KR100360794B1

KR100360794B1 - 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조

Info

Publication number: KR100360794B1
Application number: KR1019990053441A
Authority: KR
Inventors: 김영범
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2002-11-18
Also published as: KR20010048661A

Abstract

시동 초기 저온시에 충분한 홀딩력으로 촉매 컨버터 내부의 촉매용 담체를 촉매 컨버터 케이스에 지지함과 동시에, 완벽한 시일링을 이룰 수 있도록 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조를 제공할 목적으로,촉매 컨버터 내의 촉매용 전,후측 담체를 전,후측 매트를 이용하여 촉매 컨버터 케이스 내에 지지함에 있어서,상기 전,후측 매트는 각각 촉매 컨버터의 길이방향으로 와이어 메쉬층, 세라믹층, 다시 와이어 메쉬층으로 일렬로 형성되어 상기 전,후측 담체 각각의 외측을 감싸도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조를 제공한다.

Description

저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조{SUBSTRATE SUPPORT STRUCTURE OF CATALYTIC CONVERTER FOR LOW TEMPERATURE}

본 발명은 자동차의 배기가스를 정화하기 위해 사용되는 촉매 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉매 컨버터의 내부에서 촉매용 담체를 촉매 컨버터 케이스에 견고하게 지지함과 아울러 시일링하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 실린더와 실린더 헤드 및 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 사이에 형성되는 연소실에서 연료를 연소시켜 발생된 폭발력을 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시킴으로서 열에너지를 기계적인 회전력으로 변환하는 장치이다.

상기한 엔진에는 연소된 혼합기를 배기하는 배기장치가 요구되며, 이러한 배기장치는 연소실과 연결된 배기 매니폴드와, 이 배기 매니폴드에 연결되는 배기관과, 이 배기관과 연결되는 소음기로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 배기장치는 연소실에서 연소된 후의 연소가스를 온도와 압력을 낮추어 외부로 배출시키게 되는데, 이는 소음기를 통해 온도와 압력을 낮춰 고온, 고압인 연소가스가 외부 배출시 발생되는 소음을 감소시키게 된다.

여기서, 상기한 연소가스에는 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소 화합물(NOx), 아황산 가스 등이 포함되어 대기오염의 주요 원인이 됨으로, 이를 제거한 상태로 대기중에 방출하도록 규제하고 있다.

상기한 바와 같이 유해한 배기가스를 정화하기 위한 장치로서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 3원 촉매 컨버터가 상기 배기관에 설치되어 사용되며, 상기 촉매 컨버터(55)는 전,후측 담체(50,50',substrate)에 백금(Pt)과 필라듐(Pd) 또는 로듐(Rh)등의 귀금속들의 조합을 혼합한 것이 부착되어 구성되며, 상기 백금은 주로 일산화탄소와 탄화수소의 산화 작용에 사용되고, 로듐은 주로 질소 화합물의 환원 작용을 위해서 적용된다.

이러한 전,후측 담체(50,50')의 지지 구조는 촉매 컨버터 케이스(51)의 내부에 전,후측 매트(52,52',mat)에 의해 지지되는데, 배기가스 유입구(53)로부터 유입되는 배기가스가 모두 전,후측 담체(50,50')를 통과하여 배출될 수 있도록 촉매 컨버터 케이스(51)와 상기 전,후측 담체(50,50') 사이에 상기 매트(52,52')를 끼워 전,후측 담체(50,50')가 고정되도록 한다.

또한, 상기 전,후측 매트(52,52')는 상기 전,후측 담체(50,50')와 촉매 컨버터 케이스(51)간의 시일링(sealing) 기능을 가짐과 동시에, 진동을 절연하여 전,후측 담체(50,50')를 보호하는 기능도 있으며, 특히 디젤엔진 차량과 같이 배기가스의 온도가 가솔린 엔진에 비하여 낮은 차량의 촉매 컨버터에 적용되는 전,후측 매트(52,52')는 저온 팽창 기능이 좋은 세라믹(Ceramic)재 매트를 적용하고 있다.

그러나 상기한 바와 같이, 저온 팽창 기능이 좋은 세라믹(Ceramic)재 만으로 구성된 종래의 매트를 사용하여 담체를 지지하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조는 차량의 시동 초기의 저온시에는 그 팽창 기능이 작아 홀딩력(holding force)이 발생되지 않음으로 상기 각 담체를 고정하지 못하여 담체가 일측방향으로 밀리는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로써, 본 발명의 목적은 시동 초기 저온시에 충분한 홀딩력으로 촉매 컨버터 내부의 촉매용 담체를 촉매 컨버터 케이스에 지지함과 동시에, 완벽한 시일링을 이룰 수 있도록 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 측단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 촉매 컨버터의 측단면도이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조는 촉매 컨버터 내의 촉매용 전,후측 담체를 전,후측 매트를 이용하여 촉매 컨버터 케이스 내에 지지함에 있어서,상기 전,후측 매트는 각각 촉매 컨버터의 길이방향으로 와이어 메쉬층, 세라믹층, 다시 와이어 메쉬층으로 일렬로 형성되어 상기 전,후측 담체 각각의 외측을 감싸도록 이루어지는 것을 특징으로 하고,상기 촉매 컨버터의 길이방향으로 와이어 메쉬층, 세라믹층, 다시 와이 메쉬층으로 일렬로 형성되는 전,후측 매트는 상기 각 층의 길이비가 같은 것을 특징으로 하며,상기 전,후측 매트의 각 외측단의 와이어 메쉬층과 상기 촉매 컨버터 케이스 전,후 내측벽 사이에는 각각 전,후측 엔드 시일을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,상기 엔드 시일은 와이어 메쉬를 고밀도 압착하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 측단면도로서, 본 발명에 따른 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조는 촉매 컨버터(1) 내의 전,후측 담체(3,4)를 전,후측 매트(5,6)를 이용하여 촉매 컨버터 케이스(7, 이하 케이스라고 칭함.) 내에 지지하되, 상기 전,후측 매트(5,6)는 두개의 와이어 메쉬(wire mesh) 층(9) 사이에 세라믹층(11)이 형성되어 상기 전,후측 담체(3,4)의 외측을 감싸도록 이루어진다.즉, 상기 전,후측 매트(5,6)는 각각 촉매 컨버터(1)의 길이방향으로 와이어 메쉬층(9), 세라믹층(11), 다시 와이어 메쉬층(9)으로 일렬로 형성되어 상기 전,후측 담체(3,4) 각각의 외측을 감싸도록 이루어진다.이때, 상기 와이어 메쉬층(9)과 세라믹층(11), 다시 외이어 메쉬층(9)으로 배열되는 전,후측 매트(5,6)는 상기 촉매 컨버터(1)의 길이방향으로 각 층의 길이비가 같게 구성되며, 상기 전,후측 매트(5,6)의 각 외측단의 와이어 메쉬층(9)과 상기 촉매 컨버터 케이스(7) 전,후 내측벽 사이에는 각각 전,후측 엔드 시일(13,14)이 개재된다.

상기 전,후측 엔드 시일(13,14)은 상기 와이어 메쉬층(9)에 적용되는 와이어 메쉬를 고밀도로 압착하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조에 의하며, 차량의 시동 초기, 즉 엔진이 가열되지 않아 배기가스 유입구(15)를 통하여 배기가스가 저온으로 유입되는 동안에는 상기 촉매 컨버터(1) 내의 전,후측 담체(3,4)는 상기 전,후측 매트(5,6) 각각의 와이어 메쉬층(9)이 상기 전,후측 담체(3,4)를 지지하는 주된 역할을 하게 되고, 어느 정도 엔진이 가열되어 정상 운전 조전에서는 상기 전매트(5,6)의 세라믹층(11)이 고온의 배기가스에 의해 충분히 팽창하여 상기 와이어 메쉬층(9)를 대신하여 전,후측 담체(3,4)를 지지하는 주된 역할을 하게 된다.

또한, 상기 전,후측 엔드 시일(13,14)은 상기 전,후측 매트(5,6)의 외측 양단이 촉매 컨버터 케이스(7)와 만나는 부분에서 배기가스가 스며들지 않도록 하여 상기 전,후측 매트(5,6)의 소손을 방지하도록 완전한 시일링 기능을 하게 된다.

따라서 초기 시동에 따른 배기가스의 온도가 저온시는 물론, 정상 주행 조건에 의해 배기가스가 고온이 되어도 전,후측 담체(3,4)는 충분한 홀딩력(holding force)으로 촉매 컨버터(1) 내부의 전,후측 담체(3,4)를 촉매 컨버터 케이스(7)에 견고하게 지지하며, 전,후측 엔드 시일(13,14)은 완벽한 시일링을 이룰 수 있게 된다.

그리고 본 발명에 따른 상기의 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조는, 특히 배기가스의 온도가 초기 시동시 또는 상용 조건에서도 가솔린 엔진의 배기가스 온도보다 낮은 디젤 엔진의 촉매 컨버터에 적용되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조는 담체를 지지하는 매트를 두개의 와이어 메쉬층과 그 사이에 세라믹층이 형성된 것을 사용함으로서, 초기 시동에 따른 배기가스의 온도가 저온시는 물론, 정상 주행 조건에 의해 배기가스가 고온이 되어도 충분한 홀딩력으로 촉매 컨버터 내부의 담체를 촉매 컨버터 케이스에 견고하게 지지하며, 완벽한 시일링을 이룰 수 있게 된다.

Claims

촉매 컨버터 내의 촉매용 전,후측 담체를 전,후측 매트를 이용하여 촉매 컨버터 케이스 내에 지지함에 있어서,

상기 전,후측 매트는 각각 촉매 컨버터의 길이방향으로 와이어 메쉬층, 세라믹층, 다시 와이어 메쉬층으로 일렬로 형성되어 상기 전,후측 담체 각각의 외측을 감싸도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 촉매 컨버터의 길이방향으로 와이어 메쉬층, 세라믹층, 다시 와이 메쉬층으로 일렬로 형성되는 전,후측 매트는 상기 각 층의 길이비가 같은 것을 특징으로 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 전,후측 매트의 각 외측단의 와이어 메쉬층과 상기 촉매 컨버터 케이스 전,후 내측벽 사이에는 각각 전,후측 엔드 시일을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조.
청구항 3에 있어서, 상기 엔드 시일은 와이어 메쉬를 고밀도 압착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온용 촉매 컨버터의 담체 지지 구조.