KR100507166B1 - 차량의 촉매컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저밀도 촉매담체들을 적절히 이용하여 저렴한 비용으로 고밀도 촉매담체와 저밀도 촉매담체의 장점만을 발휘할 수 있도록 한 촉매컨버터를 제공함으로써, 촉매컨버터의 요구되는 정화성능 및 배출저항의 상태를 차량의 운전상태에 맞춰 자동적으로 충족시켜 준다.

Description

차량의 촉매컨버터{catalyst converter of a vehicle}

본 발명은 차량의 배기가스를 정화하는 촉매컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저렴한 비용으로 엔진의 운전상태에 따라 촉매컨버터의 정화성능 및 배출저항을 가변시킬 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 촉매컨버터의 구조가 도시된 것으로서, 촉매컨버터(100)의 내부에는 배기가스의 유해물질을 정화시키는 촉매담체(102)가 도시된 바와 같이 격자상 단면의 구조로 들어 있으며, 이 격자상 단면을 엔진의 배기매니폴드로부터의 배기가스가 통과하여 소음기를 거쳐 대기중으로 방출되게 된다.

상기한 바와 같이 촉매컨버터(100)에 내장되는 촉매담체(102)는 상기 격자상 단면을 이루는 셀의 크기가 조밀한 고밀도 촉매담체와 반대로 셀의 크기가 큰 저밀도 촉매담체로 구분할 수 있는데, 상기 고밀도 촉매담체는 비교적 고가로서 배기가스와의 접촉면적이 상대적으로 크므로 배기가스 정화성능은 우수한 반면에 배기가스가 통과하는 데에 큰 배출저항을 작용하며, 반대로 상기 저밀도 촉매담체는 저가로서 배기가스를 비교적 신속히 통과시켜 배출저항은 크지 않은 반면 정화성능은 고밀도 촉매담체에 비하여 떨어진다.

종래에는 이와 같은 고밀도 촉매담체 또는 저밀도 촉매담체 중 어느 한가지 만으로 구성된 촉매컨버터를 사용하여 왔는바, 차량의 운행 상태에 따라서 적절한 촉매컨버터의 성능을 충족시켜주지 못했다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고, 상기 촉매담체의 셀의 크기에 따른 특성을 이용하여 저렴한 비용으로 고밀도 촉매담체와 저밀도 촉매담체의 장점만을 발휘할 수 있도록 하여 촉매컨버터의 정화성능 및 배출저항을 차량의 운전상태에 맞춰 자동적으로 변화시킬 수 있도록 하는 차량의 촉매컨버터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 촉매컨버터는 엔진측으로 유입구가 형성되고 소음기측으로 유출구가 형성된 컨버터하우징과;

상기 컨버터하우징의 내부에 고정된 고정 촉매담체와;

격자상 단면이 상기 고정 촉매담체의 격자상 단면을 마주하도록 배치되면서 상기 컨버터하우징의 내측에 회동 가능하게 설치된 회동 촉매담체와;

상기 회동 촉매담체를 엔진의 작동상태에 따라 회동시키는 회동수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 촉매컨버터의 일 실시예를 도시한 것으로서, 두 개의 저밀도 촉매담체가 하나의 컨버터하우징 내에 장착되어 있으며, 그 중 하나는 고정되고 다른 하나는 회동수단에 의해 회동이 가능하도록 되어 있다.

즉, 엔진측으로 유입구(1)가 형성되고 소음기측으로 유출구(2)가 형성된 컨버터하우징(3)과, 상기 컨버터하우징(3)의 내부에 고정된 고정 촉매담체(5)와, 격자상 단면이 상기 고정 촉매담체(5)의 격자상 단면을 마주하도록 배치되면서 상기 컨버터하우징(3)의 내측에 회동 가능하게 설치된 회동 촉매담체(7)와, 상기 회동 촉매담체(7)를 엔진의 작동상태에 따라 회동시키는 회동수단(8)으로 구성된 것이다.

본 실시예에서는 상기 고정 촉매담체(5)를 컨버터하우징(3)의 유출구(2)쪽에 설치하고, 상기 회동 촉매담체(7)는 컨버터하우징의 유입구(1)쪽에 설치하여, 상기 회동 촉매담체(7)를 회동시키는 회동수단(8)이 엔진의 배기가스 압력에 의해 자동적으로 작동될 수 있도록 하였으며, 이들은 모두 저가형의 저밀도 촉매담체를 사용하였다.

즉, 상기 회동수단(8)은 엔진의 배기가스 압력에 의해 수축되도록 컨버터하우징(3)에 설치된 고무판(9)과, 상기 고무판(9)의 수축상태에 따라 상기 회동 촉매담체(7)의 회동평면상에서 직선 운동하는 플런저(11)와, 상기 플런저(11)의 선단에 접촉하며 상기 회동 촉매담체(7)에 연결된 회동레버(13)와, 상기 회동레버(13)를 컨버터하우징(3)에 탄성 지지하는 스프링(15)으로 구성하여, 상기 고무판(9)이 엔진의 배기가스 압력이 높아지면 수축하면서 상기 회동 촉매담체(7)를 컨버터하우징(3) 내에서 회동시키도록 한 것이다.

상기 회동 촉매담체(7)와 고정 촉매담체(5)의 격자상 단면의 상태는 엔진이 배기가스 압력이 없거나 낮은 수준일 때에는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 어긋난 격자상 단면의 상태가 되도록 한다.

물론, 상기 회동수단(8)의 설치공간을 구비함에 의해 고정 촉매담체(5)와 컨버터하우징(3)의 사이에 형성되는 공간이 있는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐재(17)로 밀폐하여 배기가스는 반드시 회동 촉매담체(7)와 고정 촉매담체(5)를 통과하여 배출되도록 한다.

또한, 상기 고무판(9)의 일측(플런저가 설치된 반대쪽)은 엔진의 배기가스 압력이 작용하도록 하고 그 반대측은 엔진의 배기가스 압력이 작용하지 않도록 밀폐하여 상기 고무판(9)의 양측에서 엔진의 배기가스 압력 변화에 따른 압력의 변화를 조장하도록 해야 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

엔진의 저 회전수 저속 운전시에는 엔진의 연소효율이 비교적 떨어진다. 따라서 배기가스에는 유해물질이 많이 포함되어 있어서 보다 높은 정화성능이 필요로 하며, 반면에 배기가스의 배출량이 적으므로 배기가스의 압력은 비교적 낮은 편이다.

따라서, 상기와 같이 엔진의 저 회전수 저속 운전시에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 고정 촉매담체(5)와 회동 촉매담체(7)의 격자상 단면이 서로 어긋난 상태를 구현하여, 이를 층류 유동으로 통과하는 배기가스의 유효 접촉량이 마치 고밀도의 촉매담체를 통과하는 것처럼 크게 되므로 배기가스의 정화효율이 좋게 되며, 배출저항은 비교적 큰 편이나 엔진의 배기가스 배출량이 비교적 적으므로 엔진에 큰 배압을 미치지 않게 된다.

반면에, 엔진의 고 회전수 고속 운전시에는 엔진의 연소효율을 매우 높아서 배기가스중에 포함된 유해물질은 현저히 줄게 된다. 반면 엔진의 배기가스 배출량은 많아져서 원활한 배기가스 배출이 문제시된다.

이때에는 상기와 같이 증가된 배기가스 압력에 의해 상기 고무판(9)이 저절로 변형되면서, 상기 플런저(11)를 밀고, 이는 상기 회동레버(13)를 회동시켜 상기 회동 촉매담체(7)가 회동되도록 하게 된다.

따라서, 이 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 회동 촉매담체(7)와 고정 촉매담체(5)의 격자상 단면의 셀들이 모두 일치하게 되어, 이를 통과하는 배기가스는 비교적 촉매담체와의 유효접촉량은 줄어들게 되지만 배출저항을 덜 받게 되어 원활하게 배출될 수 있다.

결국 엔진의 저회전수 저속 운전시와 고회전수 고속 운전시에 필요한 촉매컨버터의 정화성능 및 배출저항을 각 운전상태에 맞추어 적합하게 자동적으로 변화시킬 수 있도록 한 것이다.

더구나, 상기와 같은 촉매컨버터에 사용되는 촉매담체는 저밀도 촉매담체로서 저가의 제품이므로, 본 발명에 따른 촉매컨버터는 저렴한 비용으로 우수한 성능을 제공할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 촉매담체의 셀의 크기에 따른 특성을 이용하여 저렴한 비용으로 고밀도 촉매담체와 저밀도 촉매담체의 장점만을 발휘할 수 있도록 한 촉매컨버터를 제공함으로써, 촉매컨버터의 요구되는 정화성능 및 배출저항의 상태를 차량의 운전상태에 맞춰 자동적으로 충족시켜 준다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 촉매컨버터의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 차량의 촉매컨버터를 도시한 구조도,

도 3은 도 2에 사용되는 촉매담체들의 단면상태를 도시한 도면,

도 4는 도 2의 회동 촉매담체를 구동하는 회동수단의 실시예를 도시한 도면으로서 촉매담체는 그 상측만이 도시된 도면,

도 5는 도 4의 회동수단이 작동되는 상태를 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 유입구 2; 유출구

3; 컨버터하우징 5; 고정 촉매담체

7; 회동 촉매담체 9; 고무판

11; 플런저 13; 회동레버

15; 스프링

Claims (5)

1. 엔진측으로 유입구가 형성되고 소음기측으로 유출구가 형성된 컨버터하우징과;

   상기 컨버터하우징의 내부에 고정된 고정 촉매담체와;

   격자상 단면이 상기 고정 촉매담체의 격자상 단면을 마주하도록 배치되면서 상기 컨버터하우징의 내측에 회동 가능하게 설치된 회동 촉매담체와;

   상기 회동 촉매담체를 엔진의 작동상태에 따라 회동시키기 위해, 상기 컨버터하우징에 설치되어 엔진의 배기가스 압력에 의해 수축되는 고무판과, 상기 고무판의 수축상태에 따라 상기 회동 촉매담체의 회동평면상에서 직선운동하는 플런저와, 상기 플런저의 선단에 접촉하며 상기 회동 촉매담체에 연결된 회동레버와, 상기 회동레버를 상기 컨버터하우징에 탄성 지지하는 스프링을 갖춘 회동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 촉매컨버터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고정 촉매담체는 컨버터하우징의 유출구쪽에 설치되고,

   상기 회동 촉매담체는 컨버터하우징의 유입구쪽에 설치된 것

   을 특징으로 하는 차량의 촉매컨버터.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 고정 촉매담체와 상기 회동 촉매담체는 저밀도 촉매담체인 것을 특징으로 하는 차량의 촉매컨버터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 고정 촉매담체와 상기 회동 촉매담체의 격자상 단면의 상태는 엔진의 배기가스 압력이 없거나 낮은 수준일 때에는 서로 어긋난 격자상 단면의 상태가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 촉매컨버터.