KR100537296B1 - 엔진의 배기가스 정화장치 - Google Patents

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Abstract

내부가 복수로 구획된 배기 머플러안에, 배기가스 정화 촉매가 배설되는 엔진의 배기가스 정화장치에 있어서, 배기 머플러(36)안의 적어도 일부를 배기가스 중의 NOx를 주로 정화하기 위한 제1실(43) 및 배기가스 중의 HC 및 CO를 정화하기 위한 제2실(44)로 구획되는 동시에 제1실(43)로부터 제2실(44)에 배기가스를 안내하는 도관(49)을 가지는 칸막이벽(40)과, 배기가스를 제1실(43)에 유도하는 배기가스 입구(46)와, 제2실(44)에 외기를 흡입하는 외기흡입수단(50)과, 제2실(44)안을 유통한 외기 및 배기가스를 배출하기 위한 배출관(47)이, 배기 머플러(36)에 설치된다.

Description

엔진의 배기가스 정화장치{EXHAUST EMISSION CONTROL SYSTEM FOR ENGINE}
본 발명은 내부가 복수로 구획된 배기 머플러안에, 배기가스 정화용 촉매가 배설되는 엔진의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
내부가 복수로 구획된 배기 머플러안에 배기가스 정화용 촉매가 배설된 것은, 예를 들면 일본국 특개평11-303623호의 공보로 이미 알려져 있다.
그런데, 엔진의 배기가스 중에는 정화해야 할 성분으로서 NOx, HC 및 CO가 포함되어 있어, 배기가스 정화용 촉매는 NOx의 환원반응과, HC 및 CO의 산화반응을 촉진하는 것이지만, 배기가스 중에 포함되는 산소량의 부족을 보충해서 CO의 산화반응을 보다 촉진하기 위해서 배기 머플러안에 외기를 도입하도록 한 것도, 예를 들면 일본국 특개평9-273419호의 공보로 이미 알려져 있다.
그런데, 상기 일본국 특개평9-273419호의 공보로 개시된 배기가스 정화장치로는, 배기 머플러안이 엔진으로부터의 배기가스가 도입되는 제1실과, 배기가스 배출구를 통하는 제2실로 구획되어, 외기가 제1실에 도입되는 구성으로 되어 있다. 그런데, 산소가 많은 상태에서는 배기가스 중의 NOｘ의 환원반응은 진행하지 않으므로, 엔진으로부터 배기 머플러에 도입되는 배기가스 중에 직접 외기를 도입하도록 한 상기 종래의 기술에서는 NOx를 충분히 정화 처리하는 것이 곤난하다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여서 된 것이며, 배기가스 중의 NOx, HC 및 CO를 효과적으로 정화 처리할 수 있도록 한 엔진의 배기가스 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 내부가 복수로 구획된 배기 머플러안에, 배기가스 정화용 촉매가 배설되는 엔진의 배기가스 정화장치에 있어서, 배기가스 중의 NOx를 주로 정화하기 위한 제1실 및 상기 배기가스 중의 HC 및 CO를 정화하기 위한 제2실에 배기 머플러안의 적어도 일부를 구획하는 동시에 상기 제1실로부터 상기 제2실에 배기가스를 안내하는 도관(導管)을 가지는 칸막이벽과, 배기가스를 상기 제1실에 도입(導入)하는 배기가스 입구와, 상기 제2실에 외기를 흡입하는 외기흡입수단과, 상기 제2실내를 유통한 상기 외기(外氣) 및 배기가스를 배출하기 위한 배출관이 배기 머플러에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 제1실에서는 엔진으로부터 도입되는 배기가스 중의 산소량이 비교적 적은 것을 감안해서 주로 NOx를 환원처리할 수 있고, 그 환원처리로 산소가 생기는 동시에 외기흡입수단으로 외기가 흡입되는 것에 의해 산소량이 비교적 많게 되는 것을 이용해서 제2실에서 HC 및 CO의 산화처리를 촉진하는 것이 가능함으로, 배기가스 중의 NOx, HC 및 CO를 효과적으로 정화처리하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 있어서의 상기, 그 밖의 목적, 특징 및 이점(利點)은 첨부한 도면에 따라 이하에 상술하는 호적한 실시예의 설명으로부터 명확하게 된다.
[호적한 실시예의 설명]
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 본 발명의 일실시예에 대해서 설명하면, 우선 도 1에 있어서, 이 범용 엔진은, 예를 들면 작업기 등에 이용되는 공냉(空冷)의 단기통(單氣筒) 엔진이며, 엔진본체(21)는 크랭크 케이스(22)와, 이 크랭크 케이스(22)의 일측면에서 다소 상향(上向)으로 경사(傾斜)해서 돌출하는 실린더 블록(23)과, 이 실린더 블록(23)의 두부(頭部)에 접합되는 실린더 헤드(24)로 구성되고, 실린더 블록(23) 및 실린더 헤드(24)의 외측면에는 다수의 공냉용 핀(23a…, 24a…)이 설치되어 있다. 또한, 크랭크 케이스(22)는, 이 크랭크 케이스(22)의 하면의 설치면(22a)으로 각종 작업기의 엔진 베드를 설치할 수 있다.
실린더 블록(23)에는 피스톤(25)을 슬립이 자유롭게 감합(嵌合)되게 하는 실린더 보아(26)가 형성되어 있어, 피스톤(25)의 정부(頂部)를 면하게 하는 연소실(27)이 실린더 블록(23) 및 실린더 헤드(24) 사이에 형성된다.
피스톤(25)과 크랭크 케이스(22)로 회전이 자유롭게 지지되는 크랭크 샤프트(28)와, 크랭크 샤프트(28)의 축선에 직교하는 평면내에서 변위하는 것을 가능하게 해서 엔진본체(21)의 크랭크 케이스(22)에 지지되는 지축(29)이 링크기구(30)를 통해서 연결되어 있고, 상기 크랭크 샤프트(28)의 축선에 직교하는 평면내에서 상기 지축(29)의 위치를 변화시키는 것에 의해 엔진의 압축비가 변화한다.
실린더 헤드(24)에는 연소실(27)에 통할 수 있는 흡기포트(31) 및 배기포트(도시하지 않음)가 형성되는 동시에, 흡기포트(31) 및 연소실(27) 사이를 개폐하는 흡기밸브(32)와, 배기포트 및 연소실(27) 사이를 개폐하는 배기밸브(도시하지 않음)가 개폐작동 가능하게 배설된다. 또한, 연소실(27)에 전극을 면하게 하는 점화플러그(33)가 실린더 헤드(24)에 나착(螺着)된다.
실린더 헤드(24)의 상부에는 배기포트에 통하는 배기관(34)이 접속되어 있고, 이 배기관(34)은 커버(35)로 피복되는 배기 머플러(36)에 접속된다. 또한, 크랭크 케이스(22)의 상방(上方)에는, 이 크랭크 케이스(22)로 지지되도록 하여 연료탱크(37)가 배치된다.
도 2 및 도 3에 있어서, 배기 머플러(36)는 각각 주발형상으로 형성되는 제1 및 제2케이스 부재(38, 39)의 개구 가장자리부(緣部)가, 그것들의 개구 가장자리부 사이에 칸막이벽(40)의 둘레 가장자리부를 끼워지도록 하여 서로 코깅 결합되어서 이루어지는 것이며, 칸막이벽(40)은 한쌍의 칸막이판 부재(41, 42)가 중합(重合)되어서 이루어진다.
배기 머플러(36)안은 배기가스 중의 NOx를 주로 정화하기 위한 제1실(43)과, 배기가스 중의 HC 및 CO를 정화하기 위한 제2실(44)에 상기 칸막이벽(40)에 의해 구획되고, 칸막이벽(40)의 양 칸막이판 부재(41, 42) 사이에는 제3실(45)이 형성된다.
배기 머플러(36)에 있어서의 제1케이스 부재(38)에는 배기관(34)이 접속되는 배기가스 입구(46)가 설치되어 있어, 엔진으로부터 배기관(34)을 통해서 안내되는 배기가스는 제1실(43)에 도입된다.
제1 및 제2칸막이판 부재(41, 42)의 일부에는 서로 반대쪽에 부풀어 오르는 팽창부(膨脹部)(41a, 42a)가 형성되어 있으며, 양 팽창부(41a, 42a)에 의해 제3실(45)이 형성되는 동시에 제3실(45)에 연이어 배출관(47)이 구성되고, 이 배출관(47)은 제1 및 제2케이스 부재(38, 39)의 결합부에서 외부에 돌출된다. 또한, 제2칸막이판 부재(42)의 팽창부(42a)에는 제2실(44)을 제3실(45)에 연통시키는 복수의 작은구멍(48, 48…)이 천설되어 있고, 배기가스는 제2실(44)로부터 작은구멍(48, 48…)을 지나서 제3실(45)에 안내되어, 더욱 배출관(47)으로부터 외부에 배출하게 된다.
상기 제3실(45)로부터 오프셋된 위치에서 칸막이벽(40)의 제1칸막이판 부재(41)에는 제1실(43)로부터 제2실(44)에 배기가스를 안내하는 도관(49)이, 제2실(44)쪽에 돌출하도록 하여 일체로 설치되었으며, 배기가스는 제1실(43)로부터 도관(49)을 통하여 제2실(44)에 안내되게 된다.
또한, 배기 머플러(36)는 제2실(44)에 외기를 흡입하는 외기흡입수단(50)을 구비하는 것이며, 이 외기흡입수단(50)은 칸막이벽(40)의 제1 및 제2칸막이판 부재(41, 42) 사이에 형성되어서 상기 도관(49)을 둘러싸는 동시에 외부를 통하는 외기도입실(51)에, 상기 도관(49)을 같은 축에 둘러싸서 제2칸막이판 부재(42)에 일체로 설치된 흡입통(吸入筒)(52)이 연통되어서 이루어진다. 이 외기흡입수단(50)에서는 제1실(43)의 배기가스가 도관(49)으로부터 제2실(44)에 기세(氣勢)좋게 분출할 때에 도관(49)의 주위, 즉 흡입통(52)안에 생기는 부압에 의해 배기 머플러(36) 밖의 외기가 제2실(44)에 흡인(吸引)하게 된다.
이러한 배기 머플러(36)에 있어서, 제1 및 제2케이스 부재(38, 39)의 내면에는 배기가스 정화용 촉매(53)가 도포(塗布)되는 것이며, 이 배기가스 정화용 촉매(53)로서는 배기가스 중의 NOx의 환원반응, HC 및 CO의 산화반응을 촉진하는 삼원(三元)촉매를 적절하게 이용할 수 있다.
그런데, NOx, HC 및 CO의 정화률은, 도 4로 나타내는 바와 같이, 배기가스 중의 산소농도에 의해 변화되는 것이며, 산소농도가 낮을 때에는 NOx의 정화률을 향상시킬 수 있는 것에 대하여, HC 및 CO의 정화률은 낮아지고, 또한 산소농도가 높을 때에는 HC 및 CO의 정화률을 향상시킬 수 있는데 대하여, NOx의 정화률은 낮아지는 것이며, 엔진으로부터의 배기가스가 직접 도입되는 제1실(43)안의 산소농도는 비교적 낮으므로 제1실(43)의 배기가스 중의 NOx를 주로 정화하기 위해서 이용되고, 또한 제2실(44)에는 외기가 흡인하는 동시에 NOx의 환원반응으로 생긴 효소도 배기가스 중에 포함되므로, 제2실(44)안의 산소농도는 비교적 높아지고, 제2실(44)이 배기가스 중의 HC 및 CO를 정화하기 위해서 이용되게 된다.
이렇게 하여, 제1실(43)에서는 엔진으로부터 도입되는 배기가스 중의 산소량이 비교적 적은 것을 감안하여 주로 NOx를 환원처리할 수 있고, 그 환원처리로 산소가 생기는 동시에 외기흡입수단(50)으로 외기가 흡입되는 것에 의해 산소량이 비교적 많게 되는 것을 이용해서 제2실(44)에서 HC 및 CO의 산화처리를 촉진할 수 있으므로, 배기가스중의 N0x, HC 및 CO를 효과적으로 정화처리하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명을 일탈(逸脫)할 일 없게 여러가지의 설계 변경을 행하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시예에서는 배기가스 정화용 촉매(53)로서 삼원촉매를 이용하는 예에 대해서 설명했지만, 배기가스중의 NOx를 주로 해서 정화하기 위한 제1실(43)에 면하는 부분에서는 환원촉매를, 또한 배기가스 중의 HC 및 CO를 정화하기 위한 제2실(44)에 면하는 부분에서는 산화촉매를 이용하도록 해도 좋다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 배기가스 중의 NOx, HC 및 CO를 효과적으로 정화처리하는 것이 가능하게 된다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예를 나타내는 것으로서,
도 1은 범용(汎用) 엔진의 일부 노치(notch)의 정면도.
도 2는 도 1의 2-2선 단면도.
도 3은 도 2의 3-3선 단면도.
도 4는 공연비에 대한 정화률의 변화를 나타내는 도.

Claims (1)

  1. 내부가 복수로 구획하는 배기 머플러(36)안에 배기가스용 촉매(53)가 배설되는 엔진의 배기가스 정화장치에 있어서,
    배기 머플러(36)안의 적어도 일부를 배기가스 중의 NOx를 주로 정화하기 위한 제1실(43) 및 상기 배기가스 중의 HC 및 CO를 정화하기 위한 제2실(44)로 구획되는 동시에 상기 제1실(43)로부터 상기 제2실(44)에 배기가스를 안내하는 도관(49)을 가지는 칸막이벽(40)과, 배기가스를 상기 제1실(43)에 도입하는 배기가스 입구(46)와, 상기 제2실(44)에 외기를 흡입하는 외기흡입수단(50)과, 상기 제2실(44)안을 유통한 상기 외기 및 배기가스를 배출하기 위한 배출관(47)이, 배기 머플러(36)에 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스 정화장치.
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