KR20210075390A - 인젝터 냉각용 보조탱크 및 상기 보조탱크를 포함하는 작업차량 - Google Patents
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Abstract
실시예의 작업차량은, 배기파이프로 요소수를 분사하도록 구성된 요소수 인젝터와, 상기 요소수 인젝터의 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 구성으로서, 상기 냉각수가 자유낙하에 의해 공급되도록 상기 요소수 인젝터 보다 높은 위치에 배치되는 보조탱크와, 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 냉각이 이루어지도록 하는 라디에이터와, 상기 라디에이터와 연결되고, 내부에 보충용 냉각수를 저장하는 서지탱크와, 상기 엔진 내부로 냉각수를 순환시키는 동력을 제공하는 워터펌프를 포함하고, 상기 보조탱크는 상기 요소수 인젝터의 냉각에 사용된 냉각수가 수용되는 제 1 냉각수 수용실과, 상기 요소수 인젝터로 공급하기 위한 냉각수가 수용되는 제 2 냉각수 수용실이 격벽에 의하여 구분되도록 형성되는 보조탱크를 포함한다.
제안되는 바와 같은 실시예에 의해서, 엔진의 시동 오프시에 고온의 요소수 인젝터를 신속히 냉각할 수 있으며, 이를 통해 안정적인 인젝터 동작을 확보할 수 있는 장점이 있다.
제안되는 바와 같은 실시예에 의해서, 엔진의 시동 오프시에 고온의 요소수 인젝터를 신속히 냉각할 수 있으며, 이를 통해 안정적인 인젝터 동작을 확보할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 차량 엔진의 시동이 오프되는 때에도 냉각수 보조 탱크의 냉각수를 인젝터로 흘려보내 노즐팁 온도의 상승을 억제할 수 있는 보조탱크 및 이를 포함하는 작업차량에 대한 것이다.
일반적으로 엔진에서 배기매니 폴드를 통해 배출되는 배기 가스는 배기 파이 프 중간에 형성된 촉매 컨버터(Catalytic converter)로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 배기 파이프를 통해 대기중으로 방출된다.
상기 촉매 컨버터의 상류에는 매연 여과장치(DPF, Diesel Particulate Filter)의 일종으로 필터가 포함되어 배출가스중 매연(soot)을 처리하는 역할을 한다. 상기와 같은 역할을 하는 촉매 컨버터에 적용되는 촉매 형식 중의 하나로 선택적 촉매 환원 장치(SCR, Selective Catalytic Reduction)가 있다. 선택적 촉매 환원 장치(SCR)는 THC, CO 등과 같은 환원제가 산소와 NOx 중에서 NOx와 더 잘 반응하도록 한다는 의미에서 '선택적'촉매 환원이라고도 한다.
선택적 환원 촉매 중에서 암모니아-SCR은 NOx를 정화하기 위한 환원제로 암모니아를 사용하는 것으로 NOx에 대한 선택도가 매우 우수할 뿐만 아니라, 산소가 존재하는 경우에 NO와 암모니아 사이의 반응이 촉진되는 장점이 있어 디젤 배기가스에 적용하기에 유리한 것으로 알려져 있다.
이러한 암모니아-SCR을 차량에 적용하여 NOx를 선택적으로 제거하고자 하는 것이 요소-SCR(Urea-SCR)이다. 이러한 요소-SCR은 요소 수용액을 SCR 촉매 상류에 주입하여 요소가 분해되면서 생성되는 암모니아를 사용하여 NOx를 선택적으로 환원시키는 것이기 때문에 SCR 촉매를 기준으로 보았을 때에는 암모니아-SCR이라고 볼 수 있다.
이러한 SCR 시스템은 요소수 인젝터, 펌프, 컨트롤러, 탱크 등으로 구성되며 배기파이프에 요소수를 분사하도록 구성되며, 차량의 부하조건에 따라 고온에 노출되는데 냉각 방식에 따라 공랭식 방식과 수냉식 방식으로 인젝터 자체를 냉각시키고 있다.
농업용, 산업용, 건설용 등의 작업차량의 경우, 오프로드 주행이 많은 특성으로 인해 빠른 주행모드로 이동하지 않고 고부하 작업이 많기 때문에, 공랭식 보다는 수냉식 냉각 방식을 채택하고 있고 후처리장치가 엔진룸 내부에 배치된 경우 고부하 작업 이후 시동이 정지하게 되면 냉각수 순환이 즉시 정지된다.
이러한 고온 정지(hot shutdown) 조건에서, 인젝터는 심한 열충격 상태에 놓이게 되며, 요소수 회수가 동작되는 시스템에서는 인젝터의 노즐팁이 고온에 노출될 수 밖에 없어 적절한 냉각 시스템없이는 인젝터의 성능저하 및 인젝터 막힘과 같은 고장이 발생할 수 밖에 없다.
본 발명은 작업차량의 고온 정지시 인젝터의 워터자켓의 냉각수 온도가 올라가더라도 보조탱크에 의하여 냉각수가 인젝터로 공급될 수 있는 작업차량을 제안하고자 한다.
또한, 인젝터의 워터자켓 내부의 냉각수가 끓더라도, 인젝터의 외부로 공기가 잘 빠져나갈 수 있으며 상기 인젝터 내부로 원활히 냉각수가 공급되도록 하는 보조 탱크를 제안하고자 한다.
실시예의 작업차량은, 배기파이프로 요소수를 분사하도록 구성된 요소수 인젝터와, 상기 요소수 인젝터의 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 구성으로서, 상기 냉각수가 자유낙하에 의해 공급되도록 상기 요소수 인젝터 보다 높은 위치에 배치되는 보조탱크와, 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 냉각이 이루어지도록 하는 라디에이터와, 상기 라디에이터와 연결되고, 내부에 보충용 냉각수를 저장하는 서지탱크와, 상기 엔진 내부로 냉각수를 순환시키는 동력을 제공하는 워터펌프를 포함하고, 상기 보조탱크는 상기 요소수 인젝터의 냉각에 사용된 냉각수가 수용되는 제 1 냉각수 수용실과, 상기 요소수 인젝터로 공급하기 위한 냉각수가 수용되는 제 2 냉각수 수용실이 격벽에 의하여 구분되도록 형성되는 보조탱크를 포함한다.
실시예의 보조탱크는, 요소수 인젝터를 포함하는 작업차량에서, 상기 작업차량의 시동 오프시에 상기 요소수 인젝터의 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 보조탱크로서, 상기 보조탱크는, 외관을 형성하는 바디와, 상기 바디 내에 격벽에 의하여 구분되는 제 1 냉각수 수용실 및 제 2 냉각수 수용실과, 상기 제 1 냉각수 수용실이 외부 파이프 또는 호스와 연결되도록 하는 제 1 연결부 및 제 2 연결부와, 상기 제 2 냉각수 수용실이 외부 파이프 또는 호스와 연결되도록 하는 제 3 연결부 및 제 4 연결부를 포함하고, 상기 제 3 연결부는 상기 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 아웃호스에 연결되고, 상기 제 1 연결부는 상기 워터자켓에서 냉각에 사용된 냉각수가 회수되는 인호스에 연결된다.
제안되는 바와 같은 실시예에 의해서, 엔진의 시동 오프시에 고온의 요소수 인젝터를 신속히 냉각할 수 있으며, 이를 통해 안정적인 인젝터 동작을 확보하고 더 나아가 인젝터 노즐의 막힘을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 실시예의 보조탱크가 구비된 작업차량의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 실시예의 보조탱크와 요소수 인젝터의 결합 위치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 보조탱크에 연결되는 요소수 인젝터의 단면을 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 실시예의 보조탱크의 상세한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 실시예의 보조탱크와 요소수 인젝터의 결합 위치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 보조탱크에 연결되는 요소수 인젝터의 단면을 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 실시예의 보조탱크의 상세한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
본 발명과 관련되는 설명에 사용되는 접미수 "수단" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 실시예의 보조탱크가 구비된 작업차량의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
SCR 시스템을 포함하는 작업차량의 냉각시스템은, 배기파이프로 요소수를 분사하도록 구성된 요소수 인젝터(10)와, 작업차량의 시동 오프시에 상기 요소수 인젝터(10)의 워터자켓으로 냉각수가 자유낙하하면서 공급될 수 있도록 상기 요소수 인젝터(10) 보다 높은 위치에 배치되는 보조탱크(100)와, 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 냉각이 이루어지도록 하는 라디에이터(30)와, 에어밴트라인 등을 통해 상기 라디에이터(30)와 연결되고, 내부에 보충용 냉각수를 저장하는 서지탱크(20)와, 냉각수를 엔진 내부로 강제 순환시키는 동력을 제공하는 워터펌프 등을 포함한다.
상기 서지탱크(20)는 냉각수보충라인을 통해 상기 워터펌프와 연결될 수 있으며, 이외에 냉각수 온도에 따라 개폐되어 냉각수가 상기 라디에이터(30) 측으로 선택적으로 유입되도록 하는 서모스탯 등의 구성 역시 포함될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 보조탱크(100)는 엔진 오프시 자유낙하를 통해 요소수 인젝터(10)의 워터 자켓으로 공급되도록 상기 요소수 인젝터(10)보다 높은 위치에 배치되며, 상기 서지탱크(20)보다는 낮은 위치에 배치되지만, 도면과 다르게 상기 서지탱크(20) 보다 더 높은 위치에 설치되는 것도 가능하다.
도 2는 본 실시예의 보조탱크와 요소수 인젝터의 결합 위치를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 실시예의 보조탱크에 연결되는 요소수 인젝터의 단면을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 요소수 인젝터(10) 보다 높은 위치에 보조탱크(100)가 배치되고, 상기 보조탱크(100)에는 인호스(101)와 아웃호스(102)가 각각 연결된다. 인호스(101)와 아웃호스(102)를 상기 보조탱크(100)를 기준으로 상기 보조탱크(100) 내부의 냉각수가 빠져나가서 요소수 인젝터(10)측으로 자유낙하가 이루어지도록 하는 연결 파이프가 아웃호스(102)가 된다.
상기 아웃호스(102)는 요소수 인젝터(10)의 냉각수 출입부(12)와 연결되고, 상기 인호스(101)는 도시되지 않은 다른 면의 출입부와 연결된다. 따라서, 상기 요소수 인젝터(10)의 워터자켓(11)의 냉각수 출입부(12)를 통해 유입되는 냉각수는 에어자켓(11) 내부 및 인젝터를 냉각시킨 다음 온도 상승한 냉각수는 다른 출입부를 통하여 보조탱크의 인호스(101)를 통해 보조탱크(100) 내부로 다시 회수된다.
즉, 작업차량의 시동을 끄게 되면, 보조탱크(100) 내부의 냉각수가 요소수 인젝터(10)의 워터자켓(11)으로 내려가게 되고, 열에 의해 기포가 올라와서 다시 순환하게 되는 열교환이 계속 이루어진다.
이때, 상기 인호스(101)와 아웃호스(102) 모두 수평면 기준으로 적어도 10° 이상의 기울기를 갖도록 배치되며, 상기 요소수 인젝터(10)로 공급되는 냉각수는 실린더 헤드가 아닌 실린더 블록에서 취출함으로써, 냉각수 온도를 낮추는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조탱크(100)의 용량은 요소수 인젝터(10)의 워터자켓 대비 10배 이상의 용량을 갖는 것이 바람직하며, 상기 워터자켓이 5 내지 10cc의 용량일 경우에, 50내지 100cc 정도의 용량을 갖는다.
그리고, 후술하겠지만, 상기 보조탱크(100) 역시 그 바닥면이 수평면을 기준으로 소정 각도로 기울어진 방향으로 배치되며, 이러한 구성과 배치를 통해 냉각수의 자유낙하가 빠른 속도로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 요소수 인젝터(10)의 상측에는 요소수가 유입되는 요소수 인렛(13)이 구성되고, 하측에는 유입된 요소수가 배기파이프 내부로 분사되도록 하는 요소수 노즐(14)이 구성된다.
도 4 내지 도 6은 본 실시예의 보조탱크의 상세한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
실시예의 보조탱크(100)는 외관을 형성하는 바디(110)와, 상기 바디(110) 내에 격벽(140)에 의하여 구분되는 제 1 냉각수 수용실(120) 및 제 2 냉각수 수용실(130)을 포함하고, 상기 제 2 냉각수 수용실(130)은 보조물탱크의 물이 요소수 인젝터로 공급될 수 있도록 수용하고, 제 1 냉각수 수용실(120)은 요소수 인젝터를 거치면서 데워진 냉각수가 다시 엔진의 워터펌프로 공급될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
상세히, 상기 제 1 냉각수 수용실(120) 내부와 인호스(101)를 연결하여 요소수 인젝터에서 데워진 냉각수가 제 1 냉각수 수용실(120) 내로 들어오도록 하는 제 1 연결부(161)와, 엔진의 워터펌프로 데워진 냉각수가 이동되도록 하기 위한 제 2 연결부(162)와, 요소수 인젝터(10)로 냉각수를 공급하기 위한 아웃호스(102)에 연결하기 위한 제 3 연결부(163)와, 보조물탱크의 물이 제 2 냉각수 수용실(130) 내부로 공급되도록 하기 위한 제 4 연결부(164)를 포함한다.
상기 보조탱크(100)의 내부는 제 1 냉각수 수용실(120)과 제 2 냉각수 수용실(130)이 격벽(140)에 의해 분리되며, 특히, 상기 제 1 냉각수 수용실(120)에 수용된 온도가 높은 냉각수가 제 2 냉각수 수용실(130)의 냉각수로 열전달을 최소화하고 워터펌프의 구동력에 의해 강제 순환될 수 있도록 상기 격벽(140)은 단열소재로 이루어진다.
또한, 상기 보조탱크(100)의 제 1 및 제 2 냉각수 수용실(120,130)을 둘러싸는 바디(110) 역시 단열재질로 이루어지며, 제 2 냉각수 수용실(130) 내부의 저온 냉각수 온도가 주변 열로 인해 상승하는 것을 방지한다.
특히, 상기 보조탱크(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 수평면을 기준으로 소정 각도 기울어진 상태로 배치되며, 상기 제 2 냉각수 수용실(130) 내부의 냉각수가 요소수 인젝터(10)의 워터자켓(11)으로 자유낙하하면서 공급되는 과정이 원활히 이루어지도록 한다.
전술한 바와 같은 실시예의 보조탱크에 의하여, 엔진의 시동 오프시에 고온의 배기파이프에 남아있는 요소수 인젝터로 원활히 냉각수를 공급할 수 있으며, 냉각수의 자유낙하로 냉각수가 공급되기 때문에 냉각수 공급을 위해 시동 오프시 워터펌프가 동작되지 않더라도 냉각수 공급이 가능한 장점이 있다.
10 : 요소수 인젝터
11 : 워터자켓
100 : 보조탱크 110 : 바디
120 : 제 1 냉각수 수용실 130 : 제 2 냉각수 수용실
140 : 격벽 150 : 단열부
100 : 보조탱크 110 : 바디
120 : 제 1 냉각수 수용실 130 : 제 2 냉각수 수용실
140 : 격벽 150 : 단열부
Claims (6)
- 배기파이프로 요소수를 분사하도록 구성된 요소수 인젝터와,
상기 요소수 인젝터의 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 구성으로서, 상기 냉각수가 자유낙하에 의해 공급되도록 상기 요소수 인젝터 보다 높은 위치에 배치되는 보조탱크와,
엔진 내부를 순환하는 냉각수의 냉각이 이루어지도록 하는 라디에이터와,
상기 라디에이터와 연결되고, 내부에 보충용 냉각수를 저장하는 서지탱크와,
상기 엔진 내부로 냉각수를 순환시키는 동력을 제공하는 워터펌프를 포함하고,
상기 보조탱크는 상기 요소수 인젝터의 냉각에 사용된 냉각수가 수용되는 제 1 냉각수 수용실과, 상기 요소수 인젝터로 공급하기 위한 냉각수가 수용되는 제 2 냉각수 수용실이 격벽에 의하여 구분되도록 형성되는 보조탱크를 포함하는 작업차량. - 제 1 항에 있어서,
상기 격벽과, 상기 보조탱크의 외형을 형성하는 바디는 단열 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보조탱크를 포함하는 작업차량. - 제 1 항에 있어서,
상기 보조탱크는 수평면을 기준으로 기설정된 각도만큼 기울어진 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 보조탱크를 포함하는 작업차량. - 요소수 인젝터를 포함하는 작업차량에서, 상기 작업차량의 시동 오프시에 상기 요소수 인젝터의 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 보조탱크로서,
상기 보조탱크는,
외관을 형성하는 바디와,
상기 바디 내에 격벽에 의하여 구분되는 제 1 냉각수 수용실 및 제 2 냉각수 수용실과,
상기 제 1 냉각수 수용실이 외부 파이프 또는 호스와 연결되도록 하는 제 1 연결부 및 제 2 연결부와,
상기 제 2 냉각수 수용실이 외부 파이프 또는 호스와 연결되도록 하는 제 3 연결부 및 제 4 연결부를 포함하고,
상기 제 3 연결부는 상기 워터자켓으로 냉각수를 공급하기 위한 아웃호스에 연결되고,
상기 제 1 연결부는 상기 워터자켓에서 냉각에 사용된 냉각수가 회수되는 인호스에 연결되는 보조탱크. - 제 4 항에 있어서,
상기 격벽은 단열소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보조탱크. - 제 4 항에 있어서,
상기 요소수 인젝터의 워터자켓으로 냉각수를 이동시키는 파이프 또는 호스는 냉각수의 자유낙하가 이루어지도록 상기 보조탱크에서 하향하면서 기울어진 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 보조탱크.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190166373A KR20210075390A (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 인젝터 냉각용 보조탱크 및 상기 보조탱크를 포함하는 작업차량 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190166373A KR20210075390A (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 인젝터 냉각용 보조탱크 및 상기 보조탱크를 포함하는 작업차량 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210075390A true KR20210075390A (ko) | 2021-06-23 |
Family
ID=76599108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190166373A KR20210075390A (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 인젝터 냉각용 보조탱크 및 상기 보조탱크를 포함하는 작업차량 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210075390A (ko) |
-
2019
- 2019-12-13 KR KR1020190166373A patent/KR20210075390A/ko not_active Application Discontinuation
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