KR970001457B1 - Particulate substance reduction system of a diesel car - Google Patents

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Abstract

The system is designed to regenerate a filter using a burner and thereby reduce particulate matters during the exhaust gas of a diesel engine. The system includes a trap part including a burner part having a nozzle and a firing means, a mixing liner, and a ceramic filter; a branched pipe dividing the exhaust gas of the diesel engine into the trap part and a noise generator; a first air supply part for supplying air to the burner part with an air fan and an on/off valve; a second air supply part including an air pump, an air regulator connected to the air pump, and a three-way valve having a first port connected to the air regulator, a second port connected between the branched pipe and the trap part, and a third port connected to a pipe for supplying fuel from a fuel tank to the nozzle; and a third air supply part including a butterfly valve driven by a motor.

Description

디젤차량의 입자상 물질 저감시스템Particulate matter reduction system of diesel vehicle

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤차량의 입자상물질 저감시스템의 구성을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a particulate matter reduction system of a diesel vehicle according to an embodiment of the present invention.

제3도는 종래 디젤차량의 입자상물질 저감시스템의 구성도이다.3 is a block diagram of a particulate matter reduction system of a conventional diesel vehicle.

[산업상 이용분야][Industrial use]

본 발명은 디젤엔진의 배기가스중 입자상물질(particulate matter)을 저감하는 시스템의 관한 것으로 보다 상세하게는 버너(burner)를 이용하여 필터(filter)를 재생시키는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for reducing particulate matter in exhaust gas of a diesel engine, and more particularly, to a system for regenerating a filter using a burner.

디젤자동차에 있어서 입자상물질(total partoculate matter)은 매연(soot)과 미연탄화수소(unburned hydrocarbon)를 총칭하는 개념으로 인체에 해롭다는 것이 알려지고 최근 각국에서는 디젤자동차의 배기가스중에 입필터에 물리적으로 입자상물질을 여과시키고 여과된 입자상물질을 주기적으로 혹은 임의의 시점에 강제로 연소시키는 기술이다. 즉 필터에 여과된 입자상물질을 연소시켜 필터를 여과전의 깨끗한 상태로 재생(regeneration)시키는 것이 재생기술의 가장 핵심적인 부분이다. 연소방법에는 자가연소와 강제연소방법으로 크게 대별할 수 있고 강제연소방법에는 전기히터와 버너시스템방식이 있는 데 본 발명은 버너시스템에 관한 것이다.In diesel vehicles, total partoculate matter is a generic term for soot and unburned hydrocarbon, and it is known that it is harmful to the human body. It is a technique of filtering a substance and forcibly burning the filtered particulate matter periodically or at any time. That is, the regeneration of the filter to a clean state before filtration by burning particulate matter filtered through the filter is the most essential part of the regeneration technology. The combustion method can be roughly divided into self-combustion and forced combustion methods, and the forced combustion method includes an electric heater and a burner system method. The present invention relates to a burner system.

버너시스템은 점화온도의 조절이 용이하며 원하는 시점에서 정확히 점화시킬 수 있고 에너지원의 공급이 매우 용이하고 기관의 작동이 영향을 미치지 않는 장점이 있다.The burner system has the advantages of easy control of the ignition temperature, accurate ignition at a desired time point, very easy supply of energy source, and no effect on the operation of the engine.

[종래기술][Private Technology]

종래 버너시스템으로 투테자 등(A.D. Tuteja et al.)이 1992년 에스에이이(SAE)논문 920142호에 발표한 것으로 제3도에 도시되어 있다.As a conventional burner system, A.D. Tuteja et al., Published in the SAE paper 920142 in 1992, is shown in FIG.

이 모델은 디젤엔진(100)의 배기가스가 분지관(101)을 거쳐 오리피스밸브(102)를 통과하게 된다. 오리피스밸브(102)를 통과한 배기가스는 노즐부(103)를 거쳐 믹싱라이너(mixing liner;104)를 통과하여 필터(105)에서 입자상 물질이 여과되는 구조이다.In this model, the exhaust gas of the diesel engine 100 passes through the orifice valve 102 via the branch pipe 101. The exhaust gas passing through the orifice valve 102 passes through the nozzle unit 103 and passes through the mixing liner 104 to filter particulate matter from the filter 105.

오리피스밸브(102)는 진공작동기(미도시)에 의해 밸브판(butterfly valve;미도시)이 개폐되어 여과시에는 전단면적이 열려 있고 재생시에는 오리피스만 열려진다. 재생시 오리피스가 열려 있는 이유는 배기가스를 연소에 재차 이용하기 위함이다.The orifice valve 102 opens and closes a valve plate (not shown) by a vacuum actuator (not shown) so that the shear area is opened during filtration and only the orifice is opened during regeneration. The reason why the orifice is open during regeneration is to reuse the exhaust gas for combustion.

상기 노즐부(103)의 반경방향으로는 점화플러그(ignitor plug;106)가 있고 보다 앞쪽에는 노즐에 재생시 무화공기(atomization air)를 공급하는 공기관(107)과 퍼지관(108)이 각각 배치되어 있다. 상기 퍼지관(108)은 퍼지밸브(109)에 의해 재생시에는 연료를 공급하고 여과시에는 노즐의 오염(contamination)을 방지하기 위하여 공기를 공급한다.The nozzle unit 103 has an ignitor plug 106 in the radial direction, and an air tube 107 and a purge tube 108 for supplying atomization air during regeneration to the nozzle are disposed in front of the nozzle unit 103, respectively. It is. The purge pipe 108 supplies fuel during regeneration by the purge valve 109 and air to prevent contamination of the nozzle during filtration.

즉 퍼지밸브(109)는 연료펌프(110)와 연결되고 연료는 연료탱크(미도시)와 연료히터(111)를 거쳐 퍼지밸브(109)로 흐르게 된다.That is, the purge valve 109 is connected to the fuel pump 110 and the fuel flows through the fuel tank (not shown) and the fuel heater 111 to the purge valve 109.

연료펌프(110)는 재생시 연소압력에 따라 연소를 안정화시키기 위하여 퍼지관(108)으로 공급되는 연료의 양을 제어하기에 다소 복잡한 구조를 띄고 있다. 예를 들어 퍼지관(108)으로 공급되는 연로는 0.9 내지 3.2kg/h이다.The fuel pump 110 has a somewhat complicated structure to control the amount of fuel supplied to the purge pipe 108 to stabilize the combustion according to the combustion pressure during regeneration. For example, the feed to the purge pipe 108 is 0.9 to 3.2 kg / h.

한편 퍼지밸브(108)에 공급되는 퍼지에어(purge air)와 공기관(107)을 통하는 무화공기는 에어펌프(120)에서 에어레귤레이터(air regulator;112)를 거쳐서 공급되고 에어레귤레이터(112)의 역할은 믹싱라이너부(104)에 걸리는 역압(back pressure)이 피드백 포트(feed back port;113)를 통해 전달되어 무화공기와 퍼지에어의 양을 조절하여 연소의 안정상을 도모하는 역할을 한다.Meanwhile, purge air supplied to the purge valve 108 and atomized air through the air pipe 107 are supplied from the air pump 120 through an air regulator 112 and serve as the air regulator 112. The back pressure applied to the mixing liner unit 104 is transmitted through a feedback port 113 to adjust the amount of atomized air and purge air to serve to stabilize combustion.

한편 재생시기를 결정하기 위하여 믹싱라이너부(104)에는 압력센서(114)와 온도센서(115)가 있어 측정값을 전자인터페이스유닛(electronic interface unit;116)에 전달하고 전자인터페이스유닛(116)은 전자제어장치(electronic control module 또는 electronic control unit;117)에 의해서 종합적으로 제어된다.On the other hand, the mixing liner unit 104 has a pressure sensor 114 and a temperature sensor 115 to determine the regeneration time, and transmits the measured value to the electronic interface unit 116 and the electronic interface unit 116 Comprehensively controlled by an electronic control module or electronic control unit 117.

한편 필터(105)이 연결되지 않은 소음기(118)쪽으로는 재생시 바이패스되는 배기가스가 배출되고 상기 소음기(118)의 출구에는 압력릴리프밸브(119)가 장착되어 있다. 여과시에 압력릴리프밸브(119)는 진공펌프(121)에 의해 구동되는 캠락 링키지(camlock linkage;미도시)에 의해 핀틀(미도시)이 출구를 막고 있고 재생시에는 캠락에 의해 작용하는 힘이 제거되고 스프링의 힘으로 소음기(118)의 출구를 막고 있다.Meanwhile, exhaust gas bypassed during regeneration is discharged toward the silencer 118 to which the filter 105 is not connected, and a pressure relief valve 119 is mounted at the outlet of the silencer 118. The pressure relief valve 119 at the time of filtration is blocked by the pintle (not shown) by the camlock linkage (not shown) driven by the vacuum pump 121, and the force acting by the cam lock at the time of regeneration is removed. It is blocking the exit of the silencer 118 by the force of the spring.

따라서 재생시에 외프스밸브(102)가 오리피스만 열려있게 되므로 소음기(118)의 압력이 상승하여 일정압력에 도달하면 압력릴리프밸브(119)의 스프링의 힘을 이기고 배기가스는 배출된다.Therefore, since the outer solenoid valve 102 only opens the orifice at the time of regeneration, when the pressure of the silencer 118 rises and reaches a certain pressure, the pressure of the spring of the pressure relief valve 119 is overcome and the exhaust gas is discharged.

제3도에서 미설명부호 S1, S2, S3는 연결된 각 부분을 제어하는 솔레노이드밸브이고 전자제어장치(117)에서 디젤엔진(100)에 연결되는 각 라인들은 각종센서들과 연결을 도시하고 있다.In FIG. 3, reference numerals S1, S2, and S3 denote solenoid valves for controlling the connected parts, and each line connected to the diesel engine 100 in the electronic controller 117 shows connection with various sensors.

그러나 투테자 등에 의한 입자상물질 트랩장치는 제3도를 참조하여 상기 설명한 바와 같이 너무 복잡하여 기술적으로나 비용의 측면에서 실차에 적용하기 어려울 뿐아니라 전체구조와 각 부품이 복잡한 만큼 내구성의 문제도 발생하게 된다. 현재까지 상용화랄 만큼 내구성과 안정성을 갖춘 장치가 개발되고 있지 못한 시점에서 디젤엔진의 트랩기술에서 최고의 목표가 실제 차에 적용하는 것이므로 상기 모델을 실차에 적용하기는 거의 불가증하다고 할 수 있다.However, as described above with reference to FIG. 3, the particulate trap device by Tuteza et al. Is too complicated to be applied to a real vehicle in terms of technology and cost, and also causes problems of durability as the entire structure and each component are complicated. do. At the time when a device with high durability and stability has not been developed to date, it is almost impossible to apply the model to a real vehicle since the best goal of the trap technology of diesel engine is to apply to a real vehicle.

또한 재생시 연료소모가 크다는 단점을 안고 있을 뿐아니라 무엇보다도 배기가스는 노즐부(103)와 점화플러그(104), 공기관(107), 퍼지관(108)등을 통과하기 때문에 상부에 배치된 이들 기구들로 인하여 배기가스와 무화공기등은 균일하게 필터쪽으로 공급되지 못하고 하부쪽으로 몰리는 경향이 있다.In addition, the fuel consumption during regeneration is not only high, but also the exhaust gas passes through the nozzle unit 103, the spark plug 104, the air pipe 107, the purge pipe 108, etc. above all, these are disposed at the top Due to the mechanisms, exhaust gas and atomized air tend not to be evenly fed to the filter, but tend to be driven downward.

디젤엔진의 트랩기술에서 재생시 필터가 열충격(themal shock)에 대하여 안정하는 것이 가장 중요한 기술적 문제이므로 상기 모델은 균일하게 공급되지 못하는 공기 때문에 연소의 안정성에 문제가 발생할 위험이 있다.In the trap technology of diesel engines, the most important technical problem is that the filter is stable against thermal shock during regeneration. Therefore, the model may have a problem of combustion stability due to unevenly supplied air.

[본 발명의 목적][Object of the present invention]

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 제1의 목적은 구성을 단순화하여 내구성과 비용을 만족시켜 실제 디젤엔진에서 적용될 수 있는 입자상물질 저감시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to overcome the problems of the prior art as described above. The first object of the present invention is to provide a particulate matter reduction system that can be applied to an actual diesel engine by simplifying the configuration to satisfy durability and cost. .

본 발명의 제2의 목적은 필터의 재생시 연료소모를 최소화 할 수 있는 입자상물질 저감시스템을 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a particulate matter reduction system capable of minimizing fuel consumption during regeneration of a filter.

본 발명의 제3의 목적은 필터의 재생시 연소를 안정화시켜 필터가 열충격에 하여 안정할 수 있는 입자상물질 저감시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 기타목적과 장점들은 첨부한 도면과 상세한 설명으로 이해될 수 있을 것이다.It is a third object of the present invention to provide a particulate matter reduction system in which the combustion is stabilized upon regeneration of the filter so that the filter is stable due to thermal shock. Other objects and advantages of the present invention will be understood from the accompanying drawings and the detailed description.

[수단][Way]

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 노즐과 점화수단을 가진 버너부와 세라믹필터를 포함하는 트랩부와, 소음기와, 디젤엔진의 배기가스를 상기 트랩부와 상기 소음기로 나뉘어지게 하는 분지관과, 송풍기와 온, 오프밸브를 포함하여 상기 버너부로 공기를 공급하는 제1공기공급부와, 공기펌프와 상기 공기펌프에 연결된 공기레귤레이터, 제1포트가 상기 공기레귤레이터와 연결되고 제2포트가 상기 분지관과 상기 트랩부 사이로 연결되고 제3포트는 연료탱크로부터의 연료를 노즐에 공급하는 파이프와 연결된 3방향밸브를 포함하는 제2공기공급부와, 모타에 의해 구동되고 조절되는 버터플라이밸브를 포함하는 제3공기 공급부를 포함하는 디젤차량의 입자상물질 저감시스템을 제공한다.In order to achieve the above objects, the present invention provides a burner unit having a nozzle and an ignition means, a trap unit including a ceramic filter, a silencer, and a branch pipe separating the exhaust gas of a diesel engine into the trap unit and the silencer. And a first air supply unit for supplying air to the burner unit including a blower and an on / off valve, an air regulator connected to an air pump and the air pump, and a first port connected to the air regulator and a second port connected to the air regulator. A second air supply portion connected between the branch pipe and the trap portion, the third port including a three-way valve connected to a pipe for supplying fuel from the fuel tank to the nozzle, and a butterfly valve driven and regulated by a motor; It provides a particulate matter reduction system of a diesel vehicle comprising a third air supply.

실시예Example

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤차량의 입자상물질 저감시스템의 구성을 전체적으로 도시한 도면이다. 디젤엔진(1)의 배기가스는 분지관(2)에 의해 입자상물질 저감장치(50)(이하 트랩이라 함)과 소음기(4)쪽으로 나뉘게 되고 트랩(50)의 입구에는 제1온,오프밸브(5)가 있다. 그리고 디젤엔진(1)에 의해 구동되는 공기펌프(6)에서 가압공급된 공기가 에어레귤레이터(7)를 거쳐 3방향밸브(8)의 제1포트(9)에 전되고 상기 3방향밸브(8)의 제2포트(9')는 상기 제1온,오프밸브(5)와 트랩부(10)사이에 연결된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a view showing the overall configuration of a particulate matter reduction system of a diesel vehicle according to an embodiment of the present invention. The exhaust gas of the diesel engine 1 is divided into a particulate matter reducing device 50 (hereinafter referred to as a trap) and a silencer 4 by a branch pipe 2, and a first on / off valve is provided at the inlet of the trap 50. There is (5). The air pressurized and supplied from the air pump 6 driven by the diesel engine 1 is transferred to the first port 9 of the three-way valve 8 via the air regulator 7 and the three-way valve 8 The second port (9 ') of the) is connected between the first on, off valve (5) and the trap (10).

트랩부(10)는 노즐(11)과 점화트랜스(12), 점화봉(13), 세라믹 필터(3)를 가지고 있고, 연료탱크(미도시)로부터 공급되어 히터역할을 수행할 수 있는 연료펌프(14)를 거친 연료가 통과하고 일정지점에서 상기 3방향밸브(8)의 제3포트(9')와 연통하는 파이트(15)는 노즐(11)과 연결된다.The trap unit 10 includes a nozzle 11, an ignition transformer 12, an ignition rod 13, and a ceramic filter 3, and is supplied from a fuel tank (not shown) to perform a heater role. A fuel 15 passing through 14 passes at a predetermined point and communicates with the nozzle 11 in communication with the third port 9 ′ of the three-way valve 8.

한편, 에어필터(미도시)가 내장된 송풍기(16)를 통하여 들어온 공기는 제2온,오프밸브(17)를 거쳐 노즐(11)에 공급되고 점화트랜스(12)와 점화봉(13)은 조즐(11)의 전방부에 위치한다. 상기 송풍기(16)와 제2온,오프밸브(17)를 포함하는 공기공급부를 제1공기공급부라 정의하고 여기서 공급되는 공기를 제1차공기라 한다.Meanwhile, air introduced through the blower 16 having an air filter (not shown) is supplied to the nozzle 11 through the second on / off valve 17 and the ignition transformer 12 and the ignition rod 13 are It is located in the front part of the jozel 11. An air supply unit including the blower 16 and the second on / off valve 17 is defined as a first air supply unit, and the air supplied from the air supply unit is called a primary air supply.

상기 3방향밸브를 포함하는 공기공급부를 제2공기공급부라 정의하고 여기서 공급되는 공기를 제2차공기라 한다.An air supply unit including the three-way valve is defined as a second air supply unit, and the air supplied therein is called a second secondary air.

노즐(11)과 점화봉(13)을 지난 배기가스는 믹싱라이너(18)를 통과하고 믹싱라이너(18)를 거친 배기가스는 세라믹필터(3)에 여과되도록 되어 있다.The exhaust gas passing through the nozzle 11 and the ignition rod 13 passes through the mixing liner 18 and the exhaust gas passing through the mixing liner 18 is filtered by the ceramic filter 3.

분지관(2)의 한쪽은 소음기(4)와 연결되어 있고 소음기(4)로는 재생시 배기가스가 전달되고 입구에는 버터플라이밸브(27)와 이를 구동하는 모터(26)가 있다. 버터플라이밸브(26)와 구동모터(27)를 제3공기공급부라 정의하고 여기서 트랩(50)으로 공급되는 공기를 제3차공기라 한다.One of the branch pipes 2 is connected to the silencer 4, and exhaust gas is delivered to the silencer 4 during regeneration, and at the inlet, there is a butterfly valve 27 and a motor 26 driving the branch pipe 2. The butterfly valve 26 and the drive motor 27 are defined as the third air supply, and the air supplied to the trap 50 is referred to as the third air.

한편 세라믹필터(3)와 믹싱라이너(18) 사이에는 온도센서(19)와 압력센서(20)가 있어 센싱된 정보는 전자인터페이스유닛(electronic interface unit;21)으로 전달된다. 상기 전자인터페이스유닛(21)은 전자제어장치(electronic control unit;22)로 정보를 전달하고 전자제어장치(22)는 디젤엔진(1)에 연결된 스로틀 개도 센서(23), 엔진회전수센서(24), 대기압센서(25)등의 정보와 종합하여 결정하고 제어한다.Meanwhile, the temperature sensor 19 and the pressure sensor 20 are disposed between the ceramic filter 3 and the mixing liner 18 so that the sensed information is transferred to the electronic interface unit 21. The electronic interface unit 21 transmits information to an electronic control unit 22, and the electronic control unit 22 is a throttle opening degree sensor 23 and an engine speed sensor 24 connected to the diesel engine 1. ), And determine and control the information in combination with information such as the atmospheric pressure sensor (25).

전자제어장치(22)는 또한 소음기(4)입구의 버터플라이밸브(27)를 구동하는 밸브제어모타(26)와 연결되어 있고 밸브제어모타(26)는 또한 전자인터페이스유닛(21)의 제어를 받게 연결되어 있다.The electronic controller 22 is also connected to a valve control motor 26 which drives the butterfly valve 27 at the inlet of the silencer 4 and the valve control motor 26 also controls the electronic interface unit 21. Are connected.

전자제어장치(22)는 제1온,오프밸브(5)를 구동하기 위한 제1솔레노이드밸브(S1)와 디젤엔진(1)에 의해 구동되는 진공펌프(30)와 연결된 제2온,오프밸브(17)을 구동하기 위한 제2솔레노이드밸브(S2)와 3방향밸브(8)를 구동하기 위한 제3솔레노이드밸브(S3)와 또한 연결되어 있다.The electronic controller 22 is a second solenoid valve S1 for driving the first on / off valve 5 and a second on / off valve connected to the vacuum pump 30 driven by the diesel engine 1. A second solenoid valve S2 for driving 17 and a third solenoid valve S3 for driving the three-way valve 8 are also connected.

제2도는 제1도의 트랩(50)의 믹싱라이너(18)쪽에서 노즐(11)쪽을 향하여 도시한 도면으로서, 상기 투테자등의 종래기술과 달리 본 발명은 믹싱라이너(18)앞에 캔(con)화하고 3개의 홀(31,31',31)을 설치하고 있다.FIG. 2 is a view showing the mixing liner 18 side of the trap 50 in FIG. 1 from the mixing liner 18 side to the nozzle 11 side. ), Three holes 31, 31 ', and 31 are provided.

즉, 배기가스가 들어오는 입구를 균등하게 배치함으로써 배기가스가 믹싱라이너(18)와 필터(3)에 골고루 분포하게 되어 재생시 연소를 안정화시켜 필터(3)에 가해지는 열충격을 줄인다.That is, by evenly arranging the inlet through which the exhaust gas enters, the exhaust gas is evenly distributed in the mixing liner 18 and the filter 3 to stabilize the combustion during regeneration, thereby reducing the thermal shock applied to the filter 3.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 디젤엔진의 입자상물질 저감시스템의 작동관계를 설명하면 다음과 같다. 이 시스템의 작동모드는 여과모드(filtering mode)와 재생모드(regeneration mode)로 나눌 수 있다.Referring to the operation of the particulate matter reduction system of the diesel engine according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows. The operating mode of this system can be divided into filtering mode and regeneration mode.

(1) 여과모드(1) Filtration mode

이 작동모드 동안에는 엔진(1)으로부터의 배기가스가 트랩(50)으로 들어가며 소음기(4)로는 들어가지 않는다. 이때 트랩(50)으로 들어간 배기가스중의 입자상물질은 트랩(50)을 구성하고 있는 세라믹필터(3)에 여과되고(이때 약 90% 이상의 입자상물질이 여과된다.)입자상물질을 함유하고 있지 않는 깨끗한 공기가 대기중으로 배출되게 된다.During this mode of operation exhaust gas from engine 1 enters trap 50 and does not enter silencer 4. At this time, the particulate matter in the exhaust gas entering the trap 50 is filtered by the ceramic filter 3 constituting the trap 50 (at this time, about 90% or more of the particulate matter is filtered out). Clean air is released into the atmosphere.

즉 이 과정중에는 소음기(4) 직전에 설치되어 있는 버터플라이밸브(27)는 닫혀 있으며 트랩(50)입구에 설치된 제1온,오프밸브(5)는 열려있다. 연료를 분사하는 노즐(11)은 이때 연료를 분사하고 있지 않으므로 배기가스에 노출되어 오염될 수 있다. 이러한 노즐오염을 방지하기 위하여 엔진에 설치되어 있는 공기펌프(6)에 의해 낮은 압력으로 가압된 공기가 에어레귤레이터(7)를 통과하여 3방향밸브(8)를 통한 후 노즐(11)에 공급된다. 따라서 여과모드시에 노즐(11)은 공기만을 분사하고 있게 된다.That is, during this process, the butterfly valve 27 installed just before the silencer 4 is closed and the first on / off valve 5 installed at the inlet of the trap 50 is open. Since the nozzle 11 for injecting fuel is not injecting fuel at this time, the nozzle 11 may be exposed to the exhaust gas and be contaminated. In order to prevent such nozzle contamination, the air pressurized at low pressure by the air pump 6 installed in the engine passes through the air regulator 7 and is supplied to the nozzle 11 through the three-way valve 8. . Therefore, in the filtration mode, the nozzle 11 injects only air.

이때 송풍기(16)는 구동하지 않으며 송풍기(16)와 트랩(50) 사이의 제2온,오프밸브(17)는 닫혀있어 배기가스의 누출은 없게 된다. 이러한 방식으로 배기가스에 함유되어 있는 입자상물질을 계속적으로 여과하면 필터(3)는 이러한 입자상물질에 의해 막히게 되고 따라서 엔젠의 배압이 높아져 배기효율이 저하되며 동일한 출력을 내기위해 연료소모가 증가하게 된다. 뿐만아니라 계속적으로 이러한 상태를 방치하면 엔진은 연소가스를 배기하지 못하여 시동이 꺼지게 된다.At this time, the blower 16 is not driven and the second on / off valve 17 between the blower 16 and the trap 50 is closed so that there is no leakage of exhaust gas. If particulate matter contained in exhaust gas is continuously filtered in this way, the filter 3 is clogged by such particulate matter, and thus the back pressure of the engine is increased to reduce the exhaust efficiency and increase fuel consumption to produce the same output. . In addition, if the engine is left in such a state continuously, the engine will not exhaust the combustion gas and the engine will be turned off.

따라서 세라믹 필터(3)에 입자상물질을 지속적으로 여과하기 위해서는 적정한 여과후에 필터(3)를 재생시켜주는 과정을 거쳐야 한다. 필터(3)의 재생이라는 것은 필터(3)에 퇴적된 입자상물질에 높은 온도(500-600℃)의 가스를 공급하여 재연소시키는 과정을 말한다. 이렇게 필터(3)에 퇴적된 입자상 물질이 재연소되면 거의 이산화탄소의 형태로 연소되어 필터(3)를 빠져나가게 되고 필터를 다시 엔진으로부터의 배기가스를 여과하는데 사용할 수 있게 된다.Therefore, in order to continuously filter the particulate matter in the ceramic filter 3, a process of regenerating the filter 3 after proper filtration should be performed. The regeneration of the filter 3 refers to a process of supplying a gas of high temperature (500-600 ° C.) to the particulate matter deposited on the filter 3 to reburn it. When the particulate matter deposited on the filter 3 is re-burned, it is burned in the form of almost carbon dioxide and exits the filter 3, and the filter can be used again to filter the exhaust gas from the engine.

(2) 재생모드(regeneration mode)(2) regeneration mode

여과모드를 진행시켜 트랩(50)내의 압력이 적정한 값에 도달하면 재생을 시작하게 된다. 즉 이 때의 재생 시작을 결정하는 목표값이 된다. 압력센서(20)로부터의 트랩(50)내의 압력값이 목표값에 도달하면 이 신호는 전자인테페이스유닛(21)을 거쳐 전자제어장치(22)로 입력되며 전자제어장치(22)는 기존에 입력된 값과 비교하여 재생을 시작하게 된다. 여기서 전자제어장치(22)는 시스템의 모든 센서 신호값을 받아들여 판단하고 다시 시스템을 제어하는 신호를 전자인터페이스유닛(21)로 내보내는 역할을 한다. 즉, 시스템의 제어장치의 두뇌에 해당하는 부분이다.When the filtration mode is advanced and the pressure in the trap 50 reaches an appropriate value, regeneration is started. That is, it becomes a target value for determining the start of reproduction at this time. When the pressure value in the trap 50 from the pressure sensor 20 reaches the target value, this signal is input to the electronic control unit 22 via the electronic interface unit 21 and the electronic control unit 22 is previously input. The playback will begin by comparing the set value. Here, the electronic controller 22 receives all sensor signal values of the system, determines the signal values, and sends out a signal for controlling the system to the electronic interface unit 21. In other words, it is the brain of the controller of the system.

재생이 시작되면, 전자제어장치(22)의 신호에 의해 공기펌프로부터 노즐(11)로 공급되던 압축공기는 3웨이밸브(8)에 의해 제2포트(9')로 경로가 바뀌어져 트랩(50)전의 배기관으로 공급된다. 이때 연료펌프(14)로부터 가압된 연료가 약 0.7kg/h로 노즐(11)에 공급되고 노즐(11)전방의 적적한 위치에 설치된 점화봉(13)에 의해 고주파 방식의 점화가 이루어지고 이때의 고주파 전류는 전화봉(13)과 연결된 점화트랜스(12)로부터 공급된다. 물론 점화트랜스(12)에 공급되는 전력의 개폐는 전자제어장치(22)의 신호에 의해 전자인터페이스유닛(21)이 개폐하게 된다.When the regeneration is started, the compressed air supplied from the air pump to the nozzle 11 by the signal of the electronic controller 22 is switched to the second port 9 'by the three-way valve 8, and the trap ( 50) It is supplied to the previous exhaust pipe. At this time, the fuel pressurized from the fuel pump 14 is supplied to the nozzle 11 at about 0.7 kg / h, and the high-frequency ignition is performed by the ignition rod 13 installed at an appropriate position in front of the nozzle 11. The high frequency current is supplied from the ignition transformer 12 connected to the telephone bar 13. Of course, the opening and closing of the power supplied to the ignition transformer 12 is the electronic interface unit 21 is opened and closed by the signal of the electronic control device 22.

노즐(11)에서 분사되는 연료에 점화가 성공하면 필터(3)전방에 위치한 온도센서(19)로부터 상승하는 온도 신호가 전자인터페이스유닛(21)을 거쳐 전자제어장치(22)로 보내지게 되어 점화가 이루어졌음을 판단하게 된다.If the fuel injected from the nozzle 11 succeeds in ignition, the temperature signal rising from the temperature sensor 19 located in front of the filter 3 is sent to the electronic controller 22 through the electronic interface unit 21 and ignited. It will be determined that has been made.

점화초기에는 공급되는 공기의 양에 따른 화염의 안정성이 매우 민감하다. 이러한 민감한 변화를 능동적으로 제어하기 위하여, 노즐(11)에서 분사되는 연료의 미립화와 연료-공기 혼합을 위한 공기는 송풍기(16)로부터 공급되며 송풍기(16)의 공기 유량은 전자제어장치(22)의 제어에 의해 매우 섬세하게 제어된다. 따라서 이러한 의미에서 송풍기(16)로부터의 공기를 1차 연소공기라고 부른다. 그러나 송풍기(16)에 의해 제어되는 공기의 양만으로는 매우 짧은 시간에 연료의 완전연소를 보장할 수 없으므로 엔진과 함께 구동되고 있는 공기펌프(6)로부터 더 많은 2차 공기를 공급받아 완전연소시켜야 한다.In the early stages of ignition the flame stability is very sensitive to the amount of air supplied. In order to actively control these sensitive changes, air for atomization of fuel injected from the nozzle 11 and fuel-air mixing is supplied from the blower 16 and the air flow rate of the blower 16 is controlled by the electronic controller 22. It is very delicately controlled by the control. In this sense, therefore, the air from the blower 16 is called primary combustion air. However, since the amount of air controlled by the blower 16 alone cannot guarantee complete combustion of fuel in a very short time, more secondary air must be supplied from the air pump 6 which is driven with the engine and completely burned. .

만약 이러한 1,2차공기의 섬세한 제어에 실패할 경우 트랩(50)을 구성하고 있는 버너(10)에 의한 2차 오염물질 배출이 심각해지게 된다. 뿐만아니라 트랩(50)을 구성하여 엔진 배기가스를 직접적으로 여과하는 세라믹필터(3) 내부의 온도구배를 섬세하게 제어할 수 없어 세라믹필터(3)에 균열이 가게 된다. 세라믹필터(3)에 균열이 생기면 그러한 균열 사이로 배기 가스가 여과되지 않고 대기중으로 배기되어 시스템의 기능이 정상적으로 발휘되지 않는다.If the fine control of the first and second air fails, the secondary pollutant discharge by the burner 10 constituting the trap 50 becomes serious. In addition, the temperature gradient inside the ceramic filter 3 which directly forms the trap 50 to filter the engine exhaust gas cannot be finely controlled, so that the ceramic filter 3 is cracked. If a crack occurs in the ceramic filter 3, the exhaust gas is not filtered between the cracks and is exhausted into the atmosphere, so that the function of the system is not normally exhibited.

이러한 현상을 열충격(thermal shock)이라고 하며 열충격을 방지하기 위하여 1차, 2차 및 3차 공기 유량을 매우 섬세하게 제어하여야 한다. 특히 소음기(4) 전방에 위치한 버터플리이밸브(27)는 모터(26)에 의해 구동되며 구동모터(26)가 버터플라이밸브(27)의 개도를 매우 섬세하게 제어하여 배기가스의 일부가 트랩(50)으로 공급되어 재생중에 3차연소공기로 이용함으로써 필터 내부의 온도구배를 제어할 수 있게 된다.This phenomenon is called thermal shock and requires very fine control of the primary, secondary and tertiary air flow rates to prevent thermal shock. In particular, the butterfly valve 27 located in front of the silencer 4 is driven by the motor 26, and the drive motor 26 controls the opening degree of the butterfly valve 27 very delicately, so that a part of the exhaust gas is trapped. 50) can be used as tertiary combustion air during regeneration to control the temperature gradient inside the filter.

[효과][effect]

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤차량의 입자상물질 저감장치는 실차에 적용하기 위하여 종래의 장치에 비하여 훨씬 간단하게 구성한 모델을 제시함으로써 내구성과 비용을 만족시킬 수 있게 되었고 종래 약 0.9 내지 3.2kg/h의 많은 연료를 사용하던 장치에 비해 약 0.7kg/h 정도만 공급할 수 있게 되어 연료경제면에서도 유리하게 되고 믹싱라이너를 캔화하여 배기가스의 통로를 균등하게 함으로써 열충격으로부터 필터를 보호할 수 있게 되었다.As described above, the particulate matter reduction apparatus of the diesel vehicle according to the present invention is able to satisfy the durability and cost by presenting a model that is much simpler than the conventional apparatus for applying to a real vehicle, and it is about 0.9 to 3.2 kg Only 0.7kg / h could be supplied compared to a device that used a lot of fuel / h, which is advantageous in terms of fuel economy, and it was possible to protect the filter from thermal shock by equalizing the passage of the exhaust gas by canning the mixing liner.

본 발명에 따른 디젤차량의 입자상물질 저감장치는 비록 일실시예만 도시하였지만, 본 발명에 속한 통상의 지식인은 본 발명의 정신에 따라 다양한 변형이 가능하다는 것을 알 수 있고 이러한 변형이 본 발명의 정신을 벗어나는 것이 아님을 이해할 것이다.Although the particulate matter reduction apparatus of the diesel vehicle according to the present invention is shown only one embodiment, it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible according to the spirit of the present invention. I will understand that it is not beyond.

Claims (2)

노즐과 점화수단을 가진 버너부와, 믹싱라이너, 그리고 세라믹필터를 포함하는 트랩부와, 소음기와, 디젤엔진의 배기가스를 상기 트랩부와 상기 소음기로 나뉘어지게 하는 분지관과, 송풍기와 온,오프밸브를 포함하여 상기 버너부로 공기를 공급하는 제1공기공급부와, 공기펌프와 상기 공기펌프에 연결된 공기레귤레이터, 제1포트가 상기 공기레귤레이터와 연결되고 제2포트가 상기 분지관과 상기 트랩부사이로 연결되고 제3포트는 연료탱크로부터의 연료를 노즐에 공급하는 파이프와 연결된 3방향밸브를 포함하는 제2공기공급부와, 모타에 의해 구동되고 조절되는 버터플라이밸브를 포함하는 제3공기 공급부를 포함하는 디젤차량의 입자상물질 저감시스템.A burner section having a nozzle and a ignition means, a trap section including a mixing liner and a ceramic filter, a silencer, a branch pipe separating the exhaust gas of a diesel engine into the trap section and the silencer, a blower, A first air supply unit for supplying air to the burner unit including an off valve, an air regulator connected to the air pump and the air pump, a first port connected to the air regulator, and a second port connected to the branch pipe and the trap unit And a third air supply part including a third air supply part including a three-way valve connected to a pipe for supplying fuel from the fuel tank to the nozzle, and a third air supply part including a butterfly valve driven and regulated by a motor. Particulate matter reduction system of diesel vehicle including. 제1항에 있어서, 상기 믹싱라이너입구를 캔화하여 디젤배기가스의 통로를 3개이상의 구멍으로 통하게 하는 디젤엔진의 입자상물질 저감시스템.The particulate matter reduction system of claim 1, wherein the mixing liner inlet is canned to allow passage of diesel exhaust gas through three or more holes.
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