)를 열어주게 되는 것으로서 체크밸브(8)가 열려지는 것은 체크밸브(8)를 거치기 전의 압력이 라인(7)의 압력(대기)브다 낮기 때문이다.

그러므로, 상기의 진공이 라인(9')(9")(7)을 따라서 형성되기 때문에 리드밸브(13)의 피스톤(P)이 상승되어 라인(17)의 2차 공기로 배기다기관(14)으로 주입된다. 이때에는 라인(5)(9)(5')은 온도밸브(4)의 필터(3)와 함께 대기로 유통되며 이상태에서는 라인(5) 대기압력〈진궁밸브 스프링력의 대비(對比)로 진공밸브(16)는 작동을 하지 않게 된다.

상기와 같이 라인(9')(9")(7)의 진공상태가 지속적으로 작용하여 2차 공기의 공급이 진행되면서 냉각수온이 60℃에 도달하면 온도밸브(2)의 왁스(l8)는 서서히 팽창하여 라인(9')(9")을 차단시킨다. 이때에는 흡기다기관(10)의 진공흐름이 냉각수온이 65℃에 도달되기 전까지 서서히 차단되면서 2차 공기를 계속 공급하여 배기가스를 정화하게 된다.

본 발명의 장치를 엔진에 구성하기 전(A)과 구성후(B)에 Cold구간에서 발생되는 미연소 가스중 CO의방출상태를 비교선도로 제 3 도에 도시하였으며, C는 자동차의 주행모드(Mode)를 나타낸다.

동일관 주행모드를 기준으로 시험했을때 HC와 CO의 결과치는 다음의 표와 같다.

표에서 본 바와같이 방출량은 l마일망 단위 g으로서, 촉매 콘버터를 통과하여 대기로 방출되는 HC의 양은 약 3배, CO의 양은 약 2배를 감소시키는 효과를 가져오게 된다.

3. 냉각수온이 65℃이상일때 온도밸브(4)의 왁스(18')는 더욱 팽창하여 제 2 도 나와 같이 필터(3)의 입구를 완전히 차단시킴과 동시에 라인(5')도 차단된다.

그러므로 라인(5')(9)(5)에는 진공이 형성되어 진공밸브(16)를 작동시켜 라인(6)을 대기와 서로 통하게한다.

65℃에 도달하기 전에는 라인(9")(9''')의 진공이 체크밸브(8)를 통해서 라인(7)에 잔류하다가 65℃이상이 되면 라인(9")(9''')(7)의 진공은 라인(6)을 거쳐서 대기로 유통되기 때문에 리드밸브(13)를 작동시키는 진공형성이 이루어지지 않아 리드밸브(13)는 원상태로 복귀되어 라인(17)에서 흐르는 2차 공기를 자동적으로차단한다.

이상, 냉각수의 온도구간에 따라서 살펴본 바와같이 엔진가동시에 흡기다기관에서 자연발생되는 진공력을이용하는 것은 특히 Cold구간시 유해한 미연소가스의 과방출량을 재연소하여 절감시킴으로서 차량으로 인한 대기오염을 방지할 수 있고, 또한 엔진운용에 있어서는 상당한 효율화를 가져오는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 흡기다기관(10)의 냉각실(1)에는 2웨이(way)를 가진 온도밸브(2)와 필터(3)를 장착한 온도밸브(4)를 설치하여 흡기다기관(10)에 직접 연결시킨 라인(9)(9)_D구성하되, 한 라인(9')은 온도밸브(2)로 이어지고 다른 라인(9)은 온도밸브(4)와 진공밸브(16)로 이어지며, 또 다른 라인(9")(9"')은 합류되어 라인(7)으로 통하되 라인(7)에는 진공에 의하여 개폐되는 체크밸브(8)를 설치하여 리드밸브(13)와 라인(6)으로 연결하고, 통상의 촉매 콘버터(15)를 설치한 배기다기관(14)에는 에어클리너(12)를 거쳐서 유입되는 2차 공기를 라인(7)의 진공형성 유무에 따라서 개폐작동하는 리드밸브(13)가 연결된 자동차의 배기가스 정화장치.

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