KR820000592B1 - 촉매 콘버터 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

촉매 콘버터 장치

제1도는 본 발명의 제1 실시예를 표시하는 개략 설명도.

제2도는 제1도의 화살표 II에 대한 설명도.

제3도는 본 발명의 제1실시예에 의한 배기 메니홀드를 표시하는 개략 설명도.

제4도는 제3도의 IV-IV 부분 단면 설명도.

제5도는 제4도의 V-V 단면 설명도.

제6도는 제4도의 VI 부분 설명도.

제7도는 본 발명의 제1실시예에 의한 단열판 및 지지부재의 개략설명도.

제8도는 본 발명의 제2실시예를 표시하는 개략설명도.

제9도는 본 발명의 변형예를 표시한 설명도.

제10도는 본 발명의 기타 변형예를 표시한 설명도.

종래의 엔진, 특히 복수의 기통을 가진 자동차용 엔진의 배기가스를 정화하는 촉매 콘버터 장치는 일반적으로 배기관 하류의 차체상하에 배치된 용기내에 촉매층을 설치하고 있기 때문에, 이 촉매층을 지지하기 위한 용기를 특별히 설치하여야만 하고 또한 차체상하의 용기의 발열이 크기 때문에 차실내로의 열전도를 방지하는 단열구조를 별개로 형성하지 않으면 안되며 고가이기 때문에 공작이 곤란한 점들의 결점을 가지고 있었다.

또 상기 촉매층이 엔진에서 떨어져 있기 때문에 배기가스 온도가 낮아지므로써 정화효율이 감소하는 결점도 가지고 있었다.

본 발명은 상기 결점을 해소하기 위한 것이고, 복수의 기통을 가진 엔진 본체에 부착되어 엔진 본체가 배출하는 배기가스가 유도분기관과 일체로 형성된 배기가스 집합부를 형성하는 상부케이싱과, 이 케이싱과 협동하여 배기 매니홀드를 형성함과 동시에 배기가스의 배출구가 설치되는 하부케이싱과, 상기 배기 매니홀드내에 배치된 지지부재에 의하여 상기 상부 케이싱과 하부 케이싱의 합치면에서 상기 상부 케이싱의 상방에서 삽입된 상기 지지부재를 협지함과 동시에 상기 상부 케이싱과 하부 케이싱을 결합시키는 볼트를 비치한 것을 특징으로 하는 촉매 콘버터 장치를 요지로 하며, 돌로 분활된 배기 매니홀드내에 촉매 케이싱을 배치함과 동시에 상기 촉매 케이싱을 지지하는 지지부재를 상기 배기 매니홀드의 분활된 합치면에 의하여 협지하고 또 배기 매니홀드의 상부 케이싱 상방으로부터 삽입된 볼트에 의해 체결시키므로서 촉매 콘버터 장치를 구성하여 극히 간결하고 공작이 용이한 촉매 콘버터 장치를 제공하는 것이다.

이하 본 발명의 제1실시예를 제1도 내지 제7도에 의하여 설명한다.

2는 엔진 본체이며 에어크리너(4), 기화기(6) 흡기매니흘드(8)를 가진 흡기계통(10)과 배기계통(12)을 포함하는 4기통의 엔진이다.

상기 엔진 본체(2)의 각기통(14)은 흡기공(16)을 통하여 흡기계통(10)에서 형성된 혼합기각 공급되며 또 혼합기의 연소에 의하여 발생된 배기가스는 배기공(18)을 통하여 상기 배기가스에 배출되어 대기에 방출된다.

상기 배기계통은 각각(12)의 기통(14)이 배출하는 배기가스가 실질적으로 독립하여 배기가스 집합부(20)에 집합되듯이 독립한 분기관(22)이 형성된 상부 케이싱(24)와 이 케이싱(24)의 하방에 배치되고 배기가스의 배출구(26)가 형성되어 있는 하부 케이싱(28)을 가지며 양 케이싱(24)에 의하여 배기 매니홀드(30)가 구성된다. 31은 상기 독립된 분기관(22)의 하면에 연하여 형성된 리브이다. 32는 상기 배기매니홀드(30)내에 배치된 촉매 케이싱이며 다공판으로 형성되며 상방이 개방되고 하방이 폐색판(34)에 의해 폐색된 원통형상의 내부코어(36)와 다공판으로 형성되고 상기 내부코어(36)와 동심적으로 배치되어 상방 폐색판(38)과 하방 폐색판(40)에 의하여 상방 하방이 모두 폐색된 외부코어(44)로 구성된다. 그리고, 내부코어(36)와 오부코어(44) 사이에 예를 들어 페렛트형 촉매를 충전하여 촉매층(42)을 형성하게 된다. (46)은 상기 하방 폐색판(40)에 용착된 프러그 링이며 프러그(48)가 나사결합되어 촉매 주입구(50)를 페색시킨다.

52는 대략 원통형상으로 되어 있으며 동시에 그 내주단(54)이 상기 외부코어(44)의 상단부에 용착되고 외주부분이 환상평면인 프렌지(56)를 형성하는 지지부재이며 이 프렌지(56)가 상기 상부 케이싱(24)의 하단부(58)와 하부 케이싱(28)의 상단면(50)에 의하여 협지되어 촉매 케이싱(32)을 배기 매니홀드(30)내에 지지시킨다.

60은 한 장의 판에 의해 교축 가공되어 대략 반구 형상으로 형성된 상방 단열판이며 하방 개구 주연부(62)가 상기 지지부재(52)의 외주부에 연하여 용착되어 있으며 또 상기 긱각의 분기관(22)과 상기 배기가스 집합주(20) 사이의 연통부에 개구(64)가 형성되어 있다. 66은 배기가스 흐름방향으로 좌우로 분할된 제1하방 단열판(68)과 제2하방 단열판(70)에 의해 형성된 하방 단열판이며, 제1, 제2 양단열판(68), (70)은 각각 합치면에서 용착되어 일체화되며, 상단부(72)는 상기 지지부재(52)의 내주부에 연하여 용착된다. 상기 상하양 단일판(60),(66)은 상기와 같이 지지부재(52)에 용착되어 촉매 페이싱(32)과 더불어 배기 매니홀드(30)내에 지지되며, 또 배기매니홀드(30) 내벽(74)에 연하여 소정의 간격을 두고 배설된다. 상기 하방 단열판(66)의 상기 프러그(48) 부분에는 개구(76)가 마련되어 있으며, 하방단열판(66)의 외방으로부터 프러그(48)을 착탈하므로서 촉매층(42)에 촉매(72)를 충전하고 또 교환 보충하게 된다.

상기 프러그(48) 나사부(80)의 유효길이 ℓ는 프러그(48)가 만일 진동, 열변형 등에 의하여 변형이 생길 경우에 프러그(48) 두부(82)가 배기 매니홀드(30) 내벽(74)에 당접하므로써 배기출구(26)에 탈락되지 않도록 설정된다. 즉, 상기 프러그(48) 두부(82)와 배기매니홀드(30) 내벽(74)의 거리 ℓ′가 ℓ′＜ℓ되게 설정된다.

상기 내부코어(36)와 하방 폐색판(40), 그리고 외부코어(44)와 상방 폐색판(32) 및 하방 폐색판(40) 또한 외부코어(44)와 지지부재(52)의 내주단(54)은 각각 용착되어 촉매층(42)의 수용공간을 형성함과 동시에 상방 폐색판(38)의 내주단은 이 내주단에 프렌지(88)를 형성하여 상하방향으로 접동가능하게 상기 내부코어(36)의 외주에 의해 지지되어 있다. 또 상방 폐색판(38)의 외주단(90)과 외부코어(44)의 상단(92)과 지지부재(52)의 내주단(54)은 각각 측방향 외방으로 α도의 경사를 가진 원추형상으로 형성되며 외부코어(44)가 지지부재(52)에 조립되는 경우에 용이하게 위치 결정되게 되어 있다. 그리고 외부코어(44)의 다수의 구멍(94)을 형성할 때에 생기는 스크래지(Scraggy)의 크기 S′ 이상의 간극 S가 상기 지지부재(52)의 내주와 외부코어(44) 외주 사이에 설정되어 촉매 케이싱(32)이 지지부재(52)의 상방으로부터 삽입되어 조립될 때에 상기 스크래지가 장해가 되지 않도록 형성된다. (96)은 볼트이며 상기 상부 케이싱(24)에 설치된 삽입공(97)의 상방으로부터 삽입되어 하부 케이싱(28)에 설치된 나사부(98)에 나사조입되고 상부 케이싱(24)과 하부 케이싱(28)을 일체로 결합시켜 배기 매니홀드(30)을 형성한다. 상기 상부 케이싱(24)의 하단부(58)와 하부 케이싱(28)의 상단면(59) 사이에 아무런 가스켓트삽입을 하지 않고 상기 촉매 케이싱(32)의 지지부재(52) 프렌지(56)가 협지되며 동시에 촉매 케이싱(32) 및 상방, 하방 단열판(60), (66)을 배기 매니홀드(30)내에 지지하게 된다.

이 때 상기 볼트(96)는 제3도의 표시와 같이 동일 원주상에서 같은 핏치 P로 배설되고 또 볼트(96)의 간극에 상기 분기관(22)이 개구되도록 배설되므로서 작업의 간략화를 도모함과 동시에 양 케이싱(24)(32)을 그 합치는 면에 의해 균등하게 결착시키게 된다. 즉 상방으로부터 장애물 없이 상기 볼트(96)을 체결시킴과 동시에 동일원주 및 동일 핏치로 배설된 볼트(96)에 각각 대응하는 영역을 가진 일체의 볼트 체결장치에 의하여 한 작동으로 모든 볼트(96)를 결착시키므로서 배기 매니홀드(30)을 형성시킨다.

본 실시예에 있어서는 상기 핏치 P는 원주를 6등분 하고 있으며 즉 P=60°이다. (99)는 열카울(100)의 부착자리이다.

상기 구성에 의하여 형성된 촉매 콘버터 장치에 의하면, 엔진 본체(2)의 각기통(14)으로부터 배출되는 배기가스는 각각의 기통(14)에 대응하는 분기관(22)을 경유하여, 상방단열판(60)의 각각의 분기관(22)에 대응하는 개구(64)를 통하여 배기 매니홀드(30)의 배기가스 집합부(20)에 집합되고 지지부재(52)가 회부코어(44)의 상단(54)에 용착되어 있기 때문에, 외부코어(44)의 외주로 직접 통과시키지 않고, 내부코어(36)의 내방으로부터 촉매층(44)를 경유하여 외부코어(44)의 외주로 통과시키므로서 촉매층(42)에 충전된 촉매, 예를 들어 산화 촉매, 환원촉매 또는 삼원촉매(78)등에 의하여 정화되고, 하방 단열판(66)에 안내되며 또 단열되어 배기가스의 배출구(26)로부터 표시하지 않은 배기관 소음기등을 경유하여 대기에 방출된다. 이 때 상기 상당 단옆판(60)은 개구(64)에 의하여 배기가스를 정류함과 동시에 상부 케이싱(24)에 배기 가스의 열이 전달되어 배기가스 온도가 저하하는 것을 방지하고 배기가스 정화에 필요한 온도로 보온하며 엔진의 시동직후의 정화 반응을 촉진시킨다.

따라서 본 실시예에 의하면 배기 매니홀드(30)를 형성하는 상부 케이싱(24)의 상방으로부터 삽입되는 볼트(96)에 의하여 지지부재(52)가 개재된 촉매 케이싱(32)과 일치로 조립되므로서 구조가 간단하고 매우 용이하게 제조할 수 있으며 촉매층(42)이 배기 매니홀드(30)내에 있게 되고 각기통(14)이 배출하는 배기가스가 고온 상태로 정화되게 되므로 효율이 높은 촉매 콘버터 장치를 얻을 수 있게 된다.

그리고 상기 촉매 케이싱(32)은 외부코어(44)의 상단부가 상기 지지부재(52)에 고착되여 지지되어 있으므로 온도 변화가 발생할 경우에는 이 지지점을 기점으로 하여 신축하며, 또한 내부코어(36)는 상기 폐색판(34)과 하방 폐색판(40)에 고착되어 지지되어 있으므로 이 지지점을 기점으로 하여 상기 상방 폐색판(38)의 내주를 안내로 하여 신축할 수가 있어 상기 각부재에 과대한 열응력이 발생하지 않고 열응력에 의한 균열이 발생을 방지할 수가 있다. 또한 각각의 기통(14)에 대응하는 배기가스의 분기考(22)이 독립하여 설치되어 있으며, 또 상기 볼트(96)가 등핏치로 배치되어 있어 볼트(96)의 간극 사이에서 배기가스가 공급되므로, 전체적으로 극히 소형이고 경량임과 동시에 분기관(22)의 하면에 연하여 설치된 리브에 의하여 극히 견고한 촉매 콘버터 장치를 제공하게 된다.

그리고 상기 지지부재(52)는 외부코어(44)의 상방에 용착되어 프렌지(56)에 의하여 상기 상부 케이싱(24)과 하부 케이싱(28)의 합치면에 의해 촉매 케이싱(52) 및 상, 하 양단열판(60),(66)을 지지하므로 축방향 및 축편심방향의 열변형과 진동등에 대하여 극히 유연함과 동시에 확실한 지지부재로서 작용하는 효과를 나타낸다.

또한 상기 상하 단열판(60),(66)은 배기매니홀드(30)의 내벽과 소정의 간극을 가지고 배치되어 있고, 단열효과를 증대하고 배기 매니홀드(30)외부변에 배설된 다른 기기류의 열장해를 효과적으로 방지할 수가 있는 것이다.

다음에 제8도에 의하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.

상기 제1실시예와 동일 또는 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일 부호를 붙여서 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1실시예에는 촉매 케이싱(32), 상하 양단열판(60),(66) 및 지지부재(52)의 형상을 배기가스가 내부코어(36) 내방으로부터 외부코어(44) 외방으로 통과하도록 구성된 것이나 본 제2실시예는 배기가스가 외부코어(44) 외방으로부터 내부코어(36) 내방으로 통과하도록 구성된 것이다.

촉매 케이싱(32)은 다공판으로 형성되며 상방이 폐색판(102)에 의하여 폐색되고 하방이 개방된 대략 원통형상의 내부코어(104)와 다공판으로 형성되고 내부코어(104)와 동심적으로 배치되어 상방 폐색판(38)과 하방 폐색판(40)에 의하여 상방하방이 모두 폐색된 외부코어 사이에 촉매(78)를 수용하여 촉매층(42)을 형성한다. (108)은 대략 원통형상의 하방 단열판이며 하단부(110)가 교축되어 있어 상기 외부코어(44)의 하단부(112)에 용착된다. 상단부(114)에는 한 장의 판에 의해 교축 가공되어 대략 반구형상을 이루는 상방 단열판(60)의 개방주연(62)이 용착되어 있다. (116)은 지지부재이며 내주(118)는 상기 하방 단열판(108)의 외주에 연하여 형성된 대략 원통형상으로 구성되고 외주에는 프렌지(120)가 형성되어 상부 케이싱(24)의 하단면(58)과 하부 케이싱(28)의 상단면(59) 사이에 아무런 가스켓트 삽입없이 협지되어 상기 촉매 케이싱(32) 및 상방 하방 양단열판(60),(108)을 배기 매니홀드홀드(30)내에 지지시킨다.

상기 구성에 의하여 형성된 촉매 콘버터 장치에 의하면 엔진 본체(2)의 각기통(14)에서 배출되는 배기가스는 각각의 기통(14)에 대응한 분기관(22)을 경유하여 상방 단열판(60)의 각각의 분기관(22)에 대응한 개구(64)를 거쳐서 배기 매니홀드(30)의 배기가스 집합부(20)에 집합되고 내부코어(104)의 상방이 폐색판(102)에 의하여 폐색되고 또 외부코어(44)의 하단부(112)에 하방 단열판(108)이 용착되어 있으므로 외부코어(44) 외방으로부터 촉매층(42)를 지나서 내부코어(104)의 내방으로 통과되어 이 촉매층(42)에 충전된 촉매에 의하여 정화되고 배기가스의 배출구(26)에서 도시되지 않은 배기관 소음기등을 경유하여 대기로 방출된다.

따라서 본 실시예에 의하면 상기 제1실시예와 같은 작용효과를 나타낸다.

본 발명의 배기매는홀드(30)의 변형예를 제9도 및 제10도에 대하여 설명하면 제9도는 상부 케이싱(24)의 상방에서 삽입되는 볼트(96)가 배기 매니홀드(30)의 외주단부분에 연하여 원주를 5등분하도록 배치되고 분기관(22)은 앞쪽 두 기통이 집합되고 또 뒤쪽 두기통이 집합된 후 상기 볼트(96)의 간극으로부터 집합부로 집합되도록 형성되고 또 제10도는 상부 케이싱(24)의 상방에서 삽입되는 볼트(96)이 배기 매니홀드(30)의 외주단 부분에 연하여 원주를 6등분하도록 배치되고 엔진본체의 앞쪽 두 기통의 배기포오트가 근접하여 설치되고 또 뒤쪽 두 기통의 배기포오트가 근접하여 설치되어 있어 이 각 전방 후방의 두 기통의 배기포오트에 대응하는 분기관(22)이 각각 인접하여 배치된 것이다. 동 제9도 및 제10도에 표시하는 볼트(96) 및 분기관(22)의 배치에 의하여서도 상기 각 실시예와 같은 작용효과를 나타낸다.

Claims (1)

1. 복수의 기통을 가진 엔진 본에체 부착되고 엔진몸체의 배출 배기가스가 도입되는 분기관과 일체로 형성된 배기가스 집합부를 형성하는 상부 케이싱과 동 상부 케이싱과 협동하여 배기매니홀드를 형성함과 동시에 배기가스의 배출구가 설치된 하부 케이싱과 상기 배기매니홀드내에 배치된 지지부재에 의하여 상기 상부 케이싱과 하부 케이싱의 합치면에 의해 지지된 촉매 케이싱과 상부 케이싱의 상방에서 삽입되고 상기 지지부재를 협지함과 동시에 상기 상부 케이싱과 하부 케이싱을 결합시키는 볼트 등을 구비한 것을 특징으로 하는 촉매 콘버터 장치.

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