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KR20190128082A - 배기가스 시스템 - Google Patents

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KR20190128082A
KR20190128082A KR1020197031740A KR20197031740A KR20190128082A KR 20190128082 A KR20190128082 A KR 20190128082A KR 1020197031740 A KR1020197031740 A KR 1020197031740A KR 20197031740 A KR20197031740 A KR 20197031740A KR 20190128082 A KR20190128082 A KR 20190128082A
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exhaust gas
flow
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마르크 브루거
카르스텐 크루제
프랑크 본
Original Assignee
씨피티 그룹 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연기관의 배기가스를 후처리하기 위한 배기 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은, 배기가스가 흐를 수 있는 환형 촉매 변환기(1)를 포함하고, 상기 환형 촉매 변환기(1)는 유입 지점(3) 및 유출 지점(11)을 갖고, 상기 환형 촉매 변환기(1)는 서로 동심으로 배향되고 순차적으로 통과될 수 있는 관형 제1 흐름 경로(2) 및 환형 제2 흐름 경로(7)를 갖고, 상기 제1 흐름 경로(2)는 반경 방향 외측이 상기 제2 흐름 경로(7)에 의해 둘러싸이고, 상기 외측으로부터 상기 제2 흐름 경로(7)를 통해 반경 방향으로 파이프(12)가 이어지고, 상기 파이프(12)는 상기 환형 촉매 변환기(1) 내로 개방되고, 상기 파이프(12)는 적어도 내측 제1 흐름 경로(2) 내로 반경 방향으로 연장되는 크기를 갖는다.

Description

배기가스 시스템
본 발명은 내연기관의 배기가스를 후처리하기 위한 배기 시스템(exhaust system)으로서, 배기가스가 흐를 수 있는 환형 촉매 변환기를 포함하고, 상기 환형 촉매 변환기는 유입 지점 및 유출 지점을 갖고, 상기 환형 촉매 변환기는 서로 동심으로 배향되고 순차적으로 통과될 수 있는 관형 제1 흐름 경로 및 환형 제2 흐름 경로를 갖고, 상기 제1 흐름 경로는 반경 방향 외측이 상기 제2 흐름 경로에 의해 둘러싸인, 배기 시스템에 관한 것이다.
배기가스 후처리 시스템에서, 오염 물질, 특히 질소 산화물에 대한 법적 배출 규제에 따르기 위하여 새로운 기술이 사용된다. 이들 기술은 예를 들어 질소 산화물을 화학적으로 환원시키기 위한 우레아(urea) 수용액(상표명: AdBlue)을 주입하는 것을 포함한다. 우레아 수용액은 대략 67% 탈염수에 용해된 예를 들어 대략 33% 순수 우레아의 분율을 가진다. 우레아 수용액이 열 분해 및 가수 분해되면 암모니아가 생성되는데, 이 암모니아는 배기가스 중 질소 산화물과 반응하여 질소와 수증기로 변환된다.
우레아 수용액에 결합된 암모니아를 방출하기 위해서는 용액을 증발시켜야한다. 이를 위해, 충분히 높은 시스템 온도가 필요하고, 또한, 우레아 수용액 또는 이미 증발된 암모니아를 흐르는 배기가스와 혼합시키기 위해 충분히 긴 흐름 경로가 필요하다.
선행 기술에 알려진 배기가스 후처리 시스템의 단점은, 증발 경로 및 혼합 경로가 최적으로 설계되지 않아서, 이에 의해 특히 배기가스 온도가 낮은 경우 특정 반응 속도에 도달할 때까지 또는 배기가스 후처리를 활성화시키는데 지연이 발생한다는 점이다. 이는 특히 우레아 수용액이 배기가스 흐름에 의해 여전히 액체 형태로 있으면서 혼입되지 않고 궁극적으로 배기 시스템에 침전되거나 환경으로 빠져 나오는 것을 방지하기 위해 우레아 수용액이 빠르게 증발되는 것을 보장하기 위해 우레아 수용액을 계량하여 첨가하는 것을 최소 온도를 넘는 경우에만 수행하는 것에 기인한다.
따라서, 본 발명의 목적은 특히 신속히 가열할 수 있고, 특히 조기에 계량하여 첨가할 수 있게 함으로써, 상류 내연기관의 시동 직후에 우레아 수용액을 계량하여 첨가하는 것이 가능한 배기 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 배기 시스템과 관련하여, 청구항 1의 특징을 갖는 배기 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시형태는 내연기관의 배기가스를 후처리하기 위한 배기 시스템에 관한 것으로, 해당 시스템은 배기가스가 흐를 수 있는 환형 촉매 변환기를 포함하고, 상기 환형 촉매 변환기는 유입 지점 및 유출 지점을 갖고, 상기 환형 촉매 변환기는 서로 동심으로 배향되고 순차적으로 통과될 수 있는 관형 제1 흐름 경로 및 환형 제2 흐름 경로를 갖고, 상기 제1 흐름 경로는 반경 방향 외측이 상기 제2 흐름 경로에 의해 둘러싸이고, 상기 외측으로부터 상기 제2 흐름 경로를 통해 반경 방향으로 파이프가 이어지고, 상기 파이프는 상기 환형 촉매 변환기 내로 개방되고, 상기 파이프는 적어도 내측 제1 흐름 경로 내로 반경 방향으로 연장되는 크기를 갖는다.
환형 촉매 변환기는 설치 면적 요건이 작음과 동시에 신속하고 효과적인 가열이 가능하기 때문에 특히 근접하여 설치하는데 유리하다. 2개의 환형 흐름 채널에 의해, 배기가스를 방향 전환함이 없이 종래의 촉매 변환기에 비해 길이가 실질적으로 2배인 흐름 경로가 실현된다.
배기가스가 제1 흐름 경로를 통해 환형 촉매 변환기 내로 흐를 수 있도록 반경 방향 내측 흐름 경로가 유입 지점에 연결되는 것이 바람직하다. 제1 흐름 경로를 통해 축 방향으로 흐른 후, 배기가스는 180° 방향 전환되어 제1 흐름 경로를 외측에서 반경 방향으로 둘러싸는 제2 환형 흐름 경로로 흐른다. 제1 흐름 경로의 흐름 방향과 반대쪽 축 방향으로 제2 흐름 경로를 통해 흐른 후에, 배기가스는 환형 촉매 변환기 밖으로 반경 방향으로 유출되거나 또는 궁극적으로 환형 촉매 변환기 밖으로 배기가스를 전달하는 채널로 흐른다. 흐름 경로에는 배기가스 중 오염 물질의 방출을 최소화하기 위해 흐르는 배기가스를 여과하고 화학적으로 변환하는 필터 몸체 또는 추가 촉매 변환기가 배열될 수 있다.
외측에 대해 제2 흐름 경로를 한정하는 벽을 통해 환형 촉매 변환기의 내측으로 파이프가 이어진다. 여기서, 파이프는 적어도 제2 흐름 경로를 통해 반경 방향으로 중심에 위치된 제1 흐름 경로로 반경 방향으로 돌출한다. 분사기를 사용하여 파이프 내로 우레아 수용액이 계량되어 주입될 수 있다. 우레아 수용액은 이어서 파이프 내로 전파되어 파이프의 개방 단부로 흐르고 나서 환형 촉매 변환기 내로 흐를 수 있다.
파이프는 파이프 주위를 흐르는 배기가스에 의해 가열되어 열 분해 및 가수 분해가 촉진된다. 특히 우레아 수용액이 파이프의 벽과 직접 접촉하는 지점에서 우레아 수용액이 증발되는 것이 특히 유리할 수 있다. 이 증발 경로는 파이프의 반경 방향 크기가 변하는 것에 의해 변할 수 있다.
증발된 우레아 수용액은 최종적으로 분사기 반대쪽에 위치된 파이프 측에서 빠져나가 배기가스 흐름으로 흐른다. 파이프가 환형 촉매 변환기로 연장되는 정도에 따라, 증발된 우레아 수용액은 제1 흐름 경로 또는 제2 흐름 경로로 흐르고, 여기서 증발된 우레아 수용액은 배기가스와 혼합되고, 배기가스에 동반된 질소 산화물과 반응을 유발하여 질소와 물이 형성된다.
상기 배기가스는 상기 환형 촉매 변환기의 제1 축 방향 단부 영역에서 상기 유입 지점을 통해 반경 방향 내측 제1 흐름 경로로 흐를 수 있고, 상기 환형 촉매 변환기의 상기 유입 지점과는 반대쪽에 위치된 상기 제2 축 방향 단부 영역에서 흐름 방향이 방향 전환되는 것에 의해 반경 방향 외측 제2 흐름 경로로 흐를 수 있고, 상기 반경 방향 외측 제2 흐름 경로에서 상기 배기가스는 상기 반경 방향 내측 제1 흐름 경로의 흐름 방향과는 반대 방향으로 상기 제1 축 방향 단부 영역으로 역류할 수 있고, 상기 배기가스는 상기 제1 축 방향 단부 영역에서 유출 지점으로 이어지는 채널로 흐를 수 있는 것이 특히 유리하다.
상기 제1 및 제2 흐름 경로는 각각 환형 촉매 변환기의 축 방향으로 연장된다. 반경 방향 내측 제1 흐름 경로는 파이프에 의해 형성된다. 반경 방향 외측 제2 흐름 경로는 환형이고, 적어도 큰 범위에 걸쳐 반경 방향 내측 제1 흐름 경로를 둘러싼다. 유입 지점의 반대쪽에 위치된 제1 흐름 경로의 축 방향 단부 영역에는 배기가스 흐름을 반경 방향 외측 제2 흐름 경로로 방향 전환시키는 역할을 하는 커버형 구조물이 배열된다.
또한 유입 지점을 갖는 축 방향 단부 영역에서 환형 촉매 변환기의 외벽 상에 반경 방향으로 유출 지점이 배열되고, 이 유출 지점을 통해 배기가스가 환형 촉매 변환기로부터 유출될 수 있다. 하나의 유리한 실시형태에서, 배기가스가 제2 흐름 경로로부터, 반경 방향으로 이어지고 제1 및/또는 제2 흐름 경로와 완전히 또는 부분적으로 평행하게 연장되며 대안적인 유출 지점으로 이어지는 채널로 반경 방향으로 전달되는 것에 의해 유출이 실현될 수도 있다.
상기 파이프 내로 우레아 수용액이 반경 방향으로 계량되어 주입될 수 있는 것이 또한 유리하다. 또한 우레아 수용액에 최대 가능한 접촉 면적을 제공함과 동시에 우레아 수용액이 파이프 내에서 가장 최적으로 전파되는 것을 달성하기 위해 파이프 자체가 연장되는 반경 방향을 따라 파이프 내로 우레아 수용액이 계량되어 주입하는 것이 유리하다. 우레아 수용액이 배기가스에 의해 가열된 파이프 벽과 접촉하는 범위가 클수록 그리고 우레아 수용액이 파이프에 더 미세하게 분배될수록, 우레아 수용액이 열 분해 및 가수 분해되는 일이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.
바람직한 예시적인 실시형태는 상기 파이프는 상기 반경 방향 내측 제1 흐름 경로를 통해 상기 반경 방향 외측 제2 흐름 경로 내로 반경 방향으로 연장되는 크기를 갖는 것을 특징으로 한다. 이는 제1 흐름 경로로부터의 배기가스 및 제2 흐름 경로로부터의 배기가스가 파이프 구획 주위를 가능한 한 오래 흘려서, 이에 의해 파이프의 온도를 가능한 한 높게 유지하고 신속히 완전 증발을 가능하게 하는데 유리하다.
상기 파이프는 원추형 테이퍼진 단면(conically tapering cross section)을 갖는 것이 또한 바람직하다. 이는 우레아 수용액 또는 증발된 우레아 용액의 흐름을 집중시켜 가능한 목표에 맞게 환형 촉매 변환기로 전달하는데 유리하다.
상기 파이프는 상기 배기가스가 상기 유입 지점을 통해 상기 환형 촉매 변환기 내로 흐를 수 있는, 상기 환형 촉매 변환기의 축 방향 단부 영역에 배열되는 것이 또한 유리하다. 이는 파이프를 가능한 빨리 배기가스와 접촉시켜 배기가스의 가능한 최고 온도를 이용하기 위해 유리하다. 내연기관으로부터 환형 촉매 변환기로 흐름 경로의 길이가 증가함에 따라, 추가 가열 수단이 제공되지 않는 경우 환형 촉매 변환기에서 배기가스의 온도는 점차적으로 감소한다. 우레아 수용액을 증발시키기 위해서는 특정 최소 온도가 필요하기 때문에, 이용 가능한 열이 최적으로 이용되는 것이 유리하다. 따라서, 우레아 수용액을 계량하여 도입하는 것은 내연기관에 가능한 가깝게 일어나는 것이 유리하다. 우레아 수용액을 증발시키기 위한 최소 온도가 빨리 달성될수록, 우레아 용액을 계량하여 첨가하는 것이 더 빨리 개시될 수 있어서, 그 결과 질소 산화물을 환원하는 것이 특히 효과적인 방식으로 달성된다. 기본적으로, 배기가스 온도에 대해 우레아 수용액을 계량하여 첨가하는 위치는 우레아 수용액을 증발시키기 위한 증발 요소의 위치보다 덜 중요하다. 본래, 본 발명에 따른 일 실시형태에서 파이프에 의해 형성된 증발 요소는 신속히 가열되는 것이 의도된다.
상기 파이프는 내측 쉘 표면(inner shell surface) 및/또는 외측 쉘 표면에 표면-확대 요소(surface-enlarging element)를 갖는 것이 더욱 유리하다.
이는 파이프의 벽과 우레아 수용액 사이에서 열을 전달할 수 있는 표면을 가능한 크게 생성하는데 유리하다. 예를 들어, 우레아 수용액의 흐름에 긍정적으로 영향을 미침과 동시에 표면을 확대시키기 위한 융기부 및 함몰부, 핀(fin) 또는 다른 가이드 요소를 제공하는 것이 특히 유리하다.
표면을 확대하기 위한 이들 요소는 가장 효과적으로 가능한 열 전달을 생성하기 위해 파이프의 내측 및 외측에 모두 제공될 수 있다.
상기 파이프는 구조화된 형태이고 및/또는 내측 쉘 표면 및/또는 외측 쉘 표면 상에 코팅된 것이 또한 바람직하다. 특히, 열 전달을 향상시키기 위해 그루브 또는 채널과 같은 마이크로 구조물이 표면을 확대시키는 데 유리하게 사용될 수 있다. 또한 더 많은 양의 열을 전달하기 위해 예를 들어, 외측의 배기가스 및 내측의 우레아 수용액에 난류를 발생시키는 것을 돕는 구조물이 또한 유리하다.
또한, 파이프의 외측 및/또는 내측은 코팅으로 라이닝될(lined) 수 있다. 여기서, 예를 들어 세라믹 또는 금속 코팅이 제공될 수 있으며, 이는 마찬가지로 열 전달을 개선시킨다. 이들 층은 예를 들어 알려진 방법의 도움으로 파이프의 표면에 적용될 수 있다.
상기 제1 흐름 경로와 상기 제2 흐름 경로의 배기가스가 주위로 흐를 수 있는 제3 흐름 경로가 상기 파이프에 의해 형성되는 것이 또한 유리하다. 이는 열 분해 및 가수 분해를 완전히 실행하는 것에 의해 우레아 수용액이 충분히 증발할 수 있도록 하기 위해 우레아 수용액을 위한 개별 흐름 경로를 가능한 한 길게 생성하는데 유리하다. 유리하게는 완전히 증발된 우레아 용액만이 환형 촉매 변환기의 다른 흐름 경로 중 하나로 제3 흐름 경로를 빠져나간다.
상기 파이프에는 가수 분해 촉매 변환기가 통합되는 것이 더욱 유리하다. 가수 분해 촉매 변환기는 제2 부분의 증발, 가수 분해를 가속화하여 우레아 용액의 완전한 증발을 보다 신속히 달성하는데 특히 유리하다. 이는 또한 배기가스 흐름에서 질소 산화물의 반응을 촉진시켜 배기가스 중 오염 물질의 배출을 상당히 감소시킬 수 있다.
상기 유입 지점의 상류에는 배기가스 터보차저(exhaust-gas turbocharger)가 연결되고, 상기 배기가스 터보차저에서 유출되는 배기가스는 상기 유입 지점을 통해 상기 환형 촉매 변환기 내로 흐를 수 있는 것이 또한 유리하다. 특히 환형 촉매 변환기를 매우 근접하여 배열한 경우, 파이프의 빠른 가열, 그리하여 우레아 용액의 매우 빠른 증발이 달성될 수 있다. 따라서 배기가스 터보차저의 바로 하류에 환형 촉매 변환기를 배열하는 것이 유리하다.
본 발명의 유리한 개선은 종속 청구항 및 도면의 다음 설명에 기재되어 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시형태에 기초하여 다음 본문에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 환형 촉매 변환기를 통한 단면도로서, 관형 제1 흐름 경로가 중심에 연장되고, 이 제1 흐름 경로는 환형 제2 흐름 경로에 의해 둘러싸여 있으며, 외측으로부터 제2 및 제1 흐름 경로를 통해 파이프가 이어지고, 이 파이프 내로 우레아 수용액을 계량하여 주입할 수 있는 것을 도시하는 단면도; 및
도 2는 도 1의 환형 촉매 변환기의 측면도로서, 제1 흐름 경로에서 유입 지점을 본 것이고, 파이프가 외측으로부터 환형 제2 흐름 경로의 외벽을 통해 환형 촉매 변환기로 이어지고 관형 제1 흐름 경로를 통해 반경 방향으로 연장되는 것을 특히 명확하게 볼 수 있는 도면.
도 1은 환형 촉매 변환기(1)를 도시한다. 환형 촉매 변환기(1)는 유입 지점(3)을 통해 배기가스가 유입될 수 있는 제1 관형 흐름 경로(2)를 갖는다. 배기가스는 관형 제1 흐름 경로(2)를 따라 축 방향(4)으로 흐르고 나서 유입 지점(3)의 반대쪽에 위치된 축 방향 단부 영역(5)에서 하우징(6)에 의해 180도 방향 전환되어 환형 제2 흐름 경로(7)로 위로 흐른다. 환형 제2 흐름 경로(7)에서, 배기가스는 축 방향(4)과 반대 방향으로 축 방향(8)을 따라 유입 지점(3)을 갖는 축 방향 단부 영역(9)을 향하여 흐른다. 이 축 방향 단부 영역(9)에서, 배기가스는 흐름 경로(2, 7)와 적어도 부분적으로 평행하게 연장되는 채널(10)로 반경 방향을 따라 유출될 수 있다. 이 채널(10)을 통해, 배기가스는 추가 배기가스 후처리 부품으로 공급된다.
도 1의 예시적인 실시형태에서, 채널(10)은 축 방향 단부 영역(5)에서 유출 지점(11)을 갖고, 이 유출 지점에서 배기가스는 환형 촉매 변환기(1)로부터 반경 방향으로 유출될 수 있다. 배기가스가 제2 흐름 경로(7)로부터 채널(10)로 들어가는 지점을 유출 지점이라고 할 수도 있다.
또한, 도 1은 외측에 대해 제2 환형 흐름 경로(7)를 한정하는 하우징 벽을 통해 연장되는 파이프(12)를 도시하며, 이 파이프는 제2 흐름 경로(7) 및 제1 흐름 경로(2)를 통해 반경 방향으로 이어지고, 반경 방향으로 채널(10)에 들어가는 곳에 인접한, 제2 흐름 경로(7)의 하부 영역에서 개방된다.
환형 촉매 변환기(1)의 외측에는, 우레아 수용액을 계량하여 파이프(12)에 주입하는 데 사용되는 계량 주입 모듈(13)이 배열된다. 계량 주입 모듈(13)의 분사기는 우레아 수용액을 계량하여 환형 촉매 변환기(1)의 반경 방향 및 파이프(12)의 축 방향으로 파이프(12)에 주입하는 방식으로 파이프(12) 내로 돌출한다.
유입 지점(3)을 통해 환형 촉매 변환기(1) 내로 흐르는 배기가스가 파이프(12) 주위로 축 방향(4)으로 흐른다. 여기서, 흐르는 배기가스로부터 파이프(12)의 벽으로 열 에너지가 전달되는 것에 의해 파이프(12)가 가열된다. 배기가스로부터 파이프(12)로 그리고 이에 따라 파이프(12)로 계량되어 주입되는 우레아 수용액으로 열이 전달된 결과, 열 분해 및 가수 분해가 촉진되어, 우레아 수용액이 증발되고, 이에 의해 기체 암모니아와 이산화탄소가 형성된다. 이어서 암모니아는 배기가스 중 질소 산화물과 반응하여 질소와 물을 형성한다.
따라서 파이프(12)는 우레아 수용액을 증발시키는 경로로서 사용된다. 유리하게는 환형 촉매 변환기(1)의 입구 측에 파이프(12)를 배열하는 것에 의해, 고온의 배기가스가 파이프(12)에 도달하여, 파이프(12)를 특히 신속히 가열하여, 우레아 수용액을 신속히 증발시키게 된다. 특히, 내연기관의 바로 부근에, 예를 들어 배기가스 터보차저의 하류에 환형 촉매 변환기(1)를 배열하면, 배기가스가 환형 촉매 변환기(1)에 들어가 파이프(12)에 도달하기 전에 배기가스가 크게 냉각되지 않게 된다. 이에 의해, 최소 온도에 도달한 후에만 개시될 수 있는, 우레아 수용액을 계량하여 첨가하는 것을 활성화시킬 때까지의 시간이 가능한 한 짧아질 수 있다. 이는 더 빠른 완전한 배기가스 후처리를 초래하여, 이에 따라 특히 또한 냉 시동(cold start) 동안 배기가스 중 오염 물질의 배출을 보다 빠르게 감소시킨다.
도 1의 예시적인 실시형태에서, 파이프(12)는 우레아 수용액이 제1 흐름 경로(2)로 들어가지 못하도록 제1 흐름 경로(2)에 걸쳐 연속적으로 이어진다. 파이프(12)는 제2 흐름 경로(7)에서 개방되어 여기서 우레아 용액이 배기가스로 흐르고 배기가스 흐름에 혼입된다. 따라서 발생된 암모니아와 배기가스 중 질소 산화물 사이의 반응은 파이프(12)의 하류에서 그리고 실질적으로 채널(10) 내에서 일어난다.
대안적인 실시형태에서, 파이프는 또한 제1 흐름 경로에서 개방될 수 있고 또는 적어도 이 흐름 경로에서 제1 출구를 가질 수도 있다. 이는 우레아 용액이 제1 흐름 경로의 배기가스 흐름으로 유출될 수 있게 한다. 또한 제2 흐름 경로로부터 파이프로 배기가스를 유입할 수 있는 개구를 계량 주입 지점의 영역에 제공하는 것도 가능하다. 이는 우레아 용액과 배기가스의 혼합을 가속화시키고 우레아 용액이 배기가스 흐름으로 방출되는 속도를 증가시킬 수 있다.
도 1에서, 파이프(12)는 계량 주입 지점으로부터 원추형으로 테이퍼지고 매끄러운 벽을 갖는 파이프(12)로 도시되어 있다. 대안적인 실시형태에서, 파이프의 단면은 또한 다르게 설계될 수 있다. 또한, 파이프의 벽은 표면-확대 및/또는 코팅을 위한 구조를 가질 수 있다. 도 1에서 파이프는 수직에서 약간 벗어나 편향되어 다른 배향으로 이어질 수도 있다. 여기서, 증발된 우레아 용액이 가능한 한 잔류물 없이 혼입되고 가능한 한 효과적으로 배기가스 흐름으로 분배되는 방식으로 증발된 우레아 용액을 배기가스 흐름으로 전달하기 위해 파이프가 환형 촉매 변환기의 유출 지점을 향하여 배향되는 것이 특히 유리하다.
도 2는 환형 촉매 변환기(1)의 측면도를 도시한다. 도 2에서 파이프(12)는 수직에 대해 경사져 있도록 환형 촉매 변환기(1)의 내측에 연장되어, 파이프(2)의 입구가 제2 흐름 경로(7)로부터 채널(10)로 흐름 전달 지점의 방향으로 배향된 것을 볼 수 있다.
제1 흐름 경로(2)의 흐름 방향(4)을 따라 환형 촉매 변환기를 본 것에 대응하는 도 2의 도면에서, 파이프(12)는 제1 흐름 경로(2)를 가로 지르고 유입하는 배기가스가 파이프(12) 주위를 흐르도록 유입 지점(3)의 전방에서 연장된 것을 명확히 볼 수 있다.
환형 촉매 변환기(1) 내의 흐름 경로에는 배기가스 후처리를 위한 다양한 벌집형 몸체, 필터 또는 다른 장치가 배열될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 실시형태는 특히 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 본 발명의 개념을 설명하는 역할을 한다.

Claims (11)

  1. 내연기관의 배기가스를 후처리하기 위한 배기 시스템(exhaust system)으로서,
    배기가스가 흐를 수 있는 환형 촉매 변환기(1)를 포함하되,
    상기 환형 촉매 변환기(1)는 유입 지점(3) 및 유출 지점(11)을 갖고, 상기 환형 촉매 변환기(1)는 서로 동심으로 배향되고 순차적으로 통과될 수 있는 관형 제1 흐름 경로(2) 및 환형 제2 흐름 경로(7)를 갖고, 상기 제1 흐름 경로(2)는 반경 방향 외측이 상기 제2 흐름 경로(7)에 의해 둘러싸이고, 상기 외측으로부터 상기 제2 흐름 경로(7)를 통해 반경 방향으로 파이프(12)가 이어지고, 상기 파이프(12)는 상기 환형 촉매 변환기(1) 내로 개방되고, 상기 파이프(12)는 적어도 내측 제1 흐름 경로(2) 내로 반경 방향으로 연장되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기가스는 상기 환형 촉매 변환기(1)의 제1 축 방향 단부 영역(9)에서 상기 유입 지점(3)을 통해 반경 방향 내측 제1 흐름 경로(2)로 흐를 수 있고, 상기 환형 촉매 변환기(1)의 상기 유입 지점(3)과는 반대쪽에 위치된 상기 제2 축 방향 단부 영역(5)에서 흐름 방향이 전환되는 것에 의해 반경 방향 외측 제2 흐름 경로(7)로 흐를 수 있고, 상기 반경 방향 외측 제2 흐름 경로에서 상기 배기가스는 상기 반경 방향 내측 제1 흐름 경로(2)의 흐름 방향(4)과는 반대 방향으로 상기 제1 축 방향 단부 영역(9)으로 역류할 수 있고, 상기 배기가스는 상기 제1 축 방향 단부 영역(9)에서 유출 지점(11)으로 이어지는 채널(10)로 흐를 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파이프(12) 내로 우레아 수용액이 반경 방향으로 계량되어 주입될 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(12)는 상기 반경 방향 내측 제1 흐름 경로(2)를 통해 상기 반경 방향 외측 제2 흐름 경로(7) 내로 반경 방향으로 연장되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(12)는 원추형 테이퍼진 단면(conically tapering cross section)을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(12)는 상기 배기가스가 상기 유입 지점(3)을 통해 상기 환형 촉매 변환기(1) 내로 흐를 수 있는, 상기 환형 촉매 변환기(1)의 축 방향 단부 영역(9)에 배열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(12)는 내측 쉘 표면(inner shell surface) 및/또는 외측 쉘 표면에 표면-확대 요소(surface-enlarging element)를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(12)는 구조화된 형태이고 및/또는 내측 쉘 표면 및/또는 외측 쉘 표면 상에 코팅된 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 흐름 경로(2)와 상기 제2 흐름 경로(7)의 배기가스가 주위로 흐를 수 있는 제3 흐름 경로가 상기 파이프(12)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(12)에는 가수 분해 촉매 변환기가 통합된 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 지점(3)의 상류에는 배기가스 터보차저(exhaust-gas turbocharger)가 연결되고, 상기 배기가스 터보차저에서 유출되는 배기가스는 상기 유입 지점(3)을 통해 상기 환형 촉매 변환기(1) 내로 흐를 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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