KR19980077062A - 배기관의 촉매향상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기관의 촉매향상장치에 관한 것으로, 종래의 촉매컨버터는 촉매의 성능을 최대한 발휘시키기 위하여 엔진의 혼합가스가 이론공연비 범위를 유지해 주어야 하고, 또한 배기가스가 촉매활성화온도에 도달했을 때 최적의 상태에서 배기가스의 청정화를 이룰 수 있었다.

그러나, 엔진의 초기 시동과 같은 워밍업 상태와 엔진이 과열된 상태의 배기가스는 촉매컨버터의 최적화를 이룰 수 없었다.

이에, 본 발명은 예시도면 도 2 내지 도 3 에서와 같이 엔진(10)의 흡기매니폴드(12)에서 배기매니폴드(14)로 우회하는 파이프(22)를 연결시키고, 파이프(22)에는 전자제어장치(20)의 통제하에 흡기매니폴드(12)의 외기가 배기매니폴드(14)로 유입되도록 히터부(28)와 펌프(26) 및 컴비네이션밸브(24)를 설치하며, 상기 외기의 유입을 전자제어장치(20)에서 제어하기 위하여 촉매컨버터(16)의 후단에 배기온도센서(18)를 설치시킨 것이다.

따라서, 본 발명은 엔진의 초기 시동시나 워밍업 상태의 배기가스와 과열된 배기가스를 촉매활성화온도에서 정화되도록 하여 배기가스의 규제에 대처할 수 있는 효과가 있다.

Description

배기관의 촉매향상장치

본 발명은 배기관의 촉매향상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 배기가스 규제에 대처하기 위하여 촉매컨버터가 이상적인 촉매활성화 온도에서 작동할 수 있도록 배기가스 온도를 조절하여 주는 배기관의 촉매향상장치에 관한 것이다.

배기장치는 엔진의 실린더 내에서 연소한 배기가스를 대기중으로 방출하는 일련의 장치이며, 배기매니폴드, 배기파이프, 촉매컨버터, 소음기 등으로 되어 있다.

촉매컨버터는 예시도면 도 1 에 도시된 바와 같이 배기파이프(1)의 도중에 설치되는 것으로, 배기가스가 백금, 리듐, 파라듐의 반응물질을 통과하면서 배기가스중의 유해한 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 무해한 이산화탄소, 물, 질소로 산화 환원시키는 장치로서 배기가스를 정화하는 장치이다.

상기 촉매컨버터(2)에 사용되는 촉매란 자신은 변화하지 않고 다른 물질의 화학변화를 돕는 기능을 하는 것으로, 촉매는 기능상으로 일산화탄소와 탄화수소에 대해서는 산화시키는 산화촉매, 질소산화물에 대해서는 환원시키는 환원촉매 및 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물의 3가지 성분을 하나의 촉매로 동시에 처리하는 3원촉매로 분류된다

또한 촉매의 모양에 따라 펠릿(작은입자)을 쓰는 펠릿 촉매컨버터와 모노리스(벌의 집을 닮은 구조체)를 사용하는 모노리스 촉매컨버터로 분류된다.

최근 배기가스의 규제로 질소산화물에 대한 규제가 엄격하게 되면서 배기량이 큰 엔진에서는 상기 촉매컨버터(2)와 더불어 배기가스 재순환장치나 점화시기 제어장치를 설치한 차량도 있다.

따라서, 배기가스 재순환장치(EGR)나 점화시기 제어장치는 결과적으로 엔진의 출력성능이나 연비성능을 크게 떨어져 버리는 문제점이 있어서 엔진의 성능을 중시해서 배기가스를 대기에 배출되기 전에 배기계통에서 사후처리 하는 방향으로 처리되었다.

상술된 바와 같은 촉매컨버터(2)가 3가지 성분을 하나의 촉매로 동시에 유효하게 처리하기 위해서는 필요한 조건이 있으며, 이는 촉매컨버터(2)내에서 촉매의 성능을 최대한 발휘시키기 위하여 혼합기의 공연비를 모든 조건하에서 언제나 이론공연비 부근의 범위에서 정확히 유지해 주어야 하며, 컴퓨터는 이를 보정하기 위하여 O2센서로부터의 신호로 공연비가 농후한가, 희박한가를 판단하여 연료분사량을 보정하는 피드백제어가 마련되어 있다.

그러나, 엔진의 상태가 상기 피드백제어가 작용해서는 곤란한 경우에 대해서는 희박 및 과농의 연료가 분사되어 엔진의 운전성은 악화시키고, 또한 촉매가 과열되어 희박한 공연비를 요구할 때에도 피드백의 제어는 촉매의 과열을 더욱더 조장하며, 상기 O2센서는 적어도 300℃ 이상 되지 않으면 작동하기 않는 문제점이 있었다.

따라서, 엔진의 초기 시동시와 같은 워밍업(Warming-Up) 상태나 엔진의 운전이 촉매활성화 온도이상으로 과열될 경우에는 배기가스를 정화시키는 촉매활성화가 떨어지게 되었다.

이에 본 발명은 상기한 종래 기술이 지닌 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 엔진의 배기가스 규제에 대처하기 위하여 촉매컨버터가 이상적인 촉매활성화 온도에서 작동할 수 있도록 흡기계통의 외기를 배기계통으로 흡입하여 배기가스 온도가 조절되는 배기관의 촉매향상장치를 제공하는데 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진의 흡기매니폴드에서 배기매니폴드로 파이프를 연결하고, 파이프에는 전자제어장치의 통제하에 흡기매니폴드의 외기가 배기매니폴드로 유입되도록 히터부와 펌프 및 컴비네이션밸브를 설치하며, 상기 외기의 유입을 전자제어장치에서 제어하기 위하여 촉매컨버터의 후단에 배기온도센서가 설치된 것이다.

따라서, 본 발명은 엔진의 초기 시동시와 같은 워밍업 상태에서 흡기기관의 외기를 데워진 상태로 배기기관으로 공급하고, 엔진이 과열된 상태에서는 흡기기관의 차가운 외기를 배기기관으로 공급하여 촉매컨버터의 촉매활성화 온도를 일정하게 유지하여 주는 것이다.

도 1 은 종래 엔진의 배기기관을 보인 예시도,

도 2 는 본 발명에 따른 엔진의 흡·배기기관을 보인 예시도,

도 3 은 본 발명에 따른 배기관의 촉매향상장치 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 엔진, 12 - 흡기매니폴드,

14 - 배기매니폴드, 16 - 촉매컨버터,

18 - 배기온도센서, 20 - 전자제어장치,

22 - 파이프, 24 - 컴비네이션밸브,

26 - 펌프, 28 - 히터부,

Tr - 배기가스의 측정온도, LOT - 촉매활성화온도.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 엔진(10)의 흡기매니폴드(12)에서 배기매니폴드(14)로 우회하는 파이프(22)가 연결되고, 파이프(22)에는 전자제어장치(20)의 통제하에 흡기매니폴드(12)의 외기가 배기매니폴드(14)로 유입되도록 히터부(28)와 펌프(26) 및 컴비네이션밸브(24)가 설치되며, 상기 외기의 유입을 전자제어장치(20)에서 제어하기 위하여 촉매컨버터(16)의 후단에 배기온도센서(18)가 설치된 배기관의 촉매향상장치이다.

예시도면 도 2 는 본 발명에 따른 엔진의 흡·배기기관을 보인 예시도로서, 배기기관의 촉매컨버터(16)가 촉매활성화 온도에서 동작할 수 있는 환경을 제공하여 주는 장치이다.

이를 위하여 흡기매니폴드(12)에서 배기매니폴드(14)로 외기가 유입되는 파이프(22)를 연결되어 있다.

상기 외기가 유입되는 파이프(22)에는 외기의 유입을 배기매니폴드(14)로 촉진시키는 펌프(26)가 설치되어 있고, 유입되는 외기를 데워주는 히터부(28)가 설치되어 있으며, 유입되는 외기의 개폐를 차단하기 위한 컴비네이션밸브(24)가 설치되어 있다.

또한, 촉매컨버터(16)의 후단에 배기가스의 온도를 감지하기 위한 배기온도센서(18)가 설치되어 있으며, 배기온도센서(18)에 의해서 감지된 배기가스의 온도는 전자제어장치(20)로 송출되도록 연결되어 있다.

배기가스의 온도를 감지한 전자제어장치(20)는 컴비네이션밸브(24)와 펌프(26) 및 히터부(28)를 제어할 수 있도록 연결되어 있다.

이러한 구성으로 이루어진 배기관의 촉매향상장치는 도 3 에 표현된 바와 같은 흐름도를 가지며, 배기기관의 촉매컨버터(16)가 활성화를 이룰 수 있도록 보좌하는 작용을 한다.

즉, 본 발명의 촉매향상장치는 엔진(10)의 초기 시동시와 같은 워밍업 상태에서 컴비네이션밸브(24)를 오픈시키고 펌프(26)를 작동시키며 히터부(28)를 가열시켜서 흡기매니폴드(12)의 외기가 데워진 상태로 배기매니폴드(14)로 공급되게 된다.

그리하여 배기배니폴드(14)로 공급된 데워진 외기는 엔진(10)의 배기행정에서 배출되는 배기가스와 혼합을 이루며 배기파이프를 통하여 대기로 배출되는데, 이때 촉매컨버터(16)는 흡기매니폴드(12)에서 공급되는 데워진 공기와 배기가스가 혼합된 혼합가스에 의해서 촉매활성화온도(LOT)에 빠른시간내에 접근할 수 있는 것이다.

따라서, 엔진(10)의 초기 시동시나 워밍업 상태의 배기가스는 데워진 외기의 혼합으로 촉매컨버터(16)가 산화와 환원을 통하여 배기가스의 유해가스를 효과적으로 저감시켜 주는 것이다.

또한, 전자제어장치(20)는 엔진(10)의 주행상태에서 이론 공연비에 상응하는 출력상태를 이루며 동력을 발생하게 되고, 배기온도센서(18)에서 검출되는 배기가스의 측정온도(Tr)가 촉매활성화온도(LOT)에 이르게 되면 전자제어장치(20)는 컴비네이션밸브(24)와 펌프(26) 및 히터부(28)를 제어하여 배기매니폴드(14)로 외기의 유입을 차단한다.

그리고, 엔진(10)이 과열되어 배기가스의 측정온도(Tr)가 촉매컨버터(16)의 과열을 조장하면 전자제어장치(20)는 히터부(28)가 오프된 상태에서 컴비네이션밸브(24)의 개폐와 펌프(26)의 작동을 제어하여 흡기매니폴드(12)의 차가운 외기가 배기매니폴드(14)로 유입되어 촉매컨버터(16)로 정화되는 배기가스의 온도를 저감시켜 준다.

따라서, 본 발명의 배기관의 촉매향상장치는 엔진의 초기 시동이나 워밍업상태의 배기가스와 엔진의 과열로 과열된 배기가스의 온도를 촉매컨버터(16)가 최적의 상태에서 정화시킬 수 있는 촉매활성화온도(LOT)로 유지시켜줌으로써 배기가스의 청정화를 이룰 수 있는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명은 전자제어장치의 통제하에 흡기매니폴드의 외기를 배기매니폴드로 유입시킴으로써 촉매컨버터가 최적의 상태에서 배기가스를 정화시킬 수 있는 촉매향상장치를 제공하는 것으로, 엔진의 초기 시동시나 워밍업 상태의 배기가스와 과열된 배기가스를 촉매활성화온도에서 정화되도록 하여 배기가스의 규제에 대처할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 엔진(10)의 흡기매니폴드(12)에서 배기매니폴드(14)로 우회하는 파이프(22)가 연결되고, 파이프(22)에는 전자제어장치(20)의 통제하에 흡기매니폴드(12)의 외기가 배기매니폴드(14)로 유입되도록 히터부(28)와 펌프(26) 및 컴비네이션밸브(24)가 설치되며, 상기 외기의 유입을 전자제어장치(20)에서 제어하기 위하여 촉매컨버터(16)의 후단에 배기온도센서(18)가 설치된 것을 특징으로 하는 배기관의 촉매향상장치.