KR101916078B1 - 차량의 촉매 컨버터 단열 커버 - Google Patents

차량의 촉매 컨버터 단열 커버 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 컨버터 단열 커버는, 질소산화물 흡장촉매(LNT) 컨버터, 필터에 SCR 촉매가 코팅된 복합촉매(SDPF) 컨버터, 및 상기 LNT 컨버터와 상기 SDPF 컨버터를 연결하는 연결 하우징으로 구성된 차량의 촉매 컨버터 단열 커버로서, 상기 LNT 컨버터를 둘러싸도록 구비된 LNT 컨버터 커버부와, 상기 SDPF 컨버터를 둘러싸도록 구비된 SDPF 컨버터 커버부와, 상기 연결 하우징을 둘러싸도록 구비된 연결 하우징 커버부, 및 상기 LNT 컨버터, SDPF 컨버터, 및 연결 하우징의 연결 부위를 둘러싸도록 구비된 절곡부를 포함하고, 상기 LNT 컨버터 커버부, SDPF 컨버터 커버부, 및 연결 하우징 커버부는 일체로 연결되고, 상기 절곡부는 상기 연결 하우징 커버부에 일체로 연결된다.

Description

차량의 촉매 컨버터 단열 커버{INSULATION COVER OF CATALYSTIC CONVERTER OF VEHCLE}
본 발명은 차량의 촉매 컨버터 단열 커버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉매 컨버터의 열손실을 최소화할 수 있는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버에 관한 것이다.
2017년 7월 이후 발효되는 강화배기규제 중 승용디젤 자동차의 실도로 질소산화물 배출을 규제하기 위하여 실도로 주행 배출가스 규제 RDE(Real world Driving Emission)와 WLTP(World-harmonized Light duty Test Procedure)가 시행된다.
특히, 승용디젤 자동차의 실도로 운행중 질소산화물 배출 억제를 위한 RDE 강화배기규제 대응을 위하여는 기존의 질소산화물 탈착 후처리 장치인 LNT(Lean NOx Trap)와 SCR(Selective Catalytic Reduction) 로는 어려움이 많다.
LNT는 고온 고부하 운전시 질소산화물 정화 효율이 급격히 저하되고, SCR은 저온 저부하시 우레아(Urea) 분사가 어려운 조건이 발생하여 질소산화물 정화 효율이 급격히 저하된다.
특히, SCR 시스템은 저온에서의 우레아 분사가 불가능하며(170도 이하 조건에서 우레아 수용액의 가수분해에 의한 암모니아(NH3) 발생 반응이 어려움), 저온 조건에서 분사시 우레아 결정화 반응에 의해 배기관 내 막힘 현상 등이 발생하고 질소산화물 흡장 효율 저하 등, 저온에서의 질소산화물 정화 효율 저하의 문제가 발생된다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, SCR 시스템까지 연결된 배기계에서의 열손실을 최소화할 필요가 있다.
그런데, 단열하고자 하는 촉매 컨버터는 절곡 형상을 가진 공간을 필연적으로 가지며 절곡 부위를 커버하기 위해 기존의 기술에서는, 단열 커버를 복수의 조각들로 구성하고, 복수의 조각들을 재봉한다. 그런데, 이 재봉된 부분을 통해 촉매 컨버터의 배기온 열손실이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 LNT 및 SDPF을 구비하는 촉매 컨버터 시스템의 질소산화물 정화 효율을 극대화하기 위하여, 단열 커버를 하나의 조각으로 형성하여 촉매 컨버터의 절곡 부위를 통한 열 손실을 최소화할 수 있는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 컨버터 단열 커버는, 질소산화물 흡장촉매(LNT) 컨버터, 필터에 SCR 촉매가 코팅된 복합촉매(SDPF) 컨버터, 및 상기 LNT 컨버터와 상기 SDPF 컨버터를 연결하는 연결 하우징으로 구성된 차량의 촉매 컨버터 단열 커버로서, 상기 LNT 컨버터를 둘러싸도록 구비된 LNT 컨버터 커버부와, 상기 SDPF 컨버터를 둘러싸도록 구비된 SDPF 컨버터 커버부와, 상기 연결 하우징을 둘러싸도록 구비된 연결 하우징 커버부, 및 상기 LNT 컨버터, SDPF 컨버터, 및 연결 하우징의 연결 부위를 둘러싸도록 구비된 절곡부를 포함하고, 상기 LNT 컨버터 커버부, SDPF 컨버터 커버부, 및 연결 하우징 커버부는 일체로 연결되고, 상기 절곡부는 상기 연결 하우징 커버부에 일체로 연결된다.
상기 단열 커버는 패브릭 소재로 형성될 수 있다.
상기 패브릭 소재는 실리카 섬유 또는 글라스 섬유를 포함할 수 있다.
상기 단열 커버는 상기 LNT 컨버터, 연결 하우징, 및 SDPF 컨버터와 접촉하는 내피와, 상기 내피의 반대면인 외피로 구성될 수 있다.
상기 단열 커버의 내피는 실리카 섬유 및 버미큘라이트(vermiculite) 재질로 형성될 수 있다.
상기 단열 커버의 외피는 약 150도 내지 약 600도 수준의 내열성을 갖는 재질의 글라스 섬유에 실리콘 코팅 또는 알루미늄 박판 코팅하여 형성될 수 있다.
상기 단열 커버는 밸크로(velcro), 고온용 선, 또는 철선에 의해 외피가 서로 고정되어 상기 LNT 컨버터, 연결 하우징, 및 SDPF 컨버터를 감싸 안는 형태로 고정될 수 있다.
상기 단열 커버의 내피는 접착제 성분을 포함하고, 상기 내피가 접착제 성분에 의해 서로 부착되어 상기 LNT 컨버터, 연결 하우징, 및 SDPF 컨버터를 감싸 안는 형태로 고정될 수 있다.
상기 LNT 컨버터는 일산화탄소 및 탄화수소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC)로 대체될 수 있다.
상기 SDPF 컨버터는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 디젤 미립자 포집 필터(DPF)로 대체될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 촉매 컨버터 단열 커버를 하나의 조각으로 형성함으로써, 촉매 컨버터의 절곡 부위를 통한 열 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 작업 공수 및 효율성이 증대될 수 있다.
또한, SDPF 재생시 배기 승온이 빨라지고 재생 효율이 상승한다.
또한, SDPF 재생을 위한 승온 시간이 빨라짐에 따라 재생 연비가 개선된다.
또한, 촉매 컨버터의 대부분을 단열 커버로 커버함으로써 소음 개선 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터 단열 커버를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터를 도시한 사시도이다. 이 때, 차량의 촉매 컨버터는 본 발명의 일 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터는, LNT 컨버터(100)와, 연결 하우징(200), 및 SDPF 컨버터(300)를 포함한다.
LNT 컨버터(100)에 유입되어 배출되는 배기가스는 도면을 기준으로 좌측에서 우측 방향으로 흐른다.
연결 하우징(200)은 LNT 컨버터(100)에서 배출된 배기가스가 수직 아래쪽으로 흐르도록 배기가스의 경로를 전환시킨다. 즉, 연결 하우징(200) 내부에서 배기가스는 위에서 아래 방향으로 흐른다. 이때, 배기가스에 분사 모듈을 통해 환원제를 분사한다.
그리고, 연결 하우징(200)에서 SDPF 컨버터(300)으로 유입된 배기가스는 LNT 컨버터(100)의 내부를 우측에서 좌측방향으로 흐른다. 즉, LNT 컨버터(100) 내부에서의 배기가스 흐름과 SDPF 컨버터(300) 내부에서의 배기가스의 흐름은 반대 방향이 된다.
이와 같이, LNT 컨버터(100) 내부에서의 배기가스 흐름과 SDPF 컨버터(300) 내부에서의 배기가스 흐름이 반대 방향이 되도록 함으로써, LNT 컨버터(100)와 SDPF 컨버터(300)를 직접 연결하는 효과를 가지게 되고, 이로 인해 배기가스의 열 손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
LNT 컨버터(100)는 엔진에서 배출되는 배기가스가 유입되어 반대쪽으로 배출되도록 형성되고, 공연비가 연한 분위기에서 배기가스에 포함된 질소산화물을 흡장하고, 배기가스가 농후한 분위기에서 흡장된 질소산화물을 탈착하며 배기가스에 포함된 질소산화물 또는 탈착된 질소산화물을 환원시킨다.
그리고, 연결 하우징(200)은 LNT 컨버터(100)에서 배출된 배기가스의 경로를 수직하게 전환시키고 배기가스에 우레아(Urea) 환원제의 투입이 필요할 때 분사 가능하도록 구비되며, SDPF 컨버터(300)는 연결 하우징(200)에서 유입되는 배기가스의 경로를 LNT 컨버터(100)에서 배출되는 반대 방향으로 전환시키고, 분사된 환원제를 이용하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 환원한다.
LNT 컨버터(100) 출구 측에는 전단 질소산화물 센서가 설치되는 전단 질소산화물 센서 브라켓(315), 차압 센서가 설치되는 후단 압력 센서 브라켓(314)이 형성된다. 후단 질소산화물 센서를 통해 LNT 촉매를 통과한 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 검출한다. 후단 압력 센서 브라켓(314)과 전단 압력 센서 브라켓(214) 사이에는 차압 센서가 설치된다. 차압 센서를 통해 SDPF 촉매를 통과하기 전후의 배기가스의 압력 차이를 검출한다. 또한, SDPF 컨버터(300) 전단에는 온도 센서 브라켓(212)이 설치된다.
한편, LNT 컨버터(100)는 일산화탄소 및 탄화수소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC)로 대체될 수 있으며, SDPF 컨버터(300)는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 디젤 미립자 포집 필터(DPF)로 대체될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터 단열 커버를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 촉매 컨버터 단열 커버를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 촉매 컨버터 단열 커버(10)는 상기 설명한 LNT 컨버터(100), 필터에 SCR 촉매가 코팅된 SDPF 컨버터(300), 및 LNT 컨버터(100)와 SDPF 컨버터(300)를 연결하는 연결 하우징(200)으로 구성된 차량의 촉매 컨버터 단열 커버(10)로서, LNT 컨버터 커버부(12)와, SDPF 컨버터 커버부(14)와, 연결 하우징 커버부(16), 및 절곡부(18)를 포함한다.
LNT 컨버터 커버부(12), SDPF 컨버터 커버부(14), 연결 하우징 커버부(16)는 각각 LNT 컨버터(100), SDPF 컨버터(300), 연결 하우징(200)을 둘러싸도록 구비되며, 절곡부(18)는 LNT 컨버터(100), SDPF 컨버터(300), 연결 하우징(200)의 연결 부위를 둘러싼다.
LNT 컨버터 커버부(12), SDPF 컨버터 커버부(14), 및 연결 하우징 커버부(16)는 일체로 연결될 수 있고, 절곡부(18)는 연결 하우징 커버부(16)에 일체로 연결될 수 있다.
또한, 절곡부(18)는 LNT 컨버터 커버부(12), SDPF 컨버터 커버부(14)에도 일체로 연결될 수 있다. 즉, LNT 컨버터 커버부(12), SDPF 컨버터 커버부(14), 연결 하우징 커버부(16), 및 절곡부(18)는 하나의 조각으로 형성될 수 있다.
한편, 단열 커버(10)는 패브릭(fabric) 소재로 형성될 수 있다. 패브릭 소재는 고온 내열성을 가지며, 촉매 컨버터 표면에서 방출되는 전도에 의한 열을 1차 단열하는 효과가 있으며, 이로 인해 단열재가 열을 차단하는 효과를 극대화시킨다.
패브릭 소재는 실리카(silica) 섬유 또는 글라스 섬유를 포함할 수 있다.
단열 커버(10)는 LNT 컨버터(100), 연결 하우징(200), 및 SDPF 컨버터(300)와 접촉하는 내피와, 내피의 반대면인 외피로 구성될 수 있으며, LNT 컨버터(100), 연결 하우징(200), 및 SDPF 컨버터(300)에서 발생되는 열을 단열한다.
촉매 컨버터와 접촉하는 단열 커버(10)의 내피는 실리카 섬유 및 버미큘라이트(vermiculite) 재질로 형성될 수 있다.
또한, 단열 커버(10)의 바깥 쪽은 안 쪽 보다는 고온에 노출이 되지 않기 때문에, 단열 커버(10)의 외피는 중온 즉, 약 150도 내지 약 600도 수준의 재질의 글라스 섬유에 실리콘 코팅 또는 알루미늄 박판 코팅하여 형성될 수 있다. 단열 커버(10)의 외피는 오일, 먼지 등에 의한 오염이 방지되어야 하고, 비, 세차 등의 물에 대하여 대응이 가능한 방수 기능이 있어야 한다. 또한, 촉매 컨버터 외부의 주변 부품에의 열전달을 막는 차열 효과가 있어야 함에 따라 전도에 의한 열전달율이 낮아야 한다.
단열 커버(10)의 내피와 외피는 내열실로 박음질 처리하여 결합될 수 있으며, 단열 커버(10)는 가요성 있는 세라믹 커버 재질로 형성될 수 있다.
한편, 단열 커버(10)는 밸크로(Velcro), 고온용 선, 또는 철선에 의해 외피가 서로 고정되어 LNT 컨버터(100), 연결 하우징(200), 및 SDPF 컨버터(300)를 감싸 안는 형태로 형성될 수 있다.
고온 내열 패브릭 소재의 내피와 중온 내열 패브릭 소재의 외피가 고온용 실로 재봉되고, 그 사이에 단열재를 삽입 부착하여 단열 커버(10)는 촉매 컨버터를 감싸 안을 수 있는 형태로 만들어서 촉매 컨버터를 옷을 입히듯이 하여 단열을 실시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 촉매 컨버터 단열 커버를 하나의 조각으로 형성함으로써, 촉매 컨버터의 절곡 부위를 통한 열 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 작업 공수 및 효율성이 증대될 수 있다.
또한, SDPF 재생시 배기 승온이 빨라지고 재생 효율이 상승한다.
또한, SDPF 재생을 위한 승온 시간이 빨라짐에 따라 재생 연비가 개선된다.
또한, 촉매 컨버터의 대부분을 단열 커버로 커버함으로써 소음 개선 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: LNT 컨버터 200: 연결 하우징
300: SDPF 컨버터 10: 단열 커버
12: LNT 컨버터 커버부 14: SDPF 컨버터 커버부
16: 연결 하우징 커버부 18: 절곡부

Claims (10)

  1. 질소산화물 흡장촉매(LNT) 컨버터, 필터에 SCR 촉매가 코팅된 복합촉매(SDPF) 컨버터, 및 상기 LNT 컨버터와 상기 SDPF 컨버터를 연결하는 연결 하우징으로 구성된 차량의 촉매 컨버터 단열 커버로서,
    상기 LNT 컨버터를 둘러싸도록 구비된 LNT 컨버터 커버부;
    상기 SDPF 컨버터를 둘러싸도록 구비된 SDPF 컨버터 커버부;
    상기 연결 하우징을 둘러싸도록 구비된 연결 하우징 커버부; 및
    상기 LNT 컨버터, SDPF 컨버터, 및 연결 하우징의 연결 부위를 둘러싸도록 구비된 절곡부를 포함하고,
    상기 LNT 컨버터 커버부, SDPF 컨버터 커버부, 및 연결 하우징 커버부는 일체로 연결되고, 상기 절곡부는 상기 연결 하우징 커버부에 일체로 연결되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  2. 제 1 항에서,
    상기 단열 커버는 패브릭 소재로 형성되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  3. 제 2 항에서,
    상기 패브릭 소재는 실리카 섬유 또는 글라스 섬유를 포함하는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  4. 제 1 항에서,
    상기 단열 커버는 상기 LNT 컨버터, 연결 하우징, 및 SDPF 컨버터와 접촉하는 내피와, 상기 내피의 반대면인 외피로 구성되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  5. 제 4 항에서,
    상기 단열 커버의 내피는 실리카 섬유 및 버미큘라이트(vermiculite) 재질로 형성되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  6. 제 4 항에서,
    상기 단열 커버의 외피는 150도 내지 600도 수준의 내열성을 갖는 재질의 글라스 섬유에 실리콘 코팅 또는 알루미늄 박판 코팅하여 형성되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  7. 제 4 항에서,
    상기 단열 커버는 밸크로(velcro), 고온용 선, 또는 철선에 의해 외피가 서로 고정되어 상기 LNT 컨버터, 연결 하우징, 및 SDPF 컨버터를 감싸 안는 형태로 고정되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  8. 제 4 항에서,
    상기 단열 커버의 내피는 접착제 성분을 포함하고, 상기 내피가 접착제 성분에 의해 서로 부착되어 상기 LNT 컨버터, 연결 하우징, 및 SDPF 컨버터를 감싸 안는 형태로 고정되는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  9. 제 1 항에서,
    상기 LNT 컨버터는 일산화탄소 및 탄화수소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC)로 대체될 수 있는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
  10. 제 1 항에서,
    상기 SDPF 컨버터는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 디젤 미립자 포집 필터(DPF)로 대체될 수 있는 차량의 촉매 컨버터 단열 커버.
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