KR20090105593A - Exhaust Pipe With NOx Selective Catalytic Reduction - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An exhaust pipe with a NOx selective catalytic clarification unit is provided to mix exhaust gas and aqueous urea solution uniformly by guiding the aqueous urea solution to the center of a mixer. CONSTITUTION: An exhaust pipe with a NOx selective catalytic clarification unit comprises an aqueous urea solution injector(2), a selective catalytic clarification unit, a mixer(6), and a guide pipe(4). The aqueous urea solution injector sprays the aqueous urea solution. The selective catalytic clarification unit selectively purifies the NOx included in the exhaust gas. The mixer is arranged on the front end of the selective catalytic clarification unit. The guide pipe is connected to an exhaust pipe(8). The guide pipe induces the aqueous urea solution emitted from the aqueous urea solution injector to the center of the mixer.

Description

질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관{Exhaust Pipe With NOx Selective Catalytic Reduction}Exhaust Pipe With NOx Selective Catalytic Reduction}

본 발명은 차량의 배기관에 관한 것으로, 특히 물론 고속고부하 운전 영역까지도 용이하게 요소 수용액을 혼합기의 중심부로 가이드하여 배기가스와 요소 수용액의 균일하게 혼합함과 아울러 요소 수용액의 요소와 열분해 생성물이 화합된 고형체가 배기관에 고형화되는 것을 방지하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust pipe of a vehicle. In particular, even in a high speed and high load operation region, the urea aqueous solution is easily guided to the center of the mixer to uniformly mix the exhaust gas and the urea aqueous solution, and the urea and pyrolysis products of the urea aqueous solution are combined. The present invention relates to an exhaust pipe equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purifier that prevents solids from solidifying the exhaust pipe.

배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 제거하기 위하여, 디젤 차량에는 질소산화물 저장 촉매(NOx Storage Catalysts, NSC) 및 질소산화물 선택적 촉매 정화장치(Selective Catalytic Reduction 이하, SCR) 등 다수의 후처리 장치들이 장착된다. 이들 중 SCR은 요소 수용액을 이용하여 배기가스에 포함된 NOx에서 선택적으로 환원반응시킴으로써 배기가스에서 NOx를 제거하는 장치이다.In order to remove nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas, a diesel vehicle has a number of after-treatment devices such as NOx storage catalysts (NSC) and nitrogen oxide selective catalytic purification (SCR). Are mounted. Among them, SCR is a device that removes NOx from the exhaust gas by selectively reducing the NOx contained in the exhaust gas using an aqueous urea solution.

도 1은 종래의 SCR의 전단 배기관 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a shear exhaust pipe structure of a conventional SCR.

도 1을 참조하면, 종래의 SCR의 전단 배기관 구조는 요소 수용액을 분사하는 요소 수용액 인젝터(102)와, 배기관(108)과 연결되어 요소 수용액 인젝터(102)로부터 분사된 요소 수용액을 SCR의 전단에 배치된 혼합기(106)의 중심부로 유도하는 가이드 파이프(104)로 구성되어 있다. 배기가스의 유속은 엔진회전수와 부하에 따라 크게는 수십 배까지 변한다. 그런데, 요소 수용액 인젝터(102)로부터 분사되는 요소 수용액의 분사 압력은 거의 변화가 없다. 이에 따라, 고속고부하와 같이 배기가스의 유속이 큰 경우에 분사된 요소 수용액은 큰 유속의 배기가스에 의해 혼합기(106)까지 도달하지 못하고, 도 2와 같이, 배기관(108)의 상부에 편중되거나, 가이드 파이프(104)에서 빠져나오지 못하여 가이드 파이프(104)에 남는 현상이 나타난다. 이와 같은 문제는 요소 수용액 인젝터(102)를 가변 분사 압력 방식과 가변 분사 노즐 직경 방식으로 구성하여 배기가스의 유량 변화에 따라 요소 수용액의 분사 압력을 변화시키고 노즐 직경을 축소 제어하여 해결방안을 모색할 수 있다. 하지만, 현재의 기술적 진보성 및 원가의 측면에서 가변 분사 압력 방식 및 가변 분사 노즐 직경 방식의 요소 수용액 인젝터를 사용하는 것은 어려운 일이다.Referring to FIG. 1, the shear exhaust pipe structure of the conventional SCR is connected to the urea solution injector 102 for injecting the urea aqueous solution and the urea solution injected from the urea solution injector 102 connected to the exhaust pipe 108 at the front end of the SCR. It consists of a guide pipe 104 leading to the center of the mixer 106 arranged. The flow rate of the exhaust gas varies up to several orders of magnitude depending on the engine speed and the load. By the way, the injection pressure of the urea aqueous solution injected from the urea aqueous injector 102 is hardly changed. Accordingly, when the flow rate of the exhaust gas is high, such as high speed and high load, the injected urea aqueous solution does not reach the mixer 106 by the exhaust gas having a large flow rate, and as shown in FIG. As a result, the phenomenon that the guide pipe 104 does not escape from the guide pipe 104 appears. This problem can be solved by configuring the urea solution injector 102 in a variable injection pressure method and a variable injection nozzle diameter method to change the injection pressure of the urea solution according to the change in the flow rate of the exhaust gas, and to control the reduced nozzle diameter. Can be. However, in view of the current technical progress and cost, it is difficult to use the urea aqueous injector of the variable injection pressure method and the variable injection nozzle diameter method.

그리고, 요소 수용액 인젝터(102)에서 분사된 요소 수용액은 가이드 파이프(104)에 의해 혼합기(106)의 중심부로 유도되어 혼합기(106)를 통과하면서 배기가스와 혼합되어 SCR로 유입된다. 그런데, 저속저부하와 같이 배기가스의 유속이 작은 경우에 가이드 파이프(104)에 분사된 요소 수용액 도 3에 도시된 바와 같이, 배기관(108)으로 넓게 퍼져나가며, 배기관(108)으로 퍼져나간 요소 수용액은 배기관(108)의 벽면에 필연적으로 부착된다. 배기관(108)의 벽면에 부착된 요소 수용액은 수분은 증발되지만, 남은 요소가 열분해 활성화 온도인 500℃ 이하에서 일부 열분해 생성물과 화합되어 배기관(108)의 벽면에 도 4와 같이 고형체로 고형화된다. 더욱이, 요소 수용액의 수분이 증발되는 때에, 남은 요소는 요소 수용액의 수분 증발에 의해 냉각이 가속되고 이에 따라, 배기관(108)의 벽면에 부착되는 요소 수용액도 늘어남으로써, 고형체가 점점 성장하여 고형체에 의해 배기가스의 유동이 방해받을 수 있다. 현재의 차량은 요소 수용액의 요소와 열분해 생성물이 화합되어 고형화된 고형체를 제거하는 장치를 구비하고 있지 않다. The aqueous urea solution injected from the urea aqueous injector 102 is guided to the center of the mixer 106 by the guide pipe 104, mixed with the exhaust gas while passing through the mixer 106, and introduced into the SCR. However, when the flow rate of the exhaust gas is low, such as low speed low load, the urea aqueous solution injected into the guide pipe 104, as shown in FIG. The aqueous solution is inevitably attached to the wall of the exhaust pipe 108. The aqueous solution of urea attached to the wall of the exhaust pipe 108 evaporates moisture, but the remaining urea is combined with some pyrolysis products at a temperature below 500 ° C., which is a pyrolysis activation temperature, and solidifies on the wall of the exhaust pipe 108 as shown in FIG. 4. Furthermore, when the water in the urea solution is evaporated, the remaining urea is accelerated by the evaporation of the water in the urea solution and, accordingly, the urea solution attached to the wall surface of the exhaust pipe 108 increases, so that the solid is gradually grown and high. The shape may impede the flow of exhaust gases. Current vehicles do not have a device for combining urea and pyrolysis products in aqueous urea solution to remove solidified solids.

따라서, 본 발명의 목적은 물론 고속고부하 운전 영역까지도 용이하게 요소 수용액을 혼합기의 중심부로 가이드하여 배기가스와 요소 수용액의 균일하게 혼합함과 아울러 요소 수용액의 요소와 열분해 생성물이 화합된 고형체가 배기관에 고형화되는 것을 방지하는 SCR이 장착된 배기관을 제공하는 것이다.Therefore, not only the object of the present invention but also the high speed and high load operation region can easily guide the urea aqueous solution to the center of the mixer to uniformly mix the exhaust gas and the urea aqueous solution, and the solid body in which the urea aqueous solution and the pyrolysis product are combined. The present invention provides an exhaust pipe equipped with an SCR that prevents solidification in the air.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 요소 수용액을 분사하는 요소 수용액 인젝터와; 배기가스에 포함된 NOx에서 선택적으로 환원반응시켜 정화하는 선택적 촉매 정화장치와; 상기 선택적 촉매 정화장치의 전단에 배치된 혼합기와; 상기 배기관에 연결되어 상기 요소 수용액 인젝터로부터 분사된 상기 요소 수용액을 상기 혼합기의 중심부로 유도하는 가이드 파이프를 구비하며, 상기 가이드 파이프는 하단이 상기 배기관을 관통하여 상기 배기관 내부로 돌출된다.In order to achieve the above object, the exhaust pipe is equipped with a nitrogen oxide selective catalyst purifier according to an embodiment of the present invention and the urea aqueous solution injector for injecting urea aqueous solution; A selective catalytic purification device for selectively reducing and purifying the NOx contained in the exhaust gas; A mixer disposed at the front of the selective catalytic purifier; A guide pipe connected to the exhaust pipe to guide the aqueous urea solution injected from the urea solution injector to the center of the mixer, the guide pipe having a lower end protruding into the exhaust pipe through the exhaust pipe.

상기 가이드 파이프는 상기 배기관 내부의 중앙부 미만까지 돌출된다.The guide pipe protrudes to less than a central part inside the exhaust pipe.

상기 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 상기 배기관 내부로 관통된 상기 가이드 파이프의 하단부에 형성된 공기 유입 홀을 더 구비한다.The exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalytic purification device further includes an air inlet hole formed at a lower end of the guide pipe penetrating into the exhaust pipe.

상기 가이드 파이프는 상기 배기관과 15° 내지 60°의 각도를 이루며 상기 배기관에 연결된다.The guide pipe is connected to the exhaust pipe at an angle of 15 ° to 60 ° with the exhaust pipe.

상기 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 상기 가이드 파이프와 인접한 상기 배기관 내벽에 형성된 분말 코팅층을 더 구비한다.The exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalytic purifier further includes a powder coating layer formed on an inner wall of the exhaust pipe adjacent to the guide pipe.

상기 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 상기 배기관 내부로 관통된 상기 가이드 파이프의 외부에 형성된 분말 코팅층을 더 구비한다.The exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalytic purifier further includes a powder coating layer formed on the outside of the guide pipe penetrated into the exhaust pipe.

상기 분말 코팅층은 상기 요소 수용액에 포함된 요소의 가수분해반응을 촉진하는 촉매이다.The powder coating layer is a catalyst for promoting hydrolysis of urea contained in the aqueous urea solution.

상기 분말 코팅층은 제올라이트, 지르코니아, 티타늄 및 알루미나 중 어느 하나로 형성한다.The powder coating layer is formed of any one of zeolite, zirconia, titanium and alumina.

본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 하단이 배기관을 관통하여 배기관 내부로 돌출된 가이드 파이프를 구비한다. 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 가이드 파이프가 배기관을 관통하여 배기관 내부로 돌출되어 있음에 따라, 고속고부하로 차량이 운전되어 배기가스의 유속이 커지더라도 요소 수용액 인젝터로부터 분사된 요소 수용액이 배기관의 상부에 편중되지 않고 혼합기로 용이하게 유도될 수 있다.An exhaust pipe equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purifier according to an embodiment of the present invention includes a guide pipe having a lower end protruding into the exhaust pipe through the exhaust pipe. In the exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalytic purifier according to the embodiment of the present invention, the guide pipe is protruded into the exhaust pipe through the exhaust pipe, so that the vehicle is operated at a high speed and high load so that the flow rate of the exhaust gas increases. The aqueous urea solution injected from the injector can be easily guided to the mixer without biasing the top of the exhaust pipe.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 가이드 파이프의 하단부에 형성되어 배기가스가 가이드 파이프로 유입되도록 하는 공기 유입 홀을 구비한다. 따라서, 공기 유입 홀을 통하여 유입되는 배기가스에 의해 가이드 파이프의 하단부에 남아있을 수 있는 요소 수용액이 가이드 파이프를 용이하게 빠져나와, 요소 수용액 인젝터로부터 분사된 요소 수용액이 가이드 파이프에 남지 않고 용이하게 유도될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 NOx의 정화 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalyst purifying apparatus according to the embodiment of the present invention includes an air inlet hole formed at the lower end of the guide pipe to allow exhaust gas to flow into the guide pipe. Therefore, the aqueous urea solution which may remain at the lower end of the guide pipe by the exhaust gas flowing through the air inlet hole easily exits the guide pipe, and the urea aqueous solution injected from the urea aqueous injector does not remain in the guide pipe. Can be. Accordingly, the exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalyst purifying apparatus according to the embodiment of the present invention can improve the purification efficiency of NOx.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 가이드 파이프와 인접한 배기관 내벽에 형성된 분말 코팅층 및 배기관 내부로 관통된 가이드 파이프의 외부에 형성된 분말 코팅층을 더 구비한다. 따라서, 저속저부하로 차량이 운전되어 배기가스의 유속이 느려 배기관으로 유입된 요소 수용액 중 요소가 배기관의 벽면에 부착되더라도 분말 코팅층에 의해 용이하게 가수분해됨으로써 배기관의 벽면에 고형체가 형성되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 고형체가 계속적으로 축적 성장하여 배기가스의 유동의 방해를 제거하고, 요소 수용액의 손실을 방지할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관은 NOx의 정화 효율을 향상시킬 수 있다.The exhaust pipe equipped with the selective catalytic purifier according to another embodiment of the present invention further includes a powder coating layer formed on the inner wall of the exhaust pipe adjacent to the guide pipe and a powder coating layer formed on the outside of the guide pipe penetrated into the exhaust pipe. Therefore, even if urea adheres to the wall of the exhaust pipe because of the low velocity of the vehicle and the flow rate of the exhaust gas is slow, the solids are not formed on the wall of the exhaust pipe. . Accordingly, the exhaust pipe equipped with the selective catalytic purification device according to another embodiment of the present invention can continuously accumulate and grow solids to remove the obstruction of the flow of the exhaust gas and prevent the loss of the urea aqueous solution. As a result, the exhaust pipe equipped with the nitrogen oxide selective catalytic purifying apparatus according to another embodiment of the present invention can improve the purification efficiency of NOx.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 8.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조를 계략적으로 나 타내는 도면이다.5 is a view schematically showing the structure of the shear exhaust pipe of the SCR according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조는 요소 수용액을 분사하는 요소 수용액 인젝터(2)와, 배기가스에 포함된 NOx를 선택적으로 환원반응시키는 SCR(미도시)과, SCR의 전단에 배치된 혼합기(6)와, 하단이 배기관(8)을 관통하여 배기관(8) 내부로 돌출되며 혼합기(6)의 전단부 배기관(8)에 연결되어 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액을 혼합기(6)의 중심부로 유도하는 가이드 파이프(4)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the shear exhaust pipe structure of the SCR according to the embodiment of the present invention includes an urea solution injector 2 for injecting an urea solution, and an SCR (not shown) for selectively reducing and reacting NOx contained in exhaust gas. , The mixer 6 disposed at the front end of the SCR, and the lower end thereof protrude into the exhaust pipe 8 through the exhaust pipe 8 and are connected to the front end exhaust pipe 8 of the mixer 6 to inject the urea solution injector 2. It consists of a guide pipe (4) for guiding the aqueous urea solution injected from the mixer (6).

요소 수용액 인젝터(2)는 고속고부하 운전시 및 저속저부하 운전시에 관계없이 일정 압력으로 요소 수용액을 분사한다.The urea aqueous injector 2 injects the urea aqueous solution at a constant pressure regardless of the high speed high load operation and the low speed low load operation.

가이드 파이프(4)는 혼합기(6)의 전단부 배기관(8)에 연결되어 배기관(8)으로 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액을 SCR의 전단에 배치된 혼합기(6)의 중심부로 유도한다. 이러한 가이드 파이프(4)는 하단이 배기관(8)을 관통하여 배기관(8) 내부로 돌출된다. 따라서, 고속고부하로 차량이 운전되어 배기가스의 유속이 커지더라도 가이드 파이프(4)가 배기관(8)을 관통하여 배기관(8) 내부로 돌출되어 있음에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액이 배기관(8)의 상부에 편중되지 않고 혼합기(6)로 용이하게 유도될 수 있다. 그리고, 가이드 파이프(4)에는 배기관(8)을 관통한 가이드 파이프(4)의 하단부에는 배기가스가 유입되는 공기 유입 홀(12)이 형성된다. 가이드 파이프(4)의 하단부에 형성된 공기 유입 홀(12)을 통하여 배기가스가 가이드 파이프(4)로 유입되면, 유입되는 공기에 의해 가이드 파이프(4)의 하단부에 남아있을 수 있는 요소 수용액은 가이드 파이프(4)를 용이하게 빠져나와 혼합기(6)의 중심부로 유도된다. 따라서, 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액이 가이드 파이프(4)에 남지 않을 수 있다.The guide pipe 4 is connected to the front end exhaust pipe 8 of the mixer 6 so that the urea aqueous solution injected from the urea aqueous injector 2 into the exhaust pipe 8 is directed to the center of the mixer 6 disposed at the front end of the SCR. Induce. The guide pipe 4 has a lower end penetrating through the exhaust pipe 8 and protrudes into the exhaust pipe 8. Therefore, even when the vehicle is driven at a high speed and high load, and the flow rate of the exhaust gas increases, the guide pipe 4 penetrates the exhaust pipe 8 and protrudes into the exhaust pipe 8. The aqueous urea solution injected from the injector 2 can be easily guided to the mixer 6 without being biased on top of the exhaust pipe 8. In the guide pipe 4, an air inlet hole 12 through which the exhaust gas flows is formed at the lower end of the guide pipe 4 penetrating the exhaust pipe 8. When the exhaust gas enters the guide pipe 4 through the air inlet hole 12 formed at the lower end of the guide pipe 4, the urea aqueous solution that may remain at the lower end of the guide pipe 4 by the incoming air is guided. The pipe 4 easily exits and is led to the center of the mixer 6. Thus, the aqueous urea solution injected from the urea aqueous injector 2 may not remain in the guide pipe 4.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 SCR가 장착된 배기관은 가이드 파이프(4)가 배기관(8)을 관통하여 배기관(8) 내부로 돌출되어 있음에 따라, 고속고부하로 차량이 운전되어 배기가스의 유속이 커지더라도 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액이 배기관(8)의 상부에 편중되지 않고 혼합기(6)로 용이하게 유도된다. 그리고, 가이드 파이프(4)의 하단부에 형성된 공기 유입 홀(12)을 통하여 배기가스가 가이드 파이프(4)로 유입됨으로써, 유입되는 배기가스에 의해 가이드 파이프(4)의 하단부에 남아있을 수 있는 요소 수용액이 가이드 파이프(4)를 용이하게 빠져나와 혼합기(6)의 중심부로 용이하게 유도된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 SCR가 장착된 배기관은 NOx의 정화 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, in the exhaust pipe equipped with the SCR according to the embodiment of the present invention, as the guide pipe 4 protrudes into the exhaust pipe 8 through the exhaust pipe 8, the vehicle is driven at high speed and high load to exhaust gas. Even if the flow velocity of is increased, the urea aqueous solution injected from the urea aqueous solution injector 2 is easily guided to the mixer 6 without biasing the upper portion of the exhaust pipe 8. Then, the exhaust gas is introduced into the guide pipe 4 through the air inlet hole 12 formed in the lower end of the guide pipe 4, the element that can remain in the lower end of the guide pipe 4 by the incoming exhaust gas The aqueous solution easily exits the guide pipe 4 and is easily led to the center of the mixer 6. Therefore, the exhaust pipe equipped with the SCR according to the embodiment of the present invention can improve the purification efficiency of NOx.

그리고, 가이드 파이프(4)는 배기관(8)의 중앙부 미만까지 돌출된다. 가이드 파이프(4)가 배기관(8)의 중앙부 이상까지 관통하면, 배기관의 배기가스 유로 단면적이 감소하여 배압손실이 급격히 증가하여 엔진 출력에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액은 혼합기(6)의 중앙부로 유도되기 어렵다.And the guide pipe 4 protrudes below the center part of the exhaust pipe 8. When the guide pipe 4 penetrates to the central portion or more of the exhaust pipe 8, the cross section of the exhaust gas flow path of the exhaust pipe decreases, and the back pressure loss increases rapidly, which may affect the engine output. Therefore, the aqueous urea solution injected from the urea aqueous injector 2 is hard to be led to the center of the mixer 6.

또한, 가이드 파이프(4)는 배기관(8)과 15° 내지 60°의 각도를 이루며 배기관(8)에 연결된다. 가이드 파이프(4)가 배기관(8)과 이루는 각도가 60°를 초과하면, 도 7에 도시된 바와 같이 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액 은 혼합기(6)의 중앙부로 유도되기 어렵고, 배기가스의 배압(유동압력손실)이 커져 원활한 유동 및 엔진출력에 영향을 미칠 수 있다. 그리고, 가이드 파이프(4)가 배기관(8)과 이루는 각도가 15°미만인 경우에는 가이드 파이프(4) 상부의 요소 수용액 인젝터가 배기관(8)과 이루는 간격이 좁아져서 고온의 배기관에 의한 열적 문제를 발생할 수도 있으며, 필연적으로 가이드 파이프(4)가 길어져 분사된 요소 수용액은 혼합기(6)의 중앙부로 유도되기도 어렵다.In addition, the guide pipe 4 is connected to the exhaust pipe 8 at an angle of 15 ° to 60 ° with the exhaust pipe 8. When the angle formed by the guide pipe 4 with the exhaust pipe 8 exceeds 60 °, as shown in FIG. 7, the urea aqueous solution injected from the urea aqueous injector 2 is hardly guided to the center portion of the mixer 6, The back pressure (fluid pressure loss) of the exhaust gas is increased, which can affect the smooth flow and engine output. When the angle formed by the guide pipe 4 with the exhaust pipe 8 is less than 15 °, the distance between the urea solution injector on the upper portion of the guide pipe 4 and the exhaust pipe 8 is narrowed to solve the thermal problem caused by the hot exhaust pipe. Inevitably, the guide pipe 4 is elongated, so that the injected urea aqueous solution is difficult to be led to the center of the mixer 6.

도 8은 본 발명의 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조를 계략적으로 나타내는 도면이다.8 is a view schematically showing the structure of the shear exhaust pipe of the SCR according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조는 도 4에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조에서 가이드 파이프(4)와 인접한 배기관(8) 내벽에 형성된 분말 코팅층(10a) 및 배기관(8) 내부로 관통된 가이드 파이프(4)의 외부에 형성된 분말 코팅층(10b)을 더 구비한다.Referring to FIG. 8, the shear exhaust pipe structure of the SCR according to another embodiment of the present invention is an inner wall of the exhaust pipe 8 adjacent to the guide pipe 4 in the shear exhaust pipe structure of the SCR according to the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 4. It is further provided with a powder coating layer (10a) formed on the powder coating layer (10b) formed on the outside of the guide pipe (4) penetrated into the exhaust pipe (8).

분말 코팅층(10a, 10b)은 요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액에 포함된 요소의 가수분해반응을 촉진하는 촉매로, 제올라이트, 지르코니아, 티타늄 및 알루미나 중 어느 하나로 형성된다.The powder coating layers 10a and 10b are catalysts for promoting the hydrolysis reaction of urea contained in the urea aqueous solution injected from the urea aqueous injector 2 and are formed of any one of zeolite, zirconia, titanium, and alumina.

요소 수용액 인젝터(2)로부터 분사된 요소 수용액에 포함된 요소는 500℃ 이상에서 가수분해되지만, 제올라이트, 지르코니아, 티타늄 및 알루미나로 형성되는 분말 코팅층(10a, 10b)에 의하여 가수분해가 촉진되어 200℃에서도 가수분해된다.The urea contained in the urea aqueous solution injected from the urea aqueous injector 2 is hydrolyzed at 500 ° C. or higher, but the hydrolysis is promoted by the powder coating layers 10a and 10b formed of zeolite, zirconia, titanium, and alumina and thus 200 ° C. It is hydrolyzed at.

따라서, 저속저부하로 차량이 운전되어 배기가스의 유속이 느려 배기관(8)으로 유입된 요소 수용액 중 요소가 배기관(108)의 벽면에 부착되더라도 분말 코팅 층(10a, 10b)에 의해 용이하게 가수분해됨으로써 배기관(8)의 벽면에 고형체가 형성되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SCR가 장착된 배기관은 NOx 정화에 사용되어야 하는 요소 수용액의 손실이 방지되고, 고형체에 의한 배기가스의 유동의 방해를 제거할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SCR이 장착된 배기관은 NOx의 정화 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, even when urea is attached to the wall of the exhaust pipe 108 in the urea aqueous solution flowing into the exhaust pipe 8 due to the low speed of the vehicle being driven and the flow rate of the exhaust gas is slow, the water is easily added by the powder coating layers 10a and 10b. By decomposing, a solid body is not formed on the wall surface of the exhaust pipe 8. Accordingly, the exhaust pipe equipped with the SCR according to another embodiment of the present invention can prevent the loss of the urea aqueous solution to be used for NOx purification, and can remove the obstruction of the flow of the exhaust gas by the solid body. As a result, the exhaust pipe equipped with the SCR according to another embodiment of the present invention can improve the purification efficiency of NOx.

도 1은 종래의 SCR의 전단 배기관 구조를 개략적으로 나타내는 도면,1 is a view schematically showing a shear exhaust pipe structure of a conventional SCR,

도 2는 고속고부하에서 분사된 요소 수용액의 분포도,2 is a distribution diagram of the aqueous urea solution injected at high speed and high load,

도 3은 요소 수용액이 배기관에 부착되는 것을 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining that the aqueous solution of urea attached to the exhaust pipe,

도 4는 요소와 열분해 생성물과 화합되어 배기관의 벽면에 고형화된 고형체를 나타내는 도면,4 shows a solid solidified on the wall of the exhaust pipe in combination with the urea and the pyrolysis product,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조를 계략적으로 나타내는 도면,5 is a view schematically showing a shear exhaust pipe structure of an SCR according to an embodiment of the present invention;

도 6은 가이드 파이프에 의해 혼합기의 중심부로 유도되는 요소 수용액의 흐름을 설명하기 위한 도면,6 is a view for explaining the flow of the aqueous urea solution guided to the center of the mixer by a guide pipe,

도 7은 가이드 파이프와 배기관이 이루는 각의 임계값을 설명하기 위한 도면,7 is a view for explaining a threshold value of the angle between the guide pipe and the exhaust pipe;

도 8은 본 발명의 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SCR의 전단 배기관 구조를 계략적으로 나타내는 도면이다.8 is a view schematically showing the structure of the shear exhaust pipe of the SCR according to another embodiment of the present invention.

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

2, 102 : 요소 수용액 인젝터 4, 104 : 가이드 파이프2, 102: urea aqueous injector 4, 104: guide pipe

6, 106 : 혼합기 8, 108 : 배기관6, 106: mixer 8, 108: exhaust pipe

10 : 알루미나 분말 코팅층 12 : 공기 유입 홀10 alumina powder coating layer 12 air inlet hole

Claims (8)

요소 수용액을 분사하는 요소 수용액 인젝터와;A urea aqueous injector for spraying urea aqueous solution; 배기가스에 포함된 NOx에서 선택적으로 환원반응시켜 정화하는 선택적 촉매 정화장치와;A selective catalytic purification device for selectively reducing and purifying the NOx contained in the exhaust gas; 상기 선택적 촉매 정화장치의 전단에 배치된 혼합기와;A mixer disposed at the front of the selective catalytic purifier; 상기 배기관에 연결되어 상기 요소 수용액 인젝터로부터 분사된 상기 요소 수용액을 상기 혼합기의 중심부로 유도하는 가이드 파이프를 구비하며,A guide pipe connected to the exhaust pipe to guide the aqueous urea solution injected from the urea solution injector to the center of the mixer, 상기 가이드 파이프는 하단이 상기 배기관을 관통하여 상기 배기관 내부로 돌출된 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.The exhaust pipe is equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purification device, characterized in that the lower end protrudes into the exhaust pipe through the exhaust pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가이드 파이프는 상기 배기관 내부의 중앙부 미만까지 돌출되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.The exhaust pipe is equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purifier, characterized in that the guide pipe protrudes to less than the central portion inside the exhaust pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 배기관 내부로 관통된 상기 가이드 파이프의 하단부에 형성된 공기 유입 홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착 된 배기관.And an air inlet hole formed in the lower end of the guide pipe penetrating into the exhaust pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가이드 파이프는 상기 배기관과 15° 내지 60°의 각도를 이루며 상기 배기관에 연결되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.The guide pipe has an angle of 15 ° to 60 ° with the exhaust pipe and the exhaust pipe equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purifier, characterized in that connected to the exhaust pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가이드 파이프와 인접한 상기 배기관 내벽에 형성된 분말 코팅층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.And an additional powder coating layer formed on an inner wall of the exhaust pipe adjacent to the guide pipe. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 배기관 내부로 관통된 상기 가이드 파이프의 외부에 형성된 분말 코팅층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.The exhaust pipe is equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purifier, characterized in that it further comprises a powder coating layer formed on the outside of the guide pipe penetrated into the exhaust pipe. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 분말 코팅층은 상기 요소 수용액에 포함된 요소의 가수분해반응을 촉진하는 촉매인 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.The powder coating layer is an exhaust pipe equipped with a nitrogen oxide selective catalyst purifier, characterized in that the catalyst for promoting the hydrolysis reaction of the urea contained in the urea aqueous solution. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 분말 코팅층은 제올라이트, 지르코니아, 티타늄 및 알루미나 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 선택적 촉매 정화장치가 장착된 배기관.The powder coating layer is an exhaust pipe equipped with a nitrogen oxide selective catalytic purifier, characterized in that formed of any one of zeolite, zirconia, titanium and alumina.
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