KR930000927B1 - 자동차의 배기가스 환류장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차의 배기가스 환류장치

제1도는 본 발명은 자동차의 배기가스 환류장치의 구성을 나타내는 도면.

제2도는 종래 기술의 배기가스 재순환 장치가 장착된 상태를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배기관 2 : 촉매 컨버어터

3 : 제1튜브 4 : 저장탱크

5 : 첵크밸브 6 : ECU

7 : 모우터 8 : 임펠러

9 : 제2튜브 10 : 솔레노이드밸브

11 : 릴리이프밸브

본 발명은 자동차의 배기가스 환류장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동절기 또는 상온(수온 20~25℃)에서 차량을 최초 출발시킬시, 혹은 공운전시 다량 배출되는 HC와 CO의 발생농도를 저감시킬 수 있는 자동차의 배기가스 환류장치에 관한 것이다.

엔진의 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 가능한 한 출력 및 연비감소를 최소화함과 동시에 연소시의 최고의 온도를 낮추어 NOx의 배출량을 감소시키는 장치가 제안되어 실용화되고 있다.

제2도는 종래 기술의 배기가스 재순환장치가 장착된 상태를 나타내는 도면으로서, 에어크리너(A)와 연통 설치됨과 아울러 흡기매니홀드(B)와 연통된 기화기(C)는 대기압하에 놓이는 제1포트(C1) 및 엔진의 부압이 가해지는 제2포트(C2)가 상측에 형성되어 있다.

그리고, 상기한 흡기매니홀드(B)의 끝단 가장자리에서 인젝터(D)가 흡기밸브 (E)의 바로 앞쪽으로 설치되어 있으며, 이 흡기밸브(E)의 반대쪽에는 배기니매니홀드 (G)로 연통되는 배기밸브(F)가 배치되어 있다.

배기가스 재순환장치(H)는 상기한 흡기매니홀드(B)와 배기매니홀드(G) 모두에 연통설치되어 있으며, 그 내부에는 흡기매니홀드(B)와 배기매니홀드(G) 사이를 개폐시키는 니이들 밸브(H1)가 탄성부재(H2)로 탄발 설치된 다이어프램(H3)에 고정설치되어 있다.

상기한 다이어프램(H3)은 대기압 또는 엔진의 부압에 의해 승강 작동하여 니이들밸브(H1)가 개폐되게한다.

니이들밸브(H1)의 개폐작동을 위한 구성을 설명하면, 배기가스 재순환장치(H)의 내부에서 다이어프램(H3)에 의해 격리되고 니이들밸브(H1)의 반대측에 형성된 공간은 기화기(C)의 제2포트(C2)와 연통된 제1튜브(I), 그리고 냉각수의 온도에 따라 작동되는 더어모밸브(J)의 배출포트(J)가 접속되고, 또한 제1튜브(I)의 도중은 솔레노이드밸브(K)의 오프(OFF)위치로 연통되어 있다.

상기한 더어모밸브(J)의 흡입포트(J2)는 기화기(C)이 제1포트(C1)와 제2튜브 (L)로 연통설치됨과 아울러 솔레노이드밸브(K)의 온(ON)위치에 연통 설치되어 있다.

상기한 더어모밸브(J)는 냉각수의 온도가 일정 이상으로 될 때에 작동하여 흡입포트(J1)와 출구포트(J2)를 폐쇄시켜 주는 통상의 것이다.

이와 같이 구성되는 종래 기술의 배기가스 재순환장치는 ECU(도시생략)가 솔레노이드밸브(K)를 개방 작동시키면, 기화기(C)의 제1포트(C1)를 통해 들어오는 대기압이 솔레노이드밸브(K)에서 차단되므로 배기가스 재순환장치(H)의 다이어프램(H3)에는 엔진의 부압만이 작용하게 되어 니이들밸브(H1)는 상승 개장된다. 이에 따라 배기매니홀드(G)를 타고 배출되던 배기가스의 일부는 흡기매니홀드(B)를 타고 연소실로 공급되어 재연소된다.

반대로 ECU가 솔레노이드밸브(K)를 폐쇄 작동시키면, 기화기(C)의 제1포트 (C1)에서 제2튜브(L)를 따라 솔레노이드 밸브(K)를 통해 들어오는 대기압이, 배기가스 재순환장치(H)의 다이어프램(H3)으로 가해해져서 니이들밸브(H1)는 하강 폐쇄되므로 배기매니홀드(G)로부터 흡기매니홀드(B)로 유입되는 배기가스는 차단된다.

상술한 동작중에, 엔진의 냉각수 온도가 소정의 온도 이상되면 더어모밸브(J)가 닫혀서 흡입포트(J2)와 출구포트(J1)는 닫혀져서 기화기(C)의 제1포트(C1)를 통해 들어오는 대기압을 차단시키므로 다이어프램(H3)은 다시 엔진의 부압에만 작동되어 배기가스 재순환장치(H)는 배기매니홀드(G)의 배기가스가 흡기매니홀드(B)로 공급되게 해준다.

그리고, 엔진의 냉각수가 소정온도 이하이면 더어모밸브(J)의 흡입포트(J2)와 출구포트(J1)가 개방되어 기화기(C)의 제1포트(C1)를 통해 들어오는 대기압이, 제2튜브(L)를 따라 배기가스 재순환장치(H)의 다이어프램(H3)으로 가해지게 함으로써 니이들밸브(H1)는 차단되어 배기매니홀드(G)에서 흡기매니홀드(B)로의 배기가스 공급은 중단된다.

상술한 종래의 배기가스 재순환장치는 배기가스의 일부를 엔진의 조건에 따라 연소실로 재순환시켜서 연소시의 최고 온도가 저하되게 하는 것이므로 NOx의 배출량을 감소시키기는 하지만, 동절기 및 상온 상태에서의 최초 차량 출발시 혹은 공운전시에 다량 배출되는 HC,CO는 배기관의 촉매 컨버어터를 통해 산화되게 하는 것이므로 HC,CO의 배출량은 일정수준 이하로 낮출 수 없는 문제를 안고 있다.

특히 최근에 더욱 강화된 북미 배기가스 배출기준, LA-4 MODE 이미션 테스트의 조건을 만족하지 못하는 문제점이 내재되어 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 동절기 및 상온상태에서의 최초 차량 출발시 혹은 공운전시 다량 배출되는 HC와 CO의 발생 농도를 저감시킴으로써 대기오염을 방지함은 물론 LA-4 MODE 이미션 테스트의 요건도 충족할 수 있는 자동차의 배기가스 환류장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배기매니홀드와 연통되어 배출가스의 산화를 위해 촉매 컨버어터가 장착되어 있는 배기관에 있어서, 상기한 촉매 컨버어터의 후단측 배기관에 제1튜브를 관통 접속하고, 이 제1튜브는 ECU로 제어되는 모우터의 임펠러와 첵크밸브를 개재시켜서 저장탱크와 연통설치하는 한편, 상기한 촉매 컨버어터의 전단측 배기관에는 제2튜브를 연통시키고, 이 제2튜브는 ECU로 개폐 제어되는 솔레노이드 밸브를 개재하여 저장탱크와 연통 설치함과 동시에 상기한 저장탱크의 내부를 일정한 압력으로 유지시키는 첵크밸브가 개재된 바이패스 튜브를 상기한 제2튜브에서 우회하여 상기한 저장탱크와 연통 설치해서 동절기 또는 상온에서 엔진 냉각수 온도가 일정 이하일 때는 최초 차량 출발시 혹은 공회전시에 촉매 컨버어터를 지나 배출되는 배기가스를 저장탱크에 저장하여 두었다가 엔진 냉각수 온도가 일정 수준 이상으로 되었을때 촉매 컨버어터의 전단측 배기관으로 재환류시켜서 배기가스의 재산화를 도모하여 HC,CO의 함유량을 현저하게 저감시킬 수 있게 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 관련된 배기가스 환류장치의 구성을 나타내는 도면으로서, 도시되지 않은 배기매니홀드와 연통설치된 배기관(1)의 소정위치에 배기가스의 산화를 위해 촉매 컨버어터(2)가 개재되어 있다.

상기한 촉매 컨버어터(2)의 후단측 배기관(1)에는 제1튜브(3)가 관통되어서 저장탱크(4)로 첵크밸브(5)를 개재하여 연통되어 있다.

상기한 제1튜브(3)의 도중에는 통상의 ECU(6)로 제어되는 모우터(7)의 임펠러(8)가 배치되어서 배기관(1)으로부터 제1튜브(3)로 배기가스를 흡입할 수 있게 되어 있다.

또한 촉매 컨버어터(2)의 전단측 배기관(1)에는 제2튜브(9)가 연통되어 있고, 이 제2튜브(9)는 ECU(6)에 의해 개폐 제어되는 솔레노이드 밸브(10)를 개재하여 저장탱크(4)로 접속됨과 아울러 상기한 솔레노이드밸브(10)를 우회해서 릴리이프밸브 (11)를 통해 저장탱크(4)로 접속되는 바이패스 튜브(12)를 분지시키고 있다.

도면 중 미설명부호 13은 배기가스의 산소량을 감지하기 위한 산소센서를 나타낸다.

이와같이 구성된 본 발명의 배기가스 환류장치에서 ECU(6)는 냉각수 온도가 일정 이하, 예를 들면 80℃이하에서의 엔진 공회전이나 최초 차량 출발시에는 모우터(7)를 적정시간, 예를 들면 10~20초 동안 구동시키게 프로그램된다.

상기한 모우터(7)의 구동으로 임펠러(8)가 회전되면, 촉매 컨버어터(2)를 통과한 배기가스는 제1튜브(3)를 통해 저장탱크(4)로 압송된다.

이때 저장탱크(4)로 압송되는 배기가스는 첵크밸브(5)를 통과하게 되므로 역류가 방지된다. 또한, 저장탱크(4)의 압력이 일정 이상으로 상승되는 경우에는 릴리이프밸브(11)가 열리게 되므로 저장된 배기가스는 바이패스 튜브(12)를 경유하여 배출되어 제2튜브(9)를 통해 촉매 컨버어터(2)의 전단측 배기관(1)으로 환류됨으로써 저장탱크(4)는 일정한 압력을 유지하도록 되어 있다.

이러한 상태에서 냉각수의 온도가 일정 이상, 예를 들면 90℃ 이상으로 되면, ECU(6)가 솔레노이드밸브(10)를 개방시키고, 이로 인해 저장탱크(4)에 저장되어 있는 배기가스는 제2튜브(9)를 따라 촉매 컨버어터(2)의 전단측 배기관(1)으로 유입된다.

이렇게 촉매 컨버어터(2)의 전단측 배기관(1)으로 유입된 배기가스는 다시 촉매 컨버어터(2)를 경유함으로써 재산화되어 HC와 CO의 함유량이 현저하게 저감된 배기가스로 되어 대기중으로 방출된다.

상기한 ECU(6)의 입력단에 전기적으로 연결된 산소센서(13)는 동절기나 상온상태에서의 차량 최초 출발시 혹은 공운전시에 배출되는 배기가스의 산소량을 감지하여 ECU(6)로 입력시켜 주며, ECU(6)는 산소센서(13)에서 입력되는 신호가 기준치를 벗어난 것일 때, 모우터(7)를 동작시켜서 임펠러(8)에 의해 촉매 컨버어터(2)를 통과한 배기가스가 저장탱크(4)로 흡인 저장되게 한다.

또한, 저장탱크(4)내에는 흡입되는 배출가스중 HC를 흡착시킬 수 있는 활성탄 등의 흡착제(도시생략)를 수용시켜 두면, 릴리이프밸브(11)가 열렸을 때 촉매 컨버어터(2)로 보내지는 배기가스중의 HC 함유량이 저하되므로 촉매 컨버어터(2)가 미처 반응에 요구되는 온도까지 가열되지 않은 경우에도 배기가스에 HC의 함량이 낮아지게 되는 효과를 갖게 된다.

이상 설명한 바와같이 본 발명은 동절기 및 상온상태에서의 차량 최초 출발시 또는 공운전시에 다량으로 배출되는 HC 및 CO 등의 배기가스를, 엔진의 냉각수 온도가 일정 이하일 때는 별도의 저장탱크로 저장하여 두고, 엔진의 냉각수 온도가 일정 이상일 때에 저장된 배기가스를 촉매 컨버어터로 재환류시킴으로써 배출가스중의 HC,CO,NOx의 함량이 현저하게 저하되게 한 것이므로 대기오염 방지는 물론, 엄격한 LA-4 MODE 이미션 테스트의 요건까지 충족시켜 주는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 배기관의 도중에 장착되어서 배기가스의 산화를 촉진시키는 통상의 촉매 컨버어터를 구비하고 있는 배기가스 환류장치에 있어서, 상기한 촉매 컨버어터(2)의 전 후단에 각각 제1튜브(3)와 제2튜브(9)를 접속하여 저장탱크(4)와 연통시키고, 상기한 제1튜브(3)의 도중에는 ECU(6)에 제어되는 모우터(7)의 임펠러(8)를 배치하여 엔진 냉각수온도가 일정 이하이면 ECU(6)의 제어신호에 의해 촉매 컨버어터(2)를 통과한 배기가스가 상기한 임펠러(8)에 의해 저장탱크(4)로 흡입 저장될 수 있게 하며, 또한 상기한 제2튜브(9)의 도중에는 ECU(6)에 의해 개폐 제어되는 솔레노이드밸브(10)를 개재시켜서 엔진 냉각수온도가 일정 이상으로 된 때에는 상기한 저장탱크(4)에 저장되는 배기가스가 촉매 컨버어터(2)의 전단측 배기관(1)으로 재환류되게 하여 상기한 배기가스가 재산화되게 함을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 환류장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 제1튜브(3)에는 저장탱크(4)로 저장된 배기가스의 역류를 방지하기 위한 첵크밸브(5)가 설치됨을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 환류장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 제2튜브(9)의 도중에는 저장탱크(4)내의 배기가스 압력을 일정 수준으로 유지하기 위한 릴리이프밸브(11)를 개재하고 있는 바이패스 튜브(12)가 분지되어 저장탱크(4)로 접속되어 있음을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재환류장치.
4. 제1항에 있어서, 저장탱크(4)는 내부에 HC를 흡착하기 위한 흡착제가 수용되어 있음을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 재환류장치.