KR20050112708A - Close coupled catalytic converter system for automobile - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 관한 것으로서, 기존과 동일한 구성의 CCC를 메인 컨버터로 하여, 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망을 캔 내부에 장착하여 구성한 프리컨버터를 상기 메인 컨버터 전방에 추가로 설치함으로써, 상기 프리컨버터가 확산 저항의 최소화 및 빠른 촉매 활성화 온도 도달 특성에 따라 메인 컨버터 전방에서 배기가스의 온도를 급상승시켜, 냉시동시와 같은 조건에서 후방에 위치된 메인 컨버터의 빠른 촉매 활성화가 가능하게 하고, 결국 전체적인 정화성능이 향상되는 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a CCC system for exhaust gas purification of automobiles, wherein a pre-converter formed by mounting a plurality of metal wire meshes coated with a catalyst material inside a can using a CCC having the same configuration as a main converter in front of the main converter. In addition, the pre-converter rapidly increases the temperature of the exhaust gas in front of the main converter in accordance with the characteristics of minimizing diffusion resistance and reaching the rapid catalyst activation temperature, so that the fast converter of the main converter located at the rear under the same conditions as in cold start-up. The present invention relates to a CCC system for exhaust gas purification of automobiles, which enables activation and ultimately improves overall purification performance.

Description

자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템{Close Coupled Catalytic converter system for automobile} Closed Coupled Catalytic Converter System for Automobiles

본 발명은 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 관한 것으로서, 기존과 동일한 구성의 CCC를 메인 컨버터로 하여, 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망을 캔 내부에 장착하여 구성한 프리컨버터를 상기 메인 컨버터 전방에 추가로 설치함으로써, 상기 프리컨버터가 확산 저항의 최소화 및 빠른 촉매 활성화 온도 도달 특성에 따라 메인 컨버터 전방에서 배기가스의 온도를 급상승시켜, 냉시동시와 같은 조건에서 후방에 위치된 메인 컨버터의 빠른 촉매 활성화가 가능하게 하고, 결국 전체적인 정화성능이 향상되는 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a CCC system for exhaust gas purification of automobiles, wherein a pre-converter formed by mounting a plurality of metal wire meshes coated with a catalyst material inside a can using a CCC having the same configuration as a main converter in front of the main converter. In addition, the pre-converter rapidly increases the temperature of the exhaust gas in front of the main converter in accordance with the characteristics of minimizing diffusion resistance and reaching the rapid catalyst activation temperature, so that the fast converter of the main converter located at the rear under the same conditions as in cold start-up. The present invention relates to a CCC system for exhaust gas purification of automobiles, which enables activation and ultimately improves overall purification performance.

일반적으로 자동차 배기가스는 엔진에서 혼합기 연소에 의해 생성되어 배기 파이프를 통해 대기 중으로 방출되는 가스를 말하며, 이러한 배기가스에는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 미연소탄화수소(HC) 등 인체에 유해한 물질이 다량 포함되어 있다.In general, automobile exhaust gas refers to a gas produced by the combustion of a mixer in an engine and released into the atmosphere through an exhaust pipe, and the exhaust gas includes carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and unburned hydrocarbons (HC). Contains a lot of harmful substances.

따라서, 자동차 배기가스로 인한 대기오염을 방지하는 것이 환경위생상 중요한 문제로 대두되고 있으며, 자동차에서는 배기가스를 배출하기 전에 반드시 정화처리를 하도록 규제하고 있다.Therefore, preventing air pollution due to automobile exhaust gas has emerged as an important issue for environmental hygiene, and automobiles are regulated to be cleaned before exhaust gas is discharged.

자동차에서 배기가스를 정화하기 위하여 주로 쓰이는 장치가 삼원촉매(three way catalyst)를 사용한 촉매컨버터인데, 이는 배기 파이프 도중에 장착되며, 차량에 따라 배기가스 배출량이 다르기 때문에 촉매의 사양은 다르다.The most commonly used device for purifying exhaust gas in automobiles is a catalytic converter using a three way catalyst, which is installed in the middle of an exhaust pipe, and the specification of the catalyst is different because the exhaust gas emission varies depending on the vehicle.

여기서, 삼원촉매는 배기가스의 유해성분인 일산화탄소, 질소산화물 및 탄화수소계 화합물과 동시에 반응하여 이들 화합물을 제거하는 촉매를 의미하며, 주로 Pt/Rh, Pd/Rh 또는 Pt/Pd/Rh계의 삼원촉매가 이용된다. Here, the three-way catalyst refers to a catalyst that removes these compounds by reacting simultaneously with the harmful components of the exhaust gas such as carbon monoxide, nitrogen oxides and hydrocarbon-based compounds, and is mainly a three-way Pt / Rh, Pd / Rh or Pt / Pd / Rh system. Catalyst is used.

한편, 가솔린 승용차의 경우, 배기가스의 후처리장치로서 대부분 차체 플로어 하측에 설치되는 촉매컨버터, 즉 UCC(Underfloor Catalytic Converter)가 적용되고 있으며, 현재 정화율을 높이기 위하여 촉매의 체적을 키우는 추세이나, 차체의 지상고가 낮기 때문에 횡단면 형상이 좌우 양 측방으로 길게 형성된 타원형(oval or racetrack 형태)의 촉매가 주로 사용되고 있다.On the other hand, in the case of gasoline passenger cars, catalytic converters, ie, underfloor catalytic converters (UCCs), which are installed mostly on the lower side of the body floor, are applied as exhaust gas aftertreatment devices. Due to the low ground clearance of the car body, an oval (oval or racetrack type) catalyst having a long cross-sectional shape in both the left and right sides is mainly used.

현재, 상기한 가솔린 차량 배기가스 정화시스템의 최대 목표는 초기시동시 유해성분의 배출을 최소화 하는데 있으며, 초기시동시에는 배기가스가 촉매를 통과하지만 촉매가 충분히 워엄-업(warm-up) 되지 않은 상태이고, 촉매의 온도가 배기가스의 유해성분을 무해하게 변환할 수 있을 만큼 충분히 높지 않은 상태이기 때문에, 초기시동시 유해성분의 배출을 최소화 하기 위해서는 촉매의 온도를 최대한 빨리 올려주는 것이 관건이다. At present, the main goal of the gasoline vehicle exhaust gas purification system is to minimize the emission of harmful components at the initial start-up. At the initial start-up, the exhaust gas passes through the catalyst, but the catalyst is not sufficiently warmed up. Because the temperature of the catalyst is not high enough to harmlessly convert harmful components of the exhaust gas, it is important to raise the temperature of the catalyst as soon as possible in order to minimize the emission of harmful components during initial startup.

특히, 전체적으로 HC 및 NOx의 2/3 이상이 초기시동시인 촉매가 충분히 워엄-업 되지 않은 상태에서 배출되므로, 초기시동시 HC 및 NOx의 저감기술이 배기가스 저감기술의 최우선이 되고 있다. In particular, since at least two-thirds of the HC and NOx are discharged without sufficiently warming up the catalyst at the initial startup, the reduction technology of the HC and NOx at the initial startup becomes a top priority of the exhaust gas reduction technology.

이를 위하여, 촉매컨버터를 엔진의 배기 매니폴드에 최대한 가깝게 설치하거나(CCC:Close Coupled Catalytic Converter), 전기적으로 혹은 연소에 의해 촉매를 가열하여 강제적으로 워엄-업시키는 방법이 제안된 바 있다(EHC:Electrically Heated Catalyst, BHC:Burner Heated Catalyst). To this end, it has been proposed to install a catalytic converter as close as possible to the exhaust manifold of the engine (CCC: Close Coupled Catalytic Converter) or to forcibly warm up the catalyst by heating it electrically or by combustion (EHC: Electrically Heated Catalyst, BHC: Burner Heated Catalyst.

또 다른 방법으로는, CCC의 촉매에 귀금속 담지량을 높여 촉매 자체의 워엄-업 시간이 단축되도록 하거나, 촉매의 열용량을 줄이기 위해 초박벽 담체나 금속 담체를 사용하기도 하며, 열손실을 줄이기 위해 이중관 파이프 혹은 이중관 배기 매니폴드를 적용하기도 한다.Alternatively, the precious metal loading of the CCC catalyst may be increased to shorten the warm-up time of the catalyst itself, or an ultra-thin wall or metal carrier may be used to reduce the heat capacity of the catalyst, and a double pipe pipe may be used to reduce heat loss. Alternatively, double pipe exhaust manifolds may be applied.

한편, 첨부한 도 4는 CCC의 기본 구조를 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 자동차의 배기가스 정화용 CCC에 대해 설명하면 다음과 같다.On the other hand, Figure 4 is a cross-sectional view showing the basic structure of the CCC, with reference to this will be described for the exhaust gas purification CCC of the vehicle as follows.

도시한 바와 같이, CCC(10)는 촉매물질이 표면 코팅된 촉매 모노리스 담체(11)가 내장되어 있고, 이 담체를 충격이나 열로부터 보호하기 위하여 매트(12)와, 스테인레스 스틸로 제작된 캔(13)이 담체(11)를 둘러 싸고 있는 구조로 되어 있다.As shown, the CCC 10 has a built-in catalyst monolith carrier 11 coated with a catalyst material, and a mat 12 and a can made of stainless steel to protect the carrier from impact or heat. 13) has a structure surrounding the support 11.

상기 담체(11)로는 벌집구조의 세라믹(코디어라이트) 혹은 금속 담체가 사용된다.As the carrier 11, a honeycomb ceramic (cordierite) or metal carrier is used.

이러한 CCC(10)는 엔진 배기 매니폴드에 가까이 위치하여 빠른 촉매 활성화를 유도하는 것으로서, 반응온도가 상승하는 동안 반응의 진행 상황이 반응속도 조절 단계, 기공 내부 속도 조절 단계, 벌크 확산 속도 조절 단계 등으로 이루어지며, 촉매 활성화 초기에는 귀금속 활성점, 기공 내부의 확산이 중요한 요소로 작용한다.The CCC 10 is located close to the engine exhaust manifold to induce rapid catalyst activation. The progress of the reaction during the reaction temperature rises is a reaction rate adjusting step, a pore internal speed adjusting step, a bulk diffusion rate adjusting step, and the like. In the initial stage of catalyst activation, the active point of the noble metal, the diffusion inside the pores acts as an important factor.

또한, 담체가 얼마나 빨리 가열되는지를 결정하는 열용량(thermal mass)에 따라서도 영향을 받는데, 열용량이 클수록 늦게 가열되어 빠른 촉매 활성화가 이루어지지 않으므로 냉시동시에는 탄화수소 등의 저감 성능이 저하되게 된다.In addition, it is also affected by the thermal mass (thermal mass) that determines how fast the carrier is heated, the higher the heat capacity is heated later, the faster catalyst activation does not occur, so the reduction performance of hydrocarbons and the like during cold start is reduced.

따라서, 빠른 촉매 활성화을 이루기 위해서는 쉽게 가열되는 재질을 작은 무게로 적용하는 것이 중요한 요소가 된다.Therefore, in order to achieve rapid catalyst activation, it is important to apply a material that is easily heated at a small weight.

일단 촉매 활성화가 이루어지고 난 다음에는 귀금속 담지량이 동일한 상황에서는 기체상에서 촉매 와시코트층으로의 물질전달이 중요한 요소로 작용하게 된다. Once the catalyst is activated, the material transfer from the gas phase to the catalyst washcoat layer becomes an important factor under the same noble metal loading.

이러한 외부 물질전달을 결정하는 요소는 담체(11)의 형상에 중요한 영향을 받게 되는데, 셀(cell) 피치가 작을수록 또한 담체 셀 형상이 원형에 가까울수록 물질전달이 용이해져서 높은 정상상태의 활성을 나타낼 수 있게 된다.The determinants of such external material transfer are importantly influenced by the shape of the carrier 11. The smaller the cell pitch and the closer the shape of the carrier cell is to the circular shape, the easier the material transfer is. Can be displayed.

종래에는 기본적으로 일정 수준 이상의 열용량을 가지는 세라믹 담체를 적용함으로 해서 빠른 촉매 활성화 온도(LOT:Light Off Temperature)를 추구하는데 한계가 있었으며, 셀(12a)들이 각각 격벽(12b)으로 분리된 구조로 되어 있기 때문에 셀(12a)의 입구부를 조금 지난 후부터 도 5에 도시한 바와 같은 층류 형성에 의해 열과 물질의 전달이 제한되는 결점이 나타나게 된다.In the prior art, there was a limit in pursuing a rapid catalyst activation temperature (LOT: Light Off Temperature) by applying a ceramic carrier having a heat capacity of a predetermined level or more, and the cells 12a were each divided into partitions 12b. Since a little later than the inlet of the cell 12a, the drawback of restricting heat and material transfer due to laminar flow as shown in FIG. 5 appears.

도 5는 기존 세라믹 담체(11)에서 층류 형성에 의한 경계층 형성을 나타낸 도면으로서, 격벽(12b) 표면쪽으로의 경계층 안에서는 확산이 어렵고 제한적이나, 경계층 밖에서는 확산이 용이하다. FIG. 5 is a view illustrating the formation of a boundary layer by laminar flow formation in the existing ceramic support 11. In the boundary layer toward the surface of the partition 12b, diffusion is difficult and limited, but diffusion is easy outside the boundary layer.

경계층 내에서는 물질전달과 열전달 속도가 제한되며, 따라서 촉매 활성화 이후의 촉매 정화율에 있어 층류의 형성은 기존 세라믹 구조의 촉매에 있어서 제한 요소로 작용될 수 있다.In the boundary layer, the mass transfer and heat transfer rates are limited. Therefore, the formation of laminar flow in the catalytic purification rate after catalyst activation can act as a limiting factor in the catalyst of the existing ceramic structure.

이러한 층류의 형성을 억제하기 위한 방법은 유동의 급격한 변화에 의해, 즉 셀(12a)의 채널 길이를 짧게 하는 방법 등이 효과적이지만, 채널의 길이가 5mm만 넘어가더라도 층류 형성이 용이해지므로, 이는 실제 세라믹 담체에서 구현되기는 어려운 실정이다. The method for suppressing the formation of such laminar flow is effective by a drastic change in flow, that is, a method of shortening the channel length of the cell 12a, but since the laminar flow becomes easy even if the channel length exceeds 5 mm, It is difficult to implement in the actual ceramic carrier.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 기존과 동일한 구성의 CCC를 메인 컨버터로 하여, 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망을 캔 내부에 장착하여 구성한 프리컨버터를 상기 메인 컨버터 전방에 추가로 설치함으로써, 상기 프리컨버터가 확산 저항의 최소화 및 빠른 촉매 활성화 온도 도달 특성에 따라 메인 컨버터 전방에서 배기가스의 온도를 급상승시켜, 냉시동시와 같은 조건에서 후방에 위치된 메인 컨버터의 빠른 촉매 활성화가 가능하게 하고, 결국 전체적인 정화성능이 향상되는 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, the pre-converter is configured by mounting a plurality of metal wire mesh coated with a catalyst material inside the can using the CCC of the same configuration as the main converter, By additionally installed in front of the main converter, the pre-converter rapidly increases the temperature of the exhaust gas in front of the main converter according to the characteristics of minimizing diffusion resistance and fast catalyst activation temperature reaching, so that the main converter located rearward under the same conditions as in cold start-up. It is an object of the present invention to provide a CCC system for exhaust gas purification of automobiles, which enables rapid catalyst activation of the catalyst and thus improves the overall purification performance.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, 자동차의 배기가스 정화용 CCC(Close Coupled Catalytic Converter) 시스템에 있어서,The present invention, in the CCC (Close Coupled Catalytic Converter) system for exhaust gas purification of automobiles,

촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망들을 전후 간격을 두고 캔 내부에 횡방향으로 장착하여 제작된 프리컨버터를 CCC 전방에 추가로 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the pre-converter manufactured by mounting a plurality of metal wire mesh coated with a catalyst material in the can direction at intervals before and after the additionally installed in front of the CCC.

특히, 상기 프리컨버터 내에 3 ~ 8개의 금속 와이어 망이 장착되되, 각 와이어 망은 그 와이어가 이웃한 와이어 망의 와이어와 각각 엇갈리게 배치되도록 장착된 것을 특징으로 한다.In particular, the three to eight metal wire mesh is mounted in the pre-converter, each wire mesh is characterized in that the wire is mounted so as to alternate with the wire of the neighboring wire mesh, respectively.

또한, 상기 프리컨버터 내에 와이어 직경이 0.01mm ~ 0.1mm이면서 와이어간 간격이 0.5mm ~ 3.0mm인 와이어 망들이 장착되고, 이 와이어 망들을 간격 1mm ~ 7mm가 되도록 배치하여서 된 것을 특징으로 한다.The preconverter may be equipped with wire meshes having a wire diameter of 0.01 mm to 0.1 mm and an inter-wire spacing of 0.5 mm to 3.0 mm, and arranged so that the wire meshes have a spacing of 1 mm to 7 mm.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존과 동일한 구성의 CCC(Close Coupled Catalytic Converter)를 메인 컨버터로 하여, 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망을 캔(can) 내부에 장착하여 구성한 프리컨버터(preconverter)를 상기 메인 컨버터 전방에 추가로 설치하여 이루어진 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a CCC system for exhaust gas purification of automobiles, and more particularly, using a CCC (Close Coupled Catalytic Converter) of the same configuration as the main converter, cans can be a plurality of metal wire mesh coated with a catalyst material (can The present invention relates to a CCC system for exhaust gas purification of a vehicle, wherein a preconverter installed inside is additionally installed in front of the main converter.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 CCC 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에서 프리컨버터를 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명에서 프리컨버터 내 금속 와이어 촉매에서의 경계층 형성을 나타낸 모식도이다. FIG. 1 is a block diagram showing a CCC system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a preconverter in the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the formation of a boundary layer in a metal wire catalyst in the preconverter. It is a schematic diagram shown.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 CCC 시스템(100)은, 종래 CCC와 동일한 구성의 메인 컨버터(110)와, 이 메인 컨버터(110) 전방에 설치되되 캔(102) 내부에 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망(103)을 전후 배치하여 장착 구성한 프리컨버터(101)를 포함하여 이루어진다.As shown in the drawing, the CCC system 100 of the present invention includes a main converter 110 having the same configuration as a conventional CCC, and is installed in front of the main converter 110, and coated with a catalyst material inside the can 102. And a pre-converter 101 formed by mounting a plurality of metal wire meshes 103 back and forth.

본 발명의 상기 프리컨버터(101)는 금속 캔(102) 내부에 3 ~ 8개의 금속 와이어 망(103)을 배기가스가 통과할 수 있도록 횡방향으로 장착하되, 각 와이어 망(103)은 와이어(103a)가 이웃한 와이어 망의 와이어와 각각 엇갈리도록 배치하여 제작된다.The pre-converter 101 of the present invention is mounted in the transverse direction so that the exhaust gas passes through the three to eight metal wire mesh 103 inside the metal can 102, each wire mesh 103 is a wire ( 103a) is produced so as to intersect with wires of adjacent wire meshes, respectively.

도 2는 프리컨버터(101) 내 금속 와이어 망(103)의 배치형태를 보여주고 있는 바, 일 예로서, 금속 캔(102) 내부에 4개의 금속 와이어 망(103)을 각각 엇갈리게 배치하여 고정 부착한 프리컨버터를 보여주고 있다. FIG. 2 shows a layout of the metal wire mesh 103 in the pre-converter 101. For example, four metal wire meshes 103 are alternately arranged in the metal can 102 and fixedly attached. It shows a preconverter.

상기 금속 와이어 망(103)은 와이어(103a) 표면을 부식처리하여 촉매의 와시코트 성분이 잘 붙게 처리한 후 와시코트 성분과 귀금속을 코팅하여 제작된다. The metal wire mesh 103 is prepared by coating the washcoat component and the noble metal after treating the surface of the wire 103a so that the washcoat component of the catalyst adheres well.

바람직하게는, 상기 각 와이어 망(103)은 와이어(103a) 직경이 0.01mm ~ 0.1mm이고 와이어(103a)간 간격이 0.5mm ~ 3.0mm인 것이 사용된다.Preferably, each of the wire meshes 103 has a diameter of 0.01 mm to 0.1 mm and a gap between the wires 103a of 0.5 mm to 3.0 mm.

또한, 와이어 망(103)간의 간격은 1mm ~ 7mm 간격으로 배치한다.In addition, the space | interval between the wire net 103 is arrange | positioned at the interval of 1mm-7mm.

여기서, 와이어 직경이 0.01mm 미만인 것을 사용하는 경우 고온의 배기가스조건에서 견디기에는 내구성이 부족해지고, 0.1mm를 초과하는 것을 사용하는 경우 와이어의 열용량 증대와 가스가 통과하는 유로를 막음으로써 배압을 상승시켜 발명의 원래 목적을 저해할 수 있는 문제가 있어, 바람직하지 않다.Here, when the wire diameter is less than 0.01mm, the durability is insufficient to endure under high temperature exhaust gas conditions, and when the wire diameter exceeds 0.1mm, the back pressure is increased by increasing the heat capacity of the wire and blocking the flow path through which the gas passes. There is a problem that can inhibit the original object of the invention, which is not preferable.

또한, 와이어 간격이 0.5mm 미만인 것을 사용하는 경우 정화효율은 높아지지만 배압 상승의 문제가 발생하고, 3.0mm를 초과하는 것을 사용하는 경우 촉매물질과 가스의 접촉면적이 줄어들게 되므로 원하는 정화효율이 부족해져 빠른 워엄 업을 달성하기 어렵다.In addition, if the wire spacing is less than 0.5mm, the purification efficiency is increased, but there is a problem of increasing the back pressure, and if it is more than 3.0mm, the contact area between the catalyst material and the gas is reduced, so that the desired purification efficiency is insufficient and is fast. It is difficult to achieve warm up.

또한, 와이어 망간의 간격을 1mm 미만으로 하는 경우 배압이 과도하게 커지는 문제가 있어 망들을 간격 1mm 미만으로 가까이 배치시키는 것은 바람직하지 않고, 와이어 망간의 간격을 7mm 보다 크게 하여 배치하는 경우 망간 간격이 너무 크므로 반응열이 집중되지 못하여 워엄 업의 기능 저하가 발생하는 것은 물론 전체적으로 프리컨버터의 크기가 커지면서 메인 컨버터 전방에 장착되어야 할 프리컨버터로서 컴팩트한 사이즈의 장점이 줄어들 수 있다.In addition, when the distance between the wire manganese is less than 1mm, there is a problem that the back pressure is excessively large, it is not desirable to place the net close to less than 1mm spacing, when the distance between the wire manganese is larger than 7mm manganese spacing too As the heat of reaction is not concentrated, the worm-up function deteriorates, and as the overall size of the preconverter increases, the advantage of the compact size as the preconverter to be mounted in front of the main converter can be reduced.

상기 프리컨버터(101)는 메인 컨버터(110)의 전방에 위치하여 냉시동시 화학반응을 빨리 발생시켜 배기가스 온도를 급상승시키는 바, 메인 컨버터(110)가 빠른 촉매 활성화를 이룰 수 있게 도와주는 역할을 한다.The pre-converter 101 is located in front of the main converter 110 to quickly generate a chemical reaction during cold start to rapidly increase the exhaust gas temperature, thereby helping the main converter 110 to achieve rapid catalyst activation. do.

따라서, 상기 프리컨버터(101)의 촉매물질로는 주로 산화작용이 강한 촉매를 사용하는데, 빠른 촉매 활성화를 위해서 세리아 사용은 배제한다.Therefore, the catalyst material of the pre-converter 101 mainly uses a strong oxidation catalyst, but excludes the use of ceria for rapid catalyst activation.

예컨대, 기본 내열 알루미나와 귀금속(특히 팔라듐(Pd))만으로 간단히 구성된 시스템을 적용하여 효과를 극대화 한다.For example, a system consisting simply of basic heat-resistant alumina and precious metals (particularly palladium (Pd)) is applied to maximize the effect.

알루미나도 기공이 큰 사양을 선정하여 기공 내 확산 저항을 최소화 시켜서 빠른 활성화 온도에 도달될 수 있도록 한다.Alumina also selects large pores to minimize diffusion resistance in the pores so that rapid activation temperatures can be reached.

여기서, 종래 기공의 직경은 보통 70Å ~ 80Å 정도이나, 본 발명의 프리컨버터(101)에서는 130Å ~ 170Å의 평균 기공 직경을 가지는 알루미나를 적용하는 바, 이를 통해 확산 저항의 최소화 및 빠른 촉매 활성화 온도 도달 등 효과를 얻을 수 있게 한다. Here, the diameter of the conventional pores is usually about 70 ~ 80 Å, but in the pre-converter 101 of the present invention, alumina having an average pore diameter of 130 Å ~ 170 적용 is applied, thereby minimizing diffusion resistance and reaching a rapid catalyst activation temperature. Back effect.

또한, 빠른 활성화 외에 정상상태(steady state) 도달시에도 높은 정화성능을 나타낼 수 있는데, 일직선의 채널형태인 기존 컨버터 내 담체의 셀 구조와는 달리, 상기 프리컨버터(101)에서는 와이어(103a)에 의한 경계층 형성이, 도 3에 나타낸 바와 같이, 지속적인 난류(turbulance) 형성이 가능하도록 하는 바, 도시한 바와 같은 경계층 형성은 물질전달 효율을 개선하여 높은 정화성능을 나타낼 수 있게 한다(확산 용이).In addition, in addition to fast activation, it may exhibit high purification performance even when reaching a steady state. Unlike the cell structure of the carrier in the conventional converter, which is in the form of a straight channel, the preconverter 101 is connected to the wire 103a. As shown in FIG. 3, the formation of the boundary layer enables continuous turbulence formation. The formation of the boundary layer as shown in FIG. 3 improves the material transfer efficiency and makes it possible to exhibit high purification performance (easy diffusion).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템에 의하면, 기존과 동일한 구성의 CCC를 메인 컨버터로 하여, 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망을 캔 내부에 장착하여 구성한 프리컨버터를 상기 메인 컨버터 전방에 추가로 설치함으로써, 프리컨버터가 확산 저항의 최소화 및 빠른 촉매 활성화 온도 도달 특성에 따라 메인 컨버터 전방에서 배기가스의 온도를 급상승시키는 바, 냉시동시와 같은 조건에서 후방에 위치된 메인 컨버터의 빠른 촉매 활성화가 가능하게 하고, 결국 시스템 전체의 정화성능이 향상되는 효과가 있게 된다. As described above, according to the CCC system for exhaust gas purification of automobiles according to the present invention, the CCC having the same configuration as the main converter, a plurality of metal wire mesh coated with a catalyst material is installed inside the can By further installing the converter in front of the main converter, the pre-converter rapidly increases the temperature of the exhaust gas in front of the main converter according to the characteristics of minimizing diffusion resistance and fast catalyst activation temperature reaching, and is located rearward under the same conditions as in cold start-up. This enables the fast catalytic activation of the main converter, which in turn improves the overall purification performance of the system.

도 1은 본 발명에 따른 CCC 시스템을 도시한 구성도, 1 is a block diagram showing a CCC system according to the present invention,

도 2는 본 발명에서 프리컨버터를 도시한 구성도, 2 is a block diagram showing a pre-converter in the present invention,

도 3은 본 발명에서 프리컨버터 내 금속 와이어 촉매에서의 경계층 형성을 나타낸 모식도, Figure 3 is a schematic diagram showing the formation of the boundary layer in the metal wire catalyst in the pre-converter in the present invention,

도 4는 종래 CCC의 기본 구조를 도시한 단면도,4 is a cross-sectional view showing the basic structure of a conventional CCC,

도 5는 종래 세라믹 촉매에서 층류 형성에 의한 경계층 형성을 나타낸 모식도.Figure 5 is a schematic diagram showing the formation of the boundary layer by the laminar flow in the conventional ceramic catalyst.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : CCC 시스템 101 : 프리컨버터100: CCC system 101: pre-converter

102 : 캔 103 : 와이어 망102: can 103: wire mesh

103a : 와이어 110 : 메인 컨버터103a: wire 110: main converter

Claims (3)

자동차의 배기가스 정화용 CCC(Close Coupled Catalytic Converter) 시스템에 있어서,In the CCC (Close Coupled Catalytic Converter) system for automobile exhaust gas purification, 촉매물질이 코팅된 다수개의 금속 와이어 망들을 전후 간격을 두고 캔 내부에 횡방향으로 장착하여 제작된 프리컨버터를 CCC 전방에 추가로 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템. CCC system for the exhaust gas purification of a vehicle, characterized in that by installing a plurality of metal wire mesh coated with a catalytic material in the transverse direction at the front and rear intervals in addition to the pre-converter in front of the CCC. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 프리컨버터 내에 3 ~ 8개의 금속 와이어 망이 장착되되, 각 와이어 망은 그 와이어가 이웃한 와이어 망의 와이어와 각각 엇갈리게 배치되도록 장착된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템.3 to 8 metal wire meshes are mounted in the pre-converter, and each wire mesh is mounted such that the wires are alternately arranged with wires of neighboring wire meshes. 청구항 1 또는 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 프리컨버터 내에 와이어 직경이 0.01mm ~ 0.1mm이면서 와이어간 간격이 0.5mm ~ 3.0mm인 와이어 망들이 장착되고, 이 와이어 망들을 간격 1mm ~ 7mm가 되도록 배치하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화용 CCC 시스템.The preconverter is equipped with wire meshes having a wire diameter of 0.01 mm to 0.1 mm and a gap of 0.5 mm to 3.0 mm between wires, and the wire meshes are arranged to have a distance of 1 mm to 7 mm. CCC system for purification.
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