KR20020043091A

KR20020043091A - 금속 담체를 이용한 ｃｃｃ 구조

Info

Publication number: KR20020043091A
Application number: KR1020000072566A
Authority: KR
Inventors: 김종석
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사; 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-08

Abstract

본 발명은 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조에 관한 것으로, 팔라듐만을 사용한 메탈 촉매와 팔라듐/로듐을 사용한 메탈 촉매를 제 1, 제 2브릭을 제작하여 그 단부를 서로 맞대어 용접하여는 방법 즉, 제 1 브릭과 제 2브릭의 단부를 전주용접하여 일체형의 담체로 용접 제작하고, 배기 매니폴드를 통과한 후 배기가스가 먼저 통과하는 제 1브릭측과 배기 매니폴드 사이에 플랜지를 전주 용접하여 배기 매니폴드에 용접 고정시키면서 타단(제 2브릭측 단부)에 아웃렛 플랜지를 전주 용접하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 부품수의 감소로 비용 뿐만 아니라 CCC 전체의 중량을 줄여 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조를 제공하는데 있다.

Description

금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조{Closed Coupled Converter structure using metal catalystic}

본 발명은 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코팅된 2개의 금속 담체를 배기매니 폴드에 플랜지를 이용하여 장착하여 구성함으로써, 배기 가스의 정화 효율을 향상시킬 수 있는 환경친화적인 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진과 같은 동력발생 장치에는 연료를 연소시켜 동력을 얻은 다음 남게 되는 배기가스의 처리를 위해 배기가스 시스템이 구비되어 있다.

상기 배기가스 시스템은 각 실린더에 연결되어 배기가스를 모아 주는 배기매니폴드와, 배기가스에 함유된 유해 물질을 중화시켜 주는 CCC(Closed Coupled Converter)와, 배기음 및 소음 진동 등을 저감시켜 주는 머플러를 포함하여 구성되어 있다.

특히, 상기 CCC(10)는 세라막 담체로서 제 1, 제 2 브릭(brick)(11,12) 2개로 제작하여 사용하게 되며, 이 담체는 외주면에 커버에 의해 감싸지게 되며 그 사이에 세라믹 담체의 깨짐이나 단열 그리고 안정적인 효과를 얻기 위해 매트(13)가 삽입 장착되게 된다.

이와 같이 이루어진 CCC(10)는 커버의 내부에 4곳이 스폿 용접에 의해 고정되고, 이렇게 일체로 제작된 담체는 그 양단에 각각 배기매니폴드(20)와 아웃렛 플렌지(30)가 전외주면에 융착고정 방식으로 융착하여사용하게 된다.

그러나, 기존의 CCC 구조는 고온의 배기가스에 직접 노출되어 유해 물질을 중화시켜 주기 때문에 세라믹 담체의 내열성이 떨어지게 되고, 특히 세라믹 담체가 잘 깨지거나 파괴되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 팔라듐만을 사용한 메탈 촉매와 팔라듐/로듐을 사용한 메탈 촉매를 제 1, 제 2브릭을 제작하여 그 단부를 서로 맞대어 용접하여는 방법 즉, 제 1 브릭과 제 2브릭의 단부를 전주용접하여 일체형의 담체로 용접 제작하고, 배기 매니폴드를 통과한 후 배기가스가 먼저 통과하는 제 1브릭측과 배기 매니폴드 사이에 플랜지를 전주 용접하여 배기 매니폴드에 용접 고정시키면서 타단(제 2브릭측 단부)에 아웃렛 플랜지를 전주 용접하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 부품수의 감소로 비용 뿐만 아니라 CCC 전체의 중량을 줄여 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 코팅은 10.0g/L Pd(286g/ cubic ft)만을 사용한 촉매와 5.0g/L Pd/Rh (3/1 @ 143g/cubic ft) 촉매를 코팅한 것으로 현재 세라믹 촉매의 코팅 공정과 달리 금속담체는 코팅 전에 슬러리(Slurry)가 잘 부착되도록 에칭(Eaching) 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 담체는 Fe-Cr-Al-REM계 합금의 스트립 포일(Foil)을 굴곡 성형시키는 주름(corrugation) 성형 공정과, 굴곡 성형된 파형판과 평판을 겹쳐서 벌집(Honeycomb) 형상으로 감는 와인딩 공정과, 벌빕 형상을 외통(Mantle)에 끼우는 공정과, 평판과 파판의 브레이징 처리하는 공정과, 촉매 코팅 공정을 거쳐 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기 매니폴드 용접용 플랜지는 2단으로 닺차진 실린더 형상으로제작된 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 종래의 CCC를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따르는 CCC를 보여주는 단면도,

도 3은 본 발명에 따르는 플랜지의 단면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : CCC(Closed Coupled Catalystic) 11 : 제 1브릭

12 : 제 2브릭 13 : 매트

14 : 플랜지 20 : 배기매니폴드

30 : 아웃렛 플랜지

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과에 대해서 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따르는 CCC를 보여주는 단면도로, 도면부호 10은 CCC를, 20은 배기매니 폴드를 각각 나타낸다.

본 발명은 상기 CCC(10)를 금속 담체로 제 1, 제 2브릭(brick)으로 제작하여 길이방향으로 용접하고, 그 일단에는 플랜지(14)를 이용하여 배기매니폴드(20)와 전주 용접을 하여 고정하고 그 타단에는 아웃렛 플랜지를 전주 용접하여 구성한 것이다.

이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 금속 담체는 Fe-Cr-Al-REM계 합금의 스트립 포일(Foil)을 굴곡 성형시키는 주름(corrugation) 성형 공정과, 굴곡 성형된 파형판과 평판을 겹쳐서 벌집(Honeycomb) 형상으로 감는 와인딩 공정과, 벌빕 형상을 외통(Mantle)에 끼우는 공정과, 평판과 파판의 브레이징 처리하는 공정과, 촉매 코팅 공정을 거쳐 제작하게 된다.

여기서, 상기 합금의 신 스트립 과정에서의 주름 과정은 평판 형태의 포일을 굴곡시키는 과정으로 포일 비표면적을 증대시키는 효과를 얻게 되며, 상기 브레이징 과정은 플레이트 스트립과 주름진 스트립을 접합하여 담체의 강도를 증대시키는 효과를 얻게 된다.

이와 같이 벌집 구조로 제작된 CCC(10)는 표면에 코팅을 하게 되는데, 이 코팅은 10.0g/L Pd(286g/ cubic ft)만을 사용한 촉매와 5.0g/L Pd/Rh (3/1 @ 143g/cubic ft) 촉매를 코팅한 것으로 현재 세라믹 촉매의 코팅 공정과 달리 금속담체는 코팅 전에 슬러리(Slurry)가 잘 부착되도록 에칭(Eaching) 처리하게 된다.

이와 같이 코팅된 CCC(10)는 세라믹 담체에 비해 담체가 깨짐성이 강하여 깨지거나 안정적인 지지를 하기 위한 종래의 세라믹 담체에서의 매트를 없애는 것이 가능하며, 이렇게 제작된 CCC(10)는 제 1브릭(11)과 제 2브릭(12)으로 제작한 다음 이 두개를 길이방향으로 용접하여 바로 배기매니폴드(20)와 아웃렛 플랜지(30)에 용접하여 사용하게 된다.

이때, 상기 아웃렛 플랜지(30)는 제 2브릭(12)의 후부에 직접 전외주면에 걸쳐 용접하여 바로 사용하게 되며, 상기 배기매니폴드(20)는 플랜지(14)를 이용하여 전주 용접을 하여 사용하게 된다.

상기 플랜지(14)는, 첨부도면 도 3에서 도시한 바와 같이, 2단으로 단차진 실린더 형상으로 이루어져 있으며, 특히 이 단차진 내경의 크기는 여기에 장착되는 CCC(10)와 배기매니폴드(20)의 직경에 따라 다양한 크기로 제작하게 된다.

이와 같이 이루어진 플랜지(14)는 내경이 큰 쪽에 상기 CCC(10)를 끼워 전주 용접을 하여 고정시키게 되고, 이렇게 고정된 플랜지(14)의 타부에는 상기 배기매니폴드(20)를 삽입하여 마찬가지로 전주 용접을 하여 고정시키게 된다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 플랜지(14)는 CCC(10)와 배기 매니폴드(20)의 직경이 유사한 경우 플랜지 용접을 생략하고, 바로 배기 매니폴드(20)와CCC(10)를 용접하여 사용하는 것도 가능하다.

따라서, 상기 CCC(10)는 금속 담체로 제작된 제 1, 제2브릭 형태로 바로 배기매니폴드와 아웃렛 플랜지에 연결하여 사용할 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은

금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조를 제공함으로써 다음과 같은 효과가 있다.

1) 구성이 2개의 브릭으로 이루어지고 이 브릭을 바로 배기 매니폴드와 아웃렛 플랜지에 직접 융착고정하여 제작하기 때문에, 그 구조가 간단할 뿐만 아니라 경량화 시킬 수 있게 된다.

2) 이에 따라 차량의 중량을 줄일 수 있게 되어 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

3) 금속 담체가 견고하기 때문에 이를 보호하기 위한 것(예를 들어, 매트 등)을 없앨 수 있게 되어 비용 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

팔라듐만을 사용한 메탈 촉매와 팔라듐/로듐을 사용한 메탈 촉매를 제 1, 제 2브릭을 제작하여 그 단부를 서로 맞대어 용접 즉, 제 1 브릭과 제 2브릭의 단부를 전주용접하여 일체형의 담체로 용접 제작하고, 배기 매니폴드를 통과한 후 배기가스가 먼저 통과하는 제 1브릭측과 배기 매니폴드 사이에 플랜지를 전주 용접하여 배기 매니폴드에 용접 고정시키면서 타단(제 2브릭측 단부)에 아웃렛 플랜지를 전주 용접하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 10.0g/L Pd(286g/ cubic ft)만을 사용한 촉매와 5.0g/L Pd/Rh (3/1 @ 143g/cubic ft) 촉매를 코팅한 것으로 현재 세라믹 촉매의 코팅 공정과 달리 금속담체는 코팅 전에 슬러리(Slurry)가 잘 부착되도록 에칭(Eaching) 처리된 것을 특징으로 하는 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조..
제 1 항에 있어서, 상기 금속 담체는 Fe-Cr-Al-REM계 합금의 스트립 포일(Foil)을 굴곡 성형시키는 주름(corrugation) 성형 공정과, 굴곡 성형된 파형판과 평판을 겹쳐서 벌집(Honeycomb) 형상으로 감는 와인딩 공정과, 벌빕 형상을 외통(Mantle)에 끼우는 공정과, 평판과 파판의 브레이징 처리하는 공정과, 촉매 코팅 공정을 거쳐 제작된 것을 특징으로 하는 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 배기 매니폴드 용접용 플랜지는 2단으로 닺차진 실린더 형상으로 제작된 것을 특징으로 하는 금속 담체를 이용한 ＣＣＣ 구조.