KR19990015080A

KR19990015080A - 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치

Info

Publication number: KR19990015080A
Application number: KR1019970036968A
Authority: KR
Inventors: 김기장
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-03-05

Abstract

본 발명은 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치에 관한 것으로, 내연기관의 촉매장치로 외부공기를 냉간시동시에만 선택적으로 공급될 수 있게 구성함으로써, 기관의 냉간시동시 배출되는 배기가스중 포함된 유해성분의 줄이는 촉매장치의 정화효율을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내연기관의 배기계통을 이루는 배관부재(1)상에 냉간시동시에만 외부공기를 내부로 선택적으로 유입될 수 있도록 열팽창성이 각기 다른 이형(異型)의 금속판이 접합되어 개방된 열전대형 개폐밸브(4)와, 이 열전대형 개폐밸브(4)의 개방시 유입되는 외부공기를 상기 배관부재(1)내의 배기압이 부압일 때만 개방되어 열전대형 개폐밸브(4)를 통해 유입된 공기를 배관부재(1)의 내부에 설치된 촉매장치(3)로 안내하도록 된 리드(5)를 갖추도록 구성된 2차공기 유입장치(2)가 장착되어 상기 배관부재(1)내에 마련된 촉매장치(3)의 정화효율을 향상시키도록 구성된다.

Description

2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치

본 발명은 내연기관의 배기가스중 포함된 유해성분을 줄이도록 된 촉매장치에 관한 것으로, 특히 내연기관의 냉간시동시 촉매장치로 외기를 추가로 공급시키도록 함으로써, 냉간시동시 배출되는 일산화탄소 등의 유해 배기가스를 저감시키는 촉매장치의 정화효율을 향상시킬 수 있도록 된 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 자동차의 내연기관은 초기시동시인 냉간시동(Cold Start)시에 촉매장치의 정화효율이 떨어지므로 인해 배기매니폴드(Exhaust Manifold)를 거쳐 배기관(Tail-Pipe)으로 배기되는 배기가스에는 인체의 유해한 공해물질(CO, HC, NOx)을 다량으로 배출하는 것으로 알려지고 있는 바, 근래에 와서는 차량에서 배기되는 배기가스로부터 공해물질을 제거하여 대기오염을 막기 위한 환경문제에 대한 관심이 집중되면서 차량의 배기가스중 유해한 성분에 대한 배출규제가 엄격해 지고 있는 실정이었다.

따라서, 자동차엔진의 냉간시동시 배출되는 유해물질에 대한 감축을 위해서, 먼저 배기계통에 장착된 3원 촉매변환기와 같은 촉매장치를 배기매니폴드에 인접되게 장착하여 이들 사이의 거리를 줄임으로써 배기가스가 촉매변환기에까지 도달될 동안 외부로의 열손실을 막아 배기가스의 열을 이용하여 촉매를 단시간내에 활성화시킴으로써 유해가스를 줄이거나 배기파이프를 이중벽 형태로 절연시켜 촉매변환기내로 유입될 동안의 배기가스 온도저하를 막는 방법을 채택하거나 촉매를 미리 전기적으로 가열시켜 활성화되게 하는 방법들이 대두되었다.

그러나 상기와 같은 방법으로도 내연기관의 냉간시동시 배출되는 유해 배기가스의 정화효율을 향상시키는 데에는 그 한계가 있어 다른 방안이 강구되어야만 하였다.

이에 본 발명은 상기한 사안을 감안하여 안출된 것으로, 내연기관의 촉매장치로 외부공기를 냉간시동시에만 선택적으로 공급될 수 있게 구성하여, 이 촉매장치로 공급되는 잉여 공기를 매개로 기관의 냉간시동시 배출되는 배기가스중 포함된 유해성분의 줄임으로써, 촉매장치의 정화효율을 향상시킬 수 있도록 된 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치를

도시한 구성단면도,

도 2는 도 1의 요부확대단면도,

도 3은 도 2의 요부확대단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1-배관부재 2-2차공기 유입장치

3-촉매장치 4-열전대형 개폐밸브

5-리드 6-케이스

7-외기유입구 8-필터

9-스톱퍼 10-실링재

11-개스킷

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내연기관의 배기계통을 이루는 배관부재상에 냉간시동시에만 외부공기를 내부로 선택적으로 유입될 수 있도록 열팽창성이 각기 다른 이형(異型)의 금속판이 접합되어 개방된 열전대형 개폐밸브와, 이 열전대형 개폐밸브의 개방시 유입되는 외부공기를 상기 배관부재내의 배기압이 부압일 때만 개방되어 열전대형 개폐밸브를 통해 유입된 공기를 배관부재의 내부에 설치된 촉매장치로 안내하도록 된 리드를 갖추도록 구성된 2차공기 유입장치가 장착되어 상기 배관부재내에 마련된 촉매장치의 정화효율을 향상시키도록 구성된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치를 도시한 구성단면도이고, 도 2는 도 1의 요부확대단면도이며, 도 3은 도 2의 요부확대단면도이다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 내연기관의 배기계통을 이루는 배관부재(1)상에 내연기관의 냉간시동시에만 외부공기를 내부로 선택적으로 유입될 수 있도록 구성된 2차공기 유입장치(2)가 장착되어 이를 매개로 상기 배관부재(1)내에 전/후방으로 마련된 촉매장치(3)의 정화효율을 향상시킴으로써 배기가스중 포함되는 유해성분을 효과적으로 정화시키도록 되어 있다.

이를 위해 상기 2차공기 유입장치(2)는 내연기관의 냉간시동시 개방되어 외부공기를 받아들이도록 된 열전대형 개폐밸브(4)와, 이 열전대형 개폐밸브(4)의 개방시 유입되는 외부공기를 상기 배관부재(1)내의 배기압이 부압일 때만 개방되어 열전대형 개폐밸브(4)를 통해 유입된 공기를 배관부재(1)의 내부에 설치된 촉매장치(3)로 안내하도록 된 리드(5)를 갖추도록 되어 있다.

여기서 상기 2차공기 유입장치(2)의 열전대형 개폐밸브(4)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열팽창성이 각기 다른 이형(異型)의 금속판이 접합된 것인 바, 이의 일단은 상기 배관부재(1)와 연통되도록 형성되어 접합된 케이스(6)에 결합되고, 이 열전대형 개폐밸브(4)의 개폐동작에 따라 케이스(6)에 형성된 외기유입구(7)는 개방 또는 폐쇄되며, 또한 상기 리드(5)는 외기유입구(7)를 통해 유입된 외부공기를 배관부재(1)내로 공급함에 있어 이의 개폐작용을 하도록 설치되어진다.

그리고 상기 열전대형 개폐밸브(4)와 리드(5)를 장착한 2차공기 유입장치(2)에는 외기 유입시 이에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터(8)를 내장하고 있으며, 상기 리드(5)의 하측에는 리드(5)의 처짐량을 제한하도록 스톱퍼(9)가 설치되어 있어 이 리드(5)의 과도개방시 파손됨을 방지하도록 되어 있다.

또한, 상기 열팽창성이 각기 다른 이형(異型)의 금속판이 접합된 열전대형 개폐밸브(4)는, 냉간시동시에 2차공기 유입장치(2)의 케이스(6) 상부에 형성된 외기유입구(7)를 개방시키도록 되어 있다가, 기관의 워밍엎이 완료되어 배기가스온도가 정상적인 상태에까지 상승될 경우에는 외기유입구(7)를 막도록 외측 금속판의 열팽창성이 내측 금속판의 열팽창성 보다 크도록 설정되어 있는 한편, 상기 외기유입구(7)와 맞닿는 선단면에는 기밀유지를 위한 실링재(10)가 접합되어 있다.

그리고 상기 케이스(6)의 하단부위는 개스킷(11)을 매개로 배관부재(1)상에 접합되어 있어 기밀을 유지할 수 있도록 되어 있다.

따라서 상기와 같이 촉매장치(3)를 내장한 내연기관의 배관부재(1)에 2차공기 유입장치(2)가 구비되면, 내연기관의 냉간시동시 상기 외기유입구(7)가 개방되어 있어 이를 통해 외기가 필터(8)를 거쳐 이물질이 제거된 상태에서 케이스(6)내부로 유입되는데, 이때 배관부재(1)내의 배기압력이 정압일 때에는 상기 리드(5)가 닫혀 있어 촉매장치(3)로의 외기가 공급되지 못하다가, 배관부재(1)내의 배기압력이 부압일 때에는 상기 리드(5)가 개방되어 촉매장치(3)로의 외기가 공급되므로, 잉여산소의 공급에 따른 촉매장치(3)의 정화효율이 향상되게 된다.

즉, 상기 촉매장치(3)로 잉여산소가 공급되면, 배기가스중 특히 인체에 유해한 일산화탄소가스가 무해한 이산화탄소로 전환된다.

그리고, 상기 2차공기 유입장치(2)는 기관이 정상적으로 동작되어 배기계통의 온도가 정상온도에까지 상승되면, 열전대형 개폐밸브(4)가 닫혀 외부공기의 유입이 차단되면서 배관부재(1)내의 압력이 부압이 되어 리드(5)가 닫히게 되므로, 촉매장치(3)를 미처 거치지 못한 배기가스가 외부로 유출되는 배기역류현상이 발생되지 않도록 해 준다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치에 의하면, 내연기관의 배기계통에 장착된 촉매장치로 기관의 냉간기동시 선택적으로 외부 공기를 공급됨에 따라, 촉매장치의 정화효율을 향상시켜 미처 정화되지 못한 유해 배기가스를 무해한 상태로 정화시킬 수 있어 대기오염을 방지할 수 있게 된다.

Claims

내연기관의 배기계통을 이루는 배관부재(1)상에 냉간시동시에만 외부공기를 내부로 선택적으로 유입될 수 있도록 열팽창성이 각기 다른 이형의 금속판이 접합되어 개방된 열전대형 개폐밸브(4)와, 이 열전대형 개폐밸브(4)의 개방시 유입되는 외부공기를 상기 배관부재(1)내의 배기압이 부압일 때만 개방되어 열전대형 개폐밸브(4)를 통해 유입된 공기를 배관부재(1)의 내부에 설치된 촉매장치(3)로 안내하도록 된 리드(5)를 갖추도록 구성된 2차공기 유입장치(2)가 장착되어 상기 배관부재(1)내에 마련된 촉매장치(3)의 정화효율을 향상시키도록 구성된 2차공기 도입형 내연기관의 촉매장치.