KR19980047933U - 자동차의 촉매컨버터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 촉매컨버터(2)에 관한 것으로, 자동차의 촉매컨버터(2)에 있어서, 통형상을 가지고, 엔진의 실린더장치와 배기장치를 연결하는 연결관(1) 사이에 설치되며, 입구측 내경이 출구측 내경보다 크도록 형성되도록 하여, 소음이 저감되고 간단하게 구성되어 유해물질 발생을 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

자동차의 촉매컨버터

본 고안은 자동차의 촉매컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음이 저감되고 간단하게 구성되어 유해물질 발생을 저감시킬 수 있도록 되어 있는 자동차의 촉매컨버터에 관한 것이다.

최근 환경문제의 중요성이 부각됨에 따라 자동차의 배기가스를 정화하여 대기오염을 방지하고자 하는 여러 대책들이 다방면으로 강구되어 왔는데, 그 대책의 중요한 하나가 촉매 컨버어터 방식에 의하는 것으로, 이러한 촉매 컨버어터는 자동차의 배기계통 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진의 실린더장치(101)와 배기장치 사이에 연결관(102)에 의해 설치되어 배기가스 중의 유해성분을 무해가스로 바꾸어 주는 장치이다. 연결관(102)에는 단열커버(103)가 부착되어 있다.

한편, 자동차의 배기가스에 함유되어 있는 중요한 유해가스로는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO, NO_2,N₂O 등의 NO_X) 등이 있는데, 이러한 배기가스 중의 유해가스는 상기 촉매 컨버어터에 의해, 그중 CO 및 HC는 산화되어 무해한 CO₂또는 H₂O로 변하고, NO_X는 환원되어 O₂및 N₂O로 변하게 됨으로써, 감소 또는 제거되게 되는 것이다. 따라서 촉매 컨버어터에는 상기 유해가스를 산화시켜 주기 위한 산화촉매, 환원시켜 주기 위한 환원촉매 또는 양 촉매를 조합한 3원 촉매가 내장되어 있어야 하는데, 산화촉매로는 백금(platinum)과 파라듐(palladium)이, 환원촉매로는 로듐(rhodium)이 일반적으로 사용된다.

상기와 같은 촉매 컨버어터는 지금까지 사용되어 왔던 것으로 1베드 2원 타입(1-bed 2-way), 1베드 3원 타입(1-bed 3-way), 2베드 3원 타입(2-bed 3-way) 등의 3가지 타입이 있었는데, 여기서 베드(bed)는 촉매가 내장된 챔버(chamber) 수에 따른 구분이고, 원(way)은 처리시켜 줄 수 있는 유해가스(CO, HC, NO_X) 수에 따른 구분이다. 따라서 2베드 3원 타입(2-bed 3-way)이란 산화제 챔버와 환원제 챔버의 2개 챔버로 되어 있어 처리하고자 하는 유해가스인 CO, HC, NO_X을 모두 산화 혹은 환원시켜 제거해 주도록 된 촉매 컨버어터를 말하는 것이다.

그런데, 자동차 배기가스 중의 유해가스 발생량은 혼합기의 농도(공연비), 기관의 회전속도, 부하, 온도, 압축비, 점화시기 등 여러가지 요인에 의해 변화하는데, 이중 기본적인 요인은 공연비로서, 그 관계는 환원시킬 유해가스(NO_X)와 산화시킬 유해가스(CO, HC)의 발생량은 서로 상반관계에 있다. 즉, 공연비가 농후(rich) 해지면 CO와 HC의 발생량은 증가하고, NO_X의 발생량은 감소하는 반면, 역으로 공연비가 희박(lean) 해지면 NO_X의 발생량이 증가하고, CO와 HC의 발생량은 감소하게 되는 것이다.

또한, NO_X는 배기가스 중 산소가 거의 없는 상태에서 질소와 산소로 분해되어 환원될 수 있으므로, 공연비가 농후한 조건에서 그 처리율이 높아지게 되고, CO와 HC는 배기가스 중 산소가 존재하는 상태에서 산화되어 이산화탄소 및 물로 변할 수 있으므로, 공연비가 희박한 조건에서 그 처리율이 높아지게 된다.

따라서 상기의 1베드 2원 타입(1-bed 2-way), 1베드 3원 타입(1-bed 3-way), 2베드 3원 타입(2-bed 3-way) 등의 종래의 촉매 컨버어터에 의해, CO, HC 및 NO_X을 모두 효율적으로 처리하기 위해서는 공연비가 절충된 일정 범위내로 되어야 하고, 이에 따라 차량의 운전상태가 변하더라도 공연비를 제어하여 항상 일정한 범위내로 유지시켜 주는 장치, 배기계통에 O₂센서를 설치하고 배기가스에서 구한 공연비를 전자제어수단으로 피드 백(feed back) 제어하여 공연비를 일정하게 유지시켜 주는 연료분사장치가 필요하게 되는 것이다.

즉, 종래의 촉매 컨버어터 중 상기 1베드 2운 타입은 HC와 CO만을 산화시켜주는 것이므로 논외로 하고, 먼저 1베드 3원 타입(1-bed 3-way) 촉매 컨버어터에 대해 살펴보면, 3원촉매가 함께 들어 있는 하나의 챔버를 배기가스가 통과함으로써 그중 유해가스가 동시에 산화 또는 환원되어 제거되기 때문에, 공연비는 14.7:1에 거의 근접한 범위가 되어야 유해가스가 제대로 처리될 수 있으며, 그 공연비는 연료분사장치에서 O₂센서(sensor)를 통해 전자제어수단으로 제어되게 되어 있다.

또한 종래의 촉매 컨버어터 중 2베드 3원 타입(2-bed 3-way) 촉매 컨버어터는, 환원촉매 챔버 및 산화촉매 챔버의 2개의 챔버로 되어 있고 그 중간에는 급기관이 설치된 구조로 되어 있으면서, 배기가스가 먼저 환원촉매 챔버를 통해 들어가도록 배기계통 중에 설치되어 있기 때문에, 상기 1베드 3원 타입 촉매 컨버어터에 비해 공연비의 범위가 더욱 넓어질 수 있다. 즉 1베드 3원 타입 촉매 컨버어터에서는 공연비가 농후(rich)한 경우에는 배기가스 중에 산소가 존재하지 않아 배기가스 중의 NOx만이 환원촉매에 의해 효율적으로 처리될 수 있지만, 2베드 3원 타입 촉매 컨버어터에서는 일차적으로 환원챔버에 의해 NO_X가 처리된 후 급기관을 통해 산소가 추가로 공급된 상태에서 산화챔버에서 2차적으로 HC와 CO가 처리되도록 되어 있기 때문에, 공연비가 농후(rich)한 경우에도 3가지 유해가스가 모두 효울적으로 제거될 수 있는 것이다.

그런데, 상기한 종래의 촉매컨버터는 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라 작동시에 비교적 큰 소음이 발생하게 된다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소음이 저감되고 간단하게 구성되어 유해물질 발생을 저감시킬 수 있도록 되어 있는 자동차의 촉매컨버터를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 자동차의 촉매컨버터를 도시한 구성도,

도 2는 종래 자동차의 엔진의 실린더장치와 배기장치 부분을 도시한 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:연결관2:촉매컨버터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 자동차의 촉매컨버터에 있어서, 통형상을 가지고, 엔진의 실린더장치와, 배기장치를 연결하는 연결관 사이에 설치되며, 입구측 내경이 출구측 내경보다 크도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 촉매컨버터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 촉매컨버터는 원뿔체 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기한 기술구성에 의해, 실린더장치로부터 연결관을 통해 배기장치 측으로 유동하는 유해한 배기가스는 촉매컨버터를 통과하면서 무해한 가스로 바뀌게 된다.

이때, 촉매컨버터의 내벽면을 타고 배기가스가 슬라이딩 유동하면서 그 소음이 비교적 저감될 수 있게 된다.

이에 따라, 소음이 저감되고 간단하게 구성되어 유해물질 발생을 저감시킬 수 있게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 자동차의 촉매컨버터(2)를 도시한 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자동차의 촉매컨버터(2)는 통형상을 가지고, 엔진의 실린더장치와 배기장치를 연결하는 연결관(1) 사이에 설치되며, 입구측 내경이 출구측 내경보다 큰 원뿔체 형상을 가지고 있다.

이러한 구성에 의해, 실린더장치로부터 연결관(1)을 통해 배기장치 측으로 유동하는 유해한 배기가스는 촉매컨버터(2)를 통과하면서 무해한 가스로 바뀌게 된다. 이때, 촉매컨버터(2)의 내벽면을 타고 배기가스가 슬라이딩 유동하면서 그 소음이 비교적 저감될 수 있게 된다.

이에 따라, 소음이 저감되고 간단하게 구성되어 유해물질 발생을 저감시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 자동차의 촉매컨버터(2)에 의하면, 소음이 저감되고 간단하게 구성되어 유해물질 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 자동차의 촉매컨버터에 있어서, 통형상을 가지고, 엔진의 실린더장치와 배기장치를 연결하는 연결관 사이에 설치되며, 입구측 내경이 출구측 내경보다 크도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 촉매컨버터.
2. 제1항에 있어서, 원뿔체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 촉매컨버터.