KR100308952B1 - 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터 - Google Patents

Abstract

배기가스의 흐름을 나선형으로 유도하여 유동장내의 배기가스가 통과하는 방향의 수직 단면적의 감소를 최소로 하여 급격한 단면적의 축소를 방지함으로 배기 시스템의 압력강하 특성을 개선할 수 있도록 유선이 사선방향으로 비틀려 형성되는 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터를 제공할 목적으로,

차량의 배기 시스템내 중간 머플러에 연결된 배기 파이프와 촉매 컨버터사이에 장착되어 그 구조가 촉매 컨버터측에서 배기 파이프측으로 배출되는 배기가스의 유효 접촉 단면적을 증가시키도록 나선형의 비틀린 유선을 갖는 콘(CONE)형상으로 형성되며,

촉매 컨버터에 장착된 상태로 정면에서 보았을 때, X-Y-Z 좌표축상에서 X축에 대하여 그 휨각이 55도에서 65도 사이에서 구성되고, 평면에서 보았을 때, X-Y-Z 좌표축상에서 Z축에 대하여 그 휨각이 40도에서 50도 사이에서 구성되는 것을 특징으로 하는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터를 제공한다.

Description

오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터{OBLIQUE CLOSE COUPLED CATALYST EXIT C0NNECTOR}

본 발명은 자동차 배기계통의 촉매 컨버터 후방으로 중간 머플러에 연결된 배기 파이프 사이에 구성되는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트(OBLIQUE CLOSECOUPLED CATALYST)중에서도 배기 파이프와 연결되어 배기가스의 압력 강하 특성을 개선하기 위한 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배기 시스템은 차량의 엔진 룸 레이아웃과 배기 저감 요구정도를 고려하여 촉매 컨버터의 배치에 따라 촉매 컨버터가 배기 매니폴드의 각 런너로부터 가까이 연결되는 클로즈 커플드 캐털리스트(CLOSE-COUPLED CATALYST) 타입과, 촉매 컨버터가 배기 매니폴드와 비교적 멀리 떨어져 연결되어 배기 유동 균일화의 요구가 상대적으로 작은 언더 플로어 캐털리틱 컨버터(UNDER-FLOOR CATALYTIC CONVERTER)타입을 선택적으로 적용하게 된다.

이러한 배기 시스템은 배기가스의 유동특성을 개선하기 위하여 여러 측면에서 연구 및 개발되어 왔으며, 그 배기 시스템 내 배기 유동특성의 개선요구는 촉매 전면에서의 유동 균일화 정도 개선, 산소센서의 효율적인 장착 위치 선정, 초기 시동 시 촉매의 활성화 온도 개선, 배압 증가 억제 등의 4가지 개선 목표로 요약될 수 있다.

여기서 엔진 레이 아웃(Engine Lay-Out)상의 이점을 고려하여 적용되는 상기 클로즈 커플드 캐털리스트 타입은, 도7 및 도8에서 도시한 바와 같이, 배기 매니폴드(미도시)의 각 런너(51)와 촉매 컨버터(52)사이에 클로즈 커플드 캐털리스트 입구측 컨넥터(53)가 장착되고, 중간 머플러(미도시)와 연결된 배기 파이프(56)와 촉매 컨버터(52)사이에는 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터(54)가 장착된다.

상기 입구측 컨넥터(53)는 일측이 배기 매니폴드의 각 런너(51)가 하나로 모이는 믹싱 파이프부(55)와 연결되고, 타측은 그 내경이 확대되어 촉매 컨버터(52)의 입구측과 연결되어 이루어지며, 상기 출구측 컨넥터(54)는 일측이 상기 배기 파이프(56)와 연결되고, 타측은 그 내경이 확대되어 촉매 컨버터(52)의 출구측과 연결되어 이루어진다.

여기서 상기 출구측 컨넥터(54)는 그 구체적인 형상이, 도7의 정면도에서와 같이, 촉매 컨버터(52)의 중심축(C)에 대하여 대략 직각에 가까운 수직축(D)의 방향으로 뻗어 구성되며, 도8의 평면도에서와 같이, 촉매 컨버터(52)의 중심축(C)에 대하여 동축(C)에 평행하게 구성되어 이루어진다.

따라서 이러한 클로즈 커플드 캐털리스트 타입 입,출구측 컨넥터(53,54)의 구성은 엔진 레이 아웃시 구조적 잇점이 충분히 고려된 배기 시스템을 구성하여 상품성을 높일 수 있게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 클로즈 커플드 캐털리스트(이하, C.C.C라 칭함.) 출구측 컨넥터는 그 구성에 있어서, 촉매 컨버터로부터 배기 파이프로 내부 단면적이 급격히 축소되는 곡관의 형태로 단면 축소율이 커지는 부분에서 압력 강하가 크게 나타나게 되고, 이는 배압 증가로 인한 전부하 성능이 저하되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로써, 본 발명의 목적은 배기가스의 흐름을 나선형으로 유도하여 유동장내의 배기가스가 접촉되는 유효 단면적을 증가시킴으로써, 급격한 단면적의 축소를 방지하여 배기가스의 압력강하 특성을 개선할 수 있도록 유선이 사선방향으로 비틀려 형성되는 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 타입 촉매 컨버터 부분의 정면도이고,

도 2는 도 1의 평면도이고,

도 3은 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 정면도이고,

도 4는 도 2의 B부분을 확대하여 도시한 평면도이고,

도 5는 도 1의 A부분의 확대 측면도이고,

도 6은 본 발명과 종래 배기 시스템의 압력 강하 시험 데이터 선도이고,

도 7은 종래기술에 의한 클로즈 커플드 캐털리스트 타입 촉매 컨버터 부분의 정면도이고,

도 8은 도 7의 평면도이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터는 차량의 배기 시스템내 중간 머플러에 연결된 배기 파이프와 촉매 컨버터 사이에 장착되어 그 구조가 촉매 컨버터측에서 배기 파이프측으로 배출되는 배기가스의 유효 접촉 단면적을 증가시키도록 나선형의 비틀린 유선을 갖는 콘(CONE)형상으로 형성되며,

또한, 이는 촉매 컨버터에 장착된 상태로 정면에서 보았을 때, X-Y-Z 좌표축상에서 X축에 대하여 그 휨각이 55도에서 65도 사이에서 구성되고, 평면에서 보았을 때, X-Y-Z 좌표축상에서 Z축에 대하여 그 휨각이 40도에서 50도 사이에서 구성되는 것을 특징으로 하며,

촉매 컨버터측 단면이 타원형으로 형성되고, 배기 파이프측 단면이 원형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 배기가스의 흐름을 나선형으로 유도하여 유동장내의 배기가스가 접촉되는 유효 접촉 단면적을 증가시킴으로써, 급격한 단면적의 축소에 따른 배기가스의 압력강하를 방지할 수 있고, 배압이 감소하게 됨으로 전부하 성능 향상으로 개선된 배기 시스템을 구현할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용되는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 타입 촉매컨버터 부분의 정면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 정면도이고, 도 4는 도 2의 B부분을 확대하여 도시한 평면도이고, 도 5는 도 1의 A부분의 확대 측면도로서,

본 발명에 의한 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터가 적용되는 배기 시스템 내 C.C.C 타입의 촉매 컨버터(2)는 일측이 배기 매니폴드(미도시)의 각 런너(1)가 하나로 모이는 믹싱 파이프부(5)와 C.C.C 입구측 컨넥터(3)로 연결되고, 타측은 중간 머플러(미도시)에 연결되는 배기 파이프(6)와 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)가 장착되어 이루어진다.

여기서, 본 발명에 의한 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)는 구조가 촉매 컨버터(2)측에서 배기 파이프(6)측으로 배출되는 배기가스의 유효 접촉 단면적을 증가시키도록, 도 1 및 도2에서 도시한 바와 같이, 나선형의 비틀린 유선(L)을 갖는 콘(CONE)형상으로 형성된다.

또한, 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)는 촉매 컨버터(2)에 장착된 상태로 정면에서 보았을 때, 도 3에서와 같이, X-Y-Z 좌표축상에서 X축에 대하여 그 휨각이 60도로 뻗어서 구성되고, 평면에서 보았을 때, 도 4에서와 같이, X-Y-Z 좌표축상에서 Z축에 대하여 그 휨각이 45도로 뻗어서 구성된다.

그리고 상기 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)는, 도 5에서와 같이, 촉매 컨버터(2)측 단면이 타원형(7)으로 형성되고, 배기 파이프(6)측 단면은 원형(8)으로 이루어진다.

이러한 구성에 의한 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)는 배기가스가 배기 매니폴드로부터 각 런너(1)를 통하여 믹싱 파이프(5)에서 하나로 모여, 어느 정도의 불규칙한 배기 유동 특성을 갖고 촉매 컨버터(2)로 공급된다.

그러면 상기 배기가스는 촉매에 의해 정화되어 상기 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)를 통하여 배기 파이프(6)로 전달된다.

이때 상기 배기가스의 흐름은 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)내에서 나선형으로 회전하면서 배출되도록 유도되고, 유동장내의 배기가스가 접촉되는 증가된 유효 접촉 단면적을 통하여 배출됨으로 급격한 단면적의 변화를 줄일 수 있게 된다.

이는 다시 말해서, 급격한 유효 접촉 단면적의 축소에 따른 배기가스의 압력강하를 낮출 수 있게 되는 것이다.

이러한 근거로, 도 6에 도시한 본 발명에 의한 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)를 적용한 배기 시스템과 종래기술에 의한 표준형 C.C.C 출구측 컨넥터를 적용한 배기 시스템의 압력 강하 시험 데이터를 비교한 선도에서 알 수 있는 바와 같이, 블로워를 통하여 최고 유량을 배기 시스템에 유입하였을 때 최고 33퍼센트 정도의 압력 강하 특성이 개선되었음을 알 수 있었다.

이러한 데이터는 엔진 작동 상태에서 배기 시스템 내 배기가스에 의한 배압을 감소시킬 수 있게 되는 것을 의미하며, 이로 인해 전부하 성능이 향상되어 상품성을 더욱 높일 수 있게 되는 유용한 발명인 것이다.

그리고 이러한 배기 시스템 내에 적용되는 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)는 그 휨각이 3차원적인 설계에 의해 배기가스 배기 흐름의 간섭이 최소화됨은 물론, 유동 충돌면이 고르게 분포하게 됨으로 상기 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터(4)의 국부적인 노화를 방지할 수 있게 되어 내구성도 향상되는 효과를 갖는다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터는 촉매 컨버터측에서 배기 파이프측으로 배출되는 배기가스의 유효 접촉 단면적을 증가시키도록 나선형의 비틀린 유선을 갖는 콘(CONE)형상으로 이루어지며, 그 휨각이 3차원적인 설계에 의해 배기가스 배기 흐름의 간섭이 최소화되도록 이루어짐으로써,

배기 시스템 내 배기가스가 나선형으로 회전하면서 배출되도록 유도되고, 유동장내의 배기가스가 접촉되는 증가된 유효 접촉 단면적을 통하여 배출됨으로 급격한 단면적의 변화를 줄임으로 배기가스의 압력 강하를 낮출 수 있게 됨은 물론, 유동 충돌면이 고르게 분포하게 됨으로 상기 오블리크 C.C.C 출구측 컨넥터의 국부적인 노화를 방지할 수 있어 내구성도 향상되는 효과를 갖는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 차량의 배기 시스템 내 배기 매니폴드의 각 런너와 촉매 컨버터 사이에 클로즈 커플드 캐털리스트 입구측 컨넥터가 장착되고, 중간 머플러에 연결된 배기 파이프와 촉매 컨버터사이에 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터가 장착되는 클로즈 커플드 캐털리스트(CLOSE COUPLED CATALYST)의 각 컨넥터에 있어서,

   상기 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터의 구조가 촉매 컨버터측에서 배기 파이프측으로 배출되는 배기가스의 유효 접촉 단면적을 증가시키도록 나선형의 비틀린 유선을 갖는 콘(CONE)형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터는 촉매 컨버터에 장착된 상태로 정면에서 보았을 때, X-Y-Z 좌표축상에서 X축에 대하여 그 휨각이 55도에서 65도 사이에서 구성되고, 평면에서 보았을 때, X-Y-Z 좌표축상에서 Z축에 대하여 그 휨각이 40도에서 50도 사이에서 구성되는 것을 특징으로 하는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터는 촉매 컨버터측 단면이 타원형으로 형성되고, 배기 파이프측 단면은 원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오블리크 클로즈 커플드 캐털리스트 출구측 컨넥터.