KR100217145B1 - 내연기관용 배기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 오토 엔진 등의 내연기관용 배기장치로서, 촉매작동기구(4)를 포함하고 있으며, 상기 촉매작동기구(4)가 그 하우징(12) 내에 배열된 적어도 하나의 전기 가열식 벌집체(5)를 갖추고 있고, 상기 벌집체(5)를 통해서 배기가스가 유동할 수 있으며, 상기 벌집체(5)가 전기 배선(9,10)을 통해서 상기 하우징(12) 상에 제공된 접속부와 연결되어 있으며, 상기 촉매작동기구(4)가 상기 배기장치로부터 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기장치에 관한 것이다. 배기장치로부터 촉매작동기구(4)의 전기적인 분리를 위하여, 하우징은 흡기구(7) 및 배기구(6) 상에 전기적으로 절연되어 있는 중간층(15)을 갖추고 있다.

Description

내연기관용 배기장치 {EXHAUST-GAS SYSTEM FOR AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}
국제 특허출원 공개공보 WO 92/02714호에는 전기 가열식 벌집체, 보다 구체적으로 촉매 지지체가 공개되어 있는데, 이러한 벌집체는 특히 자동차용 오토 엔진의 시동 중에 오염물질의 배출을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
이와 같은 벌집체는 하우징 내에 설치되는데, 이러한 하우징은 도전성 재료로 제조되어 있으며 전기 가열식 벌집체를 위한 전기 접속부를 갖추고 있다.
이들 전기 접속부는, 접속부와 촉매작동기구의 하우징간의 전기적 접촉을 방지하도록 제공된 것이다. 그러나, 이러한 목적이 언제나 확실하게 충족될 수는 없다. 자동차를 거칠게 운전할 경우에는, 케이블 절연부의 손상 등으로 인해 전선과 하우징 사이에 전기적 접촉이 발생할 수 있다. 만일, 높은 전위를 수반하는 전선과 하우징이 서로 전기적으로 접촉한다면, 접속부에 손상을 일으킬 수 있는 전압의 섬락(voltage sparkover)이 발생할 수 있다. 이러한 전압의 섬락은 하우징이 배기장치와 전기적으로 접속되어 있고 배기장치는 엔진을 통해서 접지 전위에 연결되어 있기 때문에 발생되는 것이다. 전기 접속부의 손상은 벌집체가 더 이상 가열될 수 없거나 또는 매우 불만족스러운 상태로만 가열될 수 있다는 것을 의미한다.
통상의 공지된 벌집체는 대략 12V의 전압으로 작동되지만, 이보다 높은 전압으로 작동될 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 높은 작동 전압에서는 전압 섬락의 위험성이 더 커진다. 이는, 하우징으로부터 전기적으로 절연되고 앞서 설명된 전기 가열식 벌집체의 내부에 배열되는 모든 절연 지지구조물에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명은 내연기관용 배기장치, 특히 자동차의 엔진으로서 바람직하게 사용되고 있는 오토 엔진(Otto engine)용 배기장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 설명하면 촉매작동기구(catalytically active device)를 포함하고 있는 내연기관용 배기장치로서, 이러한 촉매작동기구가 그 하우징 내에 배열된 적어도 하나의 전기 가열식 벌집체(honeycomb body)를 갖추고 있고, 이러한 벌집체를 통해서 배기가스가 유동할 수 있으며, 전선을 통해서 벌집체가 하우징 상에 제공된 접속부와 연결되어 있는 내연기관용 배기장치에 관한 것이다.
도 1은 내연기관용 배기장치의 배치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 촉매작동기구의 종단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 2 : 고성능 헤더
3,8 : 배기관 4 : 촉매작동기구
5 : 벌집체 6 : 배기부
7 : 흡기부 9,10 : 전선
11 : 전원 12 : 하우징
13,14,16 : 연결 플랜지 15 : 중간층(절연층)
본 발명의 목적은 상기와 같은 관점에서 기존의 배기장치를 개선하기 위한 것이며, 특히 배기장치와 일체식으로 구성된 촉매작동기구의 하우징에 제공되는 지지구조물 및 접속부에 대하여 앞서 설명한 바와 같은 전압 섬락이 방지되도록 개선하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 촉매작동기구가 배기장치로부터 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 내연기관용 배기장치에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 여러 특징은 특허청구의 범위 중 종속항에 게재되어 있다.
본 발명에 따르면, 내연기관용 배기장치 내에 설치되는 촉매작동기구가 배기장치로부터 전기적으로 분리되어 있다. 이로써, 촉매작동기구는 무전위 상태(potential-free level)에 있게 된다. 촉매작동기구가 무전위 상태로 있기 때문에, 전기 접속부와 촉매작동기구 사이에서 전압의 섬락이 발생하지 않는다.
동력식 차량, 특히 자동차의 경우에 배기장치는 때때로 고정부재를 이용하여 자동차의 하체상에 장착될 수 있다. 배기장치의 전단부는 엔진에 고정적으로 연결되고, 이 고정부재는 특히 절연재료로 만들어진 탄성 링이다. 따라서, 하우징이 흡기부 상에서 배기장치로부터 절연되는 것은 본 발명의 또 다른 바람직한 특징을 이룬다. 이와 같이, 자동차에 대한 기존의 전기적 절연을 이용하면, 배기장치에 대한 하우징의 전기적 절연이 단지 한쪽 측부 상에서만 이루어지면 된다.
촉매작동기구의 앞쪽과 뒤쪽 중 적어도 어느 한 쪽에 소위 람다 센서(lambda sensors)가 설치되는 배기장치가 공지되어 있다. 이 센서는 전선을 통해 엔진제어장치에 신호를 전달한다. 그러므로, 하우징이 배기장치로부터 전기적으로 절연된다면, 하우징은 람다 센서의 기존 접지선에 의해 어떠한 전위상태에도 놓이지 않게 된다.
촉매작동기구와 배기장치의 다른 구성부재가 연결되는 지점에 전기 절연 중간층을 설치함으로써, 촉매작동기구가 배기장치로부터 전기적으로 분리될 수 있다.
전기 절연 중간층은 세라믹재료나 플라스틱으로 제조된 디스크(disk)일 수 있다. 이러한 중간층은 전기적인 절연 작용을 하여야 할뿐만 아니라 배기장치 내의 고온에도 견딜 수 있어야 한다.
이제, 본 발명의 예시적인 실시예, 바람직한 여러 가지 특징, 및 산업상 이용 가능성을 첨부된 도면들을 참조하여 설명하겠지만, 본 발명이 이러한 실시예로만 한정되는 것은 결코 아니다.
도 1은 자동차의 오토 엔진(1)용 배기장치의 배치를 개략적으로 도시한 도면이다. 엔진(1)의 배출관이 고성능 헤더(2)를 통해서 배기장치의 배기관(3)에 연결되어 있다. 배기관(3)은 배기가스 통로를 형성하는데, 이 통로에는 다수의 소음기(도시 안됨)가 배치될 수 있다. 촉매작용으로 작동하는 기구, 즉 촉매작동기구(4)가 배기가스의 유동방향(R)으로 배기관(3)에 설치되어 있다. 벌집체(5)는 촉매작동기구(4)의 흡기부(7)측에서 전기적으로 가열될 수 있다. 배기장치로부터 나오는 배기가스의 배출 통로인 배기관(8)과 촉매작동기구(4)는 가스의 배기부(6)에서 연결된다. 벌집체(5)는 전선(9,10)을 통해서 전원(11)과 연결되어 있다. 전원(11)은 전지 또는 발전기로 구성될 수 있다. 전선(9,10)의 접속부는 촉매작동기구(4)의 하우징(12)으로부터 전기적으로 절연되어 있다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배기관(3)은 연결 플랜지(13)를, 하우징(12)은 연결 플랜지(14)를 갖추고 있다. 절연층 또는 중간층(15)이 이들 2개의 연결 플랜지(13,14)의 사이에 위치되어 있다. 마찬가지로, 촉매작동기구(4)의 배기부(6)측에도 배기관(8)의 연결 플랜지(16)와 기계적으로 결합될 수 있는 연결 플랜지(14)가 제공되어 있다. 전기적으로 절연되는 절연층 또는 중간층(15)이 이들 연결 플랜지(14,16) 사이에 제공되어 있다.
전기 절연 중간층(15)에 의해 촉매작동기구(4)는 배기장치로부터 전기적으로 분리되고, 촉매작동기구(4)의 하우징(12)에는 전류가 흐르지 않는다.

Claims (6)

  1. 자동차의 오토 엔진 등의 내연기관용 배기장치로서, 상기 배기장치가 내부에 촉매작동기구(4)를 포함하고 있으며, 상기 촉매작동기구(4)가 도전성 하우징(12) 내에 배열된 적어도 하나의 전기 가열식 벌집체(5)를 갖추고 있고, 상기 벌집체(5)를 통해서 배기가스가 유동할 수 있으며, 상기 벌집체(5)가 상기 하우징(12) 상에 제공된 접속부와 전선(9,10)에 의해 연결되어 있는 내연기관용 배기장치에 있어서,
    상기 촉매작동기구(4)가 상기 배기장치로부터 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배기장치가 절연재료로 제조된 고정부재에 의해서 부분적으로 자동차 상에 설치되어 있으며, 상기 하우징(12)이 상기 배기장치로부터 전기적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 하우징(12)의 흡기부(7)와 배기부(6)중 적어도 한쪽 측에 절연층이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 촉매작동기구(4)와 상기 배기장치의 인접 부품들 사이에 전기적으로 절연되어 있는 중간층(15)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 절연층 또는 중간층(15)이 세라믹 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 배기장치.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 절연층 또는 중간층(15)이 플라스틱으로 제조된 것을 특징으로 하는 배기장치.
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