KR20000042278A - 자동차의 촉매컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 촉매컨버터에 관한 것으로서, 특히, 겨울철의 냉간시동시에 이그니션키스위치(50)의 접점이 온(ON)됨과 동시에 배터리(48)의 전원이 촉매컨버터(40)내의 열선(44)으로 인가되어 이 열선(44)에 의해 촉매컨버터(40)의 온도가 신속하게 정상작동온도까지 상승되도록 하여 냉간시동시에 배기파이프를 통해 다량으로 배출되는 미연탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물등의 유해물질을 무해한 물질로 변환시켜 주므로써 냉간시동시에 대기로 배출되는 유해물질을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

Description

자동차의 촉매컨버터

본 발명은 자동차의 촉매컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 배기파이프에 구비된 촉매컨버터의 온도를 냉간시동시에 적정온도까지 신속하게 상승시켜 주므로써 냉간시동시에 다량으로 생성되어 배기파이프를 통해 배출되는 미연탄화수소와 일산화탄소 및 질소산화물등의 유해물질을 촉매컨버터에서 산화 및 환원시켜 외기로 배출되는 유해물질을 저감시키도록 한 자동차의 촉매컨버터에 관한 것이다.

잘 아는 바와 같이, 내연기관은 연소실로 흡입되는 혼합기를 연소시켜 이에 발생되는 폭발력으로 피스톤을 상하 직선 왕복 운동시키고, 이의 직선 왕복운동을 크랭크 기구로서 회전운동으로 변환시켜 회전동력을 얻는 것으로서, 자동차 엔진을 그 대표적인 예로 들 수 있다.

이러한 자동차의 엔진은 연소실에서 연료와 공기의 혼합기가 연소되면 이에 발생되는 연소가스가 배기파이프를 통하여 외기로 배출되게 된다.

한편, 오늘날 사용되는 연료는 거의 대부분 탄화수소 화합물로서, 이와 같은 연료가 연소실에서 연소될 때에는 예컨데, 일산화탄소(CO), 미연탄화수소(HC), 질소산화물(NOｘ)등의 유해물질이 생성되게 되고, 이러한 유해물질은 배기가스에 포함되어 배기파이프를 통해 외기로 배출되게 된다.

그리하여, 이러한 배기가스중의 유해물질을 줄이기 위해 배기다기관과 소정거리 이격된 배기파이프의 일측에 촉매컨버터를 구비하여 상기한 유해물질을 산화 또는 환원 반응을 통해 무해한 물질로 변환시켜 주게 된다.

이러한 촉매컨버터가 구비된 자동차의 배기시스템을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 1은 종래 자동차의 배기시스템을 도시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 자동차 엔진(2)에는 흡기다기관(미도시)을 통한 공기와 연료의 혼합기가 상기 엔진(2)의 연소실로 공급되게 된다.

상기한 엔진(2)의 연소실에서는 혼합기가 연소된 후에 배기가스가 발생하게 되며, 이 배기가스는 배기매니폴드(4)를 통해 배출되게 된다.

상기 배기매니폴드(4)의 일측에는 산소센서(8)가 구비되어 있어 배기파이프(6)로 배출되는 배기가스중의 산소농도를 측정하여 그에 대응한 소정의 신호를 ECM(10)으로 출력하게 된다.

상기 ECM(10)은 산소센서(8)로부터 인가된 소정의 신호에 따라 혼합기의 농도를 조절하여 엔진(2)의 연소실로 공급되게 한다.

또한, 상기 배기매니폴드(4)의 말단에는 배기파이프(6)가 연결되고, 상기 배기파이프(6)의 중간부에는 배가가스중의 유해물질을 산화 또는 환원반응을 통해 무해한 물질로 변환시켜 주는 촉매컨버터(12)가 구비된다.

상기 촉매컨버터(12)에는 백금, 파라듐, 로듐등의 촉매물질이 내재되어 있어 상기한 유해물질을 산화 또는 환원 반응을 통해 무해한 물질로 변환시켜 주며, 상기 촉매컨버터(12)는 약 350℃ 이상으로 가열되어야만 촉매작용을 시작하게 되고, 대략 400℃~800℃의 온도범위에서 가장 효율적으로 촉매작용을 하게 된다.

첨부된 도면 도 2는 도 1의 A-A선 단면도로서, 이는 촉매컨버터의 단면을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 상기한 촉매컨버터(12)는 그 외부를 이루는 하우징(14)과, 이 하우징(14)의 내측에 촉매컨버터(12)의 단열효과를 향상시켜 주는 단열재(16)가 구비된다.

상기 촉매컨버터(12)의 하우징(14) 내측에는 허니콤 구조로 이루어진 담체(18)가 내장되고, 이 담체(18)는 금속제로 이루어진 것으로, 그 표면에는 상기한 촉매물질이 도포된다.

따라서, 상기한 촉매컨버터(12)는 자동차 엔진(2)의 연소실로부터 배출되는 배기가스중에 섞여 있는 미연탄화수소와 일산화탄소 및 질소산화물등의 유해물질이 대기로 배출되는 것을 방지하게 된다.

그러나, 이와 같이 이루어진 종래의 촉매컨버터는 전술한 바와 같이, 혼합기가 엔진의 연소실에서 연소된 후에 배기파이프를 통해 배출되는 배기가스중의 유해물질을 무해한 물질로 변환시켜 주기 위해서는 이 촉매컨버터의 온도가 약 350℃ 이상으로 가열되어야만 촉매작용을 시작하게 되므로 자동차의 초기시동시 특히, 겨울철에 자동차의 냉간시동시에는 촉매컨버터의 온도가 정상작동온도까지 신속하게 상승되지 못하여 촉매컨버터의 효율이 저하될 뿐만 아니라, 이에 따라 배기가스중에 섞여 있는 일산화탄소(CO), 미연탄화수소(HC), 질소산화물(NOｘ)등의 유해물질이 그대로 대기중으로 배출됨으로써 심각한 환경오염을 유발케 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 자동차의 초기시동시 특히, 겨울철의 냉간시동시에 이그니션키스위치가 접점 온(ON)됨에 따라 촉매컨버터의 온도를 신속하게 정상작동온도까지 상승시켜 냉간시동시에 배기파이프를 통해 다량으로 배출되는 미연탄화수소와 일산화탄소 및 질소산화물등의 유해물질을 무해한 물질로 변환시켜 주므로 대기로 배출되는 유해물질을 저감시키도록 한 자동차의 촉매컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성은 촉매컨버터내의 온도를 감지하도록 촉매컨버터의 하우징 일측에 온도센서를 구비하고, 상기 촉매컨버터내에 허니콤 구조로 이루어져 구비되며, 그 표면에 촉매물질이 도포된 담체를 형성하고, 상기 담체의 외주면에 감김된 열선을 구비하고, 상기 열선에 배터리로부터의 전원을 인가시켜 주는 릴레이부를 구성하며, 상기 릴레이를 상기 온도센서로부터 인가된 감지신호와 이그니션키스위치의 접점이 온(ON)됨에 따라 제어하는 ECM을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 자동차의 배기시스템을 도시한 구성도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 촉매컨버터를 도시한 단면도

도 4는 본 발명에 따른 자동차의 촉매컨버터를 도시한 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2: 엔진 4: 배기매니폴드

6: 배기파이프 8: 산소센서

10: ECM 12: 촉매컨버터

14: 하우징 16: 단열재

18: 담체 40: 촉매컨버터

42: 온도센서 44: 열선

46: 릴레이부 48: 배터리

50: 이그니션키스위치

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 3은 본 발명에 따른 자동차의 촉매컨버터를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동차의 촉매컨버터를 도시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 자동차의 촉매컨버터(40)는 그 외측을 이루는 하우징(14)과, 이 하우징(14)의 내측에 촉매컨버터(40)내의 단열효과를 향상시켜 주는 단열재(16)가 구비된다.

상기 촉매컨버터(40)의 하우징(14)내에는 허니콤 구조로 이루어져 구비된 담체(18)가 형성되고, 이 담체(18)의 표면에는 촉매물질이 도포된다.

또한, 상기 담체(18)의 외주면에는 열선(44)이 감김되어 구비되고, 이 열선(44)은 배터리(48)로부터 전원을 인가받게 된다.

또한, 상기 열선(44)과 배터리(48) 사이에는 배터리(48)의 전원이 열선(44)으로 인가되도록 제어하는 릴레이부(46)가 형성된다.

상기 릴레이부(46)는 ECM(10)에 의해 제어되되, 이 ECM(10)은 이그니션키스위치(50)의 접점 온(ON)됨에 따라 릴레이부(46)의 접점을 온(ON)시켜 배터리(48)의 전원이 열선(44)으로 인가되게 한다.

또한, 상기 촉매컨버터(40)의 하우징(14) 일측에는 온도센서(42)가 구비되어 촉매컨버터(40)내의 온도를 감지하게 되고, 그에 따른 감지신호를 상기 ECM(10)에 인가시켜 촉매컨버터(40)의 온도가 400℃ 이상이 되면, 상기 ECM(10)이 릴레이부(46)의 접점을 오프(OFF)시켜 열선(44)으로 인가되던 배터리(48)의 전원을 차단시키게 된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 자동차의 촉매컨버터는 자동차의 초기시동시나 특히, 겨울철에 자동차의 시동시에 운전자가 차량에 시동을 걸기 위해 이그니션키(도시생략)를 이그니션키실린더(도시생략)에 삽입시켜 회전시키면, 상기 이그니션키에 의해 이그니션키스위치(50)의 접점이 온(ON)되게 된다.

그러면, 상기 이그니션키스위치(50)의 접점 온(ON)됨에 따라 ECM(10)이 릴레이부(46)를 제어하여 배터리(48)로부터의 전원이 촉매컨버터(40)내의 담체(18) 외주면에 감김된 열선(44)으로 인가되게 한다.

이에 따라, 상기한 촉매컨버터(40)내의 온도는 열선(44)과 엔진(2)의 연소실로부터 연소되어 배출되는 고온의 배기가스에 의해 신속하게 상승되며, 이 촉매컨버터(40)내의 온도는 촉매컨버터(40)의 하우징(14)에 설치된 온도센서(42)에 의해 항상 감지되고, 이에 따른 감지신호를 ECM(10)으로 계속해서 출력하게 된다.

따라서, 상기한 촉매컨버터(40)내의 온도가 400℃ 이상이 되면, 이를 온도센서(42)가 감지하여 그에 대응한 감지신호를 ECM(10)으로 인가시킨다.

그러면, 상기 ECM(10)은 촉매컨버터(40)내의 온도가 과열됨을 방지하기 위해 릴레이부(46)의 접점을 오프(OFF)시켜 배터리(48)로부터 열선(44)으로 인가되던 전원을 차단하므로써 촉매컨버터(40)의 과열을 방지하게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 촉매컨버터는 자동차의 냉간시동시에 촉매컨버터의 온도를 정상작동온도까지 신속하게 상승시켜 주므로써 냉간시동시에 배기파이프를 통해 다량으로 배출되는 미연탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물등의 유해물질을 무해한 물질로 변환시켜 냉간시동시에 대기로 배출되는 유해물질을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 자동차의 촉매컨버터(12)에 있어서,

   상기 촉매컨버터(40)의 하우징(14) 일측에 촉매컨버터(40)내의 온도를 감지하도록 구비된 온도센서(42)와;

   상기 촉매컨버터(40)의 하우징(14)내에 허니콤 구조로 이루어져 구비되며, 그 표면에 촉매물질이 도포된 담체(18)와;

   상기 담체(18)의 외주면에 감김되어 설치된 열선(44)과;

   상기 열선(44)에 배터리(48)로부터의 전원을 인가시켜 주는 릴레이부(46)와;

   상기 릴레이부(46)를 상기 온도센서(42)로부터 인가된 감지신호와 이그니션키스위치(50)의 접점이 온(ON)됨에 따라 제어하는 ECM(10);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 촉매컨버터.