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KR19980702977A - 내연기관의 배기정화장치 - Google Patents

내연기관의 배기정화장치 Download PDF

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KR19980702977A
KR19980702977A KR1019970706385A KR19970706385A KR19980702977A KR 19980702977 A KR19980702977 A KR 19980702977A KR 1019970706385 A KR1019970706385 A KR 1019970706385A KR 19970706385 A KR19970706385 A KR 19970706385A KR 19980702977 A KR19980702977 A KR 19980702977A
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exhaust pipe
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combustion engine
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요시야수 우찌다
노부히코 이토우
히로시 이노카와
켄지로 사이토
노부히로 시마다
Original Assignee
가와모또 노부히꼬
혼다기껭 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

배기정화장치는 엔진(3)의 배기구(4)에서 신장된 배기관(5)의 단면상 대략 중앙부에 촉매금속을 담아 지지한 박육강판(22)을 배치한다. 즉, 배기온도가 높은 배기관(5)의 단면상 대략 중앙부에 촉매금속을 배치함으로 배기가스의 정화작용을 충분히 발휘할 수 있을 뿐만 아니라 제작비용을 감소시킬 수 있다.

Description

내연기관의 배기정화장치
종래, 내연기관의 배기정화장치로서는, 예컨대 일본특허공개 평 제 3-85316호 공보에 개시된 내연기관의 배기가스정화장치와 일본특허공개 평 제 4-287821호 공보에 개시된 자동이륜차등의 배기정화장치가 알려져 있다.
상기 일본특허공개 평 제 3-85316호 공보의 내연기관의 배기가스정화장치는 제 17도 및 제 18도에 의하면, 오토바이등에 탑재하는 소형 내연기관의 배기구에 배기관(100)을 연결하고, 이 배기관(100)의 내벽에 연하여 배기관(100)과 동방향으로 연장하는 다공판으로 제작된 내관(101)를 배치하고, 이 내관(101)의 벽면에 촉매를 함유하는 담체(102)를 부착하는 것이다.
상기 일본특개평제 4-287821호 공보의 자동이륜차등의 배기정화장치는 제 19, 20 및 21도에 나타난 바와 같이, 자동이륜차등에 탑재하는 소형의 내연기관의 배기구에 배기머플러(muffler; 110)를 연결하고, 이 배기머플러(110)의 단면 중앙부에 촉매관(111)을 배치하고, 이 촉매관(111)에 촉매체(112)를 수납한 것이다. 촉매체(112)는 하니콤(honeycomb)구조의 촉매 엘리먼트(element)에 촉매물질을 부착시킨 것이다.
일반적으로, 촉매의 정화작용을 충분히 발휘하도록 하기에는 촉매를 고온으로 하여 활성화 시킬 필요가 있다. 그러나, 소형의 내연기관에서는 촉매를 활성화하는 정도로 배기온도를 높이는 것은 용이하지 않으며, 이 때문에 촉매온도를 가능한 높이는 배려가 요구된다. 이에는 배기관을 흐르는 배기의 온도는 관의 단면 중앙부(즉, 단면도에 나타난 중앙부)에서 높고, 관의 벽 주위에서는 상대적으로 낮아지기 때문에 이점을 고려할 필요가 있다.
그러나 제 17 및 18도에 나타난 내연기관의 배기가스정화장치는, 배기관(100)의 내벽에 인하여 촉매부착내관(101)이 배치된 것이므로 정화작용을 충분히 발휘하기가 용이하지 않다.
한편 제 19~21도에 나타난 자동이륜차등의 배기정화장치는 배기머플러(110)의 단면 중앙부에 촉매체(112)를 배치하고 있고, 배기온도가 비교적으로 높기 때문에 정화작용을 발휘하기 용이하다. 그러나 하니콤 구조의 촉매 엘리먼트로 이루어지는 촉매체(112)는 상기 제 17도 및 제 18도에 나타난 바와 같은 다공판으로 제작된 내관(101)에 비해 압력손실이 크다. 배기머플러(110)에 흐르는 배기의 유속은 관의 단면 중앙부에서 높아지므로 압력손실은 더욱 커지게 된다. 이 때문에, 압력손실이 내연기관의 성능에 미치는 영향은 커지고, 특히 자동이륜차와 같은 저출력의 내연기관에서는 무시할 수 없는 요소이다. 또한, 하니콤 구조의 촉매 엘리먼트로 이루어지는 촉매체(112)를 촉매관(111)에 수납한 구성은 상기 제 17 및 18도에 도시된 것과 같이 내관(101)을 배기관(100)에 배치한 구성에 비하여 상당히 비용이 높다.
본 발명은 내연기관, 즉 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하기 위한 배기정화장치의 개량에 관한 것이다.
제 1도는 본 발명의 제 1실시예에 관한 내연기관의 배기정화장치를 장착한 자동이륜차의 측면도이고,
제 2도는 본 발명에 관한 배기관의 제 1실시예를 도시한 측면도이고,
제 3도는 제 2도에서의 A-A선 단면도이고,
제 4도는 제 3도에서의 B-B선 단면도이고,
제 5도는 본 발명에 관한 제 2배기정화장치의 제 1실시예를 도시한 사시도이고,
제 6도는 제 2도에서의 C-C선 단면도이고,
제 7도는 제 6도에서의 D-D선 단면도이고,
제 8도는 제 6도에서의 E-E선 단면도이고,
제 9A~9E도는 본 발명에 관한 제 2담체의 제 1실시예를 도시한 조립설명도이고,
제 10A~10D도는 본 발명에 관한 제 2담체의 제 1실시예에 대한 변형예를 도시한 도이고,
제 11A~11H도는 본 발명에 관한 제 2담체의 제 1실시예에 대한 지지구조의 변형예를 도시한 도이고,
제 12도는 제 2실시예에 관한 제 2배기 정화장치의 사시도이고,
제 13도는 제 12도에서의 F-F선 단면도이고,
제 14도는 제 2 실시예에 관한 제 2배기정화장치의 변형예를 도시한 도이고,
제 15도는 제 14도에서의 G-G선 단면도이고,
제 16A~16E도는 제 3실시예에 관한 배기정화장치의 개요도이고,
제 17도는 종래의 배기관의 횡단면도이고,
제 18도는 종래의 배기관의 일부 종단측면도이고,
제 19도는 종래의 배기머플러의 평면도이고,
제 20도는 종래의 배기정화장치의 일부단면사시도이고,
제 21도는 종래의 촉매관 부근의 구조를 도시한 종단면도이다.
본 발명의 목적은 (1) 정화작용을 십분 발휘하는 것, (2) 내연기관의 성능에 최대한 영향을 미치지 않는 것, (3) 저비용인 내연기관의 배기정화장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 내연기관의 배기구로부터 신장된 배기관의 단면의 대략중앙부에 촉매금속을 담아 유지하는 박육강판을 배치하도록 했다. 따라서, 배기관중에 배기온도가 높은 단면의 대략중앙부에 촉매금속이 배치되는 것으로 되고, 촉매금속은 활성화되어 배기가스의 정화작용은 충분히 발휘된다.
상기 박육강판으로서는 상기 배기관의 축방향으로 신장되는 중공의 통체로 함에 의해 배기가 통과하는 때의 압력손실이 적게 되어 소망스럽다.
상기 통체는 다공판으로 구성되고, 통체의 배기 상류측을 폐쇄함이 소망스럽다. 즉, 배기는 통체의 벽에 형성된 다수의 공(孔)을 통과하기 때문에 배기는 제 2 담체의 앞뒤면에 담겨 유지된 금속촉매와 접촉하게 된다. 따라서, 배기와 금속 촉매와의 접촉면적이 크게 되어 배기가스의 정확작용이 높아지게 된다.
또한, 본 발명은 내연기관의 배기구에서 신장된 배기관의 단면의 대략 중앙부에 배기관의 축방향으로 신장되어 촉매금속을 담아 유지하는 박육강판제 통체를 배치하고, 상기 배기관내에 상기 박육강판제 통체를 지지할 뿐만 아니라, 상기 박육강판제 통체와 배기관과의 사이통로를 막는 사절판(仕切板)을 구비하도록 했다. 즉, 사절판은 그 전후를 차단하여 내연기관에서의 배기가스의 맥동을 규제하고, 대체로 매끈한 정상류로 한다. 이 때문에 , 배기정화장치는 정화능력이 변동되지 않으므로 정화작용이 높아진다. 또한, 배기의 맥동을 규제하는 사절판으로 박육강판제 통체를 지지하기 위한 별도의 지지부재는 불필요하게 된다.
상기 박육강판제 통체로서는 상기 배기관에 대하여 축방향으로 신축가능하게 취부되도록 함에 의해 열팽창에 수반되는 박육강판제 통체와 배기관과의 사이의 열팽창 양의 차를 흡수시키게 되어 소망스럽다.
게다가, 본 발명에 관한 내연기관의 배기정화장치는 이 내연기관의 배기구에서 신장한 배기관의 내벽면 근방을 연하여 금속촉매를 담아 유지하는 제 1담체를 배치하고, 이 제 1담체의 단면의 대략 중앙부에 촉매금속을 담아 유지한 제 2담체를 배치하도록 했다. 즉, 배기관의 내벽면 근방과 단면의 대략 중앙부의 양쪽에 촉매금속을 담아 유지한 담체가 배치되도록 하므로, 내연기관의 성능에 악영향을 주지 않고 배기가스의 정화작용이 가일층 향상된다.
본 발명의 실시예를 첨부도면에 기하여 이하에 설명한다. 먼저, 제 1~9도에 기하여 제 1 실시예를 설명한다.
제 1도에 있어서, 자동이륜차(1)는 차체(2) 중앙부근에 2싸이클형 엔진(내연기관; 3)을 구비하고, 이 엔진(3)의 배기구(4)에 배기관(5)을 접속하고, 이 배기장치(5)의 후부에 소음기(6)를 접속하여 된다.
제 2도에는 본 발명에 관한 배기관(5)을 도시하고 있다. 이 배기관(5)은 박육강판으로 단면 원형상으로 형성된 것이고, 엔진(3)의 배기구(4; 제 1도참조)를 플랜지로 연결하고, 내부에 배기 상류측의 제 1배기 정화장치(10) 및 배기하류측의 제 2배기정화장치(20)가 배치되어 있다. 제 1배기 정화장치(10)는 전단의 정화장치이고, 제 2배기정화장치(20)는 후단의 정화장치이다. 배기관(5)은 배기하류측의 제 2배기정화장치(20)가 배치되는 부분이 다른 부분보다도 대직경으로 되어 있다.
제 3도에는 상기 제 1배기정화장치(10)의 단면구조가 도시되어 있다. 제 1배기정화장치(10)는 배기관(5)내에 배치된 내관(11)으로 되어 있다. 이 내관(11)은 배기관(5)의 내벽에 연하여 이 배기관(5)과 같은 방향으로 신장된 원통체이고, 박육강판체 다공판으로 구성된다. 내관(11)은 이 내관(11)의 일단부(11a)가 배기관(5)에 용접되어 고정되고 타단부(11b)가 배기관(5)에 대하여 축방향으로 신축가능하게 지지부재(13)로 지지되어 있다. 이 때문에, 열팽창에 수반하는 배기관(5)과 내관(11)간의 축방향의 신장량의 차이를 흡수할 수 있다.
내관(11)은 다공(11c)을 가진 벽면에 백금과 로듐(Rodium)등의 촉매기능을 가지는 귀금속이 담아 유지된다(귀금속을 포함한 용액을 도포등으로 부착). 배기관(5)의 중간부와 내관(11)사이에 공극(5c)이 형성된다.
제 4도에 나타난 바와 같이 배기관(5)은 직경방향으로 분할하면 반할원통상으로 되어 내관(11)을 내장한 상태에서 용접하여 일체화되어 있다.
지지부재(13)는 파형판(Corrugate plate)을 원통상으로 말아 중합시킨 면을 점(spot)용접으로 고정한 것이고, 원주방향으로 파형상을 가진다. 이 때문에, 지지부재(13)는 탄성변형에 의해 배기관(5)에 대하여 직경방향으로 신축가능하고, 열팽창에 수반하는 배기관(5)과 내관(11)간의 신축양의 차이를 흡수할 수 있다. 지지부재(13)는 파형판으로 되어 상기 구성에 한정되지 않고, 예로서 스테인레스선으로 짜맞추어 넣은 링상의 구성으로 한 것도 좋다.
번호 14, 14는 고온으로 되는 배기관(5)을 피복하기 위해 직경방향으로 분할된 한쌍의 프로텍터이다. 이들 프로텍터(14, 14)는 배기관(5)의 외주면에 용접된 다수의 너트(15)에 볼트로 고정된다.
제 5도는 본 발명에 관한 제 2배기 정화장치(20)를 도시한 것이다. 이 제2배기정화장치(20)는 배기관(5)의 내벽면근방에 연하여 한쌍의 제1담체(21, 21)를 배치하고, 이 제 1담체(21, 21)의 단면으로 대략 중앙부{배기관(5)의 단면의 대략 중앙부}에 제 2담체(22)를 배치하여 되고, 제 1담체(21, 21) 및 제 2담체(22)는 배기관의 축방향으로 신장되어 있다.
제 1담체(21, 21)는 직경방향으로 분할된 한쌍의 반원통체로 되고, 제 2담체(22)는 제 1담체(21, 21)보다도 작은 직경의 직상원통체로 된다. 제 1담체(21, 21) 및 제 2담체(22)는 박육강판제 다공판으로 구성되어 있다. 제 1담체(21, 21) 및 제 2담체(22)는 각각 다수의 구멍(21a, 22c)을 가진 벽면에 백금과 로듐등의 촉매기능을 가지는 귀금속이 담아 유지되어 있다(귀금속을 포함한 용액을 도포등으로 부착). 배기관(5)은 제 1담체(21, 21)와의 사이 공간을 가진 크기이다.
제 6도에 있어서, 배기관(5)내의 배기 상류측(도면의 좌측)에는 제 2담체(22)의 일단부(22a)를 배기관에 대하여 축방향으로 신축가능하도록 지지하기 위한 지지부재(23)가 구비되어 있다. 이 지지부재(23)는 제 2담체(22)의 일단부(22a)를 삽통하여 지지하는 쿠션부재(24)와, 이 쿠션부재(24)를 수납하는 환상의 홀더(25) 및 이 홀더(25)를 배기관(5)에 고정하는 브라켓(26)을 가지고 있다. 이 때문에, 열팽창에 수반되는 배기관(5)과 제 2담체(22)와의 사이에 축방향의 신축량의 차를 흡수할 수 있다.
배기관(5)내의 배기하류측(도면의 우측)에는 제 2담체(22)를 지지할 뿐만 아니라 이 제 2담체(22)와 배기관(5)사이의 통로막은 사절판(27)이 구비되어 있다. 박육강판제경판(대략 접시형의 엔드플레이트)로된 상기 사절판(27)은 이 사절판(27)의 플랜지부(27a)를 배기관(5)에 프러그용접으로 고정하고, 단면상 대략 중앙부의 관통공부(27b)에 제 2담체(22)의 타단부(22b)를 삽입하고, 또 용접에 의해 고정한 것이다. 제 2담체(22)의 일단부(배기 상류측; 22a)는 캡(28)으로 폐쇄되어 있다.
제 7도에 있어서, 쿠션부재(24)는 파형판을 원통상으로 말고, 중합시킨 면을 점용접으로 고정한 것이고, 원주방향에 파형상을 가진다. 이 때문에, 쿠션부재(24)는 탄성변형에 의해 배기관(5)에 대해 직경방향으로 신축가능하고, 열팽창에 수반하는 배기관(5)과 제 2담체(22)와의 사이에 신축량의 차를 흡수할 수 있다.
제 8도에 있어서, 한쌍의 제 1담체(21, 21)의 각 양단부는 직경방향으로 분할된 배기관(5)의 주연부 근방에 점용접으로 용접된다.
이어서, 상기 구성의 제 2담체(22)의 조립순서를 제 6도 및 제 9A~9E도에 기하여 설명한다.
먼저, 제9A도에 있어서 제 2담체(22)의 일단부(22a)에 캡(28)을 감합하고, 제 9B도에 있어서 제 2담체(22)의 일단부(22a)와 캡(28)의 주연부와를 점용접으로 고정하고, 일단부(22a)를 폐쇄한다.
이어서, 제 9C도에서 사절판(27)의 관통공부(27b)에 제 2담체(22)의 타단부(22b)를 삽입하고, 용접으로 고정한다.
그후, 제 9D도에서 제 2담체(22)의 일단부(22a)에 쿠션부재(24)(제 6도 참조)를 수납한 홀더(25)를 삽입하고, 제 9E도의 형태로 조립한다.
마지막으로, 제9E도에 나타난 형태의 제 2담체(22)를 제 6도에 도시된 바와 같이 반할상의 배기관(5)의 하반부내에 위치결정하고, 미리 고정된 브라켓(26)에 홀더(25)를 용접하고, 배기관(5)의 상반부를 덮어 상·하반부를 용접하고, 배기관(5)과 사절판(27)의 플랜지부(27a)와를 프러그 용접하여 조립작업을 완료한다.
이어서, 제 1배기정화장치(10) 및 제 2배기정화장치(20)의 작용을 제 2도, 제 6도에 기하여 설명한다.
제 2도에 도시된 바와 같이, 엔진의 배기는 배기관(5)의 일단부(5a)쪽에서 유입되고, 제 1배기정화장치(10)를 통과할 때에, 내관(11)에 담겨 지지된 귀금속과 접촉하여 반응하여, 정화된 제 2배기정화장치(20)에 도달한다.
제 6도에 도시한 바와 같이, 제 2배기 정화장치(20)에 있어서, 배기는 도면의 좌측에서 유입된다. 그러나, 제 2담체(22)의 일단부(22a)가 캡(28)에 의해 폐쇄되기 때문에 배기는 일단부(22a)를 따라 유입되지 못한다.
배기관(5)은 제 2배기정화장치(20)를 배치하는 부분이 다른 부분보다도 직경이 크고, 사절판(27)에서 그 전후를 차단함에 의해 배기 상류측을 팽창실(29)로 하고 있다. 이 때문에, 팽창실(29)에서 엔진(3)까지의 배기의 맥동을 규제하여 대략 평탄한 정상류로 하고 있다. 따라서, 배기는 제 6도의 화살표 방향으로 흐르고, 배기관(5)의 관벽 근처를 흐르는 배기가 제 1담체(21, 21)에 담겨 지지된 귀금속과 접촉반응하여 정화된다.
또한, 배기는 제 2담체(22)의 벽에 뚫어진 다수의 공(22c)을 통과하여 제 2담체(22)내로 유입되고, 타단부(22b)를 통과하여 배기관(5)의 배기하류측에서 대기로 방출된다. 배기는 제 2담체(22)를 통과할 때 제 2담체(22)에 담겨지지된 귀금속과 접촉하고 반응하여 정화된다.
이 경우, 배기는 제 2담체(22)의 벽에 뚫어진 다수의 공(22c)을 통과함에 의해 제 2담체(22)의 안밖면에 담겨 지지된 촉매금속과 접촉하므로, 배기와 촉매금속과의 접촉면적이 커지고, 촉매금속은 정화작용을 충분히 발휘한다.
상술한 바와 같이, 촉매의 정화작용을 충분히 발휘하기 위해서는 촉매를 고온으로 하여 활성화시킬 필요가 있다. 한편, 배기관(5)을 흐르는 배기의 온도는 관의 단면중앙부에서 높은 것이다. 제 2담체(22)는 배기관(5)의 단면중앙부를 흐르는 비교적 고온의 배기를 또 촉매금속과 접촉시켜 통과시키므로 촉매금속이 고온으로 되어 충분히 활성화되고, 정화작용을 충분히 발휘한다. 제 2담체(22)는 다공판제 통체로 되므로 배기가 통과할 때의 압력손실이 적고, 엔진의 성능에 미치는 영향은 작다.
이렇게, 배기는 제 1담체(21, 21) 및 제 2담체(22)에 담겨 지지된 귀금속과 접촉하여 반응하고, 정화되므로 효율 좋게 정화된다. 또한, 배기는 대략 평활한 정상류로 되므로 제 2배기정화장치(20)의 정화능력이 변동되지 않고 효율이 좋게 정화된다.
제 2담체(22)는 반응열등에 의해 배기관(5)보다도 고온으로 된다. 제 2담체(22)는 이 제 2담체(22)의 타단부(22b)가 사절판(27)에 의해 배기관(5)에 고정되어 있으므로 열팽창에 수반하는 배기관(5)과 제 2담체(22)와의 사이에 신축량의 차이가 발생하면, 일단부(22a)가 백색화살표의 방향으로 신장되고, 신장량의 차이를 흡수한다. 배기관(5)과 제 2담체(22)와의 사이의 직경방향의 신장량 차이는 쿠션 부재(24)의 탄성변형함에 의하여 흡수된다.
상기 제 2담체(22)는 배기 상류측을 폐쇄시킨 것이고, 예로서 제 10A~10D도에 도시하고 있는 구성으로 해도 좋다.
제 10A~10D도에는 상기 제 1실시예에 관한 제 2담체(22)의 변형예를 도시하고 있다.
제 10A도는 제 2담체(22)의 일단부(22a)를 배기 상류측으로 팽출하는 다공판제 캡(31)으로 폐쇄한 구성이고, 다공판체 캡(31)은 프레스성형으로 형성된 것이다.
제 10B도는 제 2담체(22)의 일단부(22a)를 편평하게 하여 캡(32)으로 구성한 것이다.
제 10C도는 배기의 통과저항을 증대시키기 위해 제 2담체(22)의 일단부(22a)에 복수매의 다공판제 브레이드를 스파이럴상(spirally)으로 취부하고, 이 복수매의 다공판제 브레이드를 캡(33)으로 한 구성이다.
제 10D도는 제 2담체(22)의 일단부(22a)를 평판상의 다공판제 캡(34)으로 폐쇄한 구성이다. 평판상의 다공판제 캡(34)를 취부하는 대신에 일단부(22a)자체를 제 2담체(22)의 중심쪽으로 주변을 구부린 평판상의 캡을 구성하고, 배기상류측을 폐쇄하도록 해도 좋다.
제 10A~10D도에 도시된 각 캡(31, 32, 33, 34)은 상술한 제 1실시예의 구성과 같은 작용을 가지며, 게다가 다공판으로 이루어지므로 각 캡(31, 32, 33, 34)을 구비함에 의해 압력손실이 제 1실시예의 구성보다도 적어지게 된다.
제 2담체(22)의 지지구조는 제 2담체(22)의 한쪽이 배기관(5)에 대하여 축방향으로 신축가능하게 지지되고, 다른쪽이 배기관(5)에 고정되는 것이지만, 예로서, 제 11A~11H도에 도시한 구성으로 해도 좋다.
제 11A~11H도는 제 1실시예에 관한 제 2담체(22)의 지지구조의 변형예를 도시한 것이다. 배기는 도면의 화살표방향으로 흐르고, 제 2담체(22)의 일단부(22a)는 열팽창에 의해 백색화살표 방향으로 신장된다.
제 11A도에 도시되어 있는 제 2담체(22)의 지지구조는 이 제 2담체(22)의 일단부(22A)를 지지부재(23)보다도 배기 상류측으로 연장하고, 일단부(22a)를 평판상의 캡(28)으로 폐쇄한 구성을 하고 있다. 제 11B도에 도시하고 있는 제 2담체(22)의 지지구조는 지지부재(23)의 배기상류측(도면의 좌측)을 캡(36)으로 폐쇄한 구성을 하고 있다. 일단부(22a)와 캡(36)과의 사이에는 제 2담체(22)의 열팽창에 의한 신장량보다도 큰 간격(S1)을 가진다. 이 경우에는 제 2담체(22)의 일단부(22a)에 캡을 취부할 필요가 없다.
제 11C도에 도시하고 있는 제 2담체(22)의 지지구조는 지지부재(23)의 수납부(25)가 브라켓(26)보다도 배기관(5)의 축방향으로 긴 구성으로 되어 있다.
제 11D도에 도시하고 있는 제 2담체(22)의 지지구조는 제 2담체(22)가 사절판(27)으로 지지된 일단지지의 구성으로 되어 있다. 지지부재(37)는 제 2담체(22)의 타단부(22b)를 배기관(5)의 축방향으로 신축가능하게 지지하는 쿠션부재(38)와, 이 쿠션부재(38)을 수납하는 수납부(39)와, 이 수납부(39)를 배기관(5)에 고정하는 사절판(27)과로 되어 있다. 타단부(22b)와 수납부(39)의 플랜지(39a)와의 사이에는 간격(S2)이 있으며, 이 간격(S2)은 간격(S2)의 범위내에서 타단부(22b)의 이동량 및 신장량을 규제하는 것이다.
제 11E도는 제 11D도의 구성의 변형예로서, 쿠션부재(38) 및 수납부(39)의 길이가 제 11D도의 구성보다도 짧다.
제 11F도에 도시되어 있는 제 2담체(22)의 지지구조는 제 2담체(22)의 일단부(22a)를 브라켓트(41)로 배기관(5)에 고정하고, 제 2담체(22)의 타단부(22b)를 배기관(5)의 축방향으로 신축가능하게 지지부재(42)로 지지한 양단 지지의 구성으로 되어 있다. 지지부재(42)는 제 2담체(22)의 타단부(22b)를 배기관(5)의 축방향으로 신축 가능하게 지지하는 쿠션부재(43)와, 이 쿠션부재(43)를 수납하는 수납부(44)와, 이 수납부(44)를 배기관(5)에 고정하는 사절판(27)과로 이루어져 있다. 타단부(22b)는 지지부재(42)보다도 배기 하류측(이 도면의 좌측)으로 연신되어 있다.
제 11G도에 도시되어 있는 제 2담체(22)의 지지구조는 제 11F도의 구성의 변형예로서, 제 2담체(22)의 일단부(22a)에 끊어 세운 잠금돌기가 부착된 캡(45)을 취부함에 의해 일단부(22a)를 폐쇄한 구성을 하고 있다.
제 11H도는 상기 쿠션부재(24, 38, 43)의 변형예로서, 스테인레스 와이어를 짜넣어 링상으로 한 쿠션부재(48)의 구성이다. 예컨대, 지지부재(46)는 제 2담체(22)의 타단부(22b)에 감겨진 좌판(47)과, 이 좌판(47)을 삽입한 타단부(22b)를 배기관(5)의 축방향으로 신축가능하게 지지하는 전후 2개의 쿠션부재(48, 48)와, 이 쿠션부재(48, 48)를 수납하는 원통상의 수납부(49)와, 이 수납부(49)를 배기관(5)에 고정하는 사절판(27)과로 이루어져 있다.
이어서, 제 12도 및 제 13도에 기하여 제 2 배기정화장치의 제 2실시예를 설명한다.
제 12도에서, 제 2 배기정화장치(50)는 배기관(5)의 내벽면근방에 연하여 제 1담체(51)를 배치하고, 이 제 1담체(51)의 단면상 대략 중앙부 {배기관(5)의 단면상 대략 중앙부}에 제 2담체(52)를 배치하고 있다. 제 1담체(51) 및 제2담체(52)는 배기관(5)의 축방향으로 신장하고 있다.
상기 제 1담체(51)는 원통체로 이루어지고, 축방향양단부에 콘부(원추부; 51a, 51a)를 구비하고, 이들 콘부(51a, 51a)의 한쪽 또는 양쪽을 배기관(5)에 용접하여 고정한 것이다. 제 2담체(52)는 평판으로 이루어지고, 그 길이 방향 일단 또는 양단을 제 1담체(51)내에 용접하여 고정한 것이다.
제 1담체(51) 및 제 2담체(52)는 박육강판제다공판으로 구성되어 있다. 제 1담체(51) 및 제 2담체(52)는 각각 다수의 공(51c, 51c)을 가진 벽면에 백금과 로늄등의 촉매기능을 가지는 귀금속을 담아 지지되어 있다(귀금속을 포함한 용액을 도포등으로 부착).
제 13도는 평판으로 된 제 2담체(52)가 제 1담체(51)내에서 똑바로 선 상태로 도시되어 있다.
이어서, 상기 제 2실시예에 관한 제 2배기 정화장치(50)의 작용을 제 12도에 기하여 설명한다. 엔진의 배기는 이 도면의 화살표의 방향으로 흐르고, 벽근처를 흐르는 배기가 제 1담체(51)의 벽에 뚫어진 다수의 공(51c)을 통과하면서 흐르고, 단면상 대략 중앙부를 흐르는 배기가 제 2담체(52)의 벽에 뚫어진 다수의 공(52a)를 통과하면서 흐른다. 이 때문에, 배기는 제 1담체(51) 및 제 2담체(52)에 담겨 지지된 귀금속과 접촉하여 반응하여 정화된다.
이 경우, 배기는 제 2담체(52)의 벽에 뚫어진 다수의 공(52a)을 통과함에 의해, 제 2담체(52)의 앞뒤면에 담겨 지지된 촉매금속과 접촉하므로, 배기와 접촉금속과의 접촉면적이 커지고, 촉매금속은 정화작용을 충분히 발휘한다.
제 2담체(52)에 담겨 지지된 귀금속은 배기관(5)의 단면중앙부를 흐르는 비교적 고온의 배기과 접촉하므로 고온으로 되어 충분히 활성화되고 정화작용을 충분히 발휘한다.
제 2담체(52)는 배기관(5)의 축방향으로 연신한 평판으로 이루어지므로, 배기가 통과할때의 압력손실이 상술한 제 1실시예의 구성보다도 일층 작아지게 된다.
즉, 제 14도는 제 2실시예에 관한 제 2배기정화장치(50)의 변형예를 도시하고 있다. 제 1담체(51)는 원통체 직경방향의 일부(예로서, 제 14도의 하부)를 절결(切欠)한 끊어진 원단면 형상이다.
제 15도에서, 제 1담체(51)는 일부 절단 원단면의 양가장자리에서 되접어 꺽여진 플랜지부(51b, 51b)를 배기관(5)의 내벽에 접합하고 있다. 제 2담체(52)는 제 1담체(51)의 절결원부분을 관통하여 배기관(5)의 내벽에 접하고 있다.
제 16A~16E도는 본 발명의 제 3실시예에 관한 배기정화장치의 개요를 도시하고 있다.
제 16A도에 있어서, 배기정화장치(61)는 배기관(5)내에 전후 2단의 정화장치를 배치하고, 전단의 정화장치와 후단의 정화장치와의 사이에 배기량을 조절하기 위한 조절밸브(예 ; 나비밸브)(62)를 개재시킨 구성을 하고 있다. 전단의 정화장치는 상술한 제 3도에 도시되어 있는 제 1배기정화장치(10)의 구성이고, 후단의 정화장치는 상술한 제 12도에 도시하고 있는 제 2배기 정화장치(50)의 구성이다.
제 16B도에서의 배기정화장치(63)는 배기관(5)내에 전후 3단의 정화장치를 배치한 구성을 하고 있다. 전단의 정화장치는 제 3도에 도시되어 있는 제 1배기정화장치(10)의 구성이고, 중단의 정화장치는 상술한 제 12도에 도시되어 있는 제 2배기정화장치(50)의 구성이고, 후단의 정화장치는 배기관(5)의 타부분(5b)에서 배기관(5)내로 연장된 도출관(64)의 구성이다. 이 도출관(64)의 박육강판제 다공판으로 구성되고, 다공을 가진 벽면에 백금과 로듐등의 촉매기능을 가지는 귀금속을 담아 지지된다(귀금속을 포함한 용액을 도포등으로 부착).
제 16C도에서의 배기정화장치(65)는 배기관(5)의 단면상 대략 중앙부에 배기관(5)의 축방향으로 신장하는 담체(66)를 배치한 구성을 하고 있다. 이 담체(66)는 박육강판제 다공판으로 구성된 평판이고, 다수의 공을 가진 벽면에 백금과 로듐등의 촉매기능을 가지는 귀금속을 담아 지지한(귀금속을 포함한 용액을 도포등으로 부착)것이다.
제 16D도에서의 배기정화장치(67)는 상기 제 16C도에 도시한 배기정화장치의 변형예이고, 담체(66)를 평판 대신에 파형판으로 한 것이다.
제 16E도에서의 배기정화장치(68)는 배기관(5)의 축방향으로 신장하여 축방향 양단이 폐쇄된 반원통상의 담체(69)를 배치한 구성을 하고 있다. 이 담체(69)는 직경방향 개방단(69a)을 배기관(5)의 단면상 대략 중앙부에 배치하고 있다. 담체(69)는 박육강판제 다공판으로 구성되고, 다수의 공을 가진 벽면에 백금과 로듐 등의 촉매기능을 가진 귀금속을 담아 지지한다(귀금속을 포함한 용액을 도포등으로 부착).
제 16C, 16D 및 16E도에 도시되어 있는 담체(66, 69)는 제 16A 및 16B도에 도시하고 있는 배기관(5)내에 배치한 다단의 정화장치에 적용하도록 해도 좋다.
상기 제 1·제 2·제 3실시예 및 변형예에 있어서, 촉매금속을 담아 지지한 박육강판은 배기관(5)의 단면상 대략 중앙부 또는 제 1담체(21, 51)의 단면상 대략 중앙부에 배치되는 것이고, 구체적인 예시로서 제 1~9도에 도시하는 제 1실시예 및 제 10, 11도에 도시하는 변형예에서는 다공판제 통체로 이루어지는 제 2담체(22)를 구성하고, 제 12, 13도에 도시하는 제 2실시예, 제 14, 15도에 도시하는 변형예 및 제 16A, 16B도에 도시하는 제 3실시예에서는 다공판제 평판으로 이루어지는 제 2담체(52)를 구성하고, 제 16C, 16D 도 및 16E도에 도시하는 제 3실시예에서는 다공판제 평판, 파형판, 또는 반통상으로 이루어지는 담체(66, 69)를 구성하고 있다.
이렇게, 본 발명에 있어서 박육강판은 상기 각 실시예 및 그 변형예의 구성에 한정되는 것은 아니고, 다공판제에 한정되는 것도 아니고, 다공판의 공형상 및 공의 크기, 수량을 임의로 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 관한 내연기관의 배기정화장치는 내연기관의 배기구에서 신장된 배기관의 단면상 대략 중앙부에 촉매금속을 담아 지지한 박육강판을 배치한 것에 의해 배기온도가 높은 단면상 대략 중앙부에 촉매금속이 배치되어 있으므로 촉매금속을 활성화시켜 배기의 정화작용을 충분히 발휘시킬 수 있고, 더우기 저비용으로 실현할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치는 박육강판을 배기관의 축방향으로 신장하는 통체로 하였으므로 배기가 통과될때의 압력손실이 적게 되고, 이 때문에 내연기관의 성능에 영향을 주지 않는다는 이점을 가진다.
더욱이, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치는 통체를 다공판으로 구성하고, 통체의 배기 상류측을 폐쇄함에 의해 통체의 벽에 뚫어진 다수의 공을 배기가 통과함으로 배기는 제 2담체의 앞뒤면에 담아 지지된 촉매금속과 접촉한다. 따라서, 배기와 촉매금속과의 접촉면적이 커지고, 배기의 정화작용이 한층 높아지게 된다.
이뿐만 아니라, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치는 내연기관의 배기구에서 신장된 배기관의 단면상 대략 중앙부에 배기관의 축방향으로 신장되어 촉매금속을 담아 지지한 박육강판제 통체와 배기관과의 사이의 통로를 폐쇄하는 사절판을 구비함에 의해 배기온도가 높은 단면상 대략 중앙부에 촉매금속이 배치되므로 촉매금속을 활성화시켜 정화작용을 충분히 발휘시킬 수 있고, 아울러 저비용화가 실현될 수 있다. 또한 사절판으로 그 전후를 막아서 내연기관으로부터의 배기의 맥동을 규제하여 대략 평탄한 정상류로 하므로 배기정화장치의 정화능력이 변동되지 않고, 정화작용을 충분히 발휘할 수 있다. 게다가, 배기의 맥동을 규제하는 사절판으로 박육강판제 통체를 지지함으로서 별개의 지지부재가 필요치 않고 지지구성이 간단한 것으로 된다.
또한, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치는 박육강판제 통체를 배기관에 대하여 축방향으로 신축가능하게 취부함에 의해 열팽창에 다른 통체와 배기관과의 사이의 신장량의 차이를 흡수하기가 용이하게 된다.
더욱이, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치는 내연기관의 배기구에서 신장된 배기관의 내벽면 근방에 연하여 촉매금속을 담아 지지한 제 1담체를 배치하고, 이 제 1담체의 단면상 대략 중앙부에 촉매금속을 담아 지지한 제 2담체를 배치함에 의해 배기관의 내벽면근방 및 단면상 대략 중앙부의 양쪽에 촉매금속을 담아 지지한 담체가 배치됨으로 내연기관의 성능에 나쁜 영향을 끼치지 않으면서 배기정화작용을 일층 높일 수 있고, 또한 저비용화할 수 있다는 이점을 가진다.

Claims (6)

  1. 내연기관(3)과, 이 내연기관(3)의 배기구(4)에서 연장되어 상기 내연기관(3)에서의 배기가스를 정화하기 위한 배기관(5)과를 구비하여 이루어지는 배기정화장치에 있어서,
    상기 배기관(5)의 단면 대략 중앙부에 상기 배기관(5)의 축방향으로 연장하여 촉매금속을 담아 지지한 박육강판제 통체(22)를 배치하고, 상기 배기관(5)안에 상기 박육강판제 통체(22)를 지지함과 함께, 상기 박육강판제 통체(22)와 배기관(5) 사이의 통로를 막는 사절판(27)을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 박육강판제 통체(22)는 상기 배기관(5)에 대하여 축방향으로 신축가능하게 취부되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기정화장치.
  3. 내연기관(3)과, 이 내연기관(3)의 배기구(4)에서 연장되어 상기 내연기관(3)에서의 배기가스를 정화하기 위한 배기관(5)과를 구비하여 이루어지는 배기정화장치에 있어서,
    상기 배기관(5)의 내벽면 전방에 연하여 촉매금속을 담아 지지한 제1담체(21, 51)를 배치하고, 이 제1담체(21, 51)의 단면 대략 중앙부에 촉매금속을 담아 지지한 제2담체(22, 52)를 배치하고, 상기 배기관(5)의 대직경부분의 대략 중앙부에 상기 제1담체(21, 51)와 상기 제2담체(22, 52)가 동축을 이루도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기정화장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제2담체(22)는 통체로 이루어지고, 이 통체는 다공판으로 되고, 배기 상류측이 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기정화장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제1담체(51)는 원통체로 되고, 상기 제2담체(52)는 평판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기정화장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제1담체(21, 51) 및 상기 제2담체(22, 52)는 다수의 구멍(21a, 51c, 22c, 52a)을 가지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기정화장치.
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