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KR101152962B1 - 연소 기관의 배기 시스템에 배열되는 하우징 - Google Patents

연소 기관의 배기 시스템에 배열되는 하우징 Download PDF

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KR101152962B1
KR101152962B1 KR1020057025016A KR20057025016A KR101152962B1 KR 101152962 B1 KR101152962 B1 KR 101152962B1 KR 1020057025016 A KR1020057025016 A KR 1020057025016A KR 20057025016 A KR20057025016 A KR 20057025016A KR 101152962 B1 KR101152962 B1 KR 101152962B1
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KR
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exhaust
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exhaust gas
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미하엘 린덴
마티아스 베린
Original Assignee
스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 내연 기관용 배기 시스템에 배열되도록 구성된 변환 장치에 관한 것이다. 변환 장치는 외부 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1)으로 둘러싸인 튜브형 몸체(4)와, 배기 가스가 변환 장치를 통과하도록 인도하는 통로를 포함한다. 양호한 소음 감쇠 특성을 위하여, 변환 장치는 배기 가스를 위한 긴 통로를 포함할 필요가 있다. 긴 통로를 구비한 소형 변환 장치를 제공하기 위하여, 변환 장치는, 튜브형 몸체(4) 둘레에 나선형 경로를 구비하는 적어도 하나의 축 방향 배기 도관(13a, 13b)과, 튜브형 몸체(4) 외측에 위치한 통로의 제1 부분(17a)과 튜브형 몸체(4) 내측에 위치한 통로의 제2 부분(17b) 사이에 소용돌이선형 경로를 구비하는 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)을 포함한다.
변환 장치, 배기 가스

Description

연소 기관의 배기 시스템에 배열되는 하우징{Housing to be arranged in an exhaust system of a combustion engine}
본 발명은 연소 기관용 배기 시스템에 배열되도록 구성된 변환 장치에 관한 것이다.
디젤 동력 자동차로부터 나오는 배출물들의 방출에 관한 그 어느 때보다 높은 규제들이 제정되었다. 이러한 배출물 규제를 만족시키기 위하여, 디젤 엔진에 의해 동력을 공급받는 자동차의 배기 시스템들은 배기 가스 중에서 무엇보다도 질소 산화물의 양을 줄여주는 촉매 정화기와 매연 입자들의 양을 줄여주는 입자 여과기를 장착한다. 이러한 배기 정화 구성품은 대부분 저주파 통과 여과기(low-pass filter)처럼 작용한다. 이것은 배기 소음의 대부분을 차지하는 저주파 소음(low frequency noise)이 배기 정화 구성품들을 통하여 대부분 비감쇠된 상태로 통과한다는 것을 의미한다. 따라서, 배기 시스템 내에서 입자 여과기와 촉매 정화기에 의해 점유된 용적을 보상하는 소리 감쇠 용적(sonic damping volume)을 부가하는 것이 필요하다. 따라서 이러한 변환 장치는 상대적으로 길어지며, 그러므로 자동차에서 큰 공간을 차지한다.
본 발명의 목적은 특히, 연소 기관용 배기 시스템의 저주파 소음에 관한 우수한 감쇠 특성을 가지는 동시에 점유 공간, 유연성, 및 수리 용이성의 관점에서 매력적인 변환 장치를 공급하는 것이다.
위에서 언급한 목적은, 특허청구범위 제1항의 전제부에 기재된 장치로서 특징부에 기재된 바를 특징으로 하는 장치에 의해 달성된다. 연소 기관에서 나오는 저주파 기관 소음에 대해 우수한 소리 감쇠를 이루는 것은, 일반적으로 배기 가스를 변환 장치를 통과시켜서 인도하는 긴 통로를 필요로 한다. 본 발명에 따른 통로의 경우, 튜브형 부분의 바깥쪽에 있는 제1 부분과 튜브형 부분의 안쪽에 있는 제2 부분을 포함하는데, 그로 인하여 배기 가스는 변환 장치 내에서 실질적으로 두 방향으로 흐르게 된다. 이러한 두 방향 유동은 본질적으로 변환 장치를 통과하는 배기 가스를 위한 비교적 긴 통로를 구성하며, 저주파 소음에 대해 상대적으로 우수한 소리 감쇠를 제공한다. 심한 굴곡이 없는 이러한 통로는 변환 장치 내에서 상대적으로 유동 저항이 거의 없는 유동을 초래한다. 배기 가스가 흐르도록 구성된 상대적으로 직선인 통로를 구비한 종래 변환 장치의 유동 저항보다 여기서의 유동 저항이 실질적으로 더 클 필요는 없다. 튜브형 몸체의 외부에 위치한 배기 가스에 늘어난 유동 경로(flow route)를 제공하는 축 방향 배기 도관과 변환 장치에서 반경 방향으로 위치한 배기 가스에 늘어난 유동 경로를 제공하는 반경 방향 배기 도관의 조합은 변환 장치의 길이를 증가시키지 않고 실질적으로 최적인 통로 길이를 가져온다. 따라서 본 발명에 따른 변환 장치는 배기 가스에 매우 긴 통로를 제공하는 동시에 짧고도 소형인 구조를 형성한다. 상기 결과로 인하여 저주파인 기관 소음에 매우 우수한 감쇠를 제공하는 동시에 점유하는 공간의 측면에서도 매력적인 형상을 구비한 변환 장치를 마련한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 조합된 축 방향 배기 도관과 반경 방향 배기 도관들이 위치하는데 이는 이들 배기 도관들이 통로의 제1 구역과 제2 구역을 연결시키기 위함이다. 저주파 소음을 감쇠시키는 기본적인 원리는 비교적 큰 두 공간들 사이에 긴 배기관을 형성하는 것이다. 이러한 두 공간들 사이에 위치하는 종래의 배기 가스용 직선 배기 도관을 구비한 효율적인 저주파 소음 감쇠기는 비교적 길이가 길고 따라서 큰 공간을 차지한다. 반면에 이러한 조합된 축 방향 배기 도관과 반경 방향 배기 도관에 의해 이러한 두 공간들 사이에 긴 통로가 마련된다. 따라서 변환 장치는 매우 우수한 소리 감쇠 특성들을 가지는 동시에 길이가 짧으며 소형인 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 실시예를 따르면, 축 방향 배기 도관은 나선형 연장부를 가지고 반경 방향 배기 도관은 소용돌이선형 연장부를 가진다. 이러한 배기 도관들은 실질적으로 직선인 유동관과 비교하여 배기 가스의 유동 경로를 상당히 연장시키는 결과를 가져온다. 나선형 배기 도관과 소용돌이선형 배기 도관의 조합은 변환 장치가 상당히 긴 배기 가스 통로를 포함함에도 불구하고 매우 짧고 소형으로 제조되는 것을 가능하게 한다. 나선형 축 방향 배기 도관과 소용돌이선형 반경 방향 배기 도관은 배기 유동에는 실질적으로 최적인 점진적인 방향 변화를 제공한다. 따라서 변환 장치를 통한 통로에서의 유동 손실들은 낮은 수준으로 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 축 방향 배기 도관 및/또는 반경 방향 배기 도관은 180도 내지 1080도 각도 범위에서 회선(回旋)한다. 나선형 축 방향 배기 도관은 몸체 주위를 단지 한 바퀴만 회선하더라도 상당한 길이를 가진다. 마찬가지로 소용돌이선형 반경 방향 배기 도관은 상대적으로 작은 각도로 회선함으로써 상당한 길이를 가질 수 있다. 바람직하기로는, 축 방향 배기 도관 및/또는 반경 방향 배기 도관은 단면적이 변하는 적어도 하나의 구간을 포함한다. 배기 도관들의 단면적이 변화함으로 인하여 배기 소음 감쇠와 유동 저항을 제어하는 것을 가능하게 한다. 단면적은 예를 들어 배기 가스의 유동 방향에 따라 증가하도록 설계될 수 있다. 유동 방향에 따라 증가하는 단면적은 배기 가스의 속력을 감소하게 한다. 따라서 배기 도관을 통한 유동 저항은 작을 것이다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 축 방향 배기 도관 및/또는 반경 방향 배기 도관은 적어도 하나의 긴 프로파일(profile) 부재를 포함한다. 이러한 프로파일 부재의 길이는 실질적으로 배기 도관의 길이와 일치할 수 있다. 따라서 프로파일 부재는 배기 도관의 벽 표면을 구성할 것이다. 축 방향 배기 도관 및/또는 반경 방향 배기 도관은 서로에 대해 360/n도만큼 편의(offset)된 n개의 프로파일들을 포함하는 n개의 평행한 배기 도관들을 포함한다. 바람직하기로는 배기 가스가 통과하기 쉽도록 만드는 데 적어도 두 개의 평행한 배기 도관들이 사용된다. 두 배기 도관들은 바람직하게는 각각 서로에 대해 180도 편의된 입구들과 출구들을 가진다. 결과적으로 두 평행한 배기 도관들 사이에서 배기 가스가 실질적으로 균등하게 배분된다. 배기 가스의 분배는 평행한 배기 도관들의 수를 더 늘임으로써 더 용이하게 될 수 있다. 만일 세 개 또는 그 이상의 평행한 유동 배기 도관들이 사용된다면, 이것들의 입구들 및 출구들은 상기 공식에 따라 서로에 대해 편의되는 것이 유리한데 이는 배기 가스를 평행한 배기 도관들 사이에 균등하게 배분하기 위함이다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 배기 가스는, 우선 제1 부분을 통과하여 흐른 후에 제2 부분을 통과하여 흐를 수 있는 방향으로, 통로를 통해 인도되도록 구성된다. 통로를 통과하는 배기 가스의 이러한 유동 방향은 여러 가지의 장점들을 지닌다. 그 중에서도 이것은 변환 장치의 구성 부품들을 상대적으로 쉽게 조립하게 하며, 축 방향 배기 도관과 반경 방향 배기 도관의 설계를 용이하게 하여 효율적인 소리 감쇠를 가져오고 연소기를 통로 입구에 건던허개 배치할 수 있게 한다. 이러한 연소기는 만일 필요하다면 배기 가스가 입자 여과기에 도달하기 전에 배기 가스의 온도를 높이도록 구성된다. 만일 매연 입자들이 입자 여과기에서 점화되거나 연소될 수 있다면 배기 가스가 특정 온도에 도달할 필요가 없다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 축 방향 배기도관과 반경 방향 배기 도관들은 분리가능한 모듈 내에 구성된다. 이러한 모듈은 변환 장치에/으로부터 배기 도관들을 설치하기/제거하기 쉽게 만든다. 바람직하기로는 이러한 모듈들은 다양한 변형 및 크기들로 제조된다. 따라서 다양한 길이 및 치수의 배기 도관들을 포함하는 모듈들은 다양한 유형 및 크기의 연소 기관들에 적용될 수 있다. 이러한 분리 가능한 모듈은 바람직하게는 케이싱의 단부 벽을 포함한다. 이러한 모듈은 실질적으로 설치하고 제거하는 것이 매우 용이한 측면 커버를 구성한다.
본 발명의 양호한 실시예는 아래에서 동봉된 도면들을 참조하여 예시적인 방식으로 기재된다.
도 1은 본 발명에 따른 변환 장치를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 변환 장치의 A-A평면에서의 단면도.
도 3은 도 1의 변환 장치의 B-B평면에서의 단면도.
도 4는 도 1의 변환 장치의 C-C평면에서의 단면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
1 : 케이싱
4 : 파이프
7 : 입자 여과기
10 : 촉매 정화기
도 1은 디젤 동력 자동차용 배기 시스템에 배치되도록 구성된 변환 장치를 도시한다. 변환 장치는 실질적으로 원통형 형상인 외부 케이싱(1)을 포함한다. 케이싱(1)은 입구(2)와 배기 가스가 나가는 출구(3)를 제외하고는 밀폐된 외부 표면을 구성한다. 원형 단면을 가지는 파이프(4)는 케이싱(1)과 파이프(4)의 중심선이 일치하도록 케이싱(1)내에 배치된다. 파이프(4)의 길이는 제1 단부 벽(5)으로부터 케이싱(1)의 제2 단부 벽(6)을 포함하는 모듈(M)까지 연장된다.
변환 장치는 입구(2)와 출구(3) 사이에 연장부를 가진 통로를 통하여 흐르는 배기 가스를 정화하는 용도의 배기 정화 구성품들을 포함한다. 입자 여과기(7) 형태의 제1 배기 정화 구성품은 파이프(4)의 바깥에 위치한다. 도 2는 입자 여과기(7)를 통과하는 A-A평면에서의 단면도를 도시한다. 입자 여과기(7)는 파이프(4) 주위의 환형 연장부를 가진다. 입자 여과기(7)는 파이프(4)와 케이싱(1) 사이의 반경 방향 공간을 완전하게 채우는 반경 방향 연장부를 가진다. 입자 여과기(7)는 배기 가스가 실질적으로 제1 방향(8)으로 입자 여과기를 통과하게끔 인도하도록 구성된 긴 도관을 포함한다. 입자 여과기(7)는 배기 가스가 흐르는 방향으로 동일한 단면 형상을 가진다. 입자 여과기(7)는 긴 도관의 연장부를 따라 적절한 지점들에 배열된 정지 표면(9)들을 포함한다. 상기 정지 표면(9)들은 배기 가스가 입자 여과기에서 인접한 긴 도관으로 인도되게 한다. 배기 가스 내의 매연 입자들은 입자 여과기(7)에서 포획되고 연소되도록 구성된다. 촉매 정화기(10)형태의 제2 배기 정화 구성품은 파이프(4) 안쪽에 배열된다. 촉매 정화기(10)는 입자 여과기(7) 내측에 반경 방향으로 배열된다. 촉매 정화기(10) 또한 배기 가스를 실질적으로 제2 방향(11)으로 촉매 정화기(10)를 통하여 인도하도록 구성된 긴 도관을 포함한다. 촉매 정화기(10)는 배기 가스의 제2 방향(11)으로 동일 단면 형상을 가진다. 촉매 정화기(10)는 배기 가스가 흘러 지나갈 때, 배기 가스 중에서 특히 질소 산화물의 양을 줄이기 위하여 배기 가스의 촉매 정화에 영향을 주도록 구성된다. 도 2에 도시된 A평면에서 입자 여과기(7)는 촉매 정화기(10)보다 큰 횡단면을 가진다. 그 결과, 배기 가스는 촉매 정화기(10)를 통과할 때보다 입자 여과기(7)를 통과할 때 더 느린 속력을 가진다. 배기 가스에 대한 유동 저항은 유동 속력과 관련이 있다. 정지 표면(9)으로 인하여, 배기 가스에 대한 유동 저항은 일반적으로 촉매 정화기(10)에서 보다 입자 여과기(7)에서 더 크다. 통로를 통과하는 유동 저항의 총합은 입자 여과기(7)를 통과하는 유동 속력을 줄임으로써 상당히 낮출 수 있다. 입자 여과기(7)의 단면적은 바람직하게는 촉매 정화기(10)의 단면적보다 대략 2배이다.
저주파 소음을 감쇠하는 기본적인 원리는 두 공간들 사이에 긴 배기관을 만드는 것이다. 이러한 직선 배기관을 수반한 효율적인 저주파 소음 감쇠기는 상당한 공간을 차지한다. 연소 기관에 의해 발생하는 소음의 대부분은 저주파 소음이다. 변환 장치는 이러한 기본 원칙에 따라 제조된다. 배기 통로를 길게 늘이기 위하여, 변환 장치는 파이프(4) 주변에 나선형으로 연장되는 두 개의 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들을 포함한다. 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들은 두 개의 프로파일(12a, 12b)들로 형성되는데, 상기 프로파일들은 파이프(4) 주변에 나선형으로 연장되며 파이프(4)와 케이싱(1) 사이의 반경 방향 공간을 채우는 반경 방향 연장부를 가진다. 이러한 경우, 프로파일(12a, 12b)들 각각은 파이프(4) 둘레로 한 바퀴, 즉 360도로 연장된다. 상기 두 프로파일(12a, 12b)들은 프로파일들 사이에 두 개의 평행한 나선형 배기 도관(13a, 13b)들을 포함하며, 이것들의 입구들과 출구들 각각은 서로에 대해 180도 편의되어 있다. 상기 두 나선형 배기 도관(13a, 13b)들로 인도된 배기 가스들은 파이프(4) 외부의 직선 축 방향 유동일 때의 거리보다 상당히 긴 거리를 이동한다. 나선형 배기 도관(13a, 13b)들로부터 통로 상류에 위치하는 공간은 제1 공간을 구성한다.
배기관을 더 늘이기 위하여, 변환 장치는 두 개의 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)(변환 장치의 B평면에서의 단면도를 도시하는 도 3을 참조)들을 포함한다. 두 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들은 케이싱(1)의 제2 단부 벽(6)에 인접한 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들의 뒤에 위치한다. 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들은 소용돌이선형 형상이며 두 개의 프로파일(12c, 12d)들로 형성되는데 이 경우에 대략 3/4 바퀴의 연장부, 즉 대략 270도의 연장부를 가진다. 두 프로파일(12c, 12d)들은 두 나선형 배기 도관(13c, 13d)들의 벽 표면들을 포함하는데, 이들의 입구들과 출구들 각각은 서로에 대해 180도 편의되어 있다. 배기 가스는 통로의 제3 부분(17c)을 거쳐서 반경 방향 안쪽으로 인도되는데, 제3 부분은 파이프(4)의 바깥에 위치한 통로의 제1 부분(17a)으로부터 파이프(4)의 안쪽에 위치한 통로의 제2 부분(17b)까지의 상기 평행한 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들을 포함한다. 파이프(4)의 안쪽에 있는 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들의 하류에 있는 통로 내에 위치하는 공간은 제2 공간을 구성한다. 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들과 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들을 조합하면 길어야만 하는 변환 장치의 형상에 의하지 아니하고도 매우 긴 배기관을 얻을 수 있다. 따라서 변환 장치는 우수한 소리 감쇠 특성을 지니는 동시에 매우 소형이며 작은 공간을 차지할 수 있다.
만일 필요하다면 연소기(14)가 변환 장치 입구(2)에 배치될 수 있다. 연소기(14)의 목적은 입자 여과기(7)의 매연 입자들이 연소될 수 있는 정도의 온도로 배기 가스를 가열하기 위함이다. 매연 입자들은 통상적으로 대략 600℃ 정도에서 점화된다. 그러나, 대부분의 경우에 좋은 성능의 연소기(14)를 가지고서도 이러한 높은 온도를 보장하는 것은 어렵다. 따라서 매연 입자들의 점화 온도가 일반적으로 낮아져야 한다. 이것은 다양한 유형의 질소 산화물(NOx) 부산물을 이산화질소(NO2)로 변환함으로써 이루어질 수 있다. 원리적으로 이렇게 변환하는 방법에는 두 가지가 있다. 연속적인 재생 트랩(CRT: Continuous Regeneration Trap)으로 알려진 제1 방법에 따르면, 이러한 목적으로 별도의 산화 촉매 정화기가 배기 가스 유동 방향으로 입자 여과기(7) 앞에 배열된다. 이 경우 매연 입자들은 입자 여과기(7)에서 대략 225℃에서 점화된다. 촉매 매연 여과기(CSF: Catalytic Soot Filter)로 알려진 제2 방법에 따르면, 질소 산화물(NOx)로부터 이산화질소(NO2)로의 산화 촉매 작용이 입자 여과기(7)의 표면에서 직접 발생하도록 하기 위하여 적절한 라이닝 재료(lining material)가 입자 여과기(7)에 배치된다. 이 경우 매연 입자들은 대략 250℃에서 점화된다. 종래 입자 여과기(7)에서 대략 350℃의 낮아진 점화 온도를 이루기 위하여 연료에 여러 가지 부가 물질들을 사용하는 것도 가능하다. 선택적 촉매 감소(SCR: Selective Catalytic Reduction) 원리에 기초한 촉매 정화기가 사용되는 경우에는, 예를 들어 요소 형태인 암모니아 캐리어 물질(ammonia carrier substance)들을 추가하기 위하여 변화기(1)의 외주에 분사 장치(15)들이 배열된다. 암모니아 캐리어(ammonia carrier)가 추가되었을 때, 통과하는 배기 가스의 암모니아와 질소 산화물을 질소 가스와 물로 변화시키는 것에 관한 촉매 정화기(10)의 성능을 최적화하기 위하여 암모니아 캐리어가 적절하게 가수분해되고 혼합되는 것이 필요하다. 긴 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들과 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들로는 이러한 것은 문제가 되지 않는다.
배기 가스는 입구(2)를 통하여 변환 장치로 인도된다. 도 4는 입구(2)에서 변환 장치를 통과하는 C-C단면을 도시한다. 배기 가스는 입구(2)로부터 파이프(4)의 바깥에서 연장되는 실질적으로 환형인 공간을 포함하는 통로의 제1 부분(17a)으로 인도된다. 제1 부분(17a)의 환형 공간은 배기 가스의 유입에 상대적으로 작은 유동 저항을 가져오며, 배기 가스들이 입자 여과기(7)를 향한 파이프(4) 외부의 축 방향으로 인도되기 전에 실질적으로 균등하게 분배되도록 한다. 만일 필요하다면 배기 가스가 입자 여과기(7)에 도달하기 전에 연소기(14)에 의해 가열되는데, 그 온도는 배기 가스에 포함된 매연 입자들의 입자 여과기(7)에서의 점화와 연소를 보장하는 온도이다. 배기 가스는 입자 여과기(7)의 긴 도관을 따라 제1 방향(8)으로 인도된다. 입자 여과기(7)에서 긴 도관을 따라 적절한 지점들에 배치된 정지 표면(9)들이 배기 가스를 인접한 긴 도관으로 발산하도록 한다. 재생 시스템과 온도에 의존함으로써, 입자 여과기(7) 내에서 이 단계에서 포획된 매연 입자들은 점화되고 연소된다. 따라서 배기 가스는 측면으로 짧은 거리를 벗어나도록 유발되지만 대부분의 배기 가스는 제1 방향(8)으로 실질적으로 직선관을 따라 입자 여과기(7)를 통과하여 흘러간다. 이론적으로 입자 여과기(7)로부터 흘러나가는 배기 가스는 매연이 없을 것이다.
입자 여과기(7)로부터 흘러나가는 배기 가스는 배기 가스가 상기 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들과 상기 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들을 포함하는 모듈(M)에 도달하기 전에 분사 장치(15)들에 의해 배기 가스에 첨가된 암모니아 캐리어 형태의 물질을 가진다. 모듈(M)에서 배기 가스는 프로파일(12a, 12b)들에 의해 형성되는 나선형 배기 도관(13a, 13b)들로 인도된다. 두 배기 도관(13a, 13b)들 사이에서 배기 가스를 실질적으로 균등하게 분배하기 위하여 두 나선형 배기 도관(13a, 13b)들로의 입구들 각각은 서로에 대해 180도 편의되어 있다. 나선형 도관(13a, 13b)들로 인도된 배기 가스는 파이프(4) 외부에서 실질적으로 직선인 축 방향 유동을 했을 때보다 상당히 긴 거리를 이동한다. 그 후 배기 가스는 프로파일(12c, 12d)들에 의해 형성된 소용돌이선형 배기 도관(13c, 13d)으로 인도된다. 두 배기 도관(13c, 13d)들 사이에서 배기 가스를 실질적으로 균등하게 분배하기 위하여 두 배기 도관(13c, 13d)들에 대한 입구들 각각은 서로에 대해 180도 편의되어 있다. 제3 부분(17c)의 나선형 배기 도관(13a, 13b)들을 통하여 반경 방향 안쪽으로 성공적으로 인도된 배기 가스는 배기 가스가 파이프(4) 외부에 위치한 제1 부분(17a)과 파이프(4) 내부에 위치한 제2 부분 사이에서 실질적으로 직선인 반경 방향 유동을 하는 경우보다 상당히 긴 거리를 이동한다. 축 방향 나선형 배기 도관(13a, 13b)들과 소용돌이선형 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들은 통로의 두 공간들을 연결하는 긴 배기관을 구성함으로써 디젤 기관으로부터 나오는 저주파 소음을 효율적으로 감쇠시키는 결과를 가져온다. 긴 배기관(13a, 13b, 13c, 13d)들은 또한 암모니아 수송기에 대해 필요 혼합 거리를 제공하여 암모니아 수송기가 배기 가스에서 실질적으로 균등하게 배분되도록 한다. 축 방향 나선형 배기 도관(13a, 13b)들과 소용돌이선형 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들을 통과하는 배기 가스는 비교적 점진적으로 배기 가스에 부여된 방향을 변경할 수 있으며, 그로 인하여 유동 저항을 줄일 수 있다. 나선형 배기 도관(13a, 13b)에서는, 배기 가스는 배기 가스의 제1 방향(8)의 유동 및 제2 방향(11)의 유동에 실질적으로 수직한 평면에서 유동한다. 결과를 가져온다. 소용돌이선형 경로들로부터 흘러나가는 배기 가스는 파이프(4)로 인도된다. 배기 도관(13a, 13b)들로부터 흘러나가는 배기 가스는 촉매 정화기(10)로 향하는 파이프(4)에 인도되기 전에 모듈(M)에서 중앙에 위치한 공간에 수용된다. 파이프(4) 내부에서 흐르는 배기 가스가 촉매 정화기(10)에 도달하였을 때 배기 가스는 제1 방향(8)과 평행하지만 반대 방향인 제2 방향(11)으로 흐르게 하는 촉매 정화기의 긴 도관으로 흐른다. 촉매 정화기(10)에서, 배기 가스의 질소 산화물들과 암모니아 물질은 질소 가스와 물로 된다. 그 후 배기 가스는 실질적으로 매연과 질소 산화물 없이 출구(3)를 통하여 흘러나간다. 출구(3)는 파이프(4)를 배기 시스템의 축경 파이프(축경 파이프(4)는 도면에 미도시)에 연결하는 원만하게 줄어드는 형상을 가진다. 출구(3)의 형상은 여기서 다시 한번 배기 가스가 매우 적은 유동 저항을 받는 것을 의미한다.
따라서 배기 도관(13a, 13b, 13c, 13d)들은 설치 및 제거가 쉬운 분리가능한 별도의 모듈(M) 내에 포함된다. 따라서 단부 벽(6)과 축 방향 나선형 배기 도관(13a, 13b)들과 소용돌이선형 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들은 단일 유닛으로서 장착될 수 있다. 이러한 모듈(M)들은 다양한 변형들과 크기들로 제조될 수 있다. 따라서 갯수와 길이와 단면적이 다른 배기 도관들을 포함하는 모듈(M)들이 변환 장치에 장착될 수 있는데, 그 중에서도 연소 기관의 유형 및 크기에 의존한다. 모듈 장착에는 고정 띠(19)들을 이용할 수도 있다.
본 발명은 어떠한 방식으로도 기재된 실시예들로 제한되지 않으며 청구항의 범위 내에서 자유롭게 변화될 수 있다. 예를 들어 배기 도관들이 반드시 나선형 또는 소용돌이선형일 필요는 없으며, 배기 가스가 실질적으로 직선인 축 방향 및 반경 방향 공간의 경우보다 더 긴 거리를 이동할 수 있게 하기 위한 실질적으로 소정의 형상인 곡형의 공간을 가질 수 있다. 배기 가스는 선택적으로 반대 방향으로 인도될 수 있는데, 그로 인하여 처음에 파이프(4)의 내부를 통하여 흐르는 배기 가스가 그 후 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)들과 축 방향 배기 도관(13a, 13b)들을 거쳐서 최종적으로 파이프(4) 외부로 흘러간다. 이러한 경우에는, 입자 여과기(7)가 파이프(4)의 내부에 배열되고 촉매 정화기(10)가 파이프(4)의 외부에 배열된다. 케이싱(1)과 배기 정화 구성품(7, 10)들과 파이프(4)는 반드시 원통형 단면 형상을 가져야 하는 것은 아니며 실질적으로 소정의 원하는 형상을 가질 수 있다. 이와 유사하게도 파이프(4)는 케이싱(1)의 내부 중앙에 배열될 필요가 없으며 실질적으로 소정의 원하는 위치를 차지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 연소 기관용 배기 시스템에 배열되도록 구성된 변환 장치로서,
    외부 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1)으로 둘러싸인 튜브형 몸체(4)와, 배기 가스가 변환 장치를 통과하도록 인도하는 통로를 포함하며,
    상기 통로는 튜브형 몸체(4) 외부에 위치한 제1 부분(17a)과, 튜브형 몸체(4) 내부에 위치한 제2 부분(17b)과, 제1 부분(17a)과 제2 부분(17b) 사이에서 배기 가스의 유동을 반경 방향으로 안내하는 제3 부분(17c)을 포함하는 변환 장치에 있어서,
    상기 제1 부분(17a)은, 배기 가스가 튜브형 몸체(4) 외부에서 실질적으로 직선인 축 방향 유동을 하는 것과 비교하여, 길어진 유동 경로를 구성하는 적어도 하나의 축 방향 배기 도관(13a, 13b)을 포함하며,
    상기 제3 부분(17c)은, 배기 가스가 제1 부분(17a)과 제2 부분(17b) 사이에서 실질적으로 직선인 반경 방향 유동을 하는 것과 비교하여, 길어진 유동 경로를 구성하는 적어도 하나의 소용돌이선형 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b)과 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)은 상기 제1 부분(17a)의 공간과 제2 부분(17b)의 공간을 연결하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b)은 나선형 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b) 및 반경 방향 배기 도관(13c, 13d) 중 어느 하나 또는 둘 다는 180도 내지 1080도의 각도로 회선하는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b) 및 반경 방향 배기 도관(13c, 13d) 중 어느 하나 또는 둘 다는 단면적이 변하는 구역을 적어도 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b) 및 반경 방향 배기 도관(13c, 13d) 중 어느 하나 또는 둘 다는 적어도 하나의 긴 프로파일 부재(12a, 12b, 12c, 12d)로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b) 및 반경 방향 배기 도관(13c, 13d) 중 어느 하나 또는 둘 다는, 서로에 대해 360/n도만큼 편의되어 있는 n개의 프로파일 부재(12a, 12b, 12c, 12d)들로 형성된 n개의 평행 배기 도관(13a, 13b, 13c, 13d)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    n은 2와 같거나 2보다 큰 수인 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    배기 가스는, 우선 제1 부분(17a)을 통하여 흐른 후에 제2 부분(17b)을 통과하여 흐를 수 있는 방향으로, 통로를 통해 인도되도록 구성된 것을 특징으로 하는 변환 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    축 방향 배기 도관(13a, 13b)과 반경 방향 배기 도관(13c, 13d)은 분리 가능한 별도의 모듈(M) 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 변환 장치.
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