KR101755471B1 - 배기 가스 처리 장치 및 이를 이용한 배기 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치는 외기가 유입되는 흡기 라인; 상기 흡기 라인을 통해 공급된 외기와 연료가 연소하여 구동력을 발생시키는 연소실을 포함하는 엔진; 상기 엔진의 연소실에서 연소된 배기 가스가 배출되는 배기 라인; 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 작동하는 터빈과, 상기 터빈과 연동하여 회전하여 상기 흡기 라인을 흐르는 외기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저; 상기 배기 라인에 구비되고 상기 터빈을 통과한 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 정화시키는 LNT 유닛; 상기 배기 라인에 구비된 상기 LNT 유닛의 하류에 구비되어 입자상 물질을 정화시키는 DPF 유닛; 상기 DPF 유닛의 하류에서 분기하여 상기 흡기 라인으로 합류하는 LP-EGR 라인; 상기 LP-EGR 라인에 구비되어 배기 가스의 흐름을 조절하는 LP-EGR 밸브; 상기 LP-EGR 시스템을 통해 재순환되는 배기 가스 재순환량을 조절하는 EGR 밸브; 상기 터빈과 상기 LNT 유닛의 사이에서 분기하여 상기 DPF 유닛의 하류에서 합류하는 메인 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인에서 분기하여 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이에서 합류하는 보조 바이패스 라인; 상기 메인 바이패스 라인과 상기 보조 바이패스 라인이 합류하는 지점에 배치되는 삼방 밸브; 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이에 구비되는 온도 센서; 엔진 냉각수 온도, 엔진 회전수, 및 연료 분사량을 포함하는 차량의 운전 정보를 검출하는 운전정보감지부; 및 상기 온도 센서에서 감지된 배기 가스의 온도와 상기 운전정보감지부에서 감지된 운전 정보로부터 상기 LP-EGR 밸브 및 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 배기 가스의 흐름을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

배기 가스 처리 장치 및 이를 이용한 배기 처리 방법 {EXHAUST GAS PROCESSING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배기 가스 처리 장치 및 이를 이용한 배기 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전 조건에 따라 배기 가스의 흐름을 제어하여, 배기 가스의 배출량을 저감시키고 촉매 활성화 시간을 단축할 수 있는 배기 가스 처리 장치 및 이를 이용한 배기 처리 방법에 관한 것이다.
현재, 승용 디젤 엔진에서 배기가스규제에 대응하기 위해서, 디젤산화촉매(DOC)와 디젤매연필터(DPF), 질소산화물정화유닛(LNT, lean NOx trap), 및 선택적환원촉매유닛(SCR, selective catalytic reduction unit) 등이 장착되고 있다. 배기 가스의 정화를 위한 이러한 시스템은 촉매의 온도가 일정한 온도에 도달해야만 촉매가 활성화되어 촉매에 의한 배기 가스 정화율이 향상된다.
또한, 최근의 디젤 차량에서 엔진에서 배출되는 배기 가스의 일부를 엔진의 연소실로 재순환 시키는 배기 가스 재순환 시스템이 사용되고 있다. 배기 가스 재순환 시스템을 통해 엔진의 연소 온도를 낮추고, 질소 산화물(NOx)의 발생량을 저감시키고, 연료 소모를 줄일 수 있다. 이러한 배기 가스 재순환 시스템의 예로 LP-EGR(low pressure exhaust gas recirculation) 시스템이 사용된다.
이와 같이, 배기 가스 정화를 위한 각종 촉매의 활성화 시간을 단축하고 운전 조건에 따라 배기 가스의 배출량을 저감시킬 수 있는 배기 처리 장치에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LP-EGR 시스템을 구비한 차량에서 촉매의 활성화 시간을 단축하고 배기 가스 배출량을 저감시킬 수 있는 배기 가스 처리 장치 및 이를 이용한 배기 가스 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치는 외기가 유입되는 흡기 라인; 상기 흡기 라인을 통해 공급된 외기와 연료가 연소하여 구동력을 발생시키는 연소실을 포함하는 엔진; 상기 엔진의 연소실에서 연소된 배기 가스가 배출되는 배기 라인; 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 작동하는 터빈과, 상기 터빈과 연동하여 회전하여 상기 흡기 라인을 흐르는 외기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저; 상기 배기 라인에 구비되고 상기 터빈을 통과한 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 정화시키는 LNT 유닛; 상기 배기 라인에 구비된 상기 LNT 유닛의 하류에 구비되어 입자상 물질을 정화시키는 DPF 유닛; 상기 DPF 유닛의 하류에서 분기하여 상기 흡기 라인으로 합류하는 LP-EGR 라인; 상기 LP-EGR 라인에 구비되어 배기 가스의 흐름을 조절하는 LP-EGR 밸브; 상기 LP-EGR 시스템을 통해 재순환되는 배기 가스 재순환량을 조절하는 EGR 밸브; 상기 터빈과 상기 LNT 유닛의 사이에서 분기하여 상기 DPF 유닛의 하류에서 합류하는 메인 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인에서 분기하여 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이에서 합류하는 보조 바이패스 라인; 상기 메인 바이패스 라인과 상기 보조 바이패스 라인이 합류하는 지점에 배치되는 삼방 밸브; 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이에 구비되는 온도 센서; 엔진 냉각수 온도, 엔진 회전수, 및 연료 분사량을 포함하는 차량의 운전 정보를 검출하는 운전정보감지부; 및 상기 온도 센서에서 감지된 배기 가스의 온도와 상기 운전정보감지부에서 감지된 운전 정보로부터 상기 LP-EGR 밸브 및 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 배기 가스의 흐름을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 운전정보감지부에서 감지된 엔진 냉각수 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제어부는 상기 LP-EGR 밸브를 개방하고, 상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 상기 운전정보감지부에서 감지된 차량의 운전 정보로부터 차량이 아이들 상태이면, 상기 제어부는 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛을 바이패스 하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 엔진의 회전수가 설정 속도 이하이고, 상기 연료 분사량이 설정량 이하이면, 아이들 상태인 것으로 판단할 수 있다.
상기 운전정보감지부에서 감지된 엔진 냉각수 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제어부는 상기 LP-EGR 밸브를 개방하고, 상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 상기 운전정보감지부에서 감지된 차량의 운전 정보로부터 차량이 오버런 상태이면, 상기 제어부는 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛을 바이패스 하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 차량이 타력 주행 상태 또는 제동 중이면 차량이 오버런 상태인 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 배기 가스 처리 방법은 온도 센서를 통해 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 배기 가스 온도, 및 차량의 운전 정보를 감지하는 단계; 상기 엔진 냉각수 온도가 제1 설정 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계; 상기 온도 센서를 통해 측정된 LNT 유닛과 DPF 유닛의 배기 가스 온도가 제2 설정 온도 이하인지 여부를 판단하는 단계; 차량의 운전 정보로부터 차량의 운전 상태를 판단하는 단계; 상기 엔진 냉각수 온도, 상기 온도 센서를 통해 감지된 배기 가스 온도, 및 차량의 운전 상태로부터 LP-EGR 밸브의 개폐, 터보 차저의 터빈과 LNT 유닛의 사이에서 분기하여 DPF 유닛의 하류에서 합류하는 메인 바이패스 라인과 상기 메인 바이패스 라인에서 분기하여 상기 LNT 유닛과 상기 DPF 유닛의 사이에서 합류하는 보조 바이패스 라인이 합류하는 지점에 배치되는 삼방 밸브의 개폐를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 엔진 냉각수 온도가 제1 설정 온도 이상이면, 상기 LP-EGR 밸브를 개방할 수 있다.
상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 차량의 운전 정보로부터 차량이 아이들 상태이면, 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛을 바이패스 하도록 할 수 있다.
엔진의 회전수가 설정 속도 이하이고, 상기 연료 분사량이 설정량 이하이면, 아이들 상태인 것으로 판단할 수 있다.
상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 상기 운전정보감지부에서 감지된 차량의 운전 정보로부터 차량이 오버런 상태이면, 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛을 바이패스 하도록 할 수 있다.
차량이 타력 주행 상태 또는 제동 중이면 차량이 오버런 상태인 것으로 판단할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 처리 장치에 의하면, 차량의 운전 조건에 따라 일부 배기 가스가 촉매 유닛을 바이패스하도록 함으로써, 촉매의 활성화 시간을 단축시키고 배기 가스의 배출량을 저감시킬 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 처리 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정상 상태에서의 배기 가스 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아이들 상태에서의 배기 가스 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오버런 상태에서의 배기 가스 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기 처리 방법을 도시한 순서도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 처리 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 처리 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 처리 장치는 외기가 유입되는 흡기 라인(50), 상기 흡기 라인(50)을 통해 공급된 외기와 연료가 연소하여 차량의 주행에 필요한 구동력을 발생시키는 다수의 연소실(11)을 포함하는 엔진(10), 상기 엔진(10)의 연소실(11)에서 연소된 배기 가스가 배출되는 배기 라인(60)을 포함한다.
또한, 상기 배기 라인(60)과 흡기 라인(50)에는 상기 엔진(10)의 연소실(11)로 공급되는 외기를 과급시키는 터보 차저(20)가 구비된다. 상기 터보 차저(20)는 상기 배기 라인(60)을 흐르는 배기 가스에 의해 작동하는 터빈(21)고, 상기 터빈(21)과 연동하여 회전하여 상기 흡기 라인(50)을 흐르는 외기를 압축하는 컴프레서(23)를 포함한다.
상기 배기 라인(60)에는 상기 엔진(10)의 연소실(11)에서 배출되는 배기 가스를 정화시키는 각종 촉매 유닛이 구비된다.
상기 촉매 유닛은 상기 배기 라인(60)에 구비되고 상기 터빈(21)을 통과한 배기 가스에 포함된 질소 산화물(NOx)을 정화시키는 LNT(lean NOx trap) 유닛, 상기 배기 라인(60)에 LNT 유닛(31)의 하류에 구비되어 입자상 물질(particulate material)을 정화시키는 DPF(diesel particulate material filter) 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 LNT 유닛(31)은 DOC(Diesel Oxidation Catalyst) 유닛을 포함한다.
이때, 상기 LNT 유닛(31)과 상기 DOC 유닛의 사이에는 온도 센서(35)가 구비된다.
또한, 상기 배기 라인(60)을 흐르는 배기 가스의 일부를 상기 엔진(10)의 연소실(11)로 재순환시키는 LP-EGR 시스템이 더 구비된다. 상기 LP-EGR 시스템은 상기 상기 DPF 유닛(33)의 하류에서 분기하여 상기 흡기 라인(50)으로 합류하는 LP-EGR 라인(41), 상기 LP-EGR 라인(41)에 구비되어 배기 가스 재순환량을 조절하는 LP-EGR 밸브(45), 상기 LP-EGR 라인(41)에 구비되어 배기 가스를 냉각시키는 LP-EGR 쿨러(43)를 포함한다.
또한, 상기 배기 라인(60)에는 배기 가스의 흐름을 제어하기 위한 바이패스 라인이 구비된다.
상기 바이패스 라인은 상기 터빈(21)과 상기 LNT 유닛(31)의 사이에서 분기하여 상기 DPF 유닛(33)의 하류에서 합류하는 메인 바이패스 라인(71)과, 상기 바이패스 라인에서 분기하여 상기 LNT 유닛(31)과 DPF 유닛(33)의 사이에서 합류하는 보조 바이패스 라인(73)을 포함한다. 이때, 상기 메인 바이패스 라인(71)과 상기 보조 바이패스 라인(73)이 합류하는 지점에는 삼방 밸브(75)(3-way valve)가 배치된다.
한편, 상기 배기 가스 처리 장치는 엔진(10) 냉각수 온도, 엔진(10) 회전수, 및 연료 분사량을 포함하는 차량의 운전 정보를 검출하는 운전정보감지부(80)를 포함한다. 상기 운전정보감지부(80)에서 감지된 운전 정보는 후술할 제어부(90)로 전송된다.
그리고 상기 온도 센서(35)에서 감지된 배기 가스의 온도와 상기 운전정보감지부(80)에서 감지된 운전 정보로부터 상기 LP-EGR 밸브(45) 및 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 배기 가스의 흐름을 제어하는 제어부(90)를 포함한다.
상기 제어부(90)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 처리 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
상기 제어부(90)는 상기 운전정보감지부(80)에서 감지된 엔진(10)의 냉각수 온도가 설정 온도 이상이면 상기 LP-EGR 밸브(45)를 개방하여 상기 배기 라인(60)에서 흐르는 배기 가스의 일부를 상기 엔진(10)의 연소실(11)로 재순환시킨다.
그리고 상기 온도 센서(35)로부터 감지된 상기 LNT 유닛(31)과 DPF 유닛(33)의 사이의 온도가 설정 온도 이상이고, 차량의 운전 상태가 아이들 상태가 아니거나 오버런 상태가 아니면, 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인(60)에 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛(31)과 상기 DPF 유닛(33)을 통과하도록 제어한다(이하, '정상 배기 가스 경로'라 한다)(도 2 참조).
즉, 상기 엔진(10)의 냉각수 온도가 설정 온도 이상이라는 것은, 엔진(10)이 시동되어 차량이 정상 상태에서 주행 중이라는 것을 의미하기 때문에, 상기 LP-EGR 밸브(45)를 개방하여 배기 가스의 일부를 상기 엔진(10)으로 재순환시킴으로써, 엔진(10)의 연소 온도를 낮추어 배기 가스에 포함된 질소 산화물의 발생량을 저감시키고, 배기 가스가 상기 LNT 유닛(31)과 DPF 유닛(33)을 통과하도록 하여 배기 가스에 포함된 질소 산화물과 입자상 물질을 정화시키도록 한다.
그리고 상기 엔진(10) 냉각수 온도가 설정 온도 이상이고, 상기 온도 센서(35)에서 감지된 배기 가스 온도가 설정 온도 이하이며, 차량이 아이들 상태이면, 상기 제어부(90)는 상기 LP-EGR 밸브(45)를 개방하고, 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인(60)을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛(31)을 바이패스 하도록 한다(이하, '제1 바이패스 경로'라 한다)(도 3 참조). 이때, 상기 제어부(90)는 엔진(10)의 회전수가 설정 속도 이하이고, 상기 연료 분사량이 설정량 이하이면, 아이들 상태인 것으로 판단할 수 있다.
차량이 아이들 상태인 경우, 엔진(10)의 연소실(11)로 분사되는 연료량이 매우 적기 때문에, 배기 가스가 발생은 하지만 연소실(11)의 온도가 낮기 때문에 배기 가스의 온도가 낮아 입자상 물질의 발생량이 상대적으로 많고 질소 산화물의 발생량은 매우 적다.
따라서, 이러한 경우, 배기 가스가 상기 DPF 유닛(33)만을 통과하도록 함으로써 외부로 배출되는 배기 가스에 입자상 물질이 배출되는 것을 방지한다. 또한, 낮은 온도의 배기 가스가 상기 LNT 유닛(31)을 통과하지 않도록 함으로써, 상기 LNT 유닛(31)의 촉매가 활성화되는 시간을 절감할 수 있다.
그리고 상기 엔진(10) 냉각수 온도가 설정 온도 이상이고, 상기 온도 센서(35)에서 감지된 배기 가스 온도가 설정 온도 이하이며, 차량이 오버런 상태이면, 상기 제어부(90)는 상기 LP-EGR 밸브(45)를 개방하고, 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인(60)을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛(31)과 DPF 유닛(33)을 바이패스 하도록 한다(이하, '제2 바이패스 경로'라 한다)(도 4 참조). 이때, 상기 제어부(90)는 차량이 타력 주행 상태 또는 제동 상태이면, 차량이 오버런 상태인 것으로 판단할 수 있다.
차량이 오버런 상태인 경우, 엔진(10)의 연소실(11)로 연료가 분사되지 않는다. 따라서, 연소실(11)에서 배출되는 배기 가스의 온도는 매우 낮다. 또한, 오버런 상태에서는 연료가 연소실(11)로 공급되지 않기 때문에, 배기 가스에 입자상 물질이나 질소 산화물이 포함되어 있지 않다. 이러한 경우에는, 저온의 배기 가스로 인해 상기 LNT 유닛(31)이나 상기 DPF 유닛(33)의 촉매의 온도가 낮아지는 것을 방지하기 위해, 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인(60)을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛(31)과 상기 DPF 유닛(33)을 통과하지 않도록 함으로써, 촉매의 활성화 시간을 단축할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 처리 장치의 동작에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기 처리 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 온도 센서(35)는 LNT 유닛(31)과 DPF 유닛(33)의 배기 가스 온도를 측정하고, 상기 운전정보감지부(80)는 차량의 운전 정보를 감지한다(S10). 감지된 배기 가스 온도와 차량의 운전 정보는 상기 제어부(90)로 전송된다.
상기 제어부(90)는 상기 운전정보감지부(80)로부터 엔진(10) 냉각수 온도가 제1 설정 온도 이상인지 여부를 판단한다(S20). 만약, 상기 엔진(10) 냉각수 온도가 제1 설정 온도이상이면, 상기 LP-EGR 밸브(45)를 개방한다(S30).
상기 제어부(90)는 상기 온도 센서(35)로부터 감지된 상기 LNT 유닛(31)과 상기 DPF 유닛(33) 사이의 배기 가스 온도가 제2 설정 온도보다 작은지 여부를 판단한다(S40).
만약, 상기 상기 LNT 유닛(31)과 상기 DPF 유닛(33) 사이의 배기 가스 온도가 제2 설정 온도보다 작으면, 상기 제어부(90)는 상기 운전정보감지부(80)에서 감지된 운전 정보로부터 차량의 운전 상태가 아이들 상태인지 또는 오버런 상태인지 여부를 판단한다(S50).
차량의 운전 상태가 아이들 상태이면, 상기 제어부(90)는 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 배기 가스가 제1 바이패스 경로를 따라 흐르도록 한다(S60).
차량의 운전 상태가 오버런 상태이면, 상기 제어부(90)는 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 배기 가스가 제2 바이패스 경로를 따라 흐르도록 한다(S70).
상기 S40 단계에서, 만약, 상기 상기 LNT 유닛(31)과 상기 DPF 유닛(33) 사이의 배기 가스 온도가 제2 설정 온도 이상이면, 상기 제어부(90)는 상기 삼방 밸브(75)의 개폐를 조절하여 배기 가스가 정상 배기 가스 경로를 따라 흐르도록 한다(S80).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 배기 가스 처리 장치 및 방법에 의하면, 차량의 운전 상태 및 LNT 유닛(31)과 DPF 유닛(33) 사이의 배기 가스 온도에 따라, 배기 가스의 경로를 조절함으로써, 촉매의 활성화 시간을 단축시키고 에미션을 저감시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 엔진
11: 연소실
20: 터보 차저
21: 터빈
23: 컴프레서
31: LNT 유닛
33: DPF 유닛
35: 온도 센서
41: LP-EGR 라인
43: LP-EGR 쿨러
45: LP-EGR 밸브
47: 인터쿨러
50: 흡기 라인
60: 배기 라인
71: 메인 바이패스 라인
73: 보조 바이패스 라인
75: 삼방 밸브
80: 운전정보감지부
90: 제어부

Claims (11)

  1. 외기가 유입되는 흡기 라인;
    상기 흡기 라인을 통해 공급된 외기와 연료가 연소하여 구동력을 발생시키는 연소실을 포함하는 엔진;
    상기 엔진의 연소실에서 연소된 배기 가스가 배출되는 배기 라인;
    상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 작동하는 터빈과, 상기 터빈과 연동하여 회전하여 상기 흡기 라인을 흐르는 외기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저;
    상기 배기 라인에 구비되고 상기 터빈을 통과한 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 정화시키는 LNT 유닛;
    상기 배기 라인에 구비된 상기 LNT 유닛의 하류에 구비되어 입자상 물질을 정화시키는 DPF 유닛;
    상기 DPF 유닛의 하류에서 분기하여 상기 흡기 라인으로 합류하는 LP-EGR 라인;
    상기 LP-EGR 라인에 구비되어 배기 가스의 흐름을 조절하는 LP-EGR 밸브;
    상기 터빈과 상기 LNT 유닛의 사이에서 분기하여 상기 DPF 유닛의 하류에서 합류하는 메인 바이패스 라인;
    상기 바이패스 라인에서 분기하여 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이에서 합류하는 보조 바이패스 라인;
    상기 메인 바이패스 라인과 상기 보조 바이패스 라인이 합류하는 지점에 배치되는 삼방 밸브;
    상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이에 구비되는 온도 센서;
    엔진 냉각수 온도, 엔진 회전수, 및 연료 분사량을 포함하는 차량의 운전 정보를 검출하는 운전정보감지부; 및
    상기 온도 센서에서 감지된 배기 가스의 온도와 상기 운전정보감지부에서 감지된 운전 정보로부터 상기 LP-EGR 밸브 및 상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 배기 가스가 상기 LNT 유닛과 상기 DPF 유닛을 통과하는 정상 배기 가스 경로를 따라 흐르거나, 상기 LNT 유닛을 바이패스하거나, 또는 상기 LNT 유닛과 상기 DPF 유닛을 바이패스하도록 배기 가스의 흐름을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 배기 가스 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전정보감지부에서 감지된 엔진 냉각수 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제어부는 상기 LP-EGR 밸브를 개방하고,
    상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 상기 운전정보감지부에서 감지된 차량의 운전 정보로부터 차량이 아이들 상태이면,
    상기 제어부는
    상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛을 바이패스 하도록 하는 배기 가스 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    엔진의 회전수가 설정 속도 이하이고, 상기 연료 분사량이 설정량 이하이면, 아이들 상태인 것으로 판단하는 배기 가스 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운전정보감지부에서 감지된 엔진 냉각수 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제어부는 상기 LP-EGR 밸브를 개방하고,
    상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 상기 운전정보감지부에서 감지된 차량의 운전 정보로부터 차량이 오버런 상태이면,
    상기 제어부는
    상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 상기 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛을 바이패스 하도록 하는 배기 가스 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는
    차량이 타력 주행 상태 또는 제동 중이면 차량이 오버런 상태인 것으로 판단하는 배기 가스 처리 장치.
  6. 온도 센서를 통해 LNT 유닛과 DPF 유닛의 배기 가스 온도를 감지하는 단계;
    운전정보감지부에 의해, 엔진 냉각수 온도, 엔진 회전수, 및 연료 분사량을 포함하는 차량의 운전 정보를 감지하는 단계;
    제어부에 의해, 상기 엔진 냉각수 온도가 제1 설정 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제어부에 의해, 상기 온도 센서를 통해 측정된 LNT 유닛과 DPF 유닛의 배기 가스 온도가 제2 설정 온도 이하인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제어부에 의해, 차량의 운전 정보로부터 차량의 운전 상태를 판단하는 단계;
    상기 제어부에 의해, 상기 엔진 냉각수 온도, 상기 온도 센서를 통해 감지된 배기 가스 온도, 및 차량의 운전 상태로부터 LP-EGR 밸브의 개폐, 터보 차저의 터빈과 LNT 유닛의 사이에서 분기하여 DPF 유닛의 하류에서 합류하는 메인 바이패스 라인과 상기 메인 바이패스 라인에서 분기하여 상기 LNT 유닛과 상기 DPF 유닛의 사이에서 합류하는 보조 바이패스 라인이 합류하는 지점에 배치되는 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 배기 가스가 상기 LNT 유닛과 상기 DPF 유닛을 통과하는 정상 배기 가스 경로를 따라 흐르거나, 상기 LNT 유닛을 바이패스하거나, 또는 상기 LNT 유닛과 상기 DPF 유닛을 바이패스하도록 배기 가스의 흐름을 제어하는 단계;
    를 포함하는 배기 가스 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엔진 냉각수 온도가 제1 설정 온도 이상이면, 상기 LP-EGR 밸브를 개방하는 배기 가스 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 차량의 운전 정보로부터 차량이 아이들 상태이면,
    상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛을 바이패스 하도록 하는 배기 가스 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 엔진 회전수가 설정 속도 이하이고, 상기 연료 분사량이 설정량 이하이면, 아이들 상태인 것으로 판단하는 배기 가스 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 온도 센서로부터 감지된 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛의 사이의 온도가 설정 온도 보다 작고 상기 운전정보감지부에서 감지된 차량의 운전 정보로부터 차량이 오버런 상태이면,
    상기 삼방 밸브의 개폐를 조절하여 배기 라인을 흐르는 배기 가스가 상기 LNT 유닛과 DPF 유닛을 바이패스 하도록 하는 배기 가스 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    차량이 타력 주행 상태 또는 제동 중이면 차량이 오버런 상태인 것으로 판단하는 배기 가스 처리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007255305A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気浄化装置
JP2014214730A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

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