KR20130042828A - Urea distribution apparatus for scr - Google Patents

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KR20130042828A KR1020110106935A KR20110106935A KR20130042828A KR 20130042828 A KR20130042828 A KR 20130042828A KR 1020110106935 A KR1020110106935 A KR 1020110106935A KR 20110106935 A KR20110106935 A KR 20110106935A KR 20130042828 A KR20130042828 A KR 20130042828A
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Abstract

PURPOSE: A urea dispersion device for a selective catalyst reductor is provided to evenly disperse exhaust gas and urea of liquid state and to maintain engine performance by minimizing rising of back pressure in high temperature. CONSTITUTION: A urea dispersion device for a selective catalyst reductor comprises an installation port(10), a lattice plate(30), and a wing member(50). The installation port is circular hollow pipe and is installed in an exhaust pipe. The lattice plate comprises a horizontal plate(31) and a vertical plate(35) and is fixed to the inner surface of the installation port to efficiently disperse exhaust gas and urea. The wing member is formed at the lattice plate and disperses the exhaust gas and the urea discharged through an injector.

Description

선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치{UREA DISTRIBUTION APPARATUS FOR SCR}Urea Dispersion Device for Selective Catalytic Reduction Device {UREA DISTRIBUTION APPARATUS FOR SCR}

본 발명은 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기관에 윙부재가 형성된 우레아 분산장치를 설치하여 배기가스와 액적상태의 우레아가 보다 균일하게 분산될 수 있도록 하고, 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 접합한 윙부재로 인해 고온조건에서 배압상승을 최소화할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치에 관한 것이다. The present invention relates to a urea dispersion device for a selective catalytic reduction device, and more particularly, by installing a urea dispersion device having a wing member in the exhaust pipe so that the exhaust gas and the urea in the droplet state can be more uniformly dispersed, and the coefficient of thermal expansion The present invention relates to a urea dispersion device for a selective catalytic reduction device that minimizes back pressure increase in high temperature conditions due to a wing member in which two kinds of thin metal plates are joined.

일반적으로 엔진에서 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기 가스는 배기 파이프의 도중에 형성된 매연 여과장치(이하 「DPF」라고 한다)나 선택 촉매 환원 장치(이하 「SCR 장치」라고 한다)나 NOx 흡장 환원 촉매(이하 「NSR 촉매」라고 한다)로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 파이프를 통해 대기중으로 방출된다. In general, the exhaust gas discharged from the engine through the exhaust manifold is a soot filtration device (hereinafter referred to as "DPF"), selective catalytic reduction device (hereinafter referred to as "SCR device") formed in the middle of the exhaust pipe, or NOx storage reduction catalyst ( It is guided by "NSR catalyst", it purifies, noise is attenuated while passing through a muffler, and is discharged | emitted to air through a tail pipe.

이중 자동차에 적용되는 SCR 시스템에서 환원제로 일반적으로 사용되는 우레아는 인젝터를 통해 용액의 액적상태로 배출가스내 분사되는데, 액체의 무화정도와 촉매전단에서의 균일도가 NOx 정화성능에 영향을 미치게 된다. 즉 배기유동이 스월(swirl)이낮고 유량이 적은 경우 우레아의 분포가 불균일하여 촉매성능악화의 원인이 된다. Urea, which is generally used as a reducing agent in SCR systems applied to automobiles, is injected into the exhaust gas through the injector in the form of droplets of liquid. The degree of atomization of the liquid and the uniformity in the catalyst shear affect the NOx purification performance. In other words, if the exhaust flow has a low swirl and a low flow rate, the distribution of urea is uneven, which causes deterioration of catalytic performance.

이때, 우레아의 분포를 고르게 하는 목적으로 분산 날개를 구비한 우레아 혼합용 분산장치를 배기관에 장착하는데, 종래의 분산장치는 단순히 배기가스와 우레아가 여러 방향으로 균일하게 분산될 수 있도록 하는 것으로, 고속의 엔진 운전조건에서는 배압상승으로 엔진출력이 저하되는 문제가 있는 실정이다. In this case, a dispersing device for mixing urea with a dispersing blade is mounted on the exhaust pipe for the purpose of evenly distributing the urea. The conventional dispersing device simply allows exhaust gas and urea to be uniformly distributed in various directions. Under the engine operating condition, there is a problem that the engine output is lowered due to the back pressure rise.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 배기관에 윙부재가 형성된 우레아 분산장치를 설치하여 배기가스와 액적상태의 우레아가 보다 균일하게 분산될 수 있도록 하고, 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 상호 접합하여 이루어진 윙부재가 고온조건에서 배압상승을 최소화하는 형상으로 변이되도록 함으로써 엔진성능을 유지하도록 하는 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치를 제공하는 데 있다. The present invention was devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to install a urea dispersion device having a wing member in an exhaust pipe so that exhaust gas and urea in a droplet state can be more uniformly dispersed, and a coefficient of thermal expansion It is to provide a urea dispersion device for a selective catalytic reduction device to maintain the engine performance by allowing the wing member formed by joining the other two kinds of thin metal plates to be changed to a shape that minimizes the back pressure rise at high temperature conditions.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배기가스의 유로 상에 설치되는 원형의 중공형 관체로 된 설치구; 상기 설치구의 내측에 가로판과 세로판이 격자 상으로 설치되는 격자 플레이트; 및 상기 격자 플레이트에 형성되어 인젝터를 통해 용액의 액적상태로 배출되는 우레아와 배기가스를 분산시키는 판 상의 윙부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is a circular hollow tubular installation is installed on the flow path of the exhaust gas; A lattice plate in which a horizontal plate and a vertical plate are installed in a lattice shape inside the installation tool; And a wing member formed on the grid plate to disperse the urea and the exhaust gas discharged into the droplet state of the solution through the injector.

그리고, 상기 윙부재는 상기 격자 플레이트의 가로판에 소정의 각도를 갖는 상태로 상측으로 경사지게 설치되고, 상기 윙부재는 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 접합하여 제조된다. The wing member is installed to be inclined upwardly at a predetermined angle on the horizontal plate of the grid plate, and the wing member is manufactured by joining two kinds of thin metal plates having different thermal expansion coefficients.

또한, 상기 윙부재는 두 종류의 금속판 중 열팽창계수가 낮은 금속판이 하측에 위치하는 것을 특징으로 한다. In addition, the wing member is characterized in that the metal plate with a low coefficient of thermal expansion is located on the lower side of the two kinds of metal plates.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 윙부재가 형성된 우레아 분산장치로 인해 배기가스와 액적상태의 우레아가 보가 균일하게 분산될 수 있어 정화율이 상승되고, 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 상호 접합하여 이루어진 상기 윙부재가 고온조건에서 배압상승을 최소화하는 형상으로 변이됨으로서 엔진성능을 유지할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, due to the urea dispersion device having the wing member, the exhaust gas and the urea in the droplet state can be uniformly dispersed in the beam, thereby increasing the purification rate, and joining two thin metal plates having different thermal expansion coefficients to each other. The wing member can be maintained in the engine performance by changing to a shape that minimizes the back pressure rise in high temperature conditions.

도 1은 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치의 상태를 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 우레아 분산장치의 단면상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 윙부재의 확대 단면상태를 나타낸 상태도,
도 4는 저온일 때 윙부재의 휨을 나타낸 상태도,
도 5는 고온일 때 윙부재의 휨을 나타낸 상태도,
도 6은 본 발명이 우레아 분산장치를 사용하였을 경우와 그렇지 않은 경우의 배압차이를 나타낸 상태도. 1 is a state diagram showing a state of the urea dispersion device for a selective catalytic reduction device according to the present invention,
2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional state of the urea dispersion device according to the present invention,
Figure 3 is a state diagram showing an enlarged cross-sectional state of the wing member according to the present invention,
Figure 4 is a state diagram showing the bending of the wing member at low temperature,
5 is a state diagram showing the bending of the wing member at high temperature,
Figure 6 is a state diagram showing the difference between the back pressure when the present invention uses a urea dispersion device and when not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치를 상세히 설명한다. Hereinafter, a urea dispersion device for a selective catalytic reduction device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. In addition, the configuration shown in the embodiments and drawings described herein are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

본 발명은 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치를 배기관 내에 장착하여 우레아의 분포를 고르게 하고, 그로 인해 고온조건에서 배압 상승을 최소화함으로써 엔진 출력이 저하되지 않도록 구성된다. The present invention is configured so that the urea dispersion device for the selective catalytic reduction device is installed in the exhaust pipe to evenly distribute the urea, thereby minimizing the increase in the back pressure in high temperature conditions so that the engine output is not lowered.

도 1은 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치의 상태를 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 우레아 분산장치의 단면상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 윙부재의 확대 단면상태를 나타낸 상태도이다. 1 is a state diagram showing a state of the urea dispersion device for a selective catalytic reduction device according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional state of the urea dispersion device according to the present invention, Figure 3 is a wing member of the present invention A state diagram showing an enlarged cross-sectional state.

상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 배기관 내에 장착되어 우레아의 분포를 고르게 하는 우레아 분산장치는 배기가스의 유로상에 설치되는 중공형 관체의 설치구, 상기 설치구의 내측에 설치되는 격자 플레이트 및 상기 격자 플레이트에 형성되는 윙부재로 구성된다. 1 to 3, the urea dispersing apparatus mounted in the exhaust pipe to evenly distribute the urea is provided with an installation port of a hollow tube installed on an exhaust gas flow path, a grid plate installed inside the installation port, and It is composed of a wing member formed on the grid plate.

상기 설치구(10)는 원형의 중공형 관체로 배기가스가 유동하는 배기관의 내측에 설치된다. The installation port 10 is installed inside the exhaust pipe through which exhaust gas flows into a circular hollow tube.

그리고, 상기 격자 플레이트(30)는 상기 설치구(10)의 내측에 가로판(31)과 세로판(35)이 격자상으로 설치된 것으로, 상기 설치구(10)의 내면에 고정되어 배기가스와 우레아의 효과적인 분산을 유동한다. In addition, the grid plate 30 is provided with a horizontal plate 31 and a vertical plate 35 in a grid shape inside the mounting hole 10, and is fixed to an inner surface of the mounting hole 10 to exhaust gas and Flow effective dispersion of urea.

상기 윙부재(50)는 판 상으로 상기 격자 플레이트(30)에 형성되어 인젝터를 통해 용액의 액적상태로 배출되는 우레아와 배기가스를 분산시킨다. The wing member 50 is formed in the grid plate 30 on a plate to disperse the urea and exhaust gas discharged in the form of droplets of the solution through the injector.

즉, 상기 윙부재(50)는 상기 격자 플레이트(30)의 가로판(31)과 세로판(35) 중 상기 가로판(31)의 끝단에 일체로 형성되되 상기 가로판(31)에 소정의 각도를 갖는 상태로 상측으로 경사지게 설치되는 것이다. That is, the wing member 50 is integrally formed at the end of the horizontal plate 31 of the horizontal plate 31 and the vertical plate 35 of the grating plate 30, but is predetermined on the horizontal plate 31 It is installed to be inclined upward with an angle.

이때, 상기 윙부재(50)는 분산장치의 전방 즉 배기가스와 우레아가 분산배출되는 방향의 가로판(31) 끝단에 형성된다. In this case, the wing member 50 is formed at the end of the horizontal plate 31 in the front of the dispersion device, that is, the direction in which the exhaust gas and urea are dispersed and discharged.

여기서, 상기 윙부재(50)와 가로판(31)간의 각도 및 상기 윙부재(50)의 길이를 적절히 조절하여 배기가스와 액적상태의 우레아가 분산되는 정도를 조절할 수 있다. 따라서, 차량과 엔진 배기량 및 배기계 레이아웃의 형상에 따라 상기 윙부재(50)와 가로판(31)이 이루는 각도 및 상기 윙부재(50)의 길이를 적절하게 조절하여 형성되어야 한다. Here, the angle between the wing member 50 and the horizontal plate 31 and the length of the wing member 50 may be appropriately adjusted to adjust the degree of dispersion of the exhaust gas and the urea in the droplet state. Therefore, the angle between the wing member 50 and the horizontal plate 31 and the length of the wing member 50 should be appropriately adjusted according to the shape of the vehicle and the engine displacement and the exhaust system layout.

또한, 상기 윙부재(50)는 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 서로 포개어 접합하여 제조된 것으로, 이때 상기 윙부재는 두 종류의 금속판 중 열팽창계수가 낮은 금속판이 하측에 위치한다. In addition, the wing member 50 is manufactured by superimposing two types of thin metal plates having different thermal expansion coefficients to each other, wherein the wing member has a lower metal thermal expansion coefficient of the two types of metal plates.

즉, 상기 윙부재(50)는 두 개의 금속판 중 열팽창계수가 큰 금속판이 상측에 위치하고 열팽창계수가 작은 금속판이 하측에 위치하도록 형성되는 것으로, 상측의 금속판은 팽창율이 높고 하측의 금속판은 상측의 금속판보다 팽창율이 낮은 금속판인 것이다. That is, the wing member 50 is formed such that a metal plate having a large coefficient of thermal expansion is located on the upper side and a metal plate having a small coefficient of thermal expansion is located on the lower side of the two metal plates, and the upper metal plate has a high expansion rate and the lower metal plate is an upper metal plate. It is a metal plate with a lower expansion rate.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 배기가스의 유량이 적을 때 즉 저온일 때는 상기 윙부재(50)가 상측방향으로 많이 휘게 되어 배기가스와 우레아가 잘 섞임으로써 배압상승을 최소화할 수 있게 된다. Therefore, as shown in FIG. 4, when the flow rate of the exhaust gas is low, that is, at a low temperature, the wing member 50 is bent upward in the upward direction, so that the back pressure increase can be minimized by mixing the exhaust gas and urea well.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 배기가스의 유량이 많을 때 즉 고온일 때는 상기 윙부재(50)의 휨이 상기 저온일 때의 윙 부재 휨보다 적게 휘게 되어 배기가스와 우레아의 섞임을 원활하게 이룰 수 있게 되어 배압 상승을 최소화할 수 있게 된다. Further, as shown in FIG. 5, when the flow rate of the exhaust gas is high, that is, at a high temperature, the bending of the wing member 50 is less than that of the wing member at the low temperature, so that the mixing of the exhaust gas and urea is smooth. This can be achieved to minimize back pressure rise.

특히, 도 6에 도시된 본 발명의 우레아 분산장치를 사용하였을 경우와 그렇지않은 경우의 배압수치에서 알 수 있듯이 본 발명의 우레아 분산장치를 채용함으로써 고온조건에서의 배압상승이 최소화되어 엔진성능을 유지할 수 있게 된다. In particular, by using the urea dispersion device of the present invention shown in Figure 6 and when not using the urea dispersion device of the present invention by employing the urea dispersion device of the present invention to minimize the back pressure rise in high temperature conditions to maintain engine performance It becomes possible.

그리고, 상기 윙부재(50)의 두께를 0.5~2mm로 하여 형성할 수 있으나 0.7~1.2mm로 형성하는 것이 바람직할 것이다. The thickness of the wing member 50 may be 0.5 to 2 mm, but may be preferably 0.7 to 1.2 mm.

또한, 본 발명의 분산장치는 그 크기를 조절하여 엔진 배기관 내에 어느 위치에든 장착이 가능한 구조로서 삽입형과 고정형으로 모두 사용 가능할 것이다. In addition, the dispersing device of the present invention can be used in both the insert type and the fixed type as a structure that can be mounted at any position in the engine exhaust pipe by adjusting its size.

상기와 같이 구성된 본 발명이 작용 및 효과를 살펴보면, 먼저 차량과 엔진 배기량 및 배기계의 레이아웃에 맞게 우레아 분산장치의 크기와 윙부재(50)의 길이, 윙부재(50)와 격자프레임의 가로판(31)이 이루는 각도 등을 조절하여 적절하게 구성한 후, 배기관에 설치한다. Looking at the operation and effect of the present invention configured as described above, first, the size of the urea dispersion device and the length of the wing member 50, the wing member 50 and the horizontal plate of the grid frame according to the layout of the vehicle and engine displacement and the exhaust system ( 31) After adjusting the angle and so on, install it in the exhaust pipe.

실린더 헤드의 배기 포트로부터 배출되는 배기가스가 배기 매니폴드를 통해 배기 시스템으로 이송한다. Exhaust gases exiting the exhaust port of the cylinder head pass through the exhaust manifold to the exhaust system.

그리고, 배기가스를 정화하기 위하여 액적상태의 우레아가 인젝터로부터 분산되면 그 우레아가 분산장치에 부딪혀서 여러 방향으로 분산된다. Then, when the urea in the droplet state is dispersed from the injector to purify the exhaust gas, the urea strikes the dispersion device and is dispersed in various directions.

따라서, 상기와 같이 여러 방향으로 고루 분산된 배기가스와 액적상태의 우레아는 보다 균일한 혼합을 이룰 수 있게 되고, 그로 인해 배기가스 내의 질소산화물이 효과적으로 정화되어 그 정화율이 상승하게 된다. Therefore, as described above, the exhaust gas evenly dispersed in various directions and the urea in the droplet state can achieve a more uniform mixing, whereby the nitrogen oxides in the exhaust gas are effectively purified and the purification rate is increased.

특히, 배기가스의 유량이 많을 때 즉 고온일 때는 분산장치의 상기 윙부재(50)가 상측 방향으로 적게 휘게 되어 배기가스와 우레아의 섞임을 더욱 원활하게 이룰 수 있음으로써 배압 상승을 최소화할 수 있게 되고, 그로 인해 엔진출력의 저하됨 없이 엔진성능을 유지할 수 있게 된다. Particularly, when the flow rate of the exhaust gas is high, that is, at a high temperature, the wing member 50 of the dispersing apparatus is bent less upwards, so that the mixing of the exhaust gas and urea can be made more smoothly, so that the back pressure rise can be minimized. As a result, the engine performance can be maintained without deterioration of the engine power.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 설치구 30: 격자플레이트
31: 가로판 35: 세로판
50: 윙부재Description of the Related Art
10: mounting hole 30: grid plate
31: horizontal plate 35: vertical plate
50: wing member

Claims (4)

배기가스의 유로 상에 설치되는 원형의 중공형 관체로 된 설치구;
상기 설치구의 내측에 가로판과 세로판이 격자 상으로 설치되는 격자 플레이트; 및
상기 격자 플레이트에 형성되어 인젝터를 통해 용액의 액적상태로 배출되는 우레아와 배기가스를 분산시키는 판 상의 윙부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치. An installation hole of a circular hollow tube installed on an exhaust gas flow path;
A lattice plate in which a horizontal plate and a vertical plate are installed in a lattice shape inside the installation tool; And
And a wing member formed on the lattice plate to disperse the urea and the exhaust gas discharged into the droplet state of the solution through the injector. 제1항에 있어서,
상기 윙부재는 상기 격자 플레이트의 가로판에 소정의 각도를 갖는 상태로 상측으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치.The method of claim 1,
The wing member is a urea dispersion device for selective catalytic reduction device, characterized in that installed on the horizontal plate of the grid plate inclined upward at a predetermined angle. 제1항에 있어서,
상기 윙부재는 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 접합하여 제조된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치.The method of claim 1,
The wing member is a urea dispersion device for selective catalytic reduction device, characterized in that manufactured by bonding two kinds of thin metal plates having different thermal expansion coefficient. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 윙부재는 두 종류의 금속판 중 열팽창계수가 낮은 금속판이 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 우레아 분산장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The wing member is a urea dispersion device for a selective catalytic reduction device, characterized in that the metal sheet having a low coefficient of thermal expansion is located on the lower side of the two kinds of metal plates.
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