KR19980021983A - Early activation system of exhaust catalytic converter - Google Patents

Abstract

자동차의 배기 가스 촉매 변환기에 전자적인 제어 시스템을 부가하여 필요한 경우 촉매를 조기 활성화시킴으로써 엔진 시동 초기에 유해한 배기 가스가 대기로 방출되는 것을 방지할 수 있는 제어 시스템을 제공하기 위하여 귀금속의 촉매가 표면에 부착되어 있는 담체로 이루어진 촉매 변환기와 상기 촉매 변환기 내부의 선단에 장착되어 유입되는 배기 가스의 흐름을 제어하는 배기 가스 제어 밸브와 상기 배기 가스 제어 밸브와 일체로 형성되어 제어부의 전기 신호에 따라 배기 가스 제어 밸브를 연동하는 솔레노이드 밸브와 촉매 반응에 필요한 온도 조건의 확보를 위한 촉매 활성화 소요 시간이 미리 입력되어 있어서 일정 시간 경과후 솔레노이드 밸브의 통전을 차단하는 제어부로 구성된다.Precious metal catalysts are added to the surface to provide a control system that adds an electronic control system to the vehicle's exhaust gas catalytic converter and, if necessary, prematurely activates the catalyst to prevent harmful emissions from being released into the atmosphere at the start of engine start. A catalyst converter comprising an attached carrier and an exhaust gas control valve mounted on a tip of the catalyst converter to control the flow of the exhaust gas flowing therein and the exhaust gas control valve integrally formed with the exhaust gas according to an electrical signal of the controller. It is composed of a solenoid valve interlocking the control valve and a controller for blocking the energization of the solenoid valve after a predetermined time is input since the time required for the activation of the catalyst for securing the temperature conditions required for the catalyst reaction.

Description

배기 가스 촉매 변환기의 조기 활성화 시스템Early activation system of exhaust catalytic converter

(기술 분야)(Technology field)

본 발명은 배기 가스 촉매 변환기의 조기 활성화 시스템에 관한 것으로 특히 자동차의 시동 초기시 촉매 반응에 필요한 활성화 온도의 확보 시간을 단축시킬 수 있도록 한 배기 가스 촉매 변환기의 촉매 조기 활성화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an early activation system of an exhaust gas catalytic converter, and more particularly, to an early catalyst activation system of an exhaust gas catalytic converter capable of shortening a time for securing an activation temperature required for a catalytic reaction at the initial stage of starting a vehicle.

(종래 기술)(Prior art)

일반적으로 자동차의 배기 가스 촉매 변환기는 차량의 배기 계통에 장착되어서 배출 가스 중 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등의 미연소 성분은 산화촉매에 의해 인체에 무해한 이산화탄소(CO₂)와 수증기(H₂O)로 각각 산화 반응시키고, 또한 질소 산화물(NOx)은 산소(O₂) 센서에 의해 분해함으로써 질소(N₂)와 산소(O₂)로 환원시켜 인체에 무해한 가스로 정화하는 배출 가스 저감 장치이다.In general, the exhaust gas catalytic converter of a vehicle is installed in the exhaust system of a vehicle, and unburned components such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) among the exhaust gases are carbon dioxide (CO ₂ ) and water vapor (H), which are harmless to humans by an oxidation catalyst. Reduction of exhaust gas for oxidizing each of ₂ O) and reducing nitrogen oxides (NOx) to nitrogen (N ₂ ) and oxygen (O ₂ ) by decomposing by oxygen (O ₂ ) sensor and purifying them into gas harmless to human body. Device.

도 3은 종래의 일반적인 배출 가스 촉매 변환 시스템을 도시한 계통도로서, 엔진의 배기 매니홀드(10) 측으로부터 배출되는 배기 가스가 촉매 변환기(20)를 통과하여 정화된 후 배기 파이프를 통하여 외기로 배출되도록 한 구성이 도시되어 있다.3 is a schematic diagram illustrating a conventional general exhaust gas catalytic conversion system in which exhaust gas discharged from the exhaust manifold 10 side of the engine is purged through the catalytic converter 20 and then discharged to the outside air through the exhaust pipe. The configuration is shown as possible.

배기 가스 촉매 변환기(20)는 배기 가스의 유해 성분을 정화 처리하기 위한 화학 반응을 일으키는 촉매로서 백금, 로듐 등의 귀금속계와 구리, 망간 등의 비금속이 있으나 일반적으로 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등과의 화학 반응에 가장 적합한 귀금속을 촉매의 유효 면적을 크게 하기 위한 담체(21)의 표면에 부착시켜서 사용하고 있다.The exhaust gas catalytic converter 20 is a catalyst for generating a chemical reaction for purifying harmful components of exhaust gas, and there are precious metals such as platinum and rhodium, and nonmetals such as copper and manganese, but generally carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC The noble metals most suitable for chemical reactions with c) are attached to the surface of the carrier 21 for increasing the effective area of the catalyst.

또한 배기 가스 정화에 필요한 화학 반응을 일으키려면 촉매 변환기(20) 내에 활성화 온도라고 하는 일정 온도 이상의 열이 필요하며 이 활성화 온도는 엔진에서 배출된 고온의 배기 가스가 촉매 변환기(20)의 내부로 유입됨으로써 얻어진다.In addition, in order to generate a chemical reaction required to purify the exhaust gas, heat in the catalytic converter 20 requires a certain temperature or more, which is called an activation temperature, in which the high temperature exhaust gas discharged from the engine flows into the catalytic converter 20. Obtained by.

상기 촉매 변환기(20)는 화학 반응을 촉진하면 열이 많이 발생하기 때문에 촉매의 수명을 단축시키는 결과를 초래할 수도 있으므로 단열재로 제작하여 열에 의한 영향을 받아 촉매가 노화되는 것을 방지한다.Since the catalytic converter 20 may generate a lot of heat when promoting a chemical reaction, the catalytic converter 20 may shorten the life of the catalyst. Thus, the catalytic converter 20 may be manufactured as a heat insulating material to prevent the catalyst from aging under the influence of heat.

그러나 상기한 종래의 배기 가스 촉매 변환 장치는 촉매 변환기 내의 온도가 배기 가스의 정화를 위해 화학 반응을 일으키는데 필요한 활성화 온도 이상이 되기까지의 시간이 오래 지연되기 때문에 자동차의 시동 초기와 같이 배기 가스의 양이 적고 배기 가스의 온도가 충분히 고온이 아닌 경우 촉매 변환기로 유입된 배출 가스가 화학 반응에 의한 정화 없이 그대로 외기로 방출되는 문제점이 있다.However, the above-described conventional exhaust gas catalytic converter has a long delay before the temperature in the catalytic converter becomes higher than the activation temperature necessary to cause a chemical reaction for the purification of the exhaust gas. When the temperature of the exhaust gas is small and the temperature of the exhaust gas is not sufficiently high, there is a problem that the exhaust gas introduced into the catalytic converter is discharged to the outside as it is without purification by chemical reaction.

따라서 본 발명은 촉매 변환기에 전자적인 제어 시스템을 부가하여 필요한 경우 촉매를 조기 활성화시킴으로써 자동차의 시동 초기에 유해한 배기 가스가 대기로 방출되는 것을 방지할 수 있는 배기 가스 촉매 변환기의 촉매 조기 활성화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a catalyst early activation system of an exhaust gas catalytic converter which can prevent the emission of harmful exhaust gas into the atmosphere at the beginning of the vehicle by adding an electronic control system to the catalytic converter and activating the catalyst early if necessary. Its purpose is to.

상술한 본 발명의 목적은 귀금속의 촉매가 표면에 부착되어 있는 담체로 이루어진 촉매 변환기와 상기 촉매 변환기 내부의 선단에 장착되어 유입되는 배기 가스의 흐름을 제어하는 배기 가스 제어 밸브와 상기 배기 가스 제어 밸브와 일체로 형성되어 제어부의 전기 신호에 따라 배기 가스 제어 밸브를 연동하는 솔레노이드 밸브와 촉매 반응에 필요한 온도 조건의 확보를 위한 촉매 활성화 소요 시간이 미리 입력되어 있어서 일정 시간 경과후 솔레노이드 밸브의 통전을 차단하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 변환기의 촉매 조기 활성화 시스템에 의하여 구현될 수 있다.An object of the present invention described above is an exhaust gas control valve and an exhaust gas control valve configured to control a flow of an exhaust gas introduced into a catalytic converter composed of a carrier having a catalyst of a noble metal attached to a surface thereof, and mounted at a front end of the catalytic converter. It is formed integrally with the solenoid valve for interlocking the exhaust gas control valve in accordance with the electric signal of the control unit and the time required for the activation of the catalyst for securing the temperature conditions required for the catalyst reaction is input in advance to shut off the energization of the solenoid valve after a certain time It can be implemented by the catalyst early activation system of the exhaust gas catalytic converter, characterized in that consisting of a control unit.

도 1은 본 발명에 의한 배기 가스 촉매 변환기의 조기 활성화 시스템의 구성도1 is a block diagram of an early activation system of an exhaust gas catalytic converter according to the present invention

도 2는 본 발명의 시스템 블록도2 is a system block diagram of the present invention.

도 3은 종래의 일반적인 배기 가스 촉매 변환 장치의 간략한 구성도3 is a simplified configuration diagram of a conventional general exhaust gas catalytic converter

* 도면의 중요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on important parts of the drawing

10 : 배기 매니 홀드 20 : 촉매 변환기10: exhaust manifold 20: catalytic converter

21 : 담체 30 : 배기 가스 제어 밸브21 carrier 30 exhaust gas control valve

40 : 솔레노이드 밸브 50 : 제어부40 solenoid valve 50 control unit

상술한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 이하 자세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 촉매 조기 활성화 시스템의 구성을 보이는 계통도로서 엔진의 배기 매니홀드(10)측으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하기 위한 촉매 변환기(20)와 배기 가스 제어 밸브(30) 및 상기 배기 가스 제어 벨브(30)와 일체로 형성되어 있는 솔레노이드 밸브(40), 그리고 시스템을 제어하는 제어부(50)로 구성된다.1 is a schematic diagram showing a configuration of a catalyst early activation system according to the present invention. The catalytic converter 20 and the exhaust gas control valve 30 for purifying exhaust gas discharged from the exhaust manifold 10 side of the engine and the It consists of the solenoid valve 40 integrally formed with the exhaust gas control valve 30, and the control part 50 which controls a system.

촉매 변환기(20)의 내부 선단에 장착되어진 배기 가스 제어 밸브(30)는 상기 배기 가스 제어 밸브(30)와 일체로 장착되어 있는 솔레노이드 밸브(40)에 의해 연동되어 개폐되도록 하고 있다.The exhaust gas control valve 30 mounted at the inner end of the catalytic converter 20 is interlocked and opened by a solenoid valve 40 mounted integrally with the exhaust gas control valve 30.

상기 배기 가스 제어 밸브(30)가 개방되는 경우는 본 발명에 의한 촉매 조기 활성화를 위한 제어가 실시되는 경우로서, 솔레노이드 밸브(40)의 통전에 의한 배기 가스 제어 밸브(30)의 개방에 의해 상기 촉매 변환기(20)의 내부로 유입되는 배기 가스가 촉매 변환기(20)의 일측으로만 통과하게 되도록 한 구성이다.In the case where the exhaust gas control valve 30 is opened, the control for early activation of the catalyst according to the present invention is carried out, and the exhaust gas control valve 30 is opened by energizing the solenoid valve 40. The exhaust gas flowing into the catalytic converter 20 passes only to one side of the catalytic converter 20.

배기 가스가 촉매 변환기(20)의 전체가 아닌 일부분만을 통과한다는 것은 담체(21)의 일부분에만 배기 가스가 집중된다는 것을 의미하며 따라서 유효 담체 면적을 감축시켜서 촉매를 통과하는 배기 가스의 밀도를 높이는 효과가 있으므로 촉매의 활성화 온도를 확보하기까지 소요되는 시간을 단축할 수 있다.The exhaust gas passing through only a part of the catalytic converter 20 but not all means that the exhaust gas is concentrated only on a part of the carrier 21, thus reducing the effective carrier area to increase the density of the exhaust gas passing through the catalyst. Since the time required to secure the activation temperature of the catalyst can be shortened.

상기 배기 가스 제어 밸브(30)는 제어부에 의해 전기적으로 제어되는 솔레노이드 밸브(40)와 연결되어 솔레노이드 밸브(40)의 통전 여부에 따라 그 개페 동작이 이루어지며, 또한 상기 솔레노이드 밸브(40)는 촉매 변환기(20) 내부의 최적 활성화 온도 및 그에 따른 활성화 소요 시간 등이 사전에 체크되어 메모리 되어 있는 제어부(50)에 의하여 임의의 시간 경과 후 통전이 차단된다.The exhaust gas control valve 30 is connected to the solenoid valve 40 electrically controlled by the control unit, the opening operation is performed according to whether the solenoid valve 40 is energized, and the solenoid valve 40 is a catalyst. The electricity supply is cut off after a certain period of time by the controller 50, which has been checked and memorized in advance in the optimum activation temperature and the corresponding activation time in the converter 20.

도 2는 앞서 설명한 도 1의 구성으로 된 촉매 조기 활성화 시스템 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram of a catalyst early activation system of the configuration of FIG. 1 described above.

배기 매니홀드(10)와 촉매 변환기(20), 배기 가스 제어 밸브(30)와 솔레노이드 밸브(40) 및 제어부(50)로 구성된 조기 활성화 시스템 및 촉매를 통과한 배기 가스가 외기로 방출되는 통로가 되는 배기 파이프가 각각 블록으로 도시되어 있다.An early activation system composed of the exhaust manifold 10, the catalytic converter 20, the exhaust gas control valve 30, the solenoid valve 40, and the controller 50, and a passage through which the exhaust gas passing through the catalyst is discharged to the outside. Each exhaust pipe is shown in blocks.

제어부(50)에는 해당 차량의 배기 특성에 대응하는 최적 촉매 활성화 온도가 미리 체크되어 메모리 되어 있으며, 자동차의 엔진이 구동 하기 시작하면 제어부(50)는 메모리에 입력되어 있는 설정 시간 동안 솔레노이드 밸브(40)를 통전시킨다.The controller 50 checks and memorizes the optimum catalyst activation temperature corresponding to the exhaust characteristics of the vehicle in advance. When the engine of the vehicle starts to operate, the controller 50 controls the solenoid valve 40 for a preset time input to the memory. Energize).

솔레노이드 밸브(40)가 가동되면 상기 솔레노이드 밸브(40)와 연동하도록 되어 있으며 촉매 변환기(20) 내의 선단부, 즉 배기 가스의 도입부 측에 설치되어 있는 배기 가스 제어 밸브(30)가 작동된다.When the solenoid valve 40 is activated, the solenoid valve 40 is interlocked with the solenoid valve 40 and the exhaust gas control valve 30 installed at the front end portion of the catalytic converter 20, that is, at the inlet side of the exhaust gas is operated.

즉, 시동 초기의 촉매 변환기(20)의 내부 온도가 최적 활성화 온도에 미치기 까지의 소요 시간을 단축하기 위하여 솔레노이드 밸브(40)를 통전시키고 상기 솔레노이드 밸브(40)와 일체로 형성되어 있는 배기 가스 제어 밸브(30)를 개방하여 밸브의 개방각 형성을 유도 한다.That is, in order to shorten the time required for the internal temperature of the catalytic converter 20 at the initial stage to reach the optimum activation temperature, the solenoid valve 40 is energized and the exhaust gas control is integrally formed with the solenoid valve 40. Opening the valve 30 induces the formation of the opening angle of the valve.

배기 가스 제어 밸브(30)는 특히 스로틀 밸브의 형태로 제작하여 배기 가스 제어 밸브(30)의 온 상태에서 발생하는 밸브의 개방 각도에 의하여 촉매 변환기(20)의 도입부 측으로 유입되는 배기 가스가 촉매 변환기(20)의 일부로만 집중될 수 있도록 하는 기능을 한다.The exhaust gas control valve 30 is especially manufactured in the form of a throttle valve so that the exhaust gas flowing into the inlet side of the catalytic converter 20 is opened by the opening angle of the valve generated in the on state of the exhaust gas control valve 30. (20) to be concentrated only as part of the function.

따라서 배기 가스가 촉매 변환기(20) 내부의 담체를 통과하는 면적이 좁아지게 되며, 담체에 부착되어 있는 촉매 물질과 배기 가스가 국소적으로 만나 집중적으로 화학 반응을 일으키게 되므로 촉매 반응에 필요한 활성화 온도가 신속히 확보될 수 있는 구성이다.Therefore, the area through which the exhaust gas passes through the carrier in the catalytic converter 20 is narrowed, and the catalyst material attached to the carrier and the exhaust gas locally meet each other to cause intensive chemical reactions. It is a configuration that can be secured quickly.

제어부(50)의 시스템 제어 동작에 의하여 배기 가스 제어 밸브(30)가 개방되어 촉매의 조기 활성화가 이루어 지는 동안 제어부(50)는 타이밍 동작을 실시하게되며, 일정 시간 경과하여 타이밍이 종료되었다면 제어부(50)는 솔레노이드 밸브(40)의 통전을 차단하고 현재 개방 상태인 배기 가스 제어 밸브(30)를 오프 시키서 평소와 같이 배기 가스를 촉매 변환기(20)의 전 면적에 적용하는 방식으로 이용하도록 한다.While the exhaust gas control valve 30 is opened by the system control operation of the controller 50 and the catalyst is activated early, the controller 50 performs a timing operation. 50 turns off the energization of the solenoid valve 40 and turns off the exhaust gas control valve 30 which is currently open so that the exhaust gas is applied to the entire area of the catalytic converter 20 as usual. .

본 발명에 따른 배기 가스 촉매 변환기의 조기 활성화 시스템은 자동차의 시동 초기와 같이 배기 가스의 양이나 온도가 열 발생에 충분하지 않은 경우 배기 가스 촉매 변환기 내의 온도를 화학 반응에 필요한 활성화 온도까지 신속하게 도달할 수 있도록 하므로 엔진 시동 초기에 유해한 배기 가스의 성분이 정화되지 않고 대기에 그대로 방출되는 것을 방지하는 효과가 있다.The early activation system of the exhaust gas catalytic converter according to the present invention rapidly reaches the temperature in the exhaust gas catalytic converter to the activation temperature required for the chemical reaction when the amount or temperature of the exhaust gas is not sufficient to generate heat, such as at the start of a car. In this way, it is possible to prevent harmful exhaust gas components from being released into the atmosphere without being purified at the start of the engine.

Claims (1)

배기 가스 촉매 변환기의 조기 활성화 시스템에 있어서 귀금속의 촉매가 표면에 부착되어 있는 담체로 이루어진 촉매 변환기와 상기 촉매 변환기 내부의 선단에 장착되어 유입되는 배기 가스의 흐름을 제어하는 배기 가스 제어 밸브와 상기 배기 가스 제어 밸브와 일체로 형성되어 제어부의 전기 신호에 따라 배기 가스 제어 밸브를 연동하는 솔레노이드 밸브와 촉매 반응에 필요한 온도 조건의 확보를 위한 촉매 활성화 소요 시간이 미리 입력되어 있어서 일정 시간 경과후 솔레노이드 밸브의 통전을 차단하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 촉매 변환기의 촉매 조기 활성화 시스템.In the early activation system of the exhaust gas catalytic converter, an exhaust gas control valve and a exhaust gas control valve for controlling the flow of the exhaust gas, which are mounted at the front end of the catalytic converter and a catalytic converter composed of a carrier having a catalyst of a noble metal attached to a surface thereof, The solenoid valve which is integrally formed with the gas control valve and interlocks with the exhaust gas control valve according to the electric signal of the controller and the catalyst activation time for securing the temperature condition required for the catalyst reaction are input in advance. A catalyst early activation system for an exhaust gas catalytic converter, characterized in that it comprises a control unit for interrupting energization.