KR20070007782A - 촉매적 컨버터의 효율을 개선하기 위한 인라인 배기 장치 - Google Patents

촉매적 컨버터의 효율을 개선하기 위한 인라인 배기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 촉매적 컨버터(13)의 효율을 개선할 수 있는 장치(14)에 관한 것으로서, 상기 장치(14)는 뜨거운 배기 가스의 유동에 영향을 주어 배기 가스로부터 촉매적 컨버터(13)로의 열 전달을 개선한다. 상기 장치(14)는 가스의 난류 증가를 촉진시켜 열 흡수를 개선하는 복수의 오목부 또는 공동(도 1)을 포함하는 프로파일을 포함할 수 있거나, 또는 개방 위치, 또는 폐쇄 또는 부분 폐쇄 위치 사이에서 작동가능한 밸브(24)를 포함할 수 있되, 상기 밸브는 촉매적 컨버터의 하류에 있고 촉매적 컨버터(13) 주변의 배기 가스의 체류 시간을 증가시키는 기능을 한다.

Description

촉매적 컨버터의 효율을 개선하기 위한 인라인 배기 장치{INLINE EXHAUST DEVICE TO IMPROVE EFFICIENCY OF A CATALYTIC CONVERTER}
본 발명은 내연 차량의 배기 스트림 내에 위치될 수 있거나 또는 이와 관련될 수 있으며, 전형적으로 촉매의 부분을 달리 가능한 것보다 뜨겁게 유지시킴에 의해 배기 스트림에서의 촉매적 컨버터의 효율을 개선할 수 있는 장치에 관한 것이다.
내연 엔진, 예컨대 가솔린 엔진은 일산화탄소, 질소 산화물 등을 함유하는 독성 배출물을 제공한다.
이런 독성 배출물을 감소시킬 수 있는 하나의 방법은 배기 스트림에 촉매적 컨버터를 제공하는 것이다. 일반적인 촉매적 컨버터는 3개의 조절된 배출물(일산화탄소, VOC 및 질소 산화물)을 감소시키는 3-원 컨버터이다. 전형적으로 촉매적 컨버터는 2가지 상이한 유형의 촉매들(즉, 환원 촉매 및 산화 촉매)을 사용한다. 상기 컨버터는 보통 전형적으로 백금, 팔라듐 또는 로듐인 금속 촉매로 코팅된 세라믹 또는 금속의 벌집형(honeycomb) 구조를 포함한다.
촉매적 컨버터의 가장 큰 단점 중 하나는 이들이 오직 상당히 높은 온도에서만 효율적으로 작동한다는 것이다. 상기 촉매적 컨버터를 뜨겁게 유지시키는 간단한 한가지 방법은, 컨버터가 배기 시스템의 상류에 엔진과 근접하게 위치되도록 하는 것이다. 그러나, 이는 항상 편리한 것은 아니며, 또한 촉매적 컨버터를 너무 뜨겁게 하여 촉매적 컨버터에 손상을 일으킬 수 있다.
따라서, 촉매적 컨버터를 예열시키는 것이 또한 공지되어 있다. 이는 보통 차량 배터리에 의해 전력을 공급받아 촉매적 컨버터를 작동 온도로 가열시키는 전기 예열 요소를 사용하여 실시된다. 엔진의 정상 작동 동안, 배기 가스의 열은 보통 상기 촉매적 컨버터를 그의 작동 온도로 유지시키기에 충분하고, 이후 예열 요소 작동은 중단될 수 있다. 그러나, 전기 예열기는 촉매를 작동 온도로 가열하는데 수 분의 작동 시간을 여전히 필요로 한다. 또한, 상기 예열기는 배터리에 상당한 전력 소모를 유발할 수 있으며, 배터리를 포함하지 않는 엔진(예: 잔디깎기용 엔진)에서는 적당하지 않다.
인라인 촉매적 컨버터에서의 다른 주요 작동 문제점은 엔진이 아이들링 상태(idling)에 있을 때에 상기 컨버터 온도가 작동 수준 아래로 하락할 수 있다는 것이다. 예컨대, 차량이 심한 정체 상태에 있거나 또는 적색 교통 신호에 의해 정지된 경우, 엔진 회전은 아이들링 속도로 감소된다. 이는 촉매적 컨버터를 그의 작동 온도 대역으로 적절히 유지시키지 않는 온도의 수준으로 배기 가스의 온도를 급격하게 하락시킨다.
그러므로, 특히 엔진 속도가 감소된 경우(예: 아이들링 상태)에서도 달리 가 능한 것보다 긴 시간 동안 촉매적 컨버터를 그의 작동 온도 대역으로 유지시킬 수 있는 어떤 수단을 제공할 수 있다면 이는 유용할 것이다.
종래 기술의 문헌이 본원에 참고로 인용되는 경우, 이런 인용은 그 문헌이 오스트레일리아 또는 다른 국가에서 당업계에서의 통상적인 일반 지식의 일부를 형성한다는 것을 승인하는 것은 아님이 명백히 이해될 것이다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 촉매적 컨버터의 작동을 개선할 수 있고, 전술된 단점의 적어도 일부를 극복할 수 있거나, 유용하거나 상업적 선택을 제공할 수 있는 인라인 배기 장치를 제공하는 것이다.
광의의 형태에서, 본 발명은 뜨거운 배기 가스의 유동에 영향을 주어 배기 가스로부터 촉매적 컨버터로의 열 전달을 개선하는 인라인 촉매적 컨버터의 작동을 개선하기 위한 장치를 포함한다.
이런 방식에서는, 촉매에 대한 별개의 전기 히터에 대한 필요성이 줄거나 없어진다. 이에 의해 보다 작은 엔진[잔디깎기용 엔진 등]이 보통 전기 히터로 하여금 촉매를 가열할 수 있게 하는 배터리를 갖지 않게 되어, 이런 엔진들이 보다 효율적으로 작동하는 촉매적 컨버터를 가질 수 있게 된다.
보다 구체적인 형태에서, 상기 장치는 배기 가스와 접촉되며 배기 가스로부터 열을 흡수하는 특정 내부 프로파일을 포함한다. 상기 프로파일은 열 흡수를 개선시킬 수 있는 가스의 난류(turbulence) 증가를 촉진시키는 복수의 오목 부(recess) 또는 공동(cavity)을 포함한다.
다른 형태에서, 본 발명은 인라인 촉매적 컨버터의 작동을 개선하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 배기 스트림 안으로 적어도 부분적으로 연장되고 촉매적 컨버터에 인접하는 복수의 공동들 또는 이격된 부재들을 포함하고, 상기 공동들 또는 이격된 부재들은 배기 가스로부터 열을 흡수하여 상기 촉매적 컨버터의 적어도 일부를 상승된 온도로 유지시키는 기능을 한다.
이런 방식으로, 상기 장치는 엔진이 정상적으로 작동되는 때에 뜨거운 배기 가스로터 열을 흡수할 수 있고, 엔진이 아이들링하여 배기 가스 온도가 하강할 경우, 상기 장치는 복사할 수 있거나 달리 열을 촉매적 컨버터의 일부로 전달하거나, 또는 촉매적 컨버터의 일부를 가온시켜, 상기 컨버터를 적어도 부분적으로 아이들링 시간 동안 보다 효율적 작동 온도로 유지시킨다. 물론, 상기 장치는 촉매적 컨버터의 온도를 무기한 유지시킬 수는 없지만, 정지/출발 교통(stop/start traffic) 또는 통상적인 아이들링 기간 동안 효과적이어야 한다.
상기 장치는 전형적으로 촉매의 하류에 위치될 것이다. 또한, 촉매의 전방에 상기 장치를 위치시키는 것도 가능할 수 있지만, 일부 배기 시스템에서는, 전방 부분은 매우 고열을 받을 수 있으므로, 촉매의 전방에 상기 장치를 위치시키는 것이 효과적이지 않을 수 있다. 그러나, 촉매가 엔진으로부터 충분히 멀리 떨어져 있도록 상기 배기 시스템이 되어 있다면, 상기 장치를 촉매의 전방(상류)뿐만 아니라 그 대신에 촉매의 후방에도 위치시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 장치는 배기 스트림으로부터 열을 흡수하지만, 배기관에 배압을 불필요하게 발생시키지 않도록 배열된다. 지나치게 많은 배압은 엔진의 출력을 20 내지 30% 정도 감소시킬 수 있고, 연료 소모를 증가시킬 수 있기 때문에 배압이 항상 이롭지만은 않다.
이와 같은 이유로, 상기 장치는 적어도 부분적으로 배기 스트림으로 연장된 복수의 이격된 부재를 포함하고, 상기 부재들 중 적어도 일부에는 이를 통해 연장된 개구부가 구비되어 이 개구부를 통해 적어도 일부 배기 가스가 통과할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 부재가 실질적으로 배기관의 내벽 주변으로 연장되는 것이 바람직하다. 따라서, 배기관이 실질적으로 원형인 경우, 부재는 배기 가스가 통과할 수 있는 중앙 개구부를 함유하는 원형 디스크를 포함하는 것이 바람직하다. 물론, 배기관이 사각형, 타원형 또는 직사각형 횡단면을 갖는 경우, 이들 형태에 적합하도록 부재의 형태도 변화될 수 있다.
이격된 부재의 수는 배기관의 크기, 배출 가스의 부피 등에 따라 변화될 수 있다. 전형적으로, 장치는 2 내지 20개, 바람직하게는 4 내지 10개의 이격된 부재를 함유할 것이다.
상기 장치는 이격된 부재를 부착시킨 슬리브(sleeve)를 포함할 수 있다. 상기 슬리브는 배기 시스템 내에서 촉매와 인접한 위치로 슬라이딩되도록 설계될 수 있다. 다르게는, 슬리브는 배기 시스템의 일부로서 설계되어 배기관에 클램핑 되거나 배기 파이프에 달리 부착될 수 있다. 다르게는, 슬리브는 다른 내부 프로파일을 가져 가스에서 장치로의 열 전달을 개선시킬 수 있다.
이격된 부재(또는 다른 프로파일)는 3 내지 50mm, 전형적으로는 5 내지 20mm 의 거리로 이격될 수 있다. 이격된 부재의 기능은 배기 가스에서 난류를 발생시켜 배기 가스의 일부를 이격된 부재 주변에서 또는 그 사이에서 소용돌이치게 하거나 난류를 만드는 것이다. 이는 배기 가스로부터의 열 흡수 및 이격된 부재로의 열 흡수를 개선시키는 것으로 생각된다. 이는, 가스 스트림의 "외부"상에 보다 저온의 가스를 유발시키는 기능을 할 수 있으며 장치와 열교환 관계이어서 가스 유동의 "중앙" 부분에서 보다 고온의 가스로 대체되어 촉매적 컨버터를 보다 빠르게 가열시킬 수 있는 난류 또는 "와류(eddy)" 효과에 의해 야기되는 부재와 고온의 배기 가스 사이의 증가된 체류 시간으로 인한 것이다. 이 효과는 배기관에서 가스의 체류 시간을 실질적으로 증가시키는 것을 필요로 하지 않는다.
이격된 부재는, 바람직하게는 고온의 배기 가스에 견디어 내기에 충분히 강하면서도, 가스로부터 열을 흡수하기에 여전히 비교적 효율적인 물질로 형성될 것이다. 강철과 같은 금속이 적합한 것으로 간주된다. 그러나, 본 발명은 단지 이격된 부재가 제조될 수 있는 적합한 물질로서 강철을 제공하는 것에 의해 제한되어서는 안 된다. 부재는 다른 적합한 금속, 금속 합금, 소결된 금속, 비금속 열 흡수 부재, 복합 물질 등으로 제조될 수 있다.
바람직하게는, 이격된 부재는 불필요하게 가스 유동을 방해하여 불필요한 배압을 생성하지 않으면서 가스 유동으로부터 열을 효과적으로 흡수하기에 충분하도록 배기 튜브의 가장자리에서 가스 유동으로 연장될 것이다. 이격된 부재는 면적의 10 내지 80%의 길이로 배기 튜브로 연장될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 이는, 그를 통해 연장된 개구부를 갖고 그 면적이 배기 튜브 횡단면의 10 내지 80%를 이루는 실질적으로 원형인 디스크를 포함하는 이격된 부재를 구비함으로써 달성될 수 있다.
이격된 부재의 하나의 기능은 특히 가스 유동의 적어도 일부에서 와류 또는 난류를 생성하여 가스 유동으로부터 열을 흡수하는 부재의 능력을 개선시키는 것이다. 이러한 이유로, 부재의 프로파일은 상기 효과를 개선시키도록 될 수 있다. 하나의 형태에서, 이격된 부재의 프로파일은 실질적으로 평행한 측벽을 갖는 디스크-형일 수 있다. 그러나, 또다른 형태에서, 측벽 또는 각각의 측벽은 난류를 개선시키도록 프로파일될 수 있다. 상기 프로파일은 측벽 또는 각각의 측벽 내에 오목부(recess) 또는 "함몰부(concavity)"을 포함할 수 있다. 또다른 형태에서, 부재는 촉매적 컨버터를 향하여 또는 촉매적 컨버터로부터 멀리 연장될 수 있는 경사 표면을 포함할 수 있다. 다른 프로파일 및 배치가 가스 유동의 난류를 개선시키기 위해 고려된다.
촉매적 컨버터와 장치의 제 1 부재 사이에 이격 갭을 갖는 것이 유리한 것으로 고려된다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 갭은 장치에 의해 흡수된 열을 촉매적 컨버터로 되돌아가게 복사하는(또는 다르게 열을 전달하는) 능력을 개선시키는 것으로 여겨진다. 상기 갭은 "열 커튼"을 포함할 수 있고, 어떤 경우 5 내지 100mm일 수 있고, 바람직하게는 약 25mm이다.
본 발명의 또다른 더욱 구체적인 형태에서, 장치는 개방 위치와 폐쇄 또는 부분 폐쇄 위치 사이에서 작동할 수 있는 밸브 또는 아이리스(iris)를 포함할 수 있고, 상기 밸브는 촉매적 컨버터의 하류에 있고, 특히 엔진이 아이들링하는 경우 촉매적 컨버터 근처에서 배기 가스의 체류 시간을 증가시키는 기능을 한다.
따라서, 엔진이 아이들링하는 경우, 밸브는 배기 스트림의 내부 및 촉매적 컨버터 근처에서 고온의 배기 가스를 유지하도록 폐쇄 또는 부분 폐쇄 위치에 있게 되어, 그렇지 않고 배기 가스가 방해받지 않고 배기 시스템을 통과하도록 간단하게 허용되는 경우보다 촉매적 컨버터의 온도를 높게 유지할 수 있다.
상기 방법은 전술한 바와 같이 단일한 밸브 또는 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 복수의 밸브가 제공되는 경우, 이들은 "직렬", "병렬" 또는 이들의 임의의 조합으로 배치될 수 있다. 밸브는 아이리스를 포함할 수 있다.
밸브는 촉매적 컨버터의 하류에 제공되어, 촉매적 컨버터가 다른 가능한 부분보다 높은 온도로 반드시 유지될 필요가 있는 경우 배기 가스를 조절(throttle)하거나 막을 수 있다. 밸브는 촉매적 컨버터 바로 뒤 또는 촉매적 컨버터로부터 다소 떨어진 위치 또는 배기 파이프의 외부를 비롯한 촉매적 컨버터의 하류의 임의의 지점에 위치될 수 있는 것으로 고려된다.
사용될 수 있는 밸브의 유형에는 어떠한 제한도 존재하지 않는 것으로 고려된다. 따라서, 밸브는 간단한 힌지식 플랩(flap) 밸브, 슬라이드 밸브, 회전 밸브, 게이트 밸브, 아이리스 등을 포함할 수 있다.
배기 시스템을 통과하는 배기 가스의 부피가 증가하는 경우 보다 개방 위치 또는 완전 개방 위치로 움직이도록 밸브를 작동하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 충분한 고온 가스가 촉매적 컨버터 상을 통과함에 따라 엔진이 보다 높은 회전속도로 회전하는 경우, 밸브가 보다 개방된 위치로 이동하는 것이 바람직하다. 밸브는 자동 또는 반자동 방식으로 작동가능한 것이 바람직하다. 매우 간단한 형태에서, 상기 밸브는 힌지식 중력 밸브를 포함할 수 있는데, 이는 엔진 가스 부피가 낮은 경우 중력의 영향으로 폐쇄 위치로 움직이지만, 상기 가스 부피가 보다 높은 경우 엔진 가스 부피에 의해 개방 위치로 밀린다. 다르게는, 밸브는 자연적으로 폐쇄 위치로 편향되는 스프링일 수 있고, 엔진 가스의 부피에 의해 개방 위치로 밀릴 수 있다. 다르게는, 밸브는 온도에 의해 작동될 수 있고, 온도 증가시 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동할 수 있다. 이러한 유형의 밸브는 "써머스탯(thermostat) 밸브"라고 지칭된다. 다르게는, 밸브는 배기 스트림 내에서 압력 차이에 의해 작동될 수 있다. 밸브를 작동하기 위해 다른 유형의 작동 수단이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태를 하기 도면을 참조하여 기술할 것이다.
도 1은 촉매적 컨버터의 하류에 위치한 장치를 도시하고 있다.
도 2는 장치 내의 상이한 프로파일의 이격된 부재를 도시하고 있다.
도 3은 장치 내의 또다른 프로파일의 이격된 부재를 도시하고 있다.
도 4는 전형적인 배기 시스템을 도시하고 있다.
도 5는 배기 시스템, 및 "2차 공기"가 배기 스트림으로 주입될 수 있는 다양한 위치를 도시하고 있다.
도 6 내지 10은 인라인 촉매의 작용을 개선시키기 위해 사용되는 밸브의 다양한 실시양태를 도시하고 있다.
최선의 양태
먼저, 도 4를 참조하면, 엔진(10)으로부터 테일파이프(11)로 연장되는 전형적인 배기 시스템이 도시되어 있으며, 이는 인라인 머플러(12), 촉매적 컨버터(13) 및 촉매적 컨버터(13) 후방(하류)에 설치된 본 발명의 제 1 실시양태에 따른 장치(14)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시양태에 따른 장치가 도시되어 있다. 상기 장치(14)는 촉매적 컨버터(13)의 하류에 위치한다. 엔진으로부터의 뜨거운 배기 가스는 200 내지 270℃의 온도(물론, 이는 변할 수 있다)에서 촉매적 컨버터(13)의 전방으로 통과한다. 촉매의 후방 부분에는 약 25mm 길이의 작은 에어 갭(air gap)(15)이 있다. 상기 장치(14)는 5개의 이격된 부재(16)를 포함하며, 각각의 부재는 배기 가스가 통과할 수 있는 중앙 개구(17)를 갖는 원형 디스크를 포함한다. 각 디스크의 중앙 개구(17)가 디스크 상호간에 중앙 개구를 따라 정렬되어 실질적으로 방해받지 않는 중앙 유동 통로(18)를 제공한다.
상기 디스크들은 약 20mm만큼 이격된다. 배기 가스가 촉매(13)로부터 각 디스크의 정렬된 중앙 개구(17)로 유동함에 따라, 각각의 디스크 주위에 와류 및 난류가 제공되어 배기 가스가 인접한 디스크 사이의 공간으로 유동되게 한다. 그 후, 이러한 뜨거운 배기 가스는 각각의 디스크와 열 교환하여 상기 디스크가 가열되도록 한다. 이는 상기 배기 가스가 장치를 통해 머플러(12)로 향할 때까지 장치 길이를 따라 계속된다.
도 2 내지 3은 상이한 디자인의 이격된 부재(16)를 도시하고 있다. 상기 디자인은 가스와 부재들간의 가장자리 효과를 개선시켜 난류 및 와류가 이격된 부재들 사이에 형성되도록 한다.
상기 디자인은 엔진 출력을 감소시키고 연료 소모를 증가시킬 수 있는 바람직하지 않은 정도로 배기의 배압을 증가시키지 않는다. 디스크에서의 정렬된 개구으로 인해 배기 가스가 장치를 통해 여전히 유동할 수 있는 것으로 간주되고, 이격된 부재를 갖는 것이 더 나은 열 교환을 제공하는 것으로 간주된다.
엔진 아이들링(idling) 조건하에, 촉매의 전방에서의 온도는 약 150℃이고, 장치가 구비되지 않을 때, 촉매의 후방에서의 온도는 약 100℃인 것이 시험을 통해 제시되었다. 장치가 구비되는 경우, 촉매의 후방에서의 온도가 약 200℃로 증가된다.
도 5를 참조하면, 도 5에 2차 공기가 배기 시스템으로 들어갈 수 있는 다양한 위치(20-22)가 도시되어 있다는 점을 제외하고는, 도 4와 유사한 배기 시스템이 도시되어 있다. 예를 들면, 위치(20)에서, 2차 공기는 엔진(10) 뒤이면서 촉매적 컨버터(13) 앞에서 배기 시스템으로 들어갈 수 있다. 위치(21)에서, 2차 공기는 촉매적 컨버터(13) 뒤이면서 머플러(12) 앞에서 배기 시스템으로 들어갈 수 있다. 위치(22)에서, 2차 공기는 머플러(12)에서 배기 시스템으로 들어갈 수 있다. 위치(20)에서, 2차 공기는 배기 가스의 적절한 촉매적 전환을 돕기 위해 부가적 산소를 제공할 수 있다. 위치(21, 22)에서, 2차 공기는 배기 가스를 희석하여 테일파이프로부터의 배출율을 감소시킨다.
도 6 내지 10을 참조하면, 장치가, 다양한 형태 및 유형일 수 있으며 배기 스트림에서 다양한 위치로 배치될 수 있는 밸브인 본 발명의 다른 실시양태를 도시하고 있다. 상기 밸브는 엔진 가스를 조절하여 밸브 없이 가능한 것보다 더 오랫동안 촉매적 컨버터(13)를 뜨거운 엔진 가스로 '침지(bathe)'시키는 기능을 한다.
도 6 내지 7은 테일파이프(11)의 말단에 위치할 수 있는 단순한 힌지식 밸브(hinged valve)(23)를 도시하고 있다. 상기 밸브는 중력에 의해 자연적으로 폐쇄 위치(도 6)로 되고, 테일파이프를 통과하는 배기 가스 힘에 의해 부분적 개방 위치(도 7)로 된다. 따라서, 아이들링 조건에서 밸브는 주로 폐쇄될 것이고, 이로 인해 특히 촉매적 컨버터(13) 주위에서 배기 가스의 속도가 감소되어 촉매적 컨버터가 더 뜨겁게 유지될 수 있다.
도 8은 배기 시스템의 내부에 위치되어 있는 단순한 힌지식 밸브(24)를 도시하고 있는데, 이는 자연적 폐쇄 위치와 부분적 개방 위치(점선으로 도시됨) 사이에서 다시 배기 가스 힘에 의해 움직일 수 있다.
도 9는 배기 가스 힘에 의해 아래로 밀어낼 수 있고, 스프링(26)에 의해 자연적 폐쇄 위치와 아래로 밀린 개방 위치(도 9에 도시됨) 사이를 움직일 수 있는 밸브(25)를 도시하고 있다.
도 10은 개방 위치(도 10에 도시됨)와 폐쇄 위치 사이에서 피벗 축(pivot axis)(28) 주위를 회전할 수 있는 턴(turn) 밸브(27)를 도시하고 있으며, 여기서 상기 밸브는 90°로 회전하여 가스 유동을 차단한다. 턴 밸브(27)는 열에 의해 작동될 수 있는데, 이는 밸브가 가열 상승될 때 개방 위치로 움직인다는 것을 의미한다. 상기 밸브는 배기 가스에 의해 가열될 수 있다. 또한, 또다른 유형의 열 리드 밸브(thermal reed valve), 또는 플랩(flap) 또는 디스크를 사용할 수 있다.
전형적으로, 밸브는 촉매적 컨버터의 하류에 위치되어 밸브가 적소에 있지 않는 경우에 가능한 것보다 더 오랫동안 촉매적 컨버터 주위에서 뜨거운 배기 가스가 유지되도록 저 엔진 아이들링 조건하에 조절 또는 배압 정도를 제공할 것이다.
본 발명은 전형적으로 도 1 내지 4에 도시된 장치(14)와 전형적으로 도 6 내지 10에 도시된 밸브의 조합으로 연장되는 것으로 고려된다.
2차 공기 주입(예, 도 5 참고)은 적소에서 밸브에 의해 또는 적소에서 장치(14)에 의해 또는 둘 모두에 의해 수행될 수 있다.
도 1 내지 4에 도시된 장치를 사용하여 촉매적 컨버터 후방에서의 온도에 대해 수행한 시험은 촉매적 컨버터 후방에서의 온도의 뚜렷한 증가를 보여준다.
실험에서, 도 1 내지 4에 도시된 장치를 갖는 엔진을 사용하여, 촉매적 컨버터의 전방은 5분에 걸쳐 34℃ 내지 70℃이었고, 촉매적 컨버터의 후방은 70℃ 내지 140℃이었다. 500와트의 부하 조건 하에 동일 엔진을 사용하면, 촉매적 컨버터의 전방은 5분에 걸쳐 46℃ 내지 180℃이었지만, 촉매적 컨버터의 후방은 131℃ 내지 324℃이었다. 상기 결과는 상기 장치가 촉매적 컨버터로 다시 열을 재-복사하기 때문에 촉매적 컨버터의 후방이 제법 따뜻하게 유지된다는 것을 보여준다.
촉매적 컨버터의 가온은 배출에 대해 유리한 감소를 가진다. 실험에서, 도 1 내지 4에 도시된 장치의 사용으로 인한 배출 감소를 시험하기 위해 HONDA NSR 150cc 2-행정(stroke) 엔진을 사용하였다.
장치가 설치되지 않은 경우, 배출물은 다음과 같다:
Figure 112006056785652-PCT00001
장치를 설치한 경우, 수 시간 경과 후의 배출물은 다음과 같다:
Figure 112006056785652-PCT00002
이와 같이 본 장치는 배기 스트림으로부터 배출물, 주로 NO 및 탄화수소를 감소시키는 기능을 한다.
명세서 및 청구범위(존재하는 경우)에 걸쳐, 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 용어 "포함하다" 또는 변형체인 "포함하는"은 언급된 요소(integer) 또는 그의 그룹을 포함하지만 임의의 다른 요소 또는 그의 그룹을 배제하지는 않는 것으로 이해될 것이다.
명세서 및 청구범위(존재하는 경우)에 걸쳐, 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 용어 "실질적으로" 또는 "약"은 상기 용어들에 의해 수식되는 범위의 값으로 한정되지 않는 것으로 이해될 것이다.
다양한 다른 변화 및 변형이 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 기술된 임의의 실시양태에 가해질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (16)

  1. 뜨거운 배기 가스의 유동에 영향을 주어 배기 가스로부터 촉매적 컨버터로의 열 전달을 개선하는, 인라인 촉매적 컨버터의 작동을 개선하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    배기 가스와 접촉되어 배기 가스로부터 열을 흡수하는 특정 내부 프로파일을 포함하고, 상기 프로파일이 가스의 난류(turbulence) 증가를 촉진시켜 열 흡수를 개선하는 복수의 오목부(recess) 또는 공동을 포함하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장치가 배기 스트림으로 적어도 부분적으로 연장되는 복수의 이격된 부재들을 포함하고, 상기 부재들 사이의 공간은 오목부 또는 공동의 적어도 일부를 이루며, 상기 이격된 부재들은 배기 가스로부터 열을 흡수하여 그 흡수된 열의 적어도 일부를 촉매적 컨버터의 적어도 일부로 전달하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    촉매적 컨버터의 하류에 위치되는 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    배기 스트림으로 적어도 부분적으로 연장되는 복수의 이격된 부재들을 포함하고, 상기 부재들의 적어도 일부에 이를 통해 연장된 개구부가 구비되어 상기 개구부를 통해 배기 가스의 적어도 일부가 통과할 수 있는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 부재들이, 배기 가스가 통과될 수 있는 중앙 개구부를 갖는 원형 디스크를 포함하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    12 내지 20개의 부재가 제공되어 있는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 부재들 사이의 이격이 5 내지 20 밀리미터인 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    촉매적 컨버터와 상기 장치의 제 1 부재 사이에 갭이 제공되고, 상기 갭의 길이가 5 내지 100 밀리미터인 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 갭의 길이가 약 25 밀리미터인 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    개방 위치와 폐쇄 또는 부분 폐쇄 위치 사이에서 작동가능한 밸브를 포함하되, 상기 밸브가 촉매적 컨버터의 하류에 있으며, 특히 엔진이 아이들링하는 경우에 촉매적 컨버터 주변에서의 배기 가스의 체류 시간을 증가시키는 기능을 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    촉매적 컨버터의 하류에 위치되는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    배기 시스템의 테일파이프(tailpipe) 넘어로 연장되며 배기 가스에 의해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동가능한 말단 플랩을 포함하는 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    배기 시스템의 내부로 연장되며 배기 가스에 의해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동가능한 플랩을 포함하는 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    배기 가스에 의해 연장된 폐쇄 위치와 수축된 개방 위치 사이에서 이동가능하며 연장된 폐쇄 위치로 바이어스되는(biased) 게이트를 배기 시스템 내부에 포함하는 장 치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 밸브가 배기 가스의 온도에 따라 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동가능하되, 온도 증가에 의해 밸브가 개방 위치로 이동되는 장치.
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