KR200203117Y1 - 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치 - Google Patents

직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 자동차 배기가스를 정화시키는 컨버터를 직렬로 연결시켜 배기가스중 유해성분을 정화시키는 직렬흡착식 배기정화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컨버터의 촉매가 활성화되지 않는 시동초기의 저온상태에서는 배기가스를 흡착기내의 허니컴구조로 안내하고 촉매활성화온도에 도달한 후에는 배기가스를 흡착기의 중앙홀로 안내하는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치에 관한 것이다.
본 고안의 일실시예에 의한 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치는 배기가스의 일부를 추출하도록 전처리컨버터 전방의 배기관에 삽입된 깔때기모양의 추출관과, 추출된 배기가스가 유동되도록 상기 추출관에 연결된 튜브와, 상기 전처리컨버터내에 설치된 온도감지센서로 감지된 온도에 따라 배기가스를 유입 또는 차단하도록 상기 튜브에 장착된 솔레노이드밸브와, 추출된 배기가스를 분사하여 배기가스의 유동방향을 안내하는 유동분배기로 구성되어 있으므로, 에어펌프가 필요없어서 경제적이고 구조가 간단하며 고장이 없을 뿐만 아니라, 고온의 배기가스를 이용하므로 후처리컨버터가 촉매활성화를 위한 온도까지 도달하는 시간을 단축시키는 뛰어난 효과가 있다.

Description

직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치
본 고안은 자동차 배기가스를 정화시키는 컨버터를 직렬로 연결시켜 배기가스중 유해성분을 정화시키는 직렬흡착식 배기정화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컨버터의 촉매가 활성화되지 않는 시동초기의 저온상태에서는 배기가스를 흡착기내의 허니컴구조로 안내하고 촉매활성화온도에 도달한 후에는 배기가스를 흡착기의 중앙홀로 안내하는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치에 관한 것이다.
가솔린을 연료로 사용하는 자동차의 배기가스에는 인체에 유해하고 대기를 오염시키는 주성분인 HC, CO, NOx 등의 성분이 다량 함유되어 있어서, 일반적으로 상기의 유해성분을 제거시키기 위한 삼원촉매변환기(3-way catalystic converter)를 자동차의 배기관에 장착하여 유해성분을 중화함과 함께, 물(H₂O)과 이산화탄소(CO₂)로 변환시켜 제거한다.
상기의 삼원촉매변환기는 자동차엔진의 시동초기인 촉매가 활성화되기 전의 일정온도이하에서는 유해성분의 제거가 원활히 이루어지지 않으며, 특히 탄화수소(HC)는 촉매가 특정의 활성화온도에 이르지 못할 경우 배기관을 통하여 그대로 배출된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도1에 도시된 바와 같이 전처리컨버터(pre- converter)(10)와 후처리컨버터(post-converter)(40)로 이루어진 직렬식 삼원촉매변환기를 이용하여, 저온에서는 탄화수소(HC)가 흡착되나 고온에서는 분리되는 흡착기(adsorber)(30)를 전처리컨버터(10)와 후처리컨버터(40)사이에 설치하고, 상기 흡착기(30)의 중앙홀(31) 전방에 유동분배기(20)를 설치하여, 엔진시동초기 약 120초동안은 전처리컨버터(10)를 거친 배기를 상기 유동분배기(20)에 의해 흡착기(30)의 중앙홀(31)을 제외한 외주부(32)로 통과시킴으로써, 흡착기(30)의 외주부(32)내의 허니컴구조체에 탄화수소를 흡착시켜 탄화수소성분을 제거한 후 후처리컨버터(40)로 보내며, 상기 일정시간이 지난 후 후처리컨버터(40)가 탄화수소를 제거시킬 수 있는 일정온도에 달하게 되면 상기 유동분배기(20)에 의해 배기가스를 흡착기(30)의 중앙홀(31)을 통하여 바로 후처리컨버터(40)로 유출시킬 뿐만 아니라, 흡착기(30)내에 부착되어 있던 탄화수소(HC)도 역류에 의하여 이탈되어 후처리컨버터(40)에서 무해한 물질로 변환되도록 하는 방법을 사용하여 왔다.
상기의 약 120초라는 시간은 시스템의 종류에 따라 다르며, 주로 전처리컨버터(10)의 온도가 일정치까지 상승하는데 걸리는 시간에 의존한다.
그러나, 상기의 장치중 에어를 분사하여 배기가스를 흡착기의 외주부로 분산시키기 위해서는 에어를 유동분배기로 공급해주기 위한 에어공급용 펌프가 필요하다는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 에어펌프가 필요없어서 경제적이고 구조가 간단하며 고장이 없는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치를 제공하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 고온의 배기가스를 이용하므로 후처리컨버터가 촉매활성화를 위한 온도까지 도달하는 시간을 단축시키는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치를 제공하는데 있다.
도1은 종래의 직렬흡착식 배기정화시스템의 내부구조를 도시한 절단사시도,
도2는 본 고안의 일실시예인 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치를 도시란 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:전처리컨버터 20:유동분산장치
21:추출관 22:튜브
23:솔레노이드밸브 24:유동분배기
25:온도감지센서 30:흡착기
31:중앙홀 32:외주부
40:후처리컨버터
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치는 허니컴구조의 전처리컨버터와, 상기 전처리컨버터와 직렬로 설치된 허니컴구조의 후처리컨버터와, 상기 전·후처리컨버터사이에 설치되고 종방향으로 중앙홀이 형성된 허니컴구조의 흡착기와, 상기 전처리컨버터의 온도에 따라 배기가스의 유동방향을 변경시키는 유동분산장치로 구성된 직렬흡착식 배기정화시스템에 있어서, 상기 유동분산장치는 배기가스의 일부를 추출하도록 전처리컨버터 전방의 배기관에 삽입된 깔때기모양의 추출관과, 추출된 배기가스가 유동되도록 상기 추출관에 연결된 튜브와, 상기 전처리컨버터내에 설치된 온도감지센서로 감지된 온도에 따라 배기가스를 유입 또는 차단하도록 상기 튜브에 장착된 솔레노이드밸브와, 추출된 배기가스를 분사하여 배기가스의 유동방향을 안내하는 유동분배기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 일실시예인 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 직렬흡착식 배기정화시스템의 내부구조를 도시한 절단사시도이고, 도2는 본 고안의 일실시예인 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치를 도시한 구성도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 고안의 일실시예인 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치는 허니컴구조의 전처리컨버터(10)와, 상기 전처리컨버터(10)와 직렬로 설치된 허니컴구조의 후처리컨버터(50)와, 상기 전·후처리컨버터(10,50)사이에 설치되고 종방향으로 중앙홀(31)이 형성된 허니컴구조의 흡착기(30)와, 상기 전처리컨버터()의 온도에 따라 배기가스의 유동방향을 변경시키는 유동분산장치(20)로 구성된 직렬흡착식 배기정화시스템에 있어서, 상기 유동분산장치(20)는 배기가스의 일부를 추출하도록 전처리컨버터(10) 전방의 배기관(100)에 삽입된 깔때기모양의 추출관(21)과, 추출된 배기가스가 유동되도록 상기 추출관(21)에 연결된 튜브(22)와, 상기 전처리컨버터(10)내에 설치된 온도감지센서(25)로 감지된 온도에 따라 배기가스를 유입 또는 차단하도록 상기 튜브(22)에 장착된 솔레노이드밸브(23)와, 추출된 배기가스를 분사하여 배기가스의 유동방향을 안내하는 유동분배기(24)로 구성되어 있다.
상기 추출관(21)은 배기관(100)내의 배기가스 유동을 방해하기 않도록 입구의 직경(D₂)이 배기관의 직경(D₁)에 비하여 0.2 내지 0.5 이다.
상기 전처리컨버터(10)와 후처리컨버터(40)는 세라믹 또는 금속의 기질에 삼원촉매(3-way catalyst)로 처리된 허니컴구조의 원통체이고, 상기 흡착기(30)는 종방향의 중앙홀(31)이 형성되어 있으며 세라믹 또는 금속의 기질에 제오라이트(zeolite)로 처리된 허니컴구조의 원통체이다.
상기 흡착기(30)의 내부인 허니컴구조체는 제오라이트로 처리되어 있어서 저온일 때에는 탄화수소(HC)를 흡착시키고, 고온일 때에는 분리시키는 성질을 갖는다.
다음에, 이와 같이 구성되어 있는 본 고안의 일실시예에 의한 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치에 의한 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 자동차가 시동되어 배기관에서 유출된 배기가스가 저온상태의 배기정화시스템에 유입되는데, 이 때에는 솔레노이드밸브(23)가 개방되어 있어서 상기 배기관(100)내에 삽입되어 있는 추출관(21)에 의해 배기가스중 일부가 추출되어 튜브(22)를 통하여 유동분배기(24)로 전달되고, 상기 유동분배기(24)에 의해 흡착기(30)의 외주부(32)로 분사됨으로써 전처리컨버터(10)를 통과하면서 CO나 NOx 등의 유해물질이 일부제거된 배기가스를 흡착기(30)의 외주부(32)쪽으로 안내한다. 즉, 상기 유동분배기(24)는 전처리컨버터(10)의 온도가 200℃이하일 경우에는 추출관(21)으로부터 배기가스를 공급받아 튜브(22)를 통하여 에어를 분사함으로써 중앙홀(31)로의 초기 배기가스진입을 차단하고 흡착기(30)로 초기배기가스를 분배한다.
상기 배기가스는 상술한 바와 같이 유동분배기(24)의 안내에 의해 흡착기(30) 외주부(32)의 허니컴구조체내로 유입되는데, 상기 허니컴구조체는 저온에서 탄화수소(HC)를 흡착시키는 성질이 있으므로 배기가스중의 탄화수소를 허니컴구조체 내부에 흡착시킨 후 후처리컨버터(40)로 유출시킨다.
따라서, 상기 후처리컨버터(40)에는 탄화수소가 제거된 배기가스가 유입되어 촉매가 활성화되기 전에도 유해물질을 배출하지 않는다.
상기 솔레노이드밸브(23)는 전처리컨버터(10)내에 설치된 온도감지센서(25)에 의해 온도를 감지하여 일정치 이하이면 개방되고 일정치 이상이면 차단되도록 작동된다.
여기서, 상기 추출된 배기가스는 고온이므로 촉매가 활성화되기까지 가열되는 시간이 저온의 공기를 분사하는 에어공급수단보다 훨씬 단축된다.
상기와 같은 작동은 배기정화시스템이 고온의 배기가스에 의해 촉매를 활성화할 수 있는 일정한 온도로 가열될 때까지 계속되며, 전처리컨버터(10)가 일정한 온도에 도달하게 되면 솔레노이드밸브(23)가 차단되어 추출된 배기가스는 흐르지 않게 되므로 유동분배기(24)의 에어분사는 정지하게 되어 배기가스는 흡착기(30)의 중앙홀(31)을 통과하게 되고, 따라서 배기가스의 유동은 후처리컨버터(40)로 유입된다. 이 때, 흡착기(30)의 중앙홀(31)을 통과한 고온의 배기가스가 후처리컨버터(40)의 전방면과 만나면서 역류를 발생시키고, 이러한 역류는 상기 흡착기(30)의 외주부(32)로 유입되어 흡착기(30)의 허니컴구조체내에 부착되어 있던 탄화수소(HC)들을 흡착기(30)로부터 분리시킨 후, 배기가스의 유동에 의해 다시 후처리컨버터(40)로 유입시켜 처리한다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 고안의 일실시예에 의한 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치는 배기가스의 일부를 추출하도록 전처리컨버터 전방의 배기관에 삽입된 깔때기모양의 추출관과, 추출된 배기가스가 유동되도록 상기 추출관에 연결된 튜브와, 상기 전처리컨버터내에 설치된 온도감지센서로 감지된 온도에 따라 배기가스를 유입 또는 차단하도록 상기 튜브에 장착된 솔레노이드밸브와, 추출된 배기가스를 분사하여 배기가스의 유동방향을 안내하는 유동분배기로 구성되어 있으므로, 에어펌프가 필요없어서 경제적이고 구조가 간단하며 고장이 없을 뿐만 아니라, 고온의 배기가스를 이용하므로 후처리컨버터가 촉매활성화를 위한 온도까지 도달하는 시간을 단축시키는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 허니컴구조의 전처리컨버터(10)와, 상기 전처리컨버터(10)와 직렬로 설치된 허니컴구조의 후처리컨버터(50)와, 상기 전·후처리컨버터(10,50)사이에 설치되고 종방향으로 중앙홀(31)이 형성된 허니컴구조의 흡착기(30)와, 상기 전처리컨버터()의 온도에 따라 배기가스의 유동방향을 변경시키는 유동분산장치(20)로 구성된 직렬흡착식 배기정화시스템에 있어서, 상기 유동분산장치(20)는 배기가스의 일부를 추출하도록 전처리컨버터(10) 전방의 배기관(100)에 삽입된 깔때기모양의 추출관(21)과, 추출된 배기가스가 유동되도록 상기 추출관(21)에 연결된 튜브(22)와, 상기 전처리컨버터(10)내에 설치된 온도감지센서(25)로 감지된 온도에 따라 배기가스를 유입 또는 차단하도록 상기 튜브(22)에 장착된 솔레노이드밸브(23)와, 추출된 배기가스를 분사하여 배기가스의 유동방향을 안내하는 유동분배기(24)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추출관(21)은 배기관(100)내의 배기가스 유동을 방해하기 않도록 입구의 직경(D₂)이 배기관의 직경(D₁)에 비하여 0.2 내지 0.5 인 것을 특징으로 하는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 솔레노이드밸브(23)는 상기 온도감지센서(25)로부터 감지되는 온도가 200℃이하일 경우에는 배기가스를 유입하고, 200℃를 초과하는 경우에는 배기가스를 차단함을 특징으로 하는 직렬흡착식 배기후처리시스템의 유동분산장치.
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