KR19980051025A

KR19980051025A - Catalytic Converter Forming Method

Info

Publication number: KR19980051025A
Application number: KR1019960069875A
Authority: KR
Inventors: 이양구
Original assignee: 박병재; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1996-12-21
Filing date: 1996-12-21
Publication date: 1998-09-15

Abstract

본 발명은 자동차의 배기관에 설치되는 촉매기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉매 컨버터를 제작함에 있어서, 롤 포밍 방식으로 일체로 포밍되게 함으로써, 내구성 및 신뢰성을 충분히 만족시키고, 생산성의 향상 및 에미션 성능을 개선하게 한 촉매 컨버터의 포밍방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst installed in an exhaust pipe of an automobile, and more particularly, in the production of a catalytic converter, by integrally forming by a roll forming method, durability and reliability are sufficiently satisfied, productivity improvement, and emission performance. It relates to a method of forming a catalytic converter that improves the efficiency.

본 발명의 촉매 컨버터의 포밍방법은, 컨버터와 상기 인너 컨버터를 다시 카바하는 아웃터 컨버터를 이루게 함에 있어서,In the forming method of the catalytic converter of the present invention, in forming an outer converter which covers the converter and the inner converter again,

인너 컨버터용 원통 파이프(20)에 담체(11)를 삽입하고 구동하는 롤러(30)에 의해 상기 인너 컨버터용 원통 파이프(20)양단을 소정의 형태로 포밍시켜 인너 컨버터(22)를 형성하는 단계, 그리고 아웃터 컨버터용 원통 파이프(21)에 상기 포밍된 인너 컨버터(22)를 삽입시키고, 구동하는 롤러(30')에 의해 상기 아웃터 컨버터용 원통 파이프(21)양단을 포밍시켜 아웃터 컨버터(23)를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Forming the inner converter 22 by forming both ends of the inner pipe cylindrical pipe 20 in a predetermined form by the roller 30 inserting and driving the carrier 11 into the inner pipe cylindrical pipe 20. And inserting the formed inner converter 22 into the outer converter cylindrical pipe 21, and forming both ends of the outer converter cylindrical pipe 21 by a roller 30 'for driving the outer converter 23. Characterized in that it comprises a step of forming.

이에 따라 제작공수가 줄어 생산성 및 작업성이 향상되고, 일체형 컨버터에 의해 내구성 증대 및 리킹현상이 방지되며, 담체의 수명을 연장시키게 됨과 아울러 촉매기의 신뢰성이 만족되어 에미션이 저감되는 등의 효과를 발휘한다.This reduces productivity and improves workability, improves durability and prevents leaking by an integrated converter, extends the life of the carrier, and satisfies the reliability of the catalyst to reduce emissions. Exert.

Description

Catalytic Converter Forming Method

자동차에서 배출되는 가스에는 배기파이프로부터 나오는 배기가스, 엔진의 크랭크케이스로부터의 블로우바이가스, 및 연료탱크나 기화기의 증발가스 등이 있다.Gases emitted from automobiles include exhaust gas from an exhaust pipe, blow-by gas from an engine crankcase, and evaporation gas from a fuel tank or a carburetor.

배기가스의 주성분은 수증기와 이산화탄소이며, 그 밖에 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물, 탄화수소가 유해물질이다.The main components of the exhaust gas are water vapor and carbon dioxide, and other harmful substances are carbon monoxide, hydrocarbons, nitrogen oxides and hydrocarbons.

이러한 유해 배기가스의 배출을 감소시키기 위해 연료공급방식, 연소방식 등을 일부 개량하여 엔진의 외부에 설치한 장치에 의하여 무해성 가스로 변환시켜서 방출하는 방법을 채택하고 있다.In order to reduce the emission of such harmful exhaust gas, the fuel supply method, the combustion method, and the like have been partially improved, and a method of converting the gas into a harmless gas by means of a device installed outside the engine is adopted.

즉 연소실 관계에 있어서는 압축비의 적정화, 연소실 표면적과 체적비의 적정화, 밸브 오버랩의 적정화를, 흡기계통에서는 흡기다기관의 모양개량, 자동 온도조절방식의 공기청정기 설치, 배기가스 재순환장치 장착을, 연료계통에서는 기화기의 개량, 전자제어 가솔린 분사장치 장착, 감속시 엔진조절장치 장착을, 점화계통에서는 점화장치의 개량, 점화시기 제어장치의 장착을, 배기계통에서는 촉매 변환장치 장착, 2차공기 공급장치 설치 등을 들 수 있다.In relation to the combustion chamber, the compression ratio is appropriate, the combustion chamber surface area and volume ratio are optimized, the valve overlap is optimized. Improvement of carburetor, installation of electronically controlled gasoline injection device, installation of engine control device at deceleration, improvement of ignition device in ignition system, installation of ignition timing control device, installation of catalytic converter in exhaust system, installation of secondary air supply device, etc. Can be mentioned.

배기장치는 엔진의 실린더 내에서 연소한 배기가스를 대기 중으로 방출하는 일련의 장치이며, 다기통 엔진의 각 실린더에서 나오는 배기가스를 모우는 배기다기관과, 배기다기관에서 나오는 배기가스를 대기 중으로 내보내는 강제의 파이프인 배기파이프와, 대기 중으로 방출되는 배기가스의 음압과 음파를 감쇠시키는 소음기(머플러)로 구성된다.Exhaust system is a series of devices that emit combustion gas in the cylinder of the engine to the atmosphere, exhaust manifold collecting the exhaust gas from each cylinder of the multi-cylinder engine, forced exhaust of the exhaust gas from the exhaust manifold to the atmosphere An exhaust pipe, which is a pipe, and a silencer (muffler) that attenuates the sound pressure and sound waves of the exhaust gas emitted into the atmosphere.

이러한 배기장치는 연소실로부터 배출되는 배출가스의 강한 충격음을 약화시키고 완화시켜 일정 이상의 소음수준을 초과하지 않도록 한다. 그러면서도 동시에 배기가스가 유출되는 데 큰 저항을 주지 않아야 하며, 배기가스가 차실내로 유입되지 않아야 한다.Such an exhaust system attenuates and mitigates the strong impact sound of the exhaust gas discharged from the combustion chamber so as not to exceed a certain noise level. At the same time, there should be no great resistance to the outflow of the exhaust gases, and the exhaust gases should not enter the cabin.

배기장치에 가해지는 부하는 다음과 같다.The load on the exhaust system is as follows.

특히 배기장치의 전반부는 고온 열부하와 심한 온도차에 노출된다. 오토기관에서 혼합기의 연소는 약 2000-2500℃ 정도이고, 전부하시에 실린더에서 배출되는 배기가스의 온도는 역 950℃ 정도가 된다.In particular, the first half of the exhaust system is exposed to high temperature heat load and severe temperature difference. In the auto engine, the combustion of the mixer is about 2000-2500 ° C, and the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder at the time of full load is about 950 ° C.

기후의 영향과 겨울철에는 도로에 뿌려지는 염분의 영향으로 배기장치의 전길이에 걸쳐서 외부부식이 발생하게 되고, 연소가스의 응축(수분, 황산염 등)에 의해 특히 배기가스의 후반부에서는 내부부식이 발생한다.Due to the influence of climate and the amount of salt sprayed on the road in winter, external corrosion occurs over the entire length of the exhaust system, and internal corrosion occurs especially in the latter part of the exhaust gas due to the condensation of combustion gases (moisture, sulfate, etc.). do.

또한 차체의 요동, 기관의 진동, 기타 외부충격에 의한 기계적 부하가 배기장치 전길이에 걸쳐서 작용한다.In addition, mechanical loads caused by vehicle fluctuations, engine vibrations, and other external shocks act over the entire length of the exhaust system.

최근에는 배기가스의 정화를 위한 촉매 변환기와, 산소감지기 등을 두고 있다.Recently, catalytic converters for purifying exhaust gas, oxygen detectors, and the like are provided.

본 발명과 관련된 상기 촉매변환기는 배기다기관의 아랫쪽에 설치되어 배기기스의 촉매변환기를 지나갈 때 유해가스의 성분을 낮추어 주는 장치이다. 촉매란 그 자체는 별로 변화하지 않고, 반응물질을 적당한 조건하에서 산화 또는 환원하는 것을 돕는 성질이 있는 물질을 말하는 것으로, 산화촉매, 환원촉매, 삼원촉매가 있다.The catalytic converter according to the present invention is a device installed at the bottom of the exhaust manifold to lower the component of harmful gas when passing through the catalytic converter of the exhaust gas. The catalyst itself does not change very much, and refers to a substance having a property of helping to oxidize or reduce a reactant under appropriate conditions. There are an oxidation catalyst, a reduction catalyst, and a three-way catalyst.

이러한 촉매를 지닌 촉매변환기는 배기다기관이나 소음기쪽에 설치되며 배기가스가 상기 촉매변환기 속을 지나갈 때 담체 속의 귀금속과 산화,환원반응을 일으켜 무해성 가스로 정화시킨다.A catalytic converter with such a catalyst is installed in the exhaust manifold or silencer, and when the exhaust gas passes through the catalytic converter, it causes oxidation and reduction reactions with the noble metal in the carrier to purify it into a harmless gas.

도 1에 종래의 촉매변환기 구성이 단면으로 도시되어 있다.1 shows a conventional catalytic converter configuration in cross section.

도시된 바와 같이 촉매변환기(10)는, 배기다기관과 소음기 사이에 연결 설치된다.As shown, the catalytic converter 10 is connected between the exhaust manifold and the silencer.

촉매변환기(10)는 담체(11)와, 인너 컨버터(12)와, 아웃터 컨버터(13)를 포함한다.The catalytic converter 10 includes a carrier 11, an inner converter 12, and an outer converter 13.

담체(11)는 알루미나를 주원료로 하여 벌집모양의 단면을 가진 원통형의 담체로서, 촉매의 유효면적을 크게 하기 위한 토대로 사용하는 것이며, 알루미나는 열적으로나 기계적으로 안정도가 높고 표면에는 무수히 작은 구멍이 있어 이부분에 촉매인 백금 등의 귀금속을 부착하여 유해 성분의 가스와의 작용면적을 크게 한다.The carrier 11 is a cylindrical carrier having a honeycomb-shaped cross-section with alumina as the main raw material, and is used as a basis for increasing the effective area of the catalyst. The alumina has high thermal and mechanical stability and has numerous small holes on the surface. Precious metals such as platinum, which is a catalyst, are attached to this area to increase the working area of the gas with harmful components.

인너 컨버터(12)는 상기 담체(11)를 안정적으로 고정시키는 담체 케이스로서 양단에 배기가스의 유입구(12a) 및 유출구(12b)가 일체로 형성된다.The inner converter 12 is a carrier case for stably fixing the carrier 11, and the inlet 12a and the outlet 12b of the exhaust gas are integrally formed at both ends.

아웃터 컨버터(13)는 상부 컨버터(13a)와 하부 컨버터(13b)로 분리 구성되어져 상기 인너 컨버터(12)를 외부적으로 카바하는 카바체이다.The outer converter 13 is a cover body that is configured to be separated into an upper converter 13a and a lower converter 13b to externally cover the inner converter 12.

상기 아웃터 컨버터(13)의 상부 컨버터(13a)와 하부 컨버터(13b)는 볼트체결 또는 용접방식으로 서로 결합된다.The upper converter 13a and the lower converter 13b of the outer converter 13 are coupled to each other by bolting or welding.

그런데 상기 인너 컨버터(12) 및 아웃터 컨버터(13)는 통상 프레스 성형방식으로 성형되고, 그 이음매는 씸 용접 또는 티그 용접을 통해 접합되는 까닭에 제작 및 조립공수가 과다하게 늘어나 생산성을 저하시키게 되고, 외관이 불량하게 되는 폐단이 있다.However, the inner converter 12 and the outer converter 13 are usually formed by press molding, and the joints are joined by wet welding or TIG welding, so that the number of manufacturing and assembly operations is excessively increased, thereby reducing productivity. There is a disadvantage that becomes bad.

또한 조립후에는 프레스 성형된 인너 컨버터(12) 및 아웃터 컨버터(13)의 잔류응력으로 인한 변형이 발생하게 되어 내설된 담체(11)를 손상시키거나 파손의 요인을 제공하게 되는 문제점을 안게 된다.In addition, after assembly, deformation occurs due to residual stress of the press-formed inner converter 12 and the outer converter 13, thereby causing a problem of damaging or providing a cause of breakage of the carrier 11.

또한 용접불량에 따른 배기가스의 누설현상이 발생하여 촉매기능을 저하시키게 되며 이럴 경우에는 배기가스의 에미션이 높게되는 문제점이 있다.In addition, leakage of exhaust gas occurs due to poor welding, which lowers the catalyst function. In this case, the emission of the exhaust gas is high.

특히 최근에는 배기가스 규제가 엄격하고 또한 촉매성능상 차광성을 개선하고자 하는 이유등으로 촉매기를 엔진 본체의 배기 메니폴드 가까이에 밀착 장착시키기 때문에 고온과 진동 및 배기압에서도 그 내구성을 더욱 만족시켜야 하는 과제를 안게 된다.In particular, in recent years, the exhaust gas is strictly regulated and the catalytic performance is closely attached to the exhaust manifold of the engine main body for the purpose of improving the light shielding property in terms of catalytic performance. It is embraced.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 촉매 컨버터를 제작함에 있어서, 롤 포밍 방식으로 일체로 포밍되게 함으로써, 내구성 및 신뢰성을 충분히 만족시키고, 생산성의 향상 및 에미션 성능을 개선하게 한 촉매 컨버터의 포밍방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention in the production of a catalytic converter, by integrally forming in a roll forming method, to fully satisfy the durability and reliability, improving the productivity And a method of forming a catalytic converter that improves emission performance.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉매 컨버터의 포밍방법은, 일체로 된 원통 파이프에 담체를 삽입하고 파이프의 양단을 롤러를 사용하여 소정의 형태로 포밍시켜 인너 컨버터를 형성하는 단계와, 일체로 된 또 다른 원통파이프에 상기 기 성형된 인너 컨버터를 삽입하고 파이프의 양단을 롤러를 사용하여 포밍시켜 인너 컨버터의 형태에 밀착된 아웃터 컨버터를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.Forming method of the catalytic converter of the present invention for achieving the above object, the step of inserting the carrier in the integral cylindrical pipe and forming the inner converter by forming both ends of the pipe in a predetermined form using a roller, integrally And inserting the preformed inner converter into another cylindrical pipe and forming both ends of the pipe by using a roller to form an outer converter in close contact with the shape of the inner converter.

상기 특징에 의해 제작공수가 줄어 생산성 및 작업성이 향상되고, 일체형 컨버터에 의해 내구성 증대 및 리킹현상이 방지되며, 담체의 수명을 연장시키게 됨과 아울러 촉매기의 신뢰성이 만족되어 에미션이 저감되는 등의 효과를 발휘한다.The above-mentioned features reduce manufacturing labor, improve productivity and workability, increase durability and prevent leaking by the integrated converter, extend the life of the carrier, and satisfy the reliability of the catalyst and reduce the emission. To exert its effect.

도 1은 종래의 촉매기를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional catalyst,

도 2는 본 발명에 따른 촉매기의 단면도,2 is a cross-sectional view of a catalyst according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 촉매 컨버터 포밍방법을 나타낸 공정도이다.3 is a process chart showing a catalytic converter forming method according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 촉매 변환기 11 : 담체10 catalytic converter 11 carrier

12,22 : 인너 컨버터 12a,22a : 유입구12,22: Inner Converter 12a, 22a: Inlet

12b,22b : 유출구 13,23 : 아웃터 컨버터12b, 22b: outlet 13,23: outer converter

20 : (인너 컨버터용)파이프 21 : (아웃터 컨버터용)파이프20: (for inner converter) pipe 21: (for outer converter) pipe

30,30' : 롤러30,30 ': Roller

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 촉매기의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 촉매 컨버터 포밍방법을 나타낸 공정도이다.2 is a cross-sectional view of the catalyst according to the present invention, Figure 3 is a process chart showing a catalytic converter forming method according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 본 발명의 촉매 컨버터의 포밍방법은, 담체를 내설한 인너 컨버터와 상기 인너 컨버터를 다시 카바하는 아웃터 컨버터를 이루게 함에 있어서, 먼저 인너 컨버터용 원통 파이프(20)와 아웃터 컨버터용 원통 파이프(21)를 구비한다.As shown in the forming method of the catalytic converter of the present invention according to the present invention, in forming an inner converter having a carrier and an outer converter which covers the inner converter again, first, the cylindrical pipe 20 for the inner converter and the outer converter are formed. A cylindrical pipe 21 for converter is provided.

다음 상기 인너 컨버터용 원통 파이프(20)에 담체(11)를 삽입하고 구동하는 롤러(30)에 의해 상기 인너 컨버터용 원통 파이프(20)양단을 소정의 형태로 포밍시켜 인너 컨버터(22)를 형성한다.Next, the inner converter 22 is formed by forming both ends of the inner pipe cylindrical pipe 20 into a predetermined shape by a roller 30 which inserts and drives the carrier 11 into the inner pipe cylindrical pipe 20. do.

그러면 포밍된 인너 컨버터(22)에 의해 내장된 담체(11)는 안정된 고정상태를 이루게 되고, 인너 컨버터(22)의 양단은 협소한 형태를 이루게 되어 배기가스의 유입구(22a) 및 유출구(22b)를 이루게 된다.Then, the carrier 11 embedded by the formed inner converter 22 achieves a stable fixed state, and both ends of the inner converter 22 form a narrow shape so that the inlet 22a and the outlet 22b of the exhaust gas are narrow. Will be achieved.

이러한 인너 컨버터(22)의 포밍이 완료되면, 다음으로 아웃터 컨버터용 원통 파이프(21)에 상기 인너 컨버터(22)를 삽입시키고, 구동하는 롤러(30')에 의해 상기 아웃터 컨버터용 원통 파이프(21)양단을 포밍시켜 아웃터 컨버터(23)를 형성한다.When the forming of the inner converter 22 is completed, the inner converter 22 is inserted into the outer converter cylindrical pipe 21, and the outer converter cylindrical pipe 21 is driven by a roller 30 ′. Both ends are formed to form the outer converter 23.

그러면 포밍된 아웃터 컨버터(23)는 인너 컨버터(22)에 완전히 밀착하여 접촉된 상태를 이루게 되어 상기 인너 컨버터(22)를 안정되게 카바하는 카바체 역할을 하게 된다.Then, the formed outer converter 23 is in close contact with the inner converter 22 to form a contact state, and serves as a carba body that stably covers the inner converter 22.

이때 상기 아웃터 컨버터(23)는 인너 컨버터(22)의 양 경사부까지만 포밍된다.At this time, the outer converter 23 is formed only up to both inclined portions of the inner converter 22.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 촉매 컨버터의 포밍방법은, 일체로 된 원통 파이프를 사용하여 로러 포밍방식에 의해 촉매기의 인너 컨버터 및 아웃터 컨버터를 형성되게 함으로써, 제작공수가 줄어 생산성 및 작업성이 향상되고, 일체형 컨버터에 의해 내구성 증대 및 리킹현상이 방지되며, 담체의 수명을 연장시키게 됨과 아울러 촉매기의 신뢰성이 만족되어 에미션이 저감되는 등의 효과를 발휘한다.As described above, the forming method of the catalytic converter of the present invention, by forming the inner converter and the outer converter of the catalytic converter by the roller forming method by using the integral cylindrical pipe, the production labor is reduced, productivity and workability Improved, integrated converter prevents increase in durability and leaking, extends the life of the carrier, satisfies the reliability of the catalyst and reduces the emission.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made within the spirit and scope of the invention, and such variations or modifications will belong to the appended claims. .

Claims

In forming the inner converter having the carrier of the catalytic converter and the outer converter which covers the inner converter again, the roller 11 inserts and drives the carrier 11 into the cylindrical pipe 20 for the inner converter. Forming an inner converter 22 by forming both ends of the inner pipe cylindrical pipe 20 in a predetermined shape, and inserting and driving the formed inner converter 22 into the outer pipe cylindrical pipe 21. And forming an outer converter (23) by forming both ends of the outer pipe (21) for the outer converter by rollers (30 ').