KR100191996B1 - 내연기관의 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 은 내연기관의 배기가스 정화장치를 개시한다. 개시된 장치는, 메인촉매가 설치된 주배 기관으로부터 분기되는 분기관과, 상기 분기관에 설치되며 연료통에서 증발된 증발가스를 점화연료로 사용하여 연료를 촉매연소시키는 촉매연소기와, 상기 분기관과 인접되는 주배기관에 설치되며 상기 촉매 연소기로부터 열을 전달받아 냉시 동시 주배기관을 통해 배출되는 배기가스의 유해성분을 연소시키는 예비촉매를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 엔진 초기 시동시에 발생되는 배기 가스 중의 유해성분을 효율적으로 정화시킬 수 있게 된다.

Description

내연기관의 배기가스 정화장치

제1도는 본 발명에 다른 내연기관의 배기가스 정화장치를 도시한 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 엔진 3 : 주배기관

4 : 메인촉매 5 : 분기관

6 : 예비촉매 10 : 촉매연소기

11 : 촉매 12 : 연료통

13 : 파이롯트 버너 14 : 점화장치

15 : 연료펌프 16 : 분사노즐

17 : 송풍기

본 발명은 내연 기관의 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 특히 연료통의 증발가스와 촉매연소기를 이용하여 엔진 냉시동시에 발생되는 배기가스의 유해성분을 정화시키는 내연 기관의 배기 가스 정화장치에 관한 것이다.

현재 세계적으로 관심이 고조되고 있는 환경문제 중의 하나로 화석 연료를 사용한 내연 기관에서 배출되는 가스의 유해성분이 대기를 오염시키는 문제가 대두되고 있으며, 그 규제 또한 해를 거듭할 수록 강화되고 있다.

이러한 배출가스의 규제중에 현재 가장 엄격한 기준은 미국의 CARB(California Air Resources Board)의 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle) 프로그램으로 97년도부터 LEV(Low Emission Vehicle) 및 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle) 규제가 미국을 중심으로 시행될 예정이며, 세계 선진 여러국에서도 이에 준하는 규제를 시행하려 하고 있다. 따라서 이러한 지역에 자동차를 수출하기 위해서는 각 규제를 만족하지 않으면 안된다.

자동차의 배출가스중의 유해성분은 미연 탄화수소계, 일산화탄소계, 산화질소계가 주를 이루고 있으며, 현재 자동차에 부착되어 있는 삼원 촉매로는 이러한 유해성분 특히 미연 탄화수소와 일산화탄소를 상술한 규제에 만족하도록 정화시키기 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 미연 탄화수소와 일산화탄소의 전체 배출량의 약 90%이상이 엔진의 시동초기(시동 후 30초 이내)에 발생하는데 기인하는 것으로, 엔진의 시동초기에는 삼월촉매의 온도가 활성화 온도영역(약 300℃이상)에 도달하지 못하므로 유해 가스의 정화반응이 일어나지 못하고 그대로 대기중으로 배출되기 때문이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 냉시동시 발생되는 배출가스중의 유해성분을 줄일 수 있는 내연기관의 배기 가스 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 메인촉매가 설치된 주배기관으로부터 분기되는 분기관과, 상기 분기관에 설치되며 연료통에서 증발된 증발가스를 점화연료로 사용하여 연료를 촉매연소시키는 촉매연소기와, 상기 분기관과 인접되는 주 배기관에 설치되며 상기 촉매 연소기로부터 열을 전달받아 초기 시동시 주배 기관을 통해 배출되는 배기 가스의 유해성분을 연소시키는 예비 촉매를 포함하는 내연 기관의 배기 가스 정화장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

본 발명의 바람직 한 다른 특징은, 상기 촉매 연소기가, 상기 분기관에 설치되는 촉매와, 상기 연료통에서 발생된 증발가스를 상기 촉매로 공급하고 점화시켜 이때 발생되는 열로 촉매를 가열하는 점화 장치가 부착된 파이롯트 버너와, 상기 연료통의 연료를 상기 가열된 촉매로 분사시켜 촉매연소시키는 연료펌프 및 분사노즐을 포함하는 점에 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 엔진 초기시동시에 발생되는 배기 가스중의 유해 성분을 줄일 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 내연 기관의 배기 가스 정화장치(1)를 개략적으로 도시한 것으로서, 엔진(2)과 연결된 주배기관(3)의 단부에 메인촉매(삼원촉매: 4)가 설치되고, 엔진(2)과 메인촉매(4) 사이의 주배기관(3)에는 이와 연통되는 분기관(5)이 형성된다.

그리고 분기관(5) 내부에는 엔진 초기시동시 발생되는 배출 가스중의 유해성분을 정화시키기 위한 촉매연소기(10)가 설치되고, 분기관(5)과 인접되는 주배기관(3)에는 상술한 촉매연소기(10)로 부터 열을 전달받아 초기시동시 주배기관(3)을 통해 배출되는 배기가스의 유해성분을 연소시키는 예비촉매(6)가 설치 된다.

그리고 촉매연소기(10)는, 분기관(5)에 설치되는 촉매(11)와, 연료통(12)에서 발생된 증발가스를 분기관(5)에 설치된 촉매(11)로 공급하고 점화시켜 이때 발생되는 열로 촉매(11)를 가열하는 점화장치(14)가 부착된 파이롯트 버너(13)와, 연료통(12)의 연료를 상기 가열된 촉매(11)로 분사시켜 촉매연소시키는 연료펌프(15) 및 분사 노줄(16)을 구비한다.

그리고 분기관(5)의 일측에는 엔진 시동시 함께 동작되어 공기를 분기관(5)으로 공급하는 송풍기(blower : 17)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 내연 기관의 배기 가스 정화 장치는, 엔진 초기시동시에 동작되어 배출가스중의 유해 성분을 정화시키고, 주배 기관에 설치된 메인촉매가 활성화온도 영역에 도달되면 동작이 중단되게 된다.

먼저 엔진(2)의 시동과 함께 분기관(5)에 설치된 촉매 연소기(10)가 동작되어 연소열을 주배기관(3)에 설치된 예비촉매(6)로 전달함으로써 예비촉매(6)의 온도를 활성화온도 영역으로 도달시켜 주배기관(3)을 통해 배출되는 배기가스중의 유해성분을 연소시켜 배기 가스를 정화시키게 된다.

즉, 엔진(2)의 시동과 함께 촉매연소기(10)의 파이롯트 버너(13)에 부착된 점화장치(14)가 동작되어 연료를(12)에 증발되어 있던 증발 가스를 파이릇트 버너 (13)로 공급하여 점화시키게 된다.

그리고 이때 발생된 고온의 연소열에 의해 분기관(5)에 설치된 촉매 (11)의 온도가 상승하게 되고, 촉매 (11)의 온도가 활성화 온도 영역에 도달하면, 연료펌프(15)가 동작하여 연료를(12)의 연료를 분사노즐(16)을 통해 활성화온도 영역에 도달한 촉매(11)로 분사 시켜 연소시키게 된다.

따라서 본 발명에서는 배기규제 대상이 되는 연료를(12)에서 증발된 증발가스를 촉매연소기 (10)의 점화연료로 사용하도록 되어 있으므로, 증발가스를 정화하기 위한 별도의 정화장치가 필요없기 때문에 경제적이고도 효율적인 이점이 있다.

또한 촉매연소기(10)의 촉매(11)가 활성화온도 영역으로 도달한 상태에서 연료를 분사하도록 되어 있으므로, 촉매연소기(10)에 의한 연료의 연소시 발생되는 유해성분을 줄일 수 있게 된다.

또한 촉매 연소기(10)가 주배기관에 설치되지 않고 분기관에 설치되어 있으므로, 차후 주행중 엔진 배기의 고열을 직접 전달받지 않게 됨에 따라 촉매 연소기의 수명이 연장되게 된다.

그리고 엔진(2)의 시동과 함께 송풍기(17)가 동작되어 공기를 분기관(5)으로 공급하도록 되어 있으므로, 촉매 연소시 발생되는 유해 성분인 미연 탄화수소 및 일산화탄소 등의 산화에 필요한 산소를 공급할 수 있게 되어 정화 효율이 더욱 향상 되게 된다.

그리고 촉매연소기(10)로부터 발생된 열은 주배기관(3)에 설치된 예비촉매(6)로 전달되어 예비촉매(6)의 온도를 활성화온도 영역으로 상승시키고, 활성화온도 영역에 도달한 예비촉매(6)는 엔진(2)의 배출가스 중의 유해성분을 촉매연소시켜 배기가스를 정화시키게 된다.

이때 촉매연소기(10)로 부터 발생된 열은 송풍기(17)로 부터 공급된 공기에 의해 빠르게 예 비촉매(6)로 전달되게 되므로, 엔진 냉시 동시에 발생되는 배출가스 중의 유해 성분을 빠르게 정화할 수 있게 된다.

그리고 일정시간이 경과하여 메인촉매(4)가 활성화영역에 도달하게 되면, 촉매연소기 (10)로의 연료공급과 송풍기(17)의 동작이 중단되고, 활성화영역에 도달된 메인촉매(4)가 배출가스 중의 유해성분을 정화시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 내연 기관의 배기 가스 정화 장치에 의하면, 엔진 냉시동시 발생되는 배기 가스중의 유해 성분을 효율적으로 정화시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 메인촉매가 설치된 주배기관으로부터 분기되는 분기관과, 상기 분기관에 설치되며 연료통에서 증발된 증발가스를 점화연료로 사용하여 연료를 촉매연소시키는 촉매연소기와, 상기 분기관과 인접되는 주배기관에 설치되며 상기 촉매연소기로부터 열을 전달받아 냉시동시 주 배기관을 통해 배출되는 배기가스의 유해성분을 연소시키는 예비촉매를 포함하는 내연 기관의 배기 가스 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 촉매연소기는, 상기 분기관에 설치되는 촉매와, 상기 연료통에서 발생된 증발가스를 상기 촉매로 공급하고 점화시켜 이때 발생되는 열로 촉매를 가열하는 점 화장치가 부착된 파이롯트 버너와, 상기 연료통의 연료를 상기 가열된 촉매로 분사시켜 촉매연소시키는 연료펌프 및 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 배기 가스 정화장치 .
3. 제2항에 있어서, 상기 분기관에 공기를 공급하는 송풍기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화장치.