KR19980051022A - Bypass Auxiliary Catalytic Inverter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이패스 보조 촉매 변환장치에 관한 것으로, 종래에는 배기관의 직경과 동일한 크기의 바이패스 배기관이 별도로 추가되며, 각각의 배기관 및 바이패스 배기관에 설치되는 전자밸브 및 릴레이 등의 부피가 커 협소한 엔진룸 또는 언더바디 등에 장착하는 것이 현실적으로 매우 어려운 실정이다.The present invention relates to a bypass auxiliary catalytic converter, and in the related art, a bypass exhaust pipe having a diameter equal to that of an exhaust pipe is separately added, and a large volume of solenoid valves and relays installed in each exhaust pipe and the bypass exhaust pipe is large. It is very difficult to be mounted on an engine room or underbody in reality.
따라서 본 발명은, 배기 다기관에서 배출되는 가스의 일부를 주 촉매 변환장치로 바이패스할 수 있도록 보조촉매 변환장치의 입구측 및 출구측 배기관에 연결되며, 그 직경이 배기관의 직경보다 작은 바이패스 배기관과 상기 바이패스 배기관으로 흐르는 가스를 개폐할 수 있도록 상기 바이패스 배기관의 일단에 설치되는 바이패스 밸브와 상기 바이패스 밸브를 제어하고 전기를 공급하기 위해 상기 배이패스 밸브에 전기적으로 연결된 전기장치 를 포함하는 바이패스 보조촉매 변환장치를 제공함으로써, 장치의 부피를 줄여 양산적용에 유리하며, 질소산화물의 정화에 우수한 효과를 가져올 수 있다.Accordingly, the present invention is connected to the inlet and outlet side exhaust pipe of the co-catalyst converter to bypass a portion of the gas discharged from the exhaust manifold to the main catalytic converter, the bypass exhaust pipe whose diameter is smaller than the diameter of the exhaust pipe And an bypass valve installed at one end of the bypass exhaust pipe so as to open and close gas flowing into the bypass exhaust pipe, and an electrical device electrically connected to the bypass valve for controlling and supplying electricity to the bypass valve. By providing a bypass co-catalyst converter, it is advantageous to mass production by reducing the volume of the device, it can bring an excellent effect on the purification of nitrogen oxides.
Description
본 발명은 배기 후처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기 다기관으로부터 배출되는 유해 가스를 무해 가스로 변환시키는 바이패스 보조촉매 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust aftertreatment device, and more particularly, to a bypass co-catalyst converter for converting harmful gas discharged from an exhaust manifold into a harmless gas.
근래에 들어와서 세계적으로 관심이 고조되고 있는 환경문제의 하나로 화석연료를 사용한 내연기관의 배출가스 유해성분이 대기를 오염시키는 문제가 대두되고 있으며, 최근에 들어와서는 이와같은 내연기관의 배출가스에 의한 공해를 줄이기 위하여 배기 규제가 해를 거듭할수록 강화되고 있다.In recent years, one of the environmental issues that are gaining global attention is the problem that harmful components of the exhaust gas of internal combustion engines using fossil fuels are polluting the air. In order to reduce pollution, exhaust regulations are being tightened year after year.
자동차의 배출가스중의 유해성분은 미연 탄화수소계, 일산화탄소계, 산화질소계가 주를 이루고 있으며, 현재 일반적으로 자동차에 부착하고 있는 삼원촉매장치로 상기 규제를 만족하기 어려운 성분은 미연 탄화수소와 일산화탄소이다.The harmful components in the exhaust gas of automobiles are mainly unburned hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides. Currently, three-way catalysts that are generally attached to automobiles are unburned hydrocarbons and carbon monoxide.
이는 미연 탄화수소와 일산화탄소 전체 배출량의 약 90 % 이상이 시동초기(시동후 100초 이내)에 발생하는데 기인하는 것으로 시동초기에는 삼원촉매의 온도가 활성화 온도영역(300℃이상)에 도달하지 못하므로 유해가스의 정화반응이 일어나지 못하고 그대로 대기 중으로 배출되기 때문이다.This is due to the fact that more than 90% of the total emissions of unburned hydrocarbons and carbon monoxide are generated at the beginning of startup (within 100 seconds after startup), and since the temperature of the three-way catalyst does not reach the activation temperature range (above 300 ℃) at the beginning, This is because gas purification does not occur and is discharged to the atmosphere.
따라서 시동초기 배출가스의 정화율은 배출가스 규제를 만족하느냐 못하느냐하는 매우 중요한 문제이다.Therefore, the purification rate of the initial start-up exhaust gas is a very important problem whether or not to meet the emission regulations.
시동초기의 배출가스 중 유해성분을 정화하기 위해서는 현재의 삼원촉매 외에 촉매의 활성화를 앞당기는 추가적인 장치가 필요하다.In addition to the current three-way catalyst, additional equipment to accelerate the activation of the catalyst is required to purify the harmful components in the exhaust gas of the initial start-up.
이러한 장치중의 하나로 엔진의 배기 폐열을 이용하는 방법으로 소형의 보조 촉매 변환장치(CCC Close Coupled Catalyst)를 추가로 엔진에 근접시키는 방법이 있다.One such device is a method of using the exhaust waste heat of the engine to further close a small CCC (CCC Close Coupled Catalyst) to the engine.
즉, 엔진에서 배출되는 연소가스의 온도는 배기 다기관을 지나면서 900℃의 고온을 유지하나 삼원촉매 변환장치가 장착되어 있는 위치(엔진으로부터 약 120㎝)에 도달하게 되면 주위로의 열 손실에 의해 500∼600℃로 냉각되게 된다. 따라서, 소형의 보조촉매 변환장치를 엔진에 최대한 근접시켜 고온의 열을 최대한 이용하는 것이 중요하다. 엔진에서 배출되는 열량은 엔진의 배기량과 직접적인 관계가 있으며, 엔진의 운전조건이 정해지면 배출되는 열량은 일정해진다.In other words, the temperature of the combustion gas discharged from the engine is maintained at a high temperature of 900 ° C through the exhaust manifold, but when it reaches the position where the three-way catalytic converter is installed (about 120 cm from the engine), It cools to 500-600 degreeC. Therefore, it is important to use a small cocatalyst converter as close to the engine as possible to utilize the high temperature heat. The amount of heat emitted from the engine is directly related to the displacement of the engine, and the amount of heat emitted becomes constant when the operating conditions of the engine are determined.
도 1에는 이와같은 보조 촉매 변환장치가 채용된 일반적인 배기 후처리 장치가 도시되어 있다.1 shows a general exhaust aftertreatment apparatus employing such a cocatalyst.
이는, 배기 다기관(1)과 인접된 위치에는 배기관(2)을 통해 보조 촉매 변환장치(3)가 위치되며, 이 보조촉매 변환장치(3)와 인접된 위치에는 역시 배기관(2)을 통해 연결되며 보조촉매 변환장치(3)에 비하여 상대적으로 낮은 온도에서 작동하는 주 촉매 변환장치(UCC Underbody Catalytic Converter 4)가 위치된다. 그리고 이 주 촉매 변환장치(4)는 배기가스가 배출될 때 배출 소음을 방지하기 위해 마련된 머플러(5)와 배기관(2)을 통해 연결된다.This means that the co-catalyst converter 3 is located in the position adjacent to the exhaust manifold 1 via an exhaust pipe 2, which is also connected to the co-catalyst converter 3 via an exhaust pipe 2. And a primary catalytic converter (UCC Underbody Catalytic Converter 4) operating at a relatively low temperature compared to the cocatalyst converter (3). And this main catalytic converter 4 is connected via the muffler 5 and the exhaust pipe 2 provided to prevent the exhaust noise when the exhaust gas is discharged.
도 2에는 이와같은 배기 후처리 장치에 있어서, 특히 배기 다기관(1)과 인접되게 위치되어 배기가스 중의 유해 가스를 정화(淨化)시키는 보조 촉매 변환장치(3)가 도시되어 있으며, 이는 일반적인 촉매 변환장치와 크게 다르지 않다.In this exhaust aftertreatment device, in particular, an auxiliary catalytic converter 3 is shown which is located adjacent to the exhaust manifold 1 to purify the noxious gas in the exhaust gas. Not very different from the device.
이는, 장치의 골격을 유지하고 있는 세라믹 또는 금속으로 제조된 담체(6)와 담체 위에 얇게 도포되어 배출가스 내의 유해성분 저감기능을 담당하는 워시코트(Washcoat)와 귀금속(Pt, Pd, Rh)(도면상 미도시됨) 담체(6)를 기계적인 충격과 열적 충격에서 보호하는 매트(mat 7) 이들을 둘러싸고 있는 하우징(8)으로 구성된다.This is applied to the support 6 made of a ceramic or metal holding the backbone of the device, and a washcoat and a noble metal (Pt, Pd, Rh) (coated thinly on the support to serve to reduce harmful components in the exhaust gas) ( Not shown in the figure). The mat 6 protects the carrier 6 from mechanical and thermal shocks and consists of a housing 8 surrounding them.
이와같은 구성을 갖는 보조촉매 변환장치는 배출가스 내에 존재하는 에너지만으로 촉매가 활성화 온도 영역에 도달하여야 하므로 주위로의 열 손실을 줄이고 가스 내 에너지를 최대한 이용하기 위하여 일반적으로 엔진에 최대한 근접하여 장착하여야 하나, 엔진에 너무 근접시킬 경우 800℃ 이상의 고온이 촉매 및 워시코트 등에 접하게 되어 내구성이 저하되는 문제를 야기한다.Since the catalyst has to reach the activation temperature range only with the energy present in the exhaust gas, the cocatalyst converter having such a configuration should be installed as close to the engine as possible in order to reduce heat loss to the surroundings and make the most of the energy in the gas. However, when too close to the engine, a high temperature of 800 ° C. or more comes into contact with the catalyst, the washcoat, and the like, which causes a problem of deterioration in durability.
또한, 보조촉매 변환장치가 활성화 된 경우에 보조촉매 변환장치에서 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC) 성분의 95% 이상이 정화되므로 주 촉매 변환장치에서 질소산화물(NOX)을 질소가스(N2) 및 산소가스(O2)로 환원시키기 위한 환원제로서의 일산화탄소와 탄화수소의 양이 부족하여 결과적으로 질소산화물의 정화에 효과적이지 못한 경우가 발생된다.The auxiliary catalytic converter is enabled, the carbon monoxide on the secondary catalytic converter to the (CO) and hydrocarbons (HC), so more than 95% of the purifying nitrogen oxide in the main catalytic converter of the component (NO X) to a nitrogen gas (N 2 ) And insufficient amounts of carbon monoxide and hydrocarbons as reducing agents for reducing to oxygen gas (O 2 ), resulting in inefficiency in purifying nitrogen oxides.
종래에도 이와같은 문제를 보완하기 위해 배출가스를 바이패스(by-pass)시키는 방법이 제안되어 있다.Conventionally, a method of bypassing the exhaust gas has been proposed to solve such a problem.
도 3은 종래의 바이패스 보조촉매 변환장치를 도시한 구성도로서, 촉매가 활성화되기 이전의 냉 시동 이후 초기 수분 동안은 배출가스가 보조촉매 변환장치로 흐르게하여 보조촉매 변환장치의 촉매를 빠르게 활성화 시켜 유해성분을 제거하고, 주 촉매 변환장치가 활성화된 이후에는 보조촉매 변환장치로 흐르는 배출가스를 바이패스시켜 보조촉매 변환장치를 통과하지 않고 주 촉매 변환장치로 흐르게 하므로써, 정화작용은 연속적으로 이루어지며 보조촉매 변환장치는 고온에 노출되는 시간이 줄어들어 내구성이 향상되는 방법이다.3 is a block diagram illustrating a conventional bypass cocatalyst converter, in which exhaust gas flows into the cocatalyst converter for an initial few minutes after a cold start before the catalyst is activated, thereby rapidly activating the catalyst of the cocatalyst converter. By removing the harmful components, and after the main catalytic converter is activated, the exhaust gas flowing through the co-catalyst converter is bypassed to flow to the main catalyst converter without passing through the co-catalyst converter. The co-catalyst converter is a method of improving durability by reducing the time to be exposed to high temperatures.
도시된 바와 같이, 이와같은 종래의 바이패스 보조촉매 변환장치의 구성은 배기 다기관(1), 배기관(2), 주 촉매 변환장치(4), 보조촉매 변환장치(3)로 이루어지는 배기 후처리 장치에 있어서, 보조촉매 변환장치(3)의 입구측 및 출구측 배기관(2)에 배기 다기관(1)에서 배출되는 가스의 전량을 직접 주 촉매 변환장치(4)로 바이패스할 수 있는 바이패스 배기관(9)이 설치되고, 배기관으로 흐르는 배출가스 흐름을 흐름을 개폐하기 위해 보조촉매 변환장치(3)의 입구측 배기관(2) 및 바이패스 배기관(9)의 일단에 전자 밸브(10)가 설치되고, 이 전자 밸브(10)를 제어하고 전기를 공급하기 위한 전기장치(11)가 마련되어 구성된다.As shown, such a conventional bypass cocatalyst converter has an exhaust aftertreatment device consisting of an exhaust manifold 1, an exhaust pipe 2, a main catalytic converter 4, and a cocatalyst converter 3. Bypass exhaust pipe which can directly bypass the total amount of gas discharged from the exhaust manifold 1 to the main catalytic converter 4 in the inlet and outlet exhaust pipes 2 of the cocatalyst converter 3. (9) is provided, and the solenoid valve (10) is installed at one end of the inlet side exhaust pipe (2) and the bypass exhaust pipe (9) of the cocatalyst converter (3) to open and close the flow of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe. Then, the electric device 11 for controlling this solenoid valve 10 and supplying electricity is provided and comprised.
그러나 이와같은 바이패스 보조촉매 변환장치를 구비한 배기 후처리 장치를 차량에 장착할 때에 다음과 같은 문제점이 발생된다.However, the following problems arise when the exhaust post-treatment device including the bypass co-catalyst converter is mounted on a vehicle.
통상적으로 배기관(2)의 지름은 60∼80㎜ 정도로 이와 동일한 직경의 바이패스 배기관(9)이 별도로 추가되며, 각각의 배기관(2) 및 바이패스 배기관(9)에 설치되는 전자밸브(10) 및 이의 작동을 위한 릴레이 등이 구비된 전기장치(11)의 부피가 커 협소한 엔진룸 또는 언더바디 등에 장착하는 것은 필연적으로 실내공간의 축소를 가져오므로 현실적으로 양산 적용은 매우 어려운 실정이다.Typically, the exhaust pipe 2 has a diameter of about 60 to 80 mm, and a bypass exhaust pipe 9 having the same diameter is separately added, and the solenoid valve 10 installed in each of the exhaust pipe 2 and the bypass exhaust pipe 9. And mounting to a narrow engine room or underbody, such as a large volume of the electrical device 11 equipped with a relay for its operation inevitably leads to a reduction in the interior space is practically difficult to apply the mass production.
특히, 4 기통 엔진까지는 배기관이 1 개이나, 6 기통 이상이 되면 배기관이 통상 2 개를 설치하게 되는데 바이패스 보조촉매 변환장치를 장착할 경우 배기관의 수가 2 배로 늘어나게 되어 실내공간의 축소 및 비용상승 등으로 보조촉매 변환장치의 본래의 장점인 이중 조작 및 취급의 용이성과 생산단가의 저렴성 등이 사라지게 된다.In particular, up to four-cylinder engines have one exhaust pipe, but when six cylinders or more are installed, two exhaust pipes are normally installed.When the bypass co-catalyst converter is installed, the number of exhaust pipes is doubled, which reduces the space and increases the cost. This eliminates the inherent advantages of the co-catalyst converter, the ease of handling and handling, and the low cost of production.
또한, 주촉매 변환장치가 활성화된 이 후에는 바이패스 배기관에 의하여 주촉매 변환장치만 작동할 경우 배기가스의 정화반응은 일산화탄소(CO)가 산소(O2)와 먼저 반응하여 정화되고 질소산화물(NOX)은 2 차적으로 나머지 일산화탄소(CO)와 반응하여 점화되기 때문에 대부분의 일산화탄소(CO)가 먼저 정화된 뒤에는 질소산화물(NOX)의 정화율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, after the main catalyst converter is activated, if only the main catalyst converter is operated by the bypass exhaust pipe, the purification of the exhaust gas is performed by purifying carbon monoxide (CO) first with oxygen (O 2 ) and purifying nitrogen oxides ( NO X ) secondaryly reacts with the rest of the carbon monoxide (CO) and thus ignites, and since most of the carbon monoxide (CO) is first purified, there is a problem that the purification rate of nitrogen oxides (NO X ) is lowered.
따라서, 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바이패스 보조촉매 변환장치를 구비한 배기 후처리 장치를 차량에 장착하는데 있어서 장치가 간단하고 소형으로 이루어져 실내공간을 축소시키지 않으면서도 엔진룸 또는 언더바디에 장착할 수 있으며, 사용 부품수의 최소화로 비용의 절감 및 질소산화물의 정화기능이 우수한 바이패스 보조촉매 변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve such a conventional problem, the device is simple and compact in mounting the exhaust after-treatment device having a bypass co-catalyst converter in the vehicle engine without reducing the interior space The purpose of the present invention is to provide a bypass co-catalyst converter that can be installed in a room or underbody and has excellent cost reduction and nitrogen oxide purification by minimizing the number of parts used.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 배기 다기관, 배기관, 주 촉매 변환장치 및 보조촉매 변환장치를 포함하는 배기 후처리 장치에 있어서, 탄화수소와 일산화탄소의 정화에 유리한 산화 촉매를 위주로 하는 보조촉매 변환장치와 질소산화물의 정화에 유리한 환원 촉매를 위주로 하는 주 촉매 변환장치와 배기 다기관에서 배출되는 가스의 일부를 주 촉매 변환장치로 바이패스할 수 있도록 보조촉매 변환장치의 입구측 및 출구측 배기관에 연결되며, 그 직경이 배기관의 직경보다 작은 바이패스 배기관과 상기 바이패스 배기관으로 흐르는 가스를 개폐할 수 있도록 상기 바이패스 배기관의 일단에 설치되는 바이패스 밸브와 상기 바이패스 밸브를 제어하고 전기를 공급하기 위해 상기 배이패스 밸브에 전기적으로 연결된 전기장치가 마련된 바이패스 보조촉매 변환장치를 제공한다.The present invention for realizing the above object is a co-catalyst converter comprising an exhaust manifold, an exhaust pipe, a main catalytic converter and a co-catalyst converter, wherein the co-catalyst is mainly focused on an oxidation catalyst for the purification of hydrocarbons and carbon monoxide. It is connected to the inlet and outlet side exhaust pipes of the main catalyst converter to bypass the main catalytic converter mainly focused on the reduction catalyst, which is advantageous for the purification of nitrogen oxides, and the exhaust gas from the exhaust manifold. To control the bypass valve and the bypass valve installed at one end of the bypass exhaust pipe so as to open and close the bypass exhaust pipe having a diameter smaller than the diameter of the exhaust pipe and the gas flowing into the bypass exhaust pipe. By-pass provided with electrical device electrically connected to the bypass valve It provides a scan auxiliary catalytic converter.
도 1은 종래의 배기 후처리 장치를 개념적으로 도시한 구성도.1 is a block diagram conceptually showing a conventional exhaust aftertreatment device.
도 2는 종래의 보조촉매 변환장치의 내부를 보인 일부 절제 사시도,2 is a partially cutaway perspective view showing the inside of a conventional co-catalyst converter,
도 3은 종래의 바이패스 보조촉매 변환장치가 구비된 배기 후처리 장치의 구성도.3 is a block diagram of an exhaust post-treatment apparatus equipped with a conventional bypass co-catalyst converter.
도 4는 본 발명에 따른 바이패스 보조촉매 변환장치가 구비된 배기 후처리 장치의 구성도.4 is a block diagram of an exhaust aftertreatment apparatus equipped with a bypass co-catalyst converter according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 배기 다기관 2 : 배기관1: exhaust manifold 2: exhaust duct
3 : 보조촉매 변환장치 4 : 주 촉매 변환장치3: co-catalyst inverter 4: main catalytic inverter
20 : 바이패스 배기관 22 : 전자밸브20: bypass exhaust pipe 22: solenoid valve
24 : 릴레이24: relay
이하 본 발명에 따른 배기 후처리 장치의 보조 촉매 변환장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the auxiliary catalytic converter of the exhaust aftertreatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 바이패스 보조촉매 변환장치가 구비된 배기 후처리 장치의 구성도이다.4 is a block diagram of an exhaust post-treatment apparatus equipped with a bypass co-catalyst converter according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 바이패스 보조촉매 변환장치가 구비된 배기 후처리 장치는 자동차의 엔진의 일부품인 배기 다기관(1)과 인접된 위치에 배기관(2)을 통해 보조 촉매 변환장치(3)가 설치되며, 이 보조촉매 변환장치(3)와 인접된 위치에 역시 배기관(2)을 통해 연결되며 보조 촉매 변환장치(3)에 비하여 상대적으로 낮은 온도에서 작동하는 주 촉매 변환장치(UCC Underbody Catalytic Converter 4)가 설치된다.As shown, the exhaust aftertreatment apparatus equipped with the bypass cocatalyst converter according to the present invention is provided with an auxiliary catalytic converter through an exhaust pipe 2 adjacent to an exhaust manifold 1 that is a part of an engine of a vehicle. 3) and a main catalytic converter (UCC) operating at a relatively lower temperature than the cocatalyst converter (3), also connected via an exhaust pipe (2) at a location adjacent to the cocatalyst converter (3). Underbody Catalytic Converter 4) is installed.
그리고 이 주 촉매 변환장치(4)의 출구측에는 배기가스가 배출될 때 배출 소음을 방지하기 위한 머플러(5)가 배기관(2)을 통해 연결된다.In addition, a muffler 5 is connected to the outlet side of the main catalytic converter 4 to prevent exhaust noise when the exhaust gas is discharged through the exhaust pipe 2.
여기서, 주 촉매 변환장치(4) 및 보조촉매 변환장치(3)의 내부구성은 도면상 미도시되어 있으나, 도 3에 도시된 보조촉매 변환장치의 일예와 크게 다르지 않다.Here, the internal configurations of the main catalytic converter 4 and the cocatalyst converter 3 are not shown in the drawing, but are not significantly different from the example of the cocatalyst converter shown in FIG.
즉, 장치의 골격을 유지하고 있는 세라믹 또는 금속으로 제조된 담체(6)와 담체 위에 얇게 도포되어 배출가스 내의 유해성분 저감기능을 담당하는 워시코트(Washcoat)와 귀금속(Pt, Pd, Rh)(도면상 미도시됨) 담체(6)를 기계적인 충격과 열적 충격에서 보호하는 매트(mat 7) 이들을 둘러싸고 있는 하우징(8)으로 각각 구성된다.That is, a washcoat and a precious metal (Pt, Pd, Rh) (thinned on the support 6 and the support made of a ceramic or metal holding the backbone of the device to reduce the harmful components in the exhaust gas (Pt, Pd, Rh) ( Not shown in the figure), each of which consists of a housing 8 surrounding the mat 7 which protects the carrier 6 from mechanical and thermal shocks.
여기서 보조촉매 변환장치(3)에 사용하는 촉매는 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 정화에 유리한 산화촉매, 예를들면 Pt, Rh 성분을 주성분으로 하는 촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 주 촉매 변환장치(4)에는 질소산화물(NOX)의 정화에 유리한 환원촉매, 예를 들면 Pd 성분을 주성분으로 하는 촉매를 사용한다.The catalyst used in the co-catalyst converter 3 is preferably an oxidation catalyst that is advantageous for the purification of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), for example, a catalyst containing Pt and Rh as a main component. In the converter 4, a reducing catalyst which is advantageous for the purification of nitrogen oxides (NO X ), for example, a catalyst whose main component is a Pd component is used.
한편, 배기 다기관(1)에서 배출되는 가스의 일부를 주 촉매 변환장치(4)로 바이패스할 수 있도록 보조촉매 변환장치(3)의 입구측 및 출구측 배기관(2)에 연결되며, 그 직경이 배기관(2)의 직경보다 작은 바이패스 배기관(20)과 상기 바이패스 배기관(20)으로 흐르는 가스를 개폐할 수 있도록 상기 바이패스 배기관(20)의 일단에 설치되는 바이패스 밸브와 상기 바이패스 밸브를 제어하고 전기를 공급하기 위해 상기 배이패스 밸브에 전기적으로 연결된 전기장치가 설치된다.On the other hand, it is connected to the inlet and outlet side exhaust pipes 2 of the cocatalyst converter 3 so that a part of the gas discharged from the exhaust manifold 1 can be bypassed to the main catalytic converter 4, and the diameter The bypass valve 20 and the bypass valve installed at one end of the bypass exhaust pipe 20 so as to open and close the gas flowing into the bypass exhaust pipe 20 and the bypass exhaust pipe 20 smaller than the diameter of the exhaust pipe 2. An electrical device is provided that is electrically connected to the bypass valve to control the valve and supply electricity.
이때, 바이패스 밸브로는 전기적 신호에 따라 개폐되는 전자밸브(22)가 적당하며, 전기장치로는 상기 전자밸브(22)를 제어할 수 있는 릴레이(24)가 바람직하다.At this time, the bypass valve is suitable for the solenoid valve 22 to be opened and closed in accordance with the electrical signal, the electric device is preferably a relay 24 that can control the solenoid valve 22.
한편, 바이패스 배기관(20)의 직경을 통상의 배기관(2)의 직경의 10∼50%가 바람직하다.On the other hand, the diameter of the bypass exhaust pipe 20 is preferably 10 to 50% of the diameter of the normal exhaust pipe 2.
이와같이 구성된 본 발명의 보조촉매 변환장치가 구비된 배기 후처리 장치의 작동 예를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation example of the exhaust after-treatment device equipped with the co-catalyst converter of the present invention configured as described above are as follows.
자동차의 배출가스중의 유해 성분은 미연 탄화수소계, 일산화탄소계, 산화질소계가 주를 이루고 있으며, 특히 미연 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)는 전체 배출량의 90% 이상이 시동후 100초 이내의 시동초기에 발생된다.The main components of the exhaust gas of automobiles are unburned hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides. Especially, unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) are started within 100 seconds after starting 90% of the total emissions. Occurs early
한편, 삼원촉매 방식을 이용하는 촉매는 통상적으로 300℃ 이상에서 반응이 활성화되는데 이러한 촉매가 활성화되기 이전의 시동초기 등과 같은 냉 시동의 경우에는 바이패스 배기관(20)의 전자밸브(22)를 닫아 모든 배출가스가 배기관(2)을 통해 보조촉매 변환장치(3)를 거쳐 주 촉매 변환장치(4)로 흐를 수 있도록하여 배기가스의 폐열에 의해 보조촉매 변환장치(3)의 촉매 활성화 도달 시간을 단축시킴으로써 보조촉매 변환장치(3)의 촉매를 빠르게 활성화시켜 미연 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)를 최대한 정화한다.On the other hand, the catalyst using the three-way catalyst method is typically activated at 300 ℃ or more, in the case of cold start, such as the initial start before the catalyst is activated, the solenoid valve 22 of the bypass exhaust pipe 20 by closing all Allow exhaust gas to flow through the exhaust pipe (2) through the cocatalyst converter (3) to the main catalytic converter (4), thereby reducing the catalyst activation arrival time of the cocatalyst converter (3) by the waste heat of the exhaust gas. In this way, the catalyst of the cocatalyst converter 3 is quickly activated to purify unburned hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) as much as possible.
한편, 질소산화물(NOX)의 환원작용은 주 촉매 변환장치(4)에서 이루어지며, 하기의 주된 반응식으로 표현할 수 있다.On the other hand, the reduction of the nitrogen oxide (NO X ) is made in the main catalytic converter 4, it can be expressed by the following main reaction formula.
상기 식에서 알 수 있는 바와 같이, 질소산화물(NOX)의 환원반응에는 일산화탄소(CO)와 미연 탄화수소(HC) 및 이들의 산화과정에서 생성된 수소(H2)가 반응물이며, 생성물은 질소가스(N2), 이산화탄소(CO2) 및 수분(H2O)이다.As can be seen from the above formula, in the reduction reaction of nitrogen oxide (NO X ), carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon (HC) and hydrogen (H 2 ) generated during the oxidation thereof are reactants, and the product is nitrogen gas ( N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ) and moisture (H 2 O).
즉, 질소산화물(NOX)이 질소기체(N2) 및 산소기체(O2) 등으로 환원되기 위해서는 환원제로서 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)가 필요한 반면에, 보조촉매 변환장치(3)의 촉매가 활성화되면 보조촉매 변환장치(3)를 통과하는 배출가스의 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)는 95 % 이상 정화되므로 주 촉매 변환장치(4)에서 질소산화물(N0X)과 반응할 양이 부족하게 됨을 알 수 있다.That is, in order to reduce nitrogen oxides (NO X ) to nitrogen gas (N 2 ), oxygen gas (O 2 ), etc., carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) are required as reducing agents, while the co-catalyst converter 3 When the catalyst is activated, carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) of the exhaust gas passing through the cocatalyst converter 3 are purified at least 95%, and thus react with nitrogen oxides (N0 X ) in the main catalytic converter 4. It can be seen that the amount is short.
따라서, 일정시간 경과 후, 주 촉매 변환장치(4)가 활성화되면 릴레이(24)에 의해 전자밸브(22)가 열려 보조촉매 변환장치(3)를 거치지 않은 상태의 유해가스의 일부를 바이패스 배기관(20)을 통해 바이패스시켜 주 촉매 변환장치(4)로 흐르게 하면, 주 촉매 변환장치(4)에서 질소산화물을 정화하는데 필요한 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)가 존재한 배기가스가 공급되므로 질소산화물(NOX)의 환원반응은 원활하게 진행된다.Therefore, after a certain period of time, when the main catalytic converter 4 is activated, the solenoid valve 22 is opened by the relay 24 to bypass a part of the harmful gas without passing through the cocatalyst converter 3. Bypassing through 20 to the main catalytic converter 4, the exhaust gas containing hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) necessary for purifying nitrogen oxides in the main catalytic converter 4 is supplied. Reduction of nitrogen oxides (NO X ) proceeds smoothly.
이와같은 본 발명은 종래의 바이패스 보조 촉매 변환장치와 대비해 볼 때 바이패스 배기관(20)의 직경이 훨씬 작아 부피를 차지하지 않으며, 전자밸브(22) 및 릴레이(24) 부품수를 각각 반으로 줄일 수 있어 차량의 실내공간을 확보하면서도 엔진룸이나 언더바디에 장착할 수 있어 양산적용에 유리함을 알 수 있다.The present invention does not occupy a volume because the diameter of the bypass exhaust pipe 20 is much smaller than that of the conventional bypass auxiliary catalytic converter, and the number of parts of the solenoid valve 22 and the relay 24 is halved. Since it can be reduced, it can be installed in the engine room or underbody while securing the interior space of the vehicle, which is advantageous for mass production.
한편, 전술한 본 고안은 보조 촉매 변환장치에 적용된 것을 예시하여 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 유해가스의 정화를 위하여 담체를 갖는 각종 장치 등에도 용이하게 적용할 수 있는 것은 당업자라면 충분히 주지(周知)할 수 있을 것이다.On the other hand, the present invention described above has been described by way of example to be applied to the auxiliary catalytic converter, but is not limited thereto, it is well known to those skilled in the art that can be easily applied to various devices having a carrier for the purification of harmful gases. You will be able to
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바이패스 보조 촉매 변환장치가 구비된 배기 후처리 장치에 따르면 배기관보다 직경이 작은 바이패스 배기관에 의해 유해가스의 일부를 바이패스시켜 주 촉매 변환장치에 유입될 수 있도록 함으로써 장치의 부피를 줄여 양산적용에 유리하며, 질소산화물의 정화에 우수한 효과를 가져올 수 있다.As described above, according to the exhaust after-treatment apparatus equipped with the bypass auxiliary catalytic converter according to the present invention, a part of the harmful gas is bypassed by a bypass exhaust pipe having a diameter smaller than that of the exhaust pipe so as to be introduced into the main catalytic converter. By reducing the volume of the device is advantageous for mass production application, it can bring an excellent effect on the purification of nitrogen oxides.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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| KR1019960069871A KR19980051022A (en) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Bypass Auxiliary Catalytic Inverter |
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| KR19980051022A true KR19980051022A (en) | 1998-09-15 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2065640A2 (en) | 2007-11-12 | 2009-06-03 | Korea Institute of Energy Research | Gas temperature control apparatus for denox boiler in engine cogeneration plant |
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-
1996
- 1996-12-21 KR KR1019960069871A patent/KR19980051022A/en not_active Application Discontinuation
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