WO2023033443A1 - 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치 - Google Patents

차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치 Download PDF

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WO2023033443A1
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exhaust gas
unit
fuel
vehicle
surface combustion
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PCT/KR2022/012616
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이세영
우종헌
이택헌
박상권
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화이버텍(주)
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    • 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
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a heating device for an exhaust gas reduction device for a vehicle and an exhaust gas reduction device for a vehicle using the same.
  • the invention relates to a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device applicable to fuel and a vehicle exhaust gas reduction device using the same.
  • the catalyst In a vehicle to which a catalytic converter is applied, the catalyst must be activated in order to perform its function, that is, to remove harmful components from exhaust gas. It is known that the activation temperature of the catalyst is approximately 300 to 400°C or higher.
  • the catalyst 2 is heated in advance by applying heat transfer plates 6 and 7 around the catalyst 2 .
  • the heat transfer plates 6 and 7 allow the catalyst 2 to be heated in advance while generating heat by electricity.
  • the heat transfer plates 6 and 7 are disposed around the catalyst 2 to electrically heat the catalyst 2, so it is difficult to shorten the heating time required to heat the catalyst 2 due to the limitation of the electric capacity of the vehicle.
  • the downside was that the practical effect was not very high.
  • the vehicle exhaust gas reduction device of FIG. 1B includes an exhaust gas discharge unit in which an exhaust gas discharge path through which exhaust gas generated from a vehicle engine is discharged is formed on one side, and a rear end of the exhaust gas discharge unit along a direction in which the exhaust gas is discharged. connected to, and coupled to one side of a catalytic converter and an exhaust gas discharge unit for removing harmful components in exhaust gas using a catalyst, so that the exhaust gas is heated above the activation temperature of the catalyst and reaches the catalytic converter. and a surface combustion unit for heating the inside of the exhaust gas discharge unit.
  • the heating method as shown in FIG. 1b deviates from the conventional electric heating method and reduces the time to reach the activation temperature of the catalyst to effectively remove and discharge harmful components in the exhaust gas at the initial stage of startup, but operates only at the initial startup of the engine.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, can reduce the time to reach the activation temperature of the catalyst, can be applied to various exhaust gas reduction devices, and can be used during cold starting as well as during vehicle operation. It is to provide a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device and a vehicle exhaust gas reduction device using the same, which can function and can be applied to various fuels.
  • a heating device for an exhaust gas reduction device for a vehicle for solving the above-described technical problems includes an exhaust gas discharge unit provided in a pipe shape and provided to discharge exhaust gas generated from an engine of a vehicle; a surface combustion unit provided to heat the exhaust gas discharged from the exhaust gas discharge unit to a preset temperature and having a Y-shaped longitudinal section so as to surround one end of the exhaust gas discharge unit; and a connection unit coupled to one end of the surface combustion unit and having one end connected to the exhaust gas reduction unit.
  • the surface combustion unit is formed in a funnel shape, the main body portion provided as a hollow; a mat for surface combustion provided in an annular shape inside the main body; and an ignition unit provided adjacent to the surface combustion mat, wherein the body unit includes: a first body provided with an outer circumferential surface coupled to the other end of the connection unit and an inner circumferential surface coupled to one end of the exhaust gas discharge unit; and a second body extending and coupled to an end of the first body in a shape corresponding to the first body, having a distribution plate therein, and having a fuel supply unit and an air supply unit.
  • the gaseous fuel is directly supplied to the fuel supply unit, and surface combustion occurs on the surface combustion mat by the supplied gaseous fuel.
  • a mat for surface combustion is provided between the first body and the second body, and a branch tube for circulating fuel inside the first body may be provided in the first body, and a tubular vaporizer may be provided in the second body. It is characterized by what can be provided.
  • Both ends of the second vaporizer provided as branch tubes inside the first body are provided on the outside of the first body, characterized in that they are provided as a fuel inlet and a fuel discharge.
  • the tube-type vaporization unit is provided in a linear ring and fuel is supplied therein, a tube having holes formed at predetermined intervals; and a heater provided inside the tube, wherein the vaporized fuel is discharged through the hole.
  • the fuel is circulated in the first body through the branch tube, then introduced into the tubular vaporizer through an inlet of the tubular vaporizer provided in the second body, vaporized by the operation of the heater, and then surface-burned. do.
  • a first vaporizing part formed in the form of a pre-heater is provided outside the main body part to primarily vaporize liquid fuel and supply it to the inside of the second main body.
  • the liquid fuel may be circulated in the first body through the branch tube, vaporized through the first vaporizer, and then supplied to the inside of the second body for surface combustion.
  • An exhaust gas mixing unit coupled to one end of the exhaust gas discharging unit and having a diameter decreasing toward the connecting unit may be provided inside the first body.
  • the surface combustion unit except for one end of the exhaust gas emission unit, does not directly contact the exhaust gas emission unit, but has a separation distance from the outer circumferential surface of the exhaust gas emission unit toward the engine from one end of the exhaust gas emission unit. It is characterized in that the separation distance gradually increases or the separation distance gradually increases and then becomes constant.
  • the surface combustion unit is characterized in that a part thereof is provided to directly contact one end of the exhaust gas discharge unit.
  • an exhaust gas reduction device for a vehicle using a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the present invention may be provided.
  • the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device can reduce the time to reach the activation temperature of the catalyst, can be applied to various exhaust gas reduction devices, and can function during cold start as well as during vehicle operation, It can be applied to various fuels, such as gas as well as liquid, and has a compact structure, so it is easy to apply to any place, increasing practical utilization.
  • 1A is a schematic diagram showing an electrically heated catalytic converter according to the prior art
  • Figure 1b is a schematic diagram showing a vehicle exhaust gas reduction device according to the prior art
  • Figures 2a and 2b is a perspective view showing a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the present invention
  • Figure 2c is a cross-sectional view of the heating device for the vehicle exhaust gas reduction device according to Figure 2a,
  • 3 to 9 are cross-sectional views of heating devices for vehicle exhaust gas reduction devices according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a tubular vaporization part of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface combustion unit according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 12 shows various application examples of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the present invention.
  • FIGS. 3 to 9 are the present invention
  • FIG. 1 A cross-sectional view of a heating device for an exhaust gas reduction device for a vehicle according to various embodiments of the present invention
  • FIG. 1 A cross-sectional view of a surface combustion unit according to various embodiments
  • FIG. 12 shows various application examples of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the present invention.
  • the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device can reduce the time to reach the activation temperature of the catalyst, can be applied to various exhaust gas reduction devices, and can function during cold start as well as during vehicle operation, It can be applied to various fuels, such as gas as well as liquid, and has a compact structure so that it can be easily applied to any place to increase practical utilization.
  • the heating device 100 for an exhaust gas reduction device for a vehicle includes an exhaust gas discharge unit (E), a surface combustion unit (B), and a connection unit (C).
  • the exhaust gas discharge unit (E) is provided in the shape of a pipe to discharge exhaust gas generated from the engine of the vehicle, the other end of the exhaust gas discharge unit (E) is connected to the engine, and one end is the surface combustion unit It is connected with (B).
  • the exhaust gas emission unit (E) is not directly connected to the connection unit (C), but is connected to the connection unit (C) indirectly through the surface combustion unit (B).
  • the surface combustion unit (B) raises the temperature of the exhaust gas from the exhaust gas discharge unit (E) to the connecting unit (C) to a preset temperature.
  • the surface combustion unit (B) is provided with a Y-shaped longitudinal section to surround one end of the exhaust gas discharge unit (E) without direct contact or to be in direct contact with it. While the exhaust gas of the exhaust gas discharge unit E is indirectly first heated by the surface combustion unit B, it is directed to the exhaust gas mixing unit 170 as shown in FIG. 2C.
  • the exhaust gas mixing unit 170 is provided inside the first body 111, is coupled to one end of the exhaust gas discharge unit (E), and is provided to decrease in diameter toward the connecting unit (C).
  • the exhaust gas is directly secondarily heated by the heat from the surface combustion unit (B), and the exhaust gas reduction unit (SCR, TWC, DOC + DPF, One of the LNTs is provided and the temperature is raised to a temperature required for reducing exhaust gas, and is directed to the exhaust gas reduction unit through the connection unit (C).
  • the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device may be formed such that the exhaust gas mixing unit 170 is provided at one end of the exhaust gas discharge unit E as shown in FIG. 2c, but as shown in FIGS. 3 to 9 It is also possible to be formed without the exhaust gas mixing section 170 .
  • the exhaust gas discharged from one end of the exhaust gas discharge unit (E) is directly heated by the heat from the surface combustion unit (B) while reducing the exhaust gas connected to one end of the connection unit (C). It is heated to the temperature required for the part and goes to the exhaust gas reduction part through the connection unit (C).
  • an SCR may be provided as an example of an exhaust gas reduction unit (not shown), and when the exhaust temperature during operation is 200 ° C or less, the surface combustion unit (B) maintains the SCR catalyst activation temperature of 200 ° C or higher. this can work
  • a TWC may be provided, and during a cold start, the surface combustion unit (B) operates in a process for rapid catalyst preheating to optimize the exhaust gas temperature for the TWC.
  • the exhaust gas can be reduced by raising the temperature.
  • DOC+DPF may be provided, and when the DPF device rises above a preset back pressure, the surface combustion unit (B) operates to burn the exhaust gas collected inside the DPF.
  • the exhaust gas reduction unit (not shown) may be provided with LNT or an exhaust gas reduction unit in which LNT and other exhaust gas reduction technologies are grafted.
  • the exhaust gas can be reduced by raising the temperature of the gas.
  • the surface combustion unit B is formed in a funnel shape with a Y-shaped longitudinal section and inclined at a preset angle, and includes hollow main bodies 111 and 113 and an annular inside of the main bodies 111 and 113. It includes a mat 120 for surface combustion provided and an ignition unit 140 provided adjacent to the mat 120 for surface combustion.
  • the preset angle refers to an angle between the end surfaces of the body parts 111 and 113 and the exhaust gas discharge unit E, as shown in FIG. 3 .
  • the body parts 111 and 113 are provided with an outer circumferential surface coupled to the other end of the connection unit C and an inner circumferential surface coupled with one end of the exhaust gas discharge unit E, and the first body 111 It is coupled to the end of the first body 111 in a shape corresponding to and includes a distribution plate 115 provided therein and a second body 113 provided with a fuel supply unit F and an air supply unit A.
  • the surface combustion unit (B) including the body parts 111 and 113 is an exhaust gas discharge unit except for one end of the exhaust gas discharge unit (E) as shown in FIGS. 2A to 9 It does not come into direct contact with (E), but may be provided so that the distance between the outer circumferential surface and the exhaust gas discharge unit (E) gradually increases from one end of the exhaust gas discharge unit (E) toward the engine.
  • the surface combustion unit (B) does not directly contact the exhaust gas discharge unit (E) except for one end of the exhaust gas discharge unit (E), but one end of the exhaust gas discharge unit (E).
  • the separation distance from the outer circumferential surface of the exhaust gas discharge unit (E) gradually increases toward the engine from the unit and may be provided to be constant near the second body 113 .
  • a part of the surface combustion unit B is provided so as to directly contact one end of the exhaust gas discharge unit E, but in the vicinity of the second main body 113, the exhaust gas discharge unit E ) may be provided to be spaced apart from the outer circumferential surface of the
  • a part of the surface combustion unit (B) is provided to directly contact one end of the exhaust gas discharge unit (E), and the exhaust gas discharge unit (E) is also near the second body 113. ) may be provided to directly contact the outer circumferential surface of the
  • Fuel liquid fuel, gaseous fuel
  • Fuel supply unit F connected to the second body 113, and air to be mixed with the fuel is supplied through the air supply unit A.
  • Fuel liquid fuel, gaseous fuel
  • can basically be used as self-fuel for example diesel in the case of a diesel vehicle, and gas such as methane, butane, or propane can be supplied instead of self-fuel if necessary.
  • the distribution plate 115 serves to distribute and guide fuel and air toward the mat 120 for surface combustion.
  • the ignition unit 140 is a device for igniting the mat 120 for surface combustion.
  • the ignition unit 140 may be operated remotely.
  • the body parts 111 and 113 and the connection part C are provided in a 'Y' shape as a whole, and the first body 111 and the second body 113 are separate parts. It may be provided to be coupled to each other, but may be provided as a single body.
  • a mat 120 for surface combustion may be provided between the first body 111 and the second body 113 .
  • the mat 120 for surface combustion substantially constitutes a place where a flame occurs and may be woven of metal fibers. Accordingly, combustion may be performed on the surface of the mat 120 for surface combustion.
  • the mat 120 for surface combustion is disposed along the connection portion of the first body 111 and the second body 113 like a ring, and a flame is generated here, the efficiency of heating the discharged exhaust gas can be improved. there is.
  • the first body 111 may be provided with a vaporizer in the form of a branch tube for circulating fuel inside the first body 111, and a vaporizer in the form of a tube-shaped vaporizer may be provided in the second body 113.
  • the vaporization units 150, 160, and 300 may be provided with a first vaporization unit 300 formed in a pre-heater type, and the first body 111 has fuel inside the first body 111.
  • a second vaporizer in the form of a branch tube may be provided, and a third vaporizer may be provided in the second body 113 as a tubular vaporizer 160.
  • the first vaporizer 300 vaporizes liquid fuel and primarily supplies it to the inside of the second body 113, and is not provided or does not operate when the fuel of the vehicle is gaseous fuel (eg, LPG, CNG).
  • gaseous fuel eg, LPG, CNG
  • the first vaporizer 300 may receive fuel directly through the fuel tank 200 or fuel circulated through the second vaporizer 150 .
  • the second vaporizer 150 is a vaporizer provided in the form of a branch tube, and the fuel in the fuel tank 200 can be vaporized while circulating inside the first body 111 through the second vaporizer 150 .
  • Both ends of the second vaporizer 150 provided as a tubular vaporizer inside the first body 111 are provided on the outside of the first body 111, but provided as a fuel inlet 117 and a fuel outlet 119 do.
  • the fuel inlet 117 may be connected to the fuel tank 200, and the fuel discharge unit 119 may be connected to the first vaporization unit 300 or directly connected to the fuel supply unit F.
  • the fuel passing through the second vaporization unit 150 does not vaporize. If surface combustion occurs in the mat 120 for surface combustion, the fuel that has passed through the second vaporizing unit 150 is partially vaporized, completely vaporized in the first vaporizing unit 300, and then returned to the inside of the second body 113. It can be introduced into the third vaporization unit 160 while being completely vaporized to supply fuel to the combustion chamber inside the second body 113.
  • the combustion chamber means a space in which surface combustion occurs.
  • the third evaporator 160 is provided in a linear ring to supply liquid fuel therein, and includes a tube 161 having holes 163 formed at preset intervals and a heater 165 provided inside the tube 161. do.
  • the liquid fuel supplied to the inside of the tube 161 is vaporized while being heated by the heater 165 and discharged through the hole 163 into the second body 113 in a vaporized state.
  • the fuel may be introduced into the third vaporizer 160 provided as a tubular vaporizer through the tubular vaporizer inlet 118 provided in the second body 113, vaporized by the operation of the heater 165, and then surface-burned. there is.
  • FIGS. 4 to 9 are cases of using liquid fuel.
  • FIG 3 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a first embodiment of the present invention.
  • the heating device for the vehicle exhaust gas reduction device does not need to provide the vaporizing units 150, 160, and 300.
  • the fuel in the fuel tank 200 is directly supplied to the fuel supply unit F, and surface combustion occurs on the mat 120 for surface combustion by the operation of the ignition unit 140, from the exhaust gas discharge unit E to the connection unit C. ) to raise the temperature of the exhaust gas to a preset temperature.
  • FIG. 4 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a second embodiment of the present invention.
  • liquid fuel is vaporized using all of the vaporizers 150 , 160 , and 300 .
  • the fuel in the fuel tank 200 is moved to the second vaporizer 150 provided as a branch tube through the fuel inlet 117, and is circulated in the first body 111 through the second vaporizer 150.
  • the fuel is moved to the first vaporization unit 300 formed as a pre-heater through the fuel discharge unit 119, and the fuel vaporized through the first vaporization unit 300 is transported to the tubular vaporization unit inlet. It is moved to the third vaporization unit 160 through 118 and is completely vaporized in the second body 113.
  • the liquid fuel passes through the second vaporizing unit 150 as it is and is primarily vaporized in the first vaporizing unit 300 and then third vaporized. It is vaporized while being heated by the heater 165 inside the tube 161 in the unit 160, and is ignited while being discharged into the second body 113 in a vaporized state through the hole 163.
  • the heater not shown
  • the heater 165 of the third vaporizing unit 160 are turned off.
  • the liquid fuel is vaporized by the surface combustion heat in the second vaporization unit 150 and moves to the first vaporization unit 300 through the hole 163. It is discharged into the second body 113 in a vaporized state.
  • FIG 5 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a third embodiment of the present invention.
  • the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the third embodiment of the present invention is a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the second embodiment of the present invention, in which the first vaporizing unit 300 is omitted.
  • the fuel in the fuel tank 200 is moved to the second vaporization unit 150 through the fuel inlet 117, and the fuel flowing in the first body 111 through the second vaporization unit 150 is transferred to the fuel discharge unit. It is discharged through 119 and moved to the third vaporizer 160 through the tubular vaporizer inlet 118 and vaporized in the second body 113.
  • liquid fuel passes through the second vaporizing part 150 as it is, and from the third vaporizing part 160 to the heater 165 inside the tube 161 It is vaporized while being heated by the hole 163 and discharged to the inside of the second body 113 in a vaporized state through the hole 163 and ignited to cause surface combustion.
  • the heater 165 of the third vaporization unit 160 is turned off.
  • the liquid fuel passes through the second vaporizing unit 150 while being vaporized by the heat of surface combustion, and passes through the hole 163 into the second body 113 in a vaporized state. is emitted with
  • FIG. 6 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the fourth embodiment of the present invention is a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the second embodiment of the present invention, in which the third vaporizing unit 160 is omitted.
  • the fuel in the fuel tank 200 is moved to the second vaporizing unit 150 through the fuel inlet 117, and is transferred to the first body 111 through the second vaporizing unit 150.
  • the flowing fuel is moved to the first vaporization unit 300 formed in the form of a pre-heater through the fuel discharge unit 119, and the fuel vaporized in the first vaporization unit 300 is transferred to the fuel supply unit F It moves into the second main body 113 through and is ignited so that surface combustion still occurs in the mat 120 for surface combustion.
  • a heater (not shown) of the first vaporizing unit 300 is turned off.
  • the liquid fuel passes through the second vaporizing unit 150 as it is and is vaporized in the first vaporizing unit 300, and then returns to the second main body 113. It ignites as it is discharged into the interior.
  • the liquid fuel passes through the second vaporizing unit 150 while being vaporized by the surface combustion heat, passes through the first vaporizing unit 300, and then returns to the second main body 113. discharged internally.
  • FIG. 7 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the fifth embodiment of the present invention is a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the second embodiment of the present invention, in which the second vaporizing unit 150 is omitted.
  • the fuel in the fuel tank 200 is moved to the first vaporizer 300 formed in the form of a pre-heater, and the fuel primarily vaporized in the first vaporizer 300 is moved to the third vaporization unit 160 through the tubular vaporization unit inlet 118, vaporized while being heated by the heater 165 inside the tube 161, and vaporized through the hole 163 in the second vaporization unit 160. It is discharged into the body 113.
  • FIG. 8 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the first and second vaporizing units 300 and 150 are omitted from the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the second embodiment of the present invention. It became.
  • the fuel in the fuel tank 200 is moved to the third vaporizer 160 through the tubular vaporizer inlet 118 and vaporized while being heated by the heater 165 inside the tube 161. and is discharged into the second body 113 in a vaporized state through the hole 163.
  • FIG 9 shows an operation example of a heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the second and third vaporization units 150 and 160 are omitted from the heating device for a vehicle exhaust gas reduction device according to the second embodiment of the present invention. It became.
  • the fuel in the fuel tank 200 is moved to the first vaporizer 300 formed in the form of a pre-heater, and the fuel vaporized in the first vaporizer 300 is transferred to the fuel supply unit. It is discharged into the second body 113 through (F).
  • An exhaust gas reduction device for a vehicle may be provided by using the above-described heating device for a vehicle exhaust gas reduction device.

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Abstract

차량용 배기가스 저감장치용 가열장치가 개시된다. 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는, 파이프 형상으로 마련되어 차량의 엔진에서 발생되는 배기가스가 배출되도록 마련되는 배기가스 배출 유닛, 배기가스 배출 유닛으로부터 배출되는 배기가스를 미리 설정된 온도로 가열하도록 마련되며, 배기가스 배출 유닛의 일단부를 감싸도록 종단면이 Y자 형상으로 마련된 표면 연소 유닛, 표면 연소 유닛의 일단부와 결합하며, 일단부가 배기가스 저감부와 연결되도록 마련된 연결 유닛을 포함한다.

Description

차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치
본 발명은 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 엔진의 시동 초기는 물론 차량 운행중에도 배기가스 저감을 위한 운전을 실시할 수 있으며, 다양한 연료에 적용할 수 있는, 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치에 관한 발명이다.
최근 도심에서 차량이 증가함에 따라 차량의 엔진으로부터 발생되는 배기가스가 대기오염의 주요 원인을 이루는 것으로 보고되고 있다.
특히, 차량 엔진(이하, 엔진이라 함)으로부터 배출되는 배기가스 중에는 인체에 유해한 CO, HC 및 NOx 등의 유해성분이 다량으로 함유되어 있기 때문에 이를 그대로 방출하는 경우, 대기오염을 유발한다.
이에, 최근에는 차량의 배기관의 일측에 촉매 컨버터를 설치하여 배기가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 기술을 제안하고 있는 실정이다.
촉매 컨버터가 적용되는 차량에서 촉매가 제 기능, 즉 배기가스 중의 유해성분을 제거하는 기능을 수행하기 위해서는 촉매가 활성화되어 있어야 한다. 촉매의 활성화 온도는 대략 300 ~ 400℃ 이상인 것으로 알려져 있다.
한편, 차량이 운행 중인 경우에는 배기가스의 온도가 전술한 촉매의 활성화 온도보다 훨씬 높기 때문에 촉매에 의한 배기가스의 유해성분 제거작업이 잘 진행될 수 있다.
하지만, 엔진의 시동초기, 소위 냉간 상태에서는 배기가스 온도가 낮을 뿐만 아니라 실린더헤드와 배기매니폴드도 냉각되어 있는 관계로 배출되는 배기가스에 의해 촉매가 가열되어 그 활성화 온도에 도달하기까지는 일정 시간이 걸릴 수밖에 없는데, 이 시간 동안에는 촉매에 의한 배기가스의 유해성분 제거작업이 전혀 진행되지 못하기 때문에 유해성분을 함유한 배기가스가 대기 중으로 그대로 배출될 수밖에 없다. 실제, 시동 초기에는 95% 이상의 탄화수소 화합물이 배출되는 것으로 보고되고 있다.
이에, 이러한 문제를 해결하기 위해 도 1a와 같은 전기 가열식 촉매 컨버터가 제안된 바 있다.
도 1a의 촉매 가열식 촉매 컨버터는 촉매(2)의 주변에 전열판(6,7)을 적용하여 촉매(2)가 미리 가열될 수 있도록 한 것이다. 전열판(6,7)은 전기에 의해 발열되면서 촉매(2)가 미리 가열될 수 있게끔 한다.
그런데, 이러한 방식은 전열판(6,7)을 촉매(2)의 주변에 배치해서 전기로 가열하는 방식이라서 촉매(2)를 가열하는데 소요되는 가열 시간이 그리 단축되기 어렵고 차량 전기용량의 한계로 인해 실질적인 효과가 그다지 높지 않다는 단점이 있었다.
이러한 가열식 촉매 컨버터의 문제점을 해소하고자 도 1b와 같은 차량용 배기가스 저감장치가 제안된 바 있다.
도 1b의 차량용 배기가스 저감장치는, 차량의 엔진에서 발생되는 배기가스가 배출되는 배기가스 배출로가 일측에 형성되는 배기가스 배출 유닛, 배기가스가 배출되는 방향을 따라 상기 배기가스 배출 유닛의 후단에 연결되며, 촉매를 이용해서 배기가스 중의 유해성분을 제거하는 촉매 컨버터 및 배기가스 배출 유닛의 일측에 결합되며, 상기 배기가스가 촉매의 활성화 온도 이상으로 가열되어 상기 촉매 컨버터에 도달될 수 있도록 상기 배기가스 배출 유닛의 내부를 가열하는 표면연소 유닛을 포함한다.
그런데, 도 1b와 같은 가열방식은 종전의 전기 가열 방식에서 벗어나 촉매의 활성화 온도 도달 시간을 감소시켜 시동 초기 배기가스 중의 유해성분을 효과적으로 제거해서 배출시킬 수 있게끔 하나, 엔진의 초기 시동 시에만 동작되고 자기 연료를 사용할 수 없으며, 차량용 배기가스 저감을 위한 다양한 후처리 장치를 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 촉매의 활성화 온도 도달시간을 감소시킬 수 있으며, 다양한 배기가스 저감장치에 적용할 수 있고, 냉간시동시는 물론 차량의 운행중에도 기능할 수 있으며, 다양한 연료에 적용할 수 있는, 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치를 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는, 파이프 형상으로 마련되어 차량의 엔진에서 발생되는 배기가스가 배출되도록 마련되는 배기가스 배출 유닛; 상기 배기가스 배출 유닛으로부터 배출되는 배기가스를 미리 설정된 온도로 가열하도록 마련되며, 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부를 감싸도록 종단면이 Y자 형상으로 마련된 표면 연소 유닛; 상기 표면 연소 유닛의 일단부와 결합하며, 일단부가 배기가스 저감부와 연결되도록 마련된 연결 유닛;을 포함한다.
상기 표면 연소 유닛은, 깔때기 형상으로 형성되며, 중공으로 마련된 본체부; 상기 본체부의 내부에 환형으로 마련된 표면연소용 매트; 및 표면연소용 매트에 인접하게 마련되는 점화부;를 포함하며, 상기 본체부는, 상기 연결 유닛의 타단부와 결합하는 외주면과 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부와 결합하는 내주면으로 마련된 제1 본체; 및 상기 제1 본체와 대응하는 형상으로 상기 제1 본체의 단부에 연장 결합하며 내부에 분배판이 마련되며 연료 공급부와 에어 공급부가 마련된 제2 본체;를 포함한다.
연료가 기체연료인 경우, 상기 기체연료는 상기 연료 공급부로 직접 공급되고, 공급된 기체연료에 의해 표면연소용 매트에서 표면연소가 일어나는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 본체와 상기 제2 본체 사이에는 표면연소용 매트가 마련되며, 상기 제1 본체에는 상기 제1 본체 내부에서 연료를 순환시키는 분기튜브가 마련될 수 있고, 상기 제2 본체에는 튜브형 기화부가 마련될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 본체의 내부에서 분기튜브로 마련된 제2 기화부의 양 단부는 상기 제1 본체의 외부에 마련되되 연료 유입부와 연료 배출부로 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 튜브형 기화부는, 선형의 고리로 마련되어 내부에 연료가 공급되며, 미리 설정된 간격으로 홀이 형성된 튜브; 및 상기 튜브의 내부에 마련된 히터;를 포함하며, 상기 홀을 통해 기화된 연료가 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 연료는 상기 분기튜브를 통해 상기 제1 본체에서 순환한 후 상기 제2 본체에 마련된 튜브형 기화부 유입부를 통해 상기 튜브형 기화부로 유입된 후 상기 히터의 동작에 의해 기화된 후 표면연소되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체부 외부에는 액체 연료를 1차적으로 기화시켜 상기 제2 본체 내부로 공급하며 프리히터 형식으로 형성된 제1 기화부가 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 액체 연료는 상기 분기튜브를 통해 상기 제1 본체에서 순환한 후 상기 제1 기화부를 통해 기화된 후 상기 제2 본체 내부로 공급되어 표면연소되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 본체의 내부에는 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부와 결합하고 상기 연결 유닛으로 갈수록 직경이 감소하도록 마련된 배기가스 혼합부가 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 표면 연소 유닛은, 상기 배기가스 배출 유닛의 일단을 제외하고 상기 배기가스 배출 유닛과 직접 접하지 않되 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부로부터 상기 엔진으로 갈수록 상기 배기가스 배출 유닛의 외주면과 이격거리가 점점 증가하거나, 상기 이격거리가 점점 증가하다가 일정한 것을 특징으로 한다.
상기 표면 연소 유닛은 그 일부가 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부와 직접 접하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치를 이용한 차량용 배기가스 저감장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 촉매의 활성화 온도 도달시간을 감소시킬 수 있으며, 다양한 배기가스 저감장치에 적용할 수 있고, 냉간시동시는 물론 차량의 운행중에도 기능할 수 있으며, 기체는 물론 액체 등 다양한 연료에 적용할 수 있고, 콤팩트한 구조를 가지므로 어떠한 장소에라도 적용이 용이하여 실질적인 활용도를 높일 수 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 전기 가열식 촉매 컨버터를 나타내는 개략도,
도 1b는 종래기술에 따른 차량용 배기가스 저감장치를 나타내는 개략도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치를 나타내는 사시도,
도 2c는 도 2a에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 단면도,
도 3 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 튜브형 기화부를 나타내는 개념도,
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 표면 연소 유닛의 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 다양한 적용례를 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치(100)를 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치를 나타내는 사시도이고, 도 2c는 도 2a에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 단면도이며, 도 3 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 단면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 튜브형 기화부를 나타내는 개념도이며, 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 표면 연소 유닛의 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 다양한 적용례를 나타낸다.
본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 촉매의 활성화 온도 도달시간을 감소시킬 수 있으며, 다양한 배기가스 저감장치에 적용할 수 있고, 냉간시동시는 물론 차량의 운행중에도 기능할 수 있으며, 기체는 물론 액체 등 다양한 연료에 적용할 수 있고, 콤팩트한 구조를 가지므로 어떠한 장소에라도 적용이 용이하여 실질적인 활용도를 높일 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치(100)는, 배기가스 배출 유닛(E), 표면 연소 유닛(B), 연결 유닛(C)을 포함한다.
배기가스 배출 유닛(E)은 파이프(pipe) 형상으로 마련되어 차량의 엔진에서 발생되는 배기가스가 배출되도록 마련되는 것으로, 배기가스 배출 유닛(E)의 타단부는 엔진과 연결되며 일단부는 표면 연소 유닛(B)과 연결된다.
배기가스 배출 유닛(E)은 연결 유닛(C)과 직접 연결되는 것이 아니고 표면 연소 유닛(B)을 통해 간접적으로 연결 유닛(C)과 연결된다.
표면 연소 유닛(B)은 배기가스 배출 유닛(E)으로부터 연결 유닛(C)으로 향하는 배기가스를 미리 설정된 온도로 승온하는 것이다.
이 과정에서, 표면 연소 유닛(B)은 종단면이 Y자 형상으로 마련되어 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부를 감싸되 직접 접촉하지 않게 형성되거나 직접 접촉하도록 마련된다. 표면 연소 유닛(B)에 의해 배기가스 배출 유닛(E)의 배기가스가 간접적으로 1차로 승온되면서 도 2c와 같이 배기가스 혼합부(170)로 향한다.
배기가스 혼합부(170)는 제1 본체(111)의 내부에 마련되며, 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부와 결합하고 연결 유닛(C)으로 갈수록 직경이 감소하도록 마련된다.
배기가스 혼합부(170)에서 배기가스는 표면 연소 유닛(B)으로부터 나오는 열에 의해 직접적으로 2차로 승온되면서 연결 유닛(C)의 일단부에 연결된 배기가스 저감부(SCR, TWC, DOC+DPF, LNT 중 어느 하나가 마련되어 배기가스를 저감)에 필요한 온도로 승온되어 연결 유닛(C)을 통해 배기가스 저감부로 향한다.
본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 도 2c와 같이 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부에 배기가스 혼합부(170)가 마련되도록 형성될 수 있으나, 도 3 내지 도 9와 같이 배기가스 혼합부(170)가 없도록 형성되는 것도 가능하다. 이 경우에는 도 2c와 달리 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부에서 배출되는 배기가스는 표면 연소 유닛(B)으로부터 나오는 열에 의해 직접적으로 승온되면서 연결 유닛(C)의 일단부에 연결된 배기가스 저감부에 필요한 온도로 승온되어 연결 유닛(C)을 통해 배기가스 저감부로 향한다.
도 12를 참조하면, 배기가스 저감부(미도시)의 한 예로 SCR이 마련될 수 있으며, 운행 중 배기온도가 200℃ 이하일 경우 SCR 촉매 활성화 온도인 200℃ 이상이 유지되도록 표면 연소 유닛(B)이 작동할 수 있다.
배기가스 저감부(미도시)의 다른 예로 TWC 가 마련될 수 있으며, 냉간 시동(Cold start)시 빠른 촉매 예열을 위한 과정에서 표면 연소 유닛(B)이 작동하여 TWC를 위한 최적의 온도로 배기가스를 승온시켜 배기가스를 저감시킬 수 있다.
배기가스 저감부(미도시)의 또 다른 예로 DOC+DPF가 마련될 수 있으며, DPF 장치가 미리 설정된 배압 이상 상승시 표면 연소 유닛(B)이 작동하여 DPF 내부에 포집된 매연을 연소시킴으로써 배기가스를 저감시킬 수 있다.
배기가스 저감부(미도시)는 LNT나 LNT와 다른 배기가스 저감기술이 접목된 배기가스 저감부로 마련될 수 있으며, 이 경우에도 표면 연소 유닛(B)이 작동하여 LNT를 위한 최적의 온도로 배기가스를 승온시켜 배기가스를 저감시킬 수 있다.
표면 연소 유닛(B)은, 종단면이 Y자 형상으로 마련되고 미리 설정된 각도로 경사진 깔때기 형상으로 형성되며 중공으로 마련된 본체부(111, 113), 본체부(111, 113)의 내부에 환형으로 마련된 표면연소용 매트(120), 표면연소용 매트(120)에 인접하게 마련되는 점화부(140)를 포함한다.
여기서 미리 설정된 각도란, 도 3과 같이 본체부(111, 113)의 단면과 배기가스 배출 유닛(E) 사이의 각도를 말한다.
본체부(111, 113)는 연결 유닛(C)의 타단부와 결합하는 외주면과 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부와 결합하는 내주면으로 마련된 제1 본체(111)과 제1 본체(111)와 대응하는 형상으로 제1 본체(111)의 단부에 결합하며 내부에 분배판(115)이 마련되며 연료공급부(F)와 에어 공급부(A)가 마련된 제2 본체(113)를 포함한다.
도 11의 (a)를 참조하면, 본체부(111, 113)를 포함하는 표면 연소 유닛(B)은 도 2a 내지 도 9와 같이 배기가스 배출 유닛(E)의 일단을 제외하고 배기가스 배출 유닛(E)과 직접 접하지 않되 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부로부터 엔진으로 갈수록 배기가스 배출 유닛(E)의 외주면과 이격거리가 점점 증가하도록 마련될 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, 표면 연소 유닛(B)은 배기가스 배출 유닛(E)의 일단을 제외하고 배기가스 배출 유닛(E)과 직접 접하지 않되 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부로부터 엔진으로 갈수록 배기가스 배출 유닛(E)의 외주면과 이격거리가 점점 증가하다가 제2 본체(113) 부근에서 일정해지도록 마련될 수 있다.
도 11의 (c)를 참조하면, 표면 연소 유닛(B)은 그 일부가 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부와 직접 접하도록 마련되나 제2 본체(113) 부근에서 배기가스 배출 유닛(E)의 외주면과 이격되도록 마련될 수 있다.
도 11의 (d)를 참조하면, 표면 연소 유닛(B)은 그 일부가 배기가스 배출 유닛(E)의 일단부와 직접 접하도록 마련되며 제2 본체(113) 부근에도 배기가스 배출 유닛(E)의 외주면과 직접 접하도록 마련될 수 있다.
제2 본체(113)에 연결된 연료공급부(F)를 통해 연료(액체 연료, 기체 연료)가 공급되며, 에어 공급부(A)를 통해 연료에 혼합될 공기(air)가 공급된다.
연료(액체 연료, 기체 연료)는 기본적으로 자기 연료, 예컨대 디젤 차량의 경우라면 경유로 사용할 수 있으며, 필요에 따라 자기 연료 대신 메탄, 부탄, 프로판 등의 가스가 공급될 수 있다.
분배판(115)은 표면연소용 매트(120)로 향하는 연료와 공기를 분배하여 가이드 하는 역할을 한다.
분배판(115)으로 인해 연료와 공기가 표면연소용 매트(120) 전체영역으로 퍼지면서 가이드 될 수 있으며, 이에 넓은 면적에서의 표면연소가 가능해져 연소효율이 증대될 수 있다.
점화부(140)는 표면연소용 매트(120)가 점화되게 하는 장치이다. 점화부(140)는 원격으로 동작될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본체부(111, 113)와 연결부(C)는 전체적으로 'Y'자형상으로 마련되며, 제1 본체(111)와 제2 본체(113)는 별개의 부분으로 서로 결합하도록 마련될 수 있으나 단일 몸체로 마련될 수 있다.
제1 본체(111)와 제2 본체(113) 사이에는 표면연소용 매트(120)가 마련될 수 있다.
표면연소용 매트(120)는 실질적으로 화염이 일어나는 장소를 이루며, 금속섬유(metal fiber)로 직조될 수 있다. 그에 따라 표면연소용 매트(120)의 표면에서 연소가 이루어질 수 있다.
표면연소용 매트(120)가 고리처럼 제1 본체(111)와 제2 본체(113)의 연결 부분을 따라 배치되고, 이곳에서 화염이 발생되기 때문에 배출되는 배기가스를 가열하는 효율이 향상될 수 있다.
제1 본체(111)에는 제1 본체(111) 내부에서 연료를 순환시키는 분기튜브 형식의 기화부가 마련될 수 있고, 제2 본체(113)에는 튜브형 기화부 형식으로 형성된 기화부가 마련될 수 있다.
기화부(150, 160, 300)는 프리히터(pre-heater) 형식으로 형성되는 제1 기화부(300)가 마련될 수 있고, 제1 본체(111)에는 제1 본체(111) 내부에서 연료를 순환시키는 분기튜브 형식의 제2 기화부가 마련될 수 있고, 제2 본체(113)에는 튜브형 기화부(160)로서 제3 기화부가 마련될 수 있다.
제1 기화부(300)는 액체 연료를 기화시켜 1차적으로 제2 본체(113) 내부로 공급하며, 차량의 연료가 기체 연료(예를 들어, LPG, CNG)일 경우에는 마련되지 않거나 작동하지 않는다.
제1 기화부(300)는 연료탱크(200)를 통해 직접 연료를 공급받거나 제2 기화부(150)를 순환한 연료를 공급받는 것도 가능하다.
제2 기화부(150)는 분기튜브 형식으로 마련되는 기화부로서, 연료탱크(200)의 연료는 제2 기화부(150)를 통해 제1 본체(111) 내부에서 순환하면서 기화될 수 있다.
제1 본체(111)의 내부에서 튜브형 기화부로 마련된 제2 기화부(150)의 양 단부는 제1 본체(111)의 외부에 마련되되 연료 유입부(117)와 연료 배출부(119)로 마련된다. 연료 유입부(117)는 연료탱크(200)와 연결될 수 있으며, 연료 배출부(119)는 제1 기화부(300)와 연결되거나 연료공급부(F)에 직접 연결될 수 있다.
만일 점화부(140)의 작동에 의해 표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어나기 전인 경우에는 제2 기화부(150)를 통과하는 연료는 기화가 일어나지 않게 된다. 만일 표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어난 경우 제2 기화부(150)를 통과한 연료는 부분적으로 기화가 일어나 제1 기화부(300)에서 완전히 기화된 후 제2 본체(113) 내부로 인입될 수 있고 제3 기화부(160)에서 완전히 기화되면서 제2 본체(113) 내부의 연소실로 연료를 공급할 수 있다. 여기서 연소실이란 표면연소가 일어나는 공간을 의미한다.
제3 기화부(160)는 선형의 고리로 마련되어 내부에 액체 연료가 공급되며, 미리 설정된 간격으로 홀(163)이 형성된 튜브(161) 및 튜브(161)의 내부에 마련된 히터(165)를 포함한다. 튜브(161)의 내부에 공급된 액체 연료는 히터(165)에 의해 가열되면서 기화되며 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
연료는 제2 본체(113)에 마련된 튜브형 기화부 유입부(118)를 통해 튜브형 기화부로 마련된 제3 기화부(160)로 유입된 후 히터(165)의 동작에 의해 기화된 후 표면연소될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 단면도를 통해 본 발명에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 동작을 설명한다. 도 3은 기체연료를 사용한 경우이고, 도 4 내지 도 9는 액체연료를 사용한 경우이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
연료가 기체 연료일 경우에는 연료의 기화과정이 필요 없어, 도 3과 같이 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 기화부(150, 160, 300)가 마련될 필요가 없게 된다. 연료탱크(200)의 연료는 연료공급부(F)로 직접 공급되어 점화부(140)의 작동에 의해 표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어나 배기가스 배출 유닛(E)으로부터 연결 유닛(C)으로 향하는 배기가스를 미리 설정된 온도로 승온하게 된다.
연료가 액체연료인 경우, 기화부(150, 160, 300)를 통해 액체연료를 기화시킨 후 표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어나게 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 기화부(150, 160, 300) 모두를 사용하여 액체연료를 기화시킨다. 연료탱크(200)의 연료는 연료 유입부(117)를 통해 분기튜브로 마련되는 제2 기화부(150)로 이동되고, 제2 기화부(150)를 통해 제1 본체(111) 내에서 순환된연료는 연료 배출부(119)를 통해 프리히터(pre-heater)로 형성되는 제1 기화부(300)로 이동되며, 제1 기화부(300)를 통해 기화된 연료는 튜브형 기화부 유입부(118)를 통해 제3 기화부(160)로 이동되어 제2 본체(113) 내에서 완전히 기화된다.
표면연소용 매트(120)에서 아직 표면연소가 일어나지 않은 경우, 액체연료는 제2 기화부(150)에서 기화되지 않고 그대로 통과되어 제1 기화부(300)에서 1차적으로 기화된 후 제3 기화부(160)에서 튜브(161)의 내부의 히터(165)에 의해 가열되면서 기화되며, 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출되면서 점화된다. 표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어나면, 제1 기화부(300)의 히터(미도시)와 제3 기화부(160)의 히터(165)는 off 된다.
표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어난 경우, 액체연료는 제2 기화부(150)에서 표면연소 열에 의해 기화되면서 통과하여 제1 기화부(300)로 이동하며, 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치에서 제1 기화부(300)가 생략된 것이다.
연료탱크(200)의 연료는 연료 유입부(117)를 통해 제2 기화부(150)로 이동되고, 제2 기화부(150)를 통해 제1 본체(111) 내에서 흐르는 연료는 연료 배출부(119)를 통해 배출되어 튜브형 기화부 유입부(118)를 통해 제3 기화부(160)로 이동되어 제2 본체(113) 내에서 기화된다.
표면연소용 매트(120)에서 아직 표면연소가 일어나지 않은 경우 액체연료는 제2 기화부(150)를 그대로 통과하고, 제3 기화부(160)에서 튜브(161)의 내부의 히터(165)에 의해 가열되면서 기화되며 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출되면서 점화되어 표면연소가 일어나게 된다. 이 경우, 제3 기화부(160)의 히터(165)는 off 된다.
표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어난 경우, 액체연료는 제2 기화부(150)에서 표면연소 열에 의해 기화되면서 통과하고 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치에서 제3 기화부(160)가 생략된 것이다.
도 6을 참조하면, 연료탱크(200)의 연료는 연료 유입부(117)를 통해 제2 기화부(150)로 이동되고, 제2 기화부(150)를 통해 제1 본체(111) 내에서 흐르는 연료는 연료 배출부(119)를 통해 프리히터(pre-heater) 형식으로 형성되는 제1 기화부(300)로 이동되며, 제1 기화부(300)에서 기화된 연료는 연료공급부(F)를 통해 제2 본체(113) 내로 이동하여 점화되어 표면연소용 매트(120)에서 아직 표면연소가 일어나게 된다. 표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어나게 되면, 제1 기화부(300)의 히터(미도시)가 off 된다.
표면연소용 매트(120)에서 아직 표면연소가 일어나지 않은 경우, 액체연료는 제2 기화부(150)에서 기화되지 않고 그대로 통과되어 제1 기화부(300)에서 기화된 후 제2 본체(113) 내부로 배출되면서 점화된다.
표면연소용 매트(120)에서 표면연소가 일어난 경우, 액체연료는 제2 기화부(150)에서 표면연소 열에 의해 기화되면서 통과하고 제1 기화부(300)를 통과한 후 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치에서 제2 기화부(150)가 생략된 것이다.
도 7을 참조하면, 연료탱크(200)의 연료는 프리히터(pre-heater) 형식으로 형성되는 제1 기화부(300)로 이동되며, 제1 기화부(300)에서 1차적으로 기화된 연료는 튜브형 기화부 유입부(118)를 통해 제3 기화부(160)로 이동되어 튜브(161)의 내부의 히터(165)에 의해 가열되면서 기화되며 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치에서 제1 및 제2 기화부(300, 150)가 생략된 것이다.
도 8을 참조하면, 연료탱크(200)의 연료는 튜브형 기화부 유입부(118)를 통해 제3 기화부(160)로 이동되어 튜브(161)의 내부의 히터(165)에 의해 가열되면서 기화되며 홀(163)을 통해 기화된 상태로 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치의 작동예를 나타낸다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치에서 제2 및 제3 기화부(150, 160)가 생략된 것이다.
도 9를 참조하면, 연료탱크(200)의 연료는 프리히터(pre-heater) 형식으로 형성되는 제1 기화부(300)로 이동되며, 제1 기화부(300)에서 기화된 연료는 연료공급부(F)를 통해 제2 본체(113) 내부로 배출된다.
전술한 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치를 이용하여 차랑용 배기가스 저감장치가 마련될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 파이프 형상으로 마련되어 차량의 엔진에서 발생되는 배기가스가 배출되도록 마련되는 배기가스 배출 유닛;
    상기 배기가스 배출 유닛으로부터 배출되는 배기가스를 미리 설정된 온도로 가열하도록 마련되며, 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부를 감싸도록 종단면이 Y자 형상으로 마련된 표면 연소 유닛;
    상기 표면 연소 유닛의 일단부와 결합하며, 일단부가 배기가스 저감부와 연결되도록 마련된 연결 유닛;을 포함하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면 연소 유닛은,
    깔때기 형상으로 형성되며, 중공으로 마련된 본체부;
    상기 본체부의 내부에 환형으로 마련된 표면연소용 매트; 및
    상기 표면연소용 매트가 점화되게 하는 점화부;를 포함하며,
    상기 본체부는, 상기 연결 유닛의 타단부와 결합하는 외주면과 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부와 결합하는 내주면으로 마련된 제1 본체; 및 상기 제1 본체와 대응하는 형상으로 상기 제1 본체의 단부에 연장 결합하며 내부에 분배판이 마련되며 연료 공급부와 에어 공급부가 마련된 제2 본체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  3. 제2항에 있어서,
    연료가 기체연료인 경우, 상기 기체연료는 상기 연료 공급부로 직접 공급되고, 공급된 기체연료에 의해 표면연소용 매트에서 표면연소가 일어나는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 본체와 상기 제2 본체 사이에는 표면연소용 매트가 마련되며, 상기 제1 본체에는 상기 제1 본체 내부에서 연료를 순환시키는 분기튜브가 마련될 수 있고, 상기 제2 본체에는 튜브형 기화부가 마련될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 본체의 내부에서 분기튜브로 마련된 제2 기화부의 양 단부는 상기 제1 본체의 외부에 마련되되 연료 유입부와 연료 배출부로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 튜브형 기화부는,
    선형의 고리로 마련되어 내부에 연료가 공급되며, 미리 설정된 간격으로 홀이 형성된 튜브; 및
    상기 튜브의 내부에 마련된 히터;를 포함하며,
    상기 홀을 통해 기화된 연료가 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연료는 상기 분기튜브를 통해 상기 제1 본체에서 순환한 후 상기 제2 본체에 마련된 튜브형 기화부 유입부를 통해 상기 튜브형 기화부로 유입된 후 상기 히터의 동작에 의해 기화된 후 표면연소되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 본체부 외부에는 액체 연료를 1차적으로 기화시켜 상기 제2 본체 내부로 공급하며 프리히터 형식으로 형성된 제1 기화부가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액체 연료는 상기 분기튜브를 통해 상기 제1 본체에서 순환한 후 상기 제1 기화부를 통해 기화된 후 상기 제2 본체 내부로 공급되어 표면연소되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 본체의 내부에는 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부와 결합하고 상기 연결 유닛으로 갈수록 직경이 감소하도록 마련된 배기가스 혼합부가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 표면 연소 유닛은, 상기 배기가스 배출 유닛의 일단을 제외하고 상기 배기가스 배출 유닛과 직접 접하지 않되 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부로부터 상기 엔진으로 갈수록 상기 배기가스 배출 유닛의 외주면과 이격거리가 점점 증가하거나, 상기 이격거리가 점점 증가하다가 일정한 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 표면 연소 유닛은 그 일부가 상기 배기가스 배출 유닛의 일단부와 직접 접하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치를 이용한 차량용 배기가스 저감장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102313238B1 (ko) * 2021-08-31 2021-10-14 화이버텍 (주) 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009510323A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 コリア・インスティチュート・オブ・エネルギー・リサーチ 内燃機関の排気ガス加熱装置
JP2010096122A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Denso Corp 内燃機関用排気ガス昇温装置
KR20130140832A (ko) * 2011-01-31 2013-12-24 테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드 동축의 입구 및 출구를 가진 배기 처리 장치
JP2017223114A (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 増山 征男 熱機関及び燃焼機器の排気利用による排気促進装置
KR101867540B1 (ko) * 2018-04-03 2018-06-15 화이버텍(주) 차량용 배기가스 저감장치
KR102313238B1 (ko) * 2021-08-31 2021-10-14 화이버텍 (주) 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969378B1 (ko) 2008-03-31 2010-07-09 현대자동차주식회사 배기 가스 정화 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009510323A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 コリア・インスティチュート・オブ・エネルギー・リサーチ 内燃機関の排気ガス加熱装置
JP2010096122A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Denso Corp 内燃機関用排気ガス昇温装置
KR20130140832A (ko) * 2011-01-31 2013-12-24 테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드 동축의 입구 및 출구를 가진 배기 처리 장치
JP2017223114A (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 増山 征男 熱機関及び燃焼機器の排気利用による排気促進装置
KR101867540B1 (ko) * 2018-04-03 2018-06-15 화이버텍(주) 차량용 배기가스 저감장치
KR102313238B1 (ko) * 2021-08-31 2021-10-14 화이버텍 (주) 차량용 배기가스 저감장치용 가열장치 및 이를 이용한 차량용 배기가스 저감장치

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