KR20020046920A - 차량엔진을 위한 방출제어용 촉매조립체 - Google Patents

차량엔진을 위한 방출제어용 촉매조립체 Download PDF

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Abstract

엔진을 위한 방출제어용 촉매조립체(10)는 용기의 확대된 직경부(18)를 충진하는 촉매기판(34)을 수용하는 용기(12)를 포함한다. 상기 촉매기판은 보다 많은 촉매재료를 수용하는 효과적인 소형 용기를 형성하기 위해 용기(12)의 경사부(20, 22)의 내부(40, 42)로 축방향으로 돌출되는 단부면(36, 38)을 포함한다.

Description

차량엔진을 위한 방출제어용 촉매조립체{EMISSION CONTROL CATALYST ASSEMBLY FOR AN ENGINE OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 장치를 통해 엔진용 촉매를 유동시키기 위한 것이다.
오염방출물을 감소시키기 위해서는 엔진의 방출시스템에서 촉매를 사용하는 것이 일반적이다. 촉매는 전형적으로 엔진에 가까운 곳에서 배기흐름에 위치되므로, 배기가스는 촉매를 활성화시킬 수 있는 열을 갖고 있다. 그후 배기가스는 머플러로 흐른다.
전형적으로, 상기 촉매는 2개의 축방향 대향단부에 입구 및 출구가 구비된 원통형이나 타원형 금속용기에 수용된다. 촉매기판(catalyst substrate)의 재료는 용기에 수용되며, 2개의 대향 단부면을 갖고 있다. 기판의 직경은 엔진에서의 배압을 감소시킬 수 있는 충분한 기판유동면적을 제공하기 위해 전형적으로 배기파이프 직경 보다 크다. 전형적으로, 상기 용기는 용기의 중앙부와 출구 사이와 마찬가지로, 용기 중앙부의 단면과 입구 사이에 경사부를 포함한다. 상기 경사부는 촉매의 모든 부분을 통해 양호한 흐름을 제공하기 위해 기판의 후방면으로부터 그리고 기판의 평탄한 전방면에서 허용가능한 상류유동전개(flow development upstream)를 허용한다. 배기흐름에 촉매조립체를 추가하는 것은 머플러에 필요한 공간을 감소시킬 수도 있지만, 촉매의 첨가에 의해 배기시스템에서 필요로 하는 공간을 증가시킨다. 공간은 유선형에 대한 참작과 중량이나 연료에 대한 경제적인 면을 고려할 때 모든 차량에서 중요한 참작해야 할 사항이다.
방출제어용 촉매를 위한 보다 효과적인 소형조립체가 요망되고 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 엔진의 방출제어를 위한 촉매조립체는 양단부에 입구와 출구가 구비되고 길이방향으로 연장되는 용기를 포함한다. 상기 용기는 직경이 확장된 중앙부와, 입구 및 출구중 적어도 한쪽과 중앙부 사이에 배치된 경사부를 포함한다. 촉매기판은 중앙부에 배치되며, 2개의 대향 단부면을 포함한다. 2개의 대향 단부면중 적어도 하나는 각각의 경사부에 의해 한정된 내부로 축방향으로 연장되도록 형성된다.
상기 용기는 입구 및 출구와 중앙부 사이에 배치된 각각의 경사부를 포함한다. 촉매기판의 2개의 대향면은 각각의 경사부에 의해 형성된 각각의 내부로 축방향으로 연장되도록 형성된다.
촉매기판의 대향 단부와 경사부는 축방향으로 대향하는 2개의 간극을 형성하며, 이러한 간극은 촉매기판의 방사방향 원주를 향해 경사지도록 구성된다.
일실시예에서, 상기 용기는 단면이 원형인 외측부를 포함한다. 상기 기판은 중앙부를 채우며; 각각의 경사부의 내부로 연장되는 경사진 절두원추부와 중앙의 평탄한 디스크부가 구비된 단부면을 포함한다.
상기 단부면의 형상은 단부면의 각각의 포인트에서 압력편차를 최소로 하기 위해 연산화된(computational) 유체역학을 사용하여 형성된 형상을 취한다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매 용기의 사시도.
도2는 종래기술에 따른 촉매조립체의 측단면도.
도2a는 도2에 도시된 종래 촉매브릭의 사시도.
도3은 본 발명의 실시예를 도시한, 도2와 유사한 도면.
도4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한, 도3과 유사한 도면.
도5는 본 발명에 따른 촉매브릭을 수용하는 원통형 용기의 평면도.
도6은 본 발명에 따른 촉매브릭을 수용하는 타원형 용기의 평면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
12: 용기14: 입구
16: 출구18: 중앙부
20, 22: 경사부36, 38: 단부면
도1에 있어서, 촉매조립체(10)는 직경이 확대된 중앙부(18)와 연결되는 입구(14) 및 출구(16)를 구비한 용기(12)를 포함한다. 2개의 경사부(20, 22)는 중앙부로부터 각각의 입구(14) 및 출구(16)로 연장된다.
도2 및 도2a에 도시된 종래의 촉매브릭(24)은 중앙부(18)에 수용되며; 평탄한 입구면(26)과 평탄한 출구면(28)을 포함한다. 촉매재료는 기판상에 얇게 도포되거나, 기판에 포획된 입자일 수도 있다. 이러한 브릭의 일부는 배기가스를 브릭내의 채널의 적어도 하나의 벽을 통과시키는 벽흐름패턴을 갖는다. 이러한 촉매브릭은 다수의 상용 소스로부터 상용화될 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 촉매용기(18)는 본 발명에 따라 촉매브릭(34)을 수용한다. 상기 브릭(34)은 중앙부(18)를 충진시킨다. 촉매브릭(34)은 중앙부(18)의 축방향 범위를 지나 각각의 경사부(20, 22)내에서 내부(40, 42)로 연장되는 단부면(36, 38)을 포함한다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 용기는 원형의 단면을 갖는다. 브릭(34)의 외주(54)는 중앙부(18)를 채우는 원형 단면을 갖는다. 상기 단부면(36, 38)은 방사방향의 중앙 디스크부(44, 46)와, 상기 외주(54)로 연장되는 경사지거나 절단된 절두원추부(50, 52)에 의해 형성된다. 상기 단부면(36, 38)은 외주(54)를 향해 경사진 2개의 경사진 간극(56, 58)과 경사부(20, 22)를 형성한다.
브릭(34)의 전체 체적은 동일한 용량을 갖기 위하여 도2에 도시된 바와 같이 종래의 브릭(24)의 체적과 동일하다. 도면에 상세히 도시된 바와 같이, 동일한 용량의 촉매조립체는 도2에 도시된 용기 보다 길이가 짧은 소형 용기(12)에 수용된다. 이것은 확장된 중앙부(18)로 이어지는 전이부와 마찬가지로, 경사부(20, 22)의 효과적인 사용에 의해 촉매의 일부를 위한 저장부로 사용될 수 있다.
제4도에는 또 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이에 따르면 방사방향의 중앙부(44)는 실제적인 모든 목적을 위하여 디스크로부터 하나의 점으로 상당히 축소되어 있다. 부분(36, 38)은 원주부(54)를 향해 벌어져 있다. 형성된 간극(56, 58)은 외주(54)를 향하여 경사진 형태를 유지하고 있다. 도6에 도시된 외형은 타원형으로 도시되어 있다. 브릭(34) 또한 이에 대응하는 타원형 단면을 갖고 있다.
단부면(36)의 특정한 각도와 형상은 촉매브릭을 통한 균일한 유동과 낮은 압력강하를 제공하는 연산된 유체역학 분석계산치에 따라 형성되고 위치된다. 이러한 각도와 위치는 용기(12)의 초기 형태와, 예측되는 배기유동율과, 촉매브릭내에서의 억제에 따라 변화될 수 있다.
이러한 형태에 따라, 용량을 강하시키지 않으며 짧은 소형 용기에 수용될 수 있는 보다 효과적인 촉매조립체가 달성될 수 있다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (5)

  1. 엔진의 방출 제어를 위한 촉매조립체에 있어서,
    대향 단부에 입구 및 출구가 구비되고, 상기 입구 및 출구중 적어도 하나와 상기 중앙부 사이에 위치된 경사부와 직경이 확대된 중앙부를 포함하며, 길이방향으로 연장되는 용기와,
    상기 중앙부에 장착되고 2개의 대향 단부면을 포함하는 촉매기판을 포함하며,
    상기 2개의 대향 단부면중 적어도 하나는 경사부에 의해 형성된 각각의 내부로 축방향으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용기는 중앙부와 입출구 사이에 배치된 각각의 경사부를 포함하며, 상기 촉매기판의 2개의 대향 단부면은 각각의 경사부에 의해 형성된 내부로 축방향으로 연장되도록 형성된것을 특징으로 하는 촉매조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 촉매기판의 대향단부와 각각의 경사부는 축방향으로 대향으로 배치된 2개의 간극으로 형성하며, 상기 간극은 촉매기판의 방사방향 외원주를 향해 경사진 것을 특징으로 하는 촉매조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 용기는 원형의 외측 형상을 취하며; 상기 기판은 중앙부를 충진하며; 상기 단부면은 경사부의 내부를 향해 연장되는 경사진 절두원추부와, 방사방향의 평탄한 중앙 디스크부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단부면은 단부면의 각각의 포인트에서 압력편차를 최소로 하기 위해 연산화된 유체역학을 사용하여 형성된 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 촉매조립체.
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