KR19990034905A - 배기다기관 대용 촉매컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기다기관 대용 촉매컨버터에 관한 것으로서, 내부가 빈 원통형의 케이스(18)의 일측으로 엔진의 실린더에 각각 취부되기 위한 다수의 유입구(20)가 형성되어 있고 그 타측으로 배기파이프(12)가 취부되기 위한 배출구(22)가 형성되어 있으며, 상기 케이스(18)의 내부에는 금속판으로 이루어진 담체(50)가 케이스(18)의 양단으로부터 각각 소정량 이격된 공간을 형성하도록 내장되되, 이 담체(50)는 평판(26) 일면에 파형상의 파판(24)이 일체로 접합된 일단을 원통상의 고정부재(28)에 고착하여 다수회 권취한 형상으로 이루어져 이들 각각의 표면에 촉매물질이 도포되어 있음과 아울러, 담체(50)의 일측에는 상기 유입구(20)와 중심을 같이하는 유입공(30)이 상기 고정부재(28)에 이르기 전까지 관통형성되어 있고, 담체(50)의 타측에는 상기 배출구(22)와 중심을 같이하는 배출공(32)이 상기 고정부재(28)에 이르기 전까지 관통형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 엔진 냉간운전시 촉매컨버터 정상작동 온도에 신속히 도달할 수 있으므로 냉간운전시의 배기가스 정화 작용을 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

배기다기관 대용 촉매컨버터

본 발명은 배기다기관 대용 촉매컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기다기관과 촉매컨버터를 병합하여 냉간운전시에 발생하는 배기가스를 효과적으로 정화시킬 수 있도록 하여 공해를 방지할 수 있도록 한 배기다기관 대용 촉매컨버터에 관한 것이다.

잘 알고 있는 바와 같이 엔진의 연소실에서 혼합기의 연소로 발생한 배기가스는 첨부된 보면 도 1에 도시된 바와 같이 배기다기관(10)을 통하여 외부로 배출되게 된다.

상기 배기다기관(10)의 말단에는 배기파이프(12)가 연결되고, 상기 배기파이프(12) 중간에는 배기가스중의 유해물질을 정화시키는 촉매컨버터(14)와, 배출소음을 줄여주는 소음기(16)가 일정거리를 두고 연속적으로 설치되게 된다.

상기한 촉매컨버터(14)는 연료가 연소실에서 연소될 때에 발생하는 일산화탄소(CO), 미연탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유해물질을 무해한 물질로 변화시키게 된다.

첨부된 도면 도 2는 이와 같은 촉매컨버터(14)의 전형을 나타내는 것으로서, 촉매컨버터(14)의 내부에는 표면에 백금, 파라듐, 로듐 등의 중금속 촉매물질이 코팅된 팰릿형 담체를 구비하여 상기한 유해물질을 산화 또는 환원반응을 통해 무해한 물질로 변환시켜주게 되는 것이다.

이와 다른예로서는 도시하지는 않았지만 세라믹 일체형 담체로된 촉매컨버터와 철망을 감아 그 표면에 촉매물질을 도포한 금속제담체 등이 있는데 최근에는 주로 이 세라믹 담체형 촉매컨버터를 많이 사용한다.

이상과 같은 촉매컨버터(14)는 약 250℃ 이상으로 가열되어야만 촉매작용을 시작하고, 400 ∼ 800℃의 온도범위에서 가장 효율적으로 반응하며, 또한 이 온도범위 내에서 작동되어야만 그 수명이 연장되는 것이다.

그러나 이러한 촉매컨버터(14)가 자동차에 적용될 경우에는 엔진으로부터 멀리떨어진 위치의 배기파이프(12)의 일중간에 설치되기 때문에 냉간시동초기에는 상기 촉매컨버터(14)의 온도가 정상작동 온도까지 신속하게 상승되지 못하고, 이에 촉매컨버터(14)의 효율이 저하됨으로써 배기가스중의 유해물질이 그대로 외기로 배출되는 문제가 있었다. 특히 자동차 배출가스에 의한 대기오염의 대부분은 초기 냉간 운전시에 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여는 촉매컨버터를 배기다기관에 근접설치하여야 하나, 상기한 종래의 팰릿형 담체는 배압이 너무 크기 때문에 적용시의 문제가 많고, 상기한 세라믹일체형 담체는 배압의 문제와 더불어 배기가스의 충격에 약하고 특히 성형성이 문제가 된다. 그리고, 상기 금속제의 담체의 경우는 가느다란 그물망 형태를 띄기 때문에 비열이 높아 고온부식의 문제가 있어서 배기다기관에 근접설치하는데 어려움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 촉매컨버터를 배기다기관 대용으로 설치 가능하게 함으로써, 촉매컨버터의 정상작동오도에 이르는 시간을 단축하여 엔진 냉간운전시의 배기가스 정화기능을 향상시키고, 나아가 배기장치의 구조를 간략화 할 수 있는 배기다기관 대용 촉매컨버터를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배기다기관 대용 촉매컨버터는 내부가 빈 원통형의 케이스의 일측으로 엔진의 실린더에 각각 취부되기 위한 다수의 유입구가 형성되어 있고 그 타측으로 배기파이프가 취부되기 위한 배출구가 형성되어 있으며, 상기 케이스의 내부에는 금속판으로 이루어진 담체가 케이스의 양단으로부터 각각 소정량 이격된 공간을 형성하도록 내장되되, 상기 담체는 평판 일면에 파형상의 파판이 일체로 접합된 일단을 원통상의 고정부재에 고착하여 다수회 권취한 형상으로 이루어져 이들 각각의 표면에 촉매물질이 도포되어 있음과 아울러, 담체의 일측에는 상기 유입구와 중심을 같이하는 유입공이 상기 고정부재에 이르기 전까지 관통형성되어 있고, 담체의 타측에는 상기 배출구와 중심을 같이하는 배출공이 상기 고정부재에 이르기 전까지 관통형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 배기시스템에 촉매컨버터가 장착된 상태를 나타낸 개략 사시도

도 2는 일반적인 배기시스템에 장착되는 촉매컨버터를 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 배기다기관 대용 촉매컨버터를 나타낸 사시도

도 4는 본 발명에 따른 배기다기관 대용 촉매컨버터를 나타낸 단면도

도 5는 제 4도의 확대 횡단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 배기다기관 12 :배기파이프

14 : 촉매컨버터 16 : 소음기

18 : 케이스 20 : 유입구

22 : 배출구 24 : 파판

26 : 평판 28 : 고정부재

30 : 유입공 32 : 배출공

50 : 담체

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부된 도면 도 3은 본 발명에 따른 배기다기관 대용 촉매컨버터를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 배기다기관 대용 촉매컨버터를 나타낸 단면도이며, 도 5는 제 4도의 확대 횡단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배기다기관 대용 촉매컨버터의 케이스(18)는 내부가 빈 원통형으로 이루어지며, 그 일측으로 엔진의 실린더에 취부하기 위하여 각각의 엔진의 실린더 수에 대응한 다수의 유입구(20)를 갖추고 있으며, 그 타측으로는 배기파이프(12)가 취부되기 위한 배출구(22)를 갖춘 형상으로 이루어진다.

이러한 케이스(18)의 내부에는 담체(50)가 케이스(18)의 양단으로부터 각각 소정량 이격된 공간을 형성하도록 내장되는데, 상기 담체(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 얇은 평판(26) 일면에 파형상으로 된 파판(24)을 일체로 접합히여서, 이 일체로 접합된 일단을 원통상의 고정부재(28)에 고착하여 다수회 권취한 형상으로 이루어진다. 그리고, 이들의 평판(26) 및 파판(24)의 표면에는 공지의 촉매물질이 도포된다.

상기한 담체(50)는 전술한 바와 같이 케이스(18) 내에 장입되는데, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 담체(50)의 일측에는 케이스(18)의 유입구(20)와 중심을 같이하는 다수의 유입공(30) 형성되고, 그 타측에는 상기 배출구(22)와 중심을 같이하는 배출공(32)이 형성된다. 이러한 유입공(30)과 배출공(32)은 상기 고정부재(28)에 이르기 전까지만 관통형성된다. 즉, 고정부재(28)는 관통되지 않도록 형성되어서 유입공(30)과 배출공(32)이 직접 연통되지 않도록 하고 있다.

여기서, 상기 유입공(30)과 배출공(32)은 상기 케이스(18)에 담체(50)를 장입한 후공정으로 또는 고정부재(28)로 권취완료한 후공정으로 한꺼번에 관통형성하여 배기가스의 유동저항 및 이에따른 배압의 상승을 방지하도록 함이 바람직하다. 즉, 담체(50)를 전개한 상태에서 미리 유입공(30)과 배출공(32)을 형성하면 담체(50) 권취시에 각각의 유입공(30) 및 각각의 배출공(32)의 중심이 어긋나서 비뚤어지기 때문에 배기유동에 불리하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 배기다기관 대용 촉매컨버터는 케이스(18)의 유입구(20)를 실린더의 배기포트에 장착하고, 그 배출구(22)를 배기파이프(12)에 연결하여 설치가 완료된다.

케이스(18)의 유입구(20)로부터 유입되는 배기가스는 담체(50)의 유입공(30)으로 들어오게 되고, 이와 동시에 평판(26)과 파판(24) 사이에 형성된 다층의 공간을 통하여 케이스(18)의 양측방으로 이동하면서 일차적으로 정화된다. 이러한 과정을 거쳐 케이스(18)의 양측방 즉, 케이스(18)와 담체(50)의 양단이 이루는 공간으로 빠져나온 배기가스는 다시 아래쪽의 평판(26)과 파판(24) 사이에 형성된 다층의 공간으로 흐르면서 이차적으로 정화된 후 담체(50) 하부의 배출공(32)을 통하여 배기파이프(12)로 배출되게 된다.

상기한 본 발명의 담체(50)는 금속재의 판으로 이루어지기 때문에 종래의 가느다란 그물망 형태의 금속재담체에 비해 비열이 높아 고온부식(열화)의 염려가 덜하므로 엔진의 실린더에 근접설치가 가능함과 아울러, 설사 열화된다 하더라도 배기가스의 유동 경로가 곡선적으로 길게 형성되어 있기 때문에 엔진에 근접한 미소부분 이외에는 열화될 염려가 없으므로 정화기능에 별 지장이 없다. 또한, 세라믹담체에 비하여 제작이 용이한 잇점이 있다.

또한, 유입구(20)로부터 들어오는 배기가스가 담체(50)에 길게 형성된 유입공(30)으로 유도됨과 아울러, 즉시 평판(26)과 파판(24)이 이루는 틈새공간으로 확산되기 때문에 배압상승의 염려가 적다.

본 발명의 촉매컨버터는 상기와 같은 잇점을 가지고 있기 때문에 엔진 실린더에 근접하여 배기다기관 대용으로의 설치가 가능한 것이다.

이로써, 엔진의 시동초기 냉간운전시에 배기가스에 의하여 신속히 정상작동 온도에 도달할 수가 있고, 결국 냉간운전시의 배기정화 작용을 효과적으로 수행할 수 있는 것이다.

나아가, 촉매컨버터와 배기다기관을 하나로 병합가능하므로 엔진 배기장치의 구조를 단순화 할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 내부가 빈 원통형의 케이스(18)의 일측으로 엔진의 실린더에 각각 취부되기 위한 다수의 유입구(20)가 형성되어 있고 그 타측으로 배기파이프(12)가 취부되기 위한 배출구(22)가 형성되어 있으며, 상기 케이스(18)의 내부에는 금속판으로 이루어진 담체(50)가 케이스(18)의 양단으로부터 각각 소정량 이격된 공간을 형성하도록 내장되되, 이 담체(50)는 평판(26) 일면에 파형상의 파판(24)이 일체로 접합된 일단을 원통상의 고정부재(28)에 고착하여 다수회 권취한 형상으로 이루어져 이들 각각의 표면에 촉매물질이 도포되어 있음과 아울러, 담체(50)의 일측에는 상기 유입구(20)와 중심을 같이하는 유입공(30)이 상기 고정부재(28)에 이르기 전까지 관통형성되어 있고, 담체(50)의 타측에는 상기 배출구(22)와 중심을 같이하는 배출공(32)이 상기 고정부재(28)에 이르기 전까지 관통형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기다기관 대용 촉매컨버터.