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KR101001349B1 - 연소 기관의 배기 가스 시스템 내에 설치되는 하우징 - Google Patents

연소 기관의 배기 가스 시스템 내에 설치되는 하우징 Download PDF

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KR101001349B1
KR101001349B1 KR1020057006175A KR20057006175A KR101001349B1 KR 101001349 B1 KR101001349 B1 KR 101001349B1 KR 1020057006175 A KR1020057006175 A KR 1020057006175A KR 20057006175 A KR20057006175 A KR 20057006175A KR 101001349 B1 KR101001349 B1 KR 101001349B1
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exhaust gas
flow
converter device
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combustion engine
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라그나르 글라브
미카엘 린덴
스테판 욘손
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치에 관한 것이다. 컨버터 장치는 외부 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1)에 의해 둘러싸이는 관형 본체(4)와, 배기 가스를 컨버터 장치를 통과하도록 유도하는 통로를 포함한다. 상기 통로는, 관형 본체(4) 주위의 외부에 위치한 제1 부분(17a)과, 관형 본체(4) 내부에 위치한 제2 부분(17b)과, 상기 제1 부분(17a)과 상기 제2 부분(17b) 사이에서 반경 방향으로 배기 가스의 유동을 제공하는 제3 부분(17c)을 포함한다. 상기 제3 부분은 배기 가스에, 통로의 외부에 위치된 제1 부분(17a)과 내부에 위치된 제2 부분(17b) 사이에서, 실질적으로 일직선인 반경 방향 유동보다 더 긴 유동 경로를 제공하는 적어도 하나의 유로(流路)(13a, 13b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
연소 기관, 배기 가스, 컨버터 장치, 소음, 촉매, 유동 저항

Description

연소 기관의 배기 가스 시스템 내에 설치되는 하우징{HOUSING ARRANGED IN AN EXHAUST GAS SYSTEM FOR A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 연소 기관의 배기 가스 시스템에 설치될 컨버터 장치(converter device)에 관한 것이다.
최근 수년간 디젤 구동 차량의 배출물에 관하여, 적어도 유럽에서는 점점 더 엄격한 요건들이 도입되고 있다. 효율적인 배기 가스 클리닝(cleaning)을 위한 점점 더 엄격해지는 요건은 디젤 기관 외에 다른 종류의 연소 기관에 대하여도 또한 설정되고 있다. 이러한 배출 요건을 만족시키기 위하여, 연소 기관에 의해 구동되는 차량의 배기 시스템에는, 배기 가스 중에서 특히 질소 산화물의 양을 감소시키는 촉매와 매연 입자의 양을 감소시키는 입자 필터가 장착된다. 이러한 배기 가스 클리닝의 구성 요소들은 주로 로우 패스 필터(low-pass filter)처럼 작용한다. 즉, 배기 소음의 지배적인 요소인 저주파수 음향은 거의 감쇄되지 않은 채 배기 가스 클리닝의 구성 요소들을 통과한다. 이에 따라, 배기 시스템 내의 입자 필터와 촉매 장치가 차지하는 체적을 보상하기 위하여 추가적인 소음 감쇄 체적이 배기 시스템에 추가될 필요가 있다. 그러므로, 이러한 컨버터 장치는 비교적 길고, 그렇기 때문에 차량 내에서 상당한 공간을 차지한다.
본 발명의 목적은 연소 기관의 배기 시스템에서 특히 저주파수 소음에 대하여 양호한 음향 감쇄 특성을 가지면서도, 이와 동시에 차지하는 공간의 관점에서 이점이 있고 정비에 있어서도 융통성이 있고 용이한 컨버터 장치를 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적은 청구항1의 특징부에 기재된 사항에 의해 특징지워지는 장치에 의해 이루어진다.
연소 기관에서 저주파수 기관 소음의 양호한 감쇄를 위해서는, 통상적으로 배기 가스가 컨버터 장치를 통과하도록 유도하는 긴 통로(elongate passage)를 필요로 한다. 본 발명에 따른 통로는 관형(管形) 본체 주위의 외부에 있는 제1 부분과 관형 본체의 내부인 제2 부분을 포함하기 때문에, 컨버터 장치 내에서 실질적으로 배기 가스의 2-방향 유동이 있게 된다. 이러한 2-방향 유동에 의해 컨버터 장치를 통과하는 배기 가스에는 상당히 긴 통로가 제공되고, 이에 따라 저주파수 소음의 양호한 음향 감쇄가 자동적으로 제공된다. 통로 형상을 적절하게 형성하면, 비교적 거의 유동 저항 없이 컨버터 장치 내의 2-방향 유동이 제공된다. 적절한 형상의 통로를 구비한다면, 실질적으로 일직선인 배기 가스용 통로를 가지는 종래의 컨버터에 비해, 유동 저항이 훨씬 크지 않을 수 있다. 외부의 제1 부분과 내부의 제2 부분 사이에서 실질적으로 일직선인 반경 방향 유동보다 더 긴 거리의 유동을 배기 가스에 제공하는 유로(流路)를 도입함으로써, 컨버터 장치의 길이를 증가시킬 필요 없이 통로를 더욱 연장한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 컨버터 장치는 저주파수 기관 소음의 매우 양호한 감쇄를 달성하는 짧고 소형인 구조 내에 배기 가스용의 긴 통로를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유로는 통로의 제1 공간과 제2 공간을 연결하도록 위치 설정된다. 저주파수 소음을 감쇄하기 위한 기본 원리는 두 개의 비교적 큰 공간 사이에 긴 배기 라인을 만드는 것이다. 배기 가스용의 두 개의 큰 공간 사이에서 종래의 일직선 유로에 의하여 효과적인 저주파수 소음 감쇄를 달성하기 위해서는 상당한 길이를 필요로 하므로 큰 공간을 차지하게 된다. 컨버터 장치내의 두 개의 큰 공간 사이에 유로를 적절히 위치 설정하면, 짧고 소형인 구조를 구비하며 이와 동시와 양호한 음향 감쇄 특성을 나타내는 컨버터 장치를 이루게 된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 유로는 나선형 연장 범위(spiral extent)를 가진다. 이러한 나선형 유로는 비교적 큰 외부 직경을 가지게 되어, 결과적으로 유로는 파이프 외부에 위치한 제1 부분과 파이프 내부에 배치된 제2 부분 사이에서 실질적으로 일직선인 반경 방향 유동 경로(route)보다 상당히 더 길게 된다. 나선형 유로는 매우 소형으로 만들어질 수 있고 주 연장 범위가 반경 방향 평면 내에 있게 된다. 이러한 나선형 유로에 의해 배기 가스를 위한 상당한 길이의 통로를 구성함에도 불구하고 컨버터 장치는 아주 짧고 소형으로 만들어질 수 있다. 나선형 유로는 또한 배기 유동의 실질적으로 최적인 적절한 제어를 제공한다. 유로 내에서의 유동 손실은 낮은 수준으로 낮추어져 유지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 유로는 180° 내지 1080°의 나선형 연장 범위를 나타낸다. 나선형 유로는 예를 들어 1회전만 연장해도 상당한 길이에 걸치게 되어 양호한 음향 감쇄를 제공한다. 유로는 단면적이 변화하는 적어도 하나의 부분을 가질 수 있다. 유로의 단면적은 배기 소음과 유동 저항의 감쇄를 제어하도록 변화될 수 있다. 단면적에는, 예를 들어 배기 가스의 유동 방향으로 증가하는 단면적이 포함될 수 있다. 유동 방향으로 증가하는 단면적에 의해 배기 가스의 속도가 감소된다. 이에 따라, 유로를 통과하는 유동의 저항은 낮아질 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 유로는 나선형 연장 범위를 갖는 적어도 하나의 윤곽 형성부(profiled section)를 포함한다. 이러한 윤곽 형성부는 길게 형성될 수 있으며 유로의 길이에 상응하는 길이를 나타낸다. 윤곽 형성부는 유로의 벽면을 형성한다. 제3 부분은 서로 360°/n 만큼 떨어져 있는 n 개의 윤곽 형성부에 의해 형성된 n 개의 유로를 포함한다. 배기 가스의 유동이 더욱 용이하도록 하기 위해, 바람직하게, 적어도 두 개의 유로가 사용된다. 두 개의 유로는 서로 180° 떨어져 있는 각각의 입구부와 출구부를 가진다. 그 결과 두 유로 사이에서 배기 가스의 실질적으로 균일한 분포가 이루어진다. 유로들 사이에서 배기 가스의 균일한 분포를 더욱 촉진시키기 위하여, 유로의 수는 더욱 증가될 수 있다. 세 개 이상의 유로는, 여러 유로들 사이에 배기 가스를 균일하게 분포시키기 위하여, 상기 식에 따라 서로로부터 떨어진 입구부와 출구부를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 제3 부분의 길이는 이러한 방식으로 증가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 배기 가스는, 파이프 내부에 위치한 제2 부분을 통과하여 유동하기 전에 파이프의 반경 방향 외측에 위치한 제1 부분을 먼저 통과하여 유동하는 방향으로 통로를 통하여 유도되어진다. 통로를 통과하는 배기 가스의 이러한 유동 방향은 많은 이점을 가진다. 그 중에서도 특히, 컨버터 장치의 구성 부품들을 조립하기 용이하게 하며, 효과적인 음향 감쇄가 달성될 수 있도록 한 유로 설계를 용이하게 하며, 그리고 통로 입구부에 필요한 경우 버너의 설치를 간단하게 하는 이점을 가진다. 상기 버너는, 필요한 경우, 배기 가스가 입자 필터에 도달하기 전에 배기 가스의 온도를 상승시키기 위한 것이다. 배기 가스 중의 매연 입자가 입자 필터 내에서 점화하고 연소하기 위하여, 배기 가스는 특정 온도에 도달해 있을 필요가 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 유로는 분리 가능한 모듈을 포함한다. 상기 모듈은 유로를 컨버터 장치에 조립하고 해체할 수 있게 한다. 이러한 모듈은 다양한 형태와 크기로 제조될 수 있다. 이에 따라, 모듈들은, 상이한 종류 및 크기의 연소 기관에 적당한, 상이한 길이 및 상이한 개수의 유로를 포함한다. 상기 분리 가능한 모듈은 케이싱(casing)의 일 단부벽을 포함한다. 모듈은 끼우고 제거하기가 매우 실질적으로 용이한 측면 덮개를 형성한다.
도 1은 본 발명에 따른 컨버터 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따르는 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 B-B 선을 따르는 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 C-C 선을 따르는 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 나선형 유로를 포함하는 하나의 모듈만을 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 이하에서 예시로서 기술된다.
도 1은 디젤 동력 차량용 배기 시스템 내에 배치되는 컨버터 장치를 도시한다. 컨버터 장치는 실질적으로 원통 형상을 가지는 외부 케이싱(1)을 포함한다. 도 1에서, 관찰자를 향하는 케이싱(1) 부위는 케이싱(1)의 내부에 배치된 부품들을 나타내기 위하여 제거되어 있다. 케이싱(1)은 배기 가스용 입구부(2)와 출구부(3)가 배치된 지점 외에는 폐쇄된 외부 표면을 형성한다. 원형 단면의 파이프(4)는 케이싱(1)과 파이프(4)를 통과하는 중심선들이 일치하도록 케이싱(1) 내부에 배치된다. 파이프(4)의 길이는 케이싱(1)의 제1 단부벽(5)으로부터 케이싱(1)의 제2 단부벽(6)을 포함하는 모듈(M)까지 연장하도록 되어 있다.
컨버터 장치는 입구부(2)와 출구부(3) 사이를 연장하는 유로를 통과하여 유동하는 배기 가스를 클리닝하기 위한 배기 클리닝 구성 요소를 포함한다. 입자 필터(7) 형태의 제1 배기 클리닝 구성 요소가 파이프(4) 주위의 외부에 설치된다. 도 2는 도 1의 A-A 선을 따르는 단면을 도시하며, 파이프(4) 주위에서 환상으로(annularly) 연장하는 입자 필터(7)를 나타낸다. 입자 필터(7)는 파이프(4)와 케이싱(1) 사이의 반경 방향 공간을 완전히 채우는 반경 방향 연장 범위를 가진다. 입자 필터(7)는 제1 방향(8)으로 연장 범위를 가지는 긴 덕트(duct)들을 포함한다. 긴 덕트는 배기 가스로 하여금 입자 필터(7)를 관통하도록 유도하기 위한 것이다. 입자 필터(7)는 배기 가스의 유동 방향으로 일정한 단면 형상을 가진다. 그러므로, 배기 가스는 입자 필터(7)를 통하여 실질적으로 제1 방향(8)으로 유도된다. 입자 필터(7)는 긴 덕트의 연장 범위를 따라 적당한 지점에 설치된 정지면(stop surface)(9)들을 포함한다. 정지면에 의해 배기 가스는 정지면(9)에서 입자 필터 내의 인접한 긴 덕트 내로 유도된다. 이 때에, 매연 입자가 포집되고 입자 필터(7) 내에서 연소된다. 촉매 클리너(10) 형태의 제2 배기 클리닝 구성 요소는 파이프(4) 내부에 배치된다. 촉매 클리너(10)는 입자 필터(7) 범위 내에서 반경 방향으로 배치된다. 촉매 클리너(10)에는 배기가스를 촉매 클리너(10)를 통하여 실질적으로 제2 방향(11)으로 유도하기 위한 긴 덕트들을 포함한다. 촉매 클리너(10)는 배기 가스 유동 방향(11)으로 일정한 단면 형상을 가진다. 촉매 클리너(10)는 배기 가스의 촉매 클리닝을 이루기 위한 것으로, 특히 통과하는 배기 가스 중의 질소 산화물을 감소시키기 위한 것이다. 입자 필터(7)는 도 2에 도시된 평면(A)에서 촉매 클리너(10)보다 더 큰 단면적을 가진다. 배기 가스의 유동 저항은 유동 속도에 관계된다. 정지면(9)들 때문에, 배기 가스의 유동 저항은 일반적으로 촉매 클리너(10)보다 입자 필터(7)에서 더 크다. 입자 필터(7)를 통과하는 유동 속도를 낮추면 유로를 통과하는 전체 유동 저항을 상당히 감소시킬 수 있다. 입자 필터(7)의 단면적은 촉매 클리너(10)의 단면적의 두 배 정도인 것이 바람직하다.
저주파 소음을 감쇄하는 기본 원리는 두 공간들 사이에 긴 배기 경로를 만들어내는 것이다. 배기 경로가 일직선인 경우에, 효과적인 저주파수 소음 감쇄기는 상당한 공간을 차지한다. 저주파수 음향은 연소 기관의 소음에 있어서 지배적인 요소이다. 컨버터 장치는 상기 기본 원리에 따라 설계된 음향 감쇄 수단을 포함한다. 이 때에, 컨버터 장치는 나선형으로 연장하는 두 개의 윤곽 형성부(profiled section)(12a, 12b)를 포함한다. 이 경우, 윤곽 형성부(12a, 12b) 각각은 1.5 회전, 즉 540°를 연장한다. 두 개의 윤곽 형성부(12a, 12b)는 그 입구부와 출구부가 서로 180°떨어져 있는 두 개의 나선형 유로(13a, 13b)를 위한 벽면을 형성한다. 나선형 유로(13a, 13b)는 모듈(M) 내부에 배치된다. 배기 가스는 상기 나선형 유로(13a, 13b)를 포함하는 통로의 제3 부분(17c)을 매개하여 파이프(4) 외부에 위치하는 통로의 제1 부분(17a)으로부터 파이프(4) 내부에 위치하는 통로의 제2 부분(17b)으로 반경 방향으로 유도된다. 유로(13a, 13b)의 상류인 파이프(4) 외부의 통로에 있는 공간은 제1 공간을 구성하고, 유로(13a, 13b) 하류인 파이프 내부에 있는 공간은 제2 공간을 구성한다. 반경 방향 연장 범위를 갖는 상기 유로(13a, 13b) 내로 배기 가스를 유도하면 컨버터 장치가 긴 형상일 필요 없이 긴 배기 경로를 이룰 수 있다. 그러므로, 배기 클리닝 구성 요소와 음향 감쇄 구성 요소 모두를 포함하는 컨버터 장치는 매우 양호한 음향 감쇄 특성을 나타내는 동시에 상당히 소형으로 만들어져 거의 공간을 차지하지 않을 수 있다.
필요한 경우, 버너(burner)(14)가 컨버터 장치의 입구부(2) 부근에 설치될 수 있다. 버너(14)는 매연 입자가 입자 필터(7) 내에서 연소할 수 있는 온도로 배기 가스를 가열시키기 위한 것이다. 매연 입자는 보통 600℃ 정도의 온도에서 점화하지만, 대부분의 경우 고성능 버너(14)에 의해서도 이와 같이 높은 배기 온도를 보장하기는 어렵다. 그러므로, 매연 입자의 점화 온도는 통상적으로 낮추어져야 한 다. 이것은 발생된 다양한 종류의 질소 산화물 NOx를 이산화질소 NO2로 변환시킴으로써 달성된다. 이를 달성하기 위해 기본적으로 두 가지 방법이 있다. 제1 방법인 CRT[연속식 매연제거 트랩(Continuous Regeneration Trap)]에 따르면, 독립적인 산화 촉매 클리너가 배기 가스 유동 방향에서 입자 필터(7)의 전방에 배치된다. 이러한 상태에서는, 매연 입자가 입자 필터(7) 내에서 225℃ 정도에서 점화한다. 제2 방법인 CSF[촉매식 매연 필터(Catalytic Soot Filter)]에 따르면, 입자 필터(7)의 표면에서 NOx 로부터 이산화질소 NO2로의 산화 촉매 작용이 직접 발생하도록, 입자 필터(7)는 적절한 피복 재료(lining material)로 피복된다. 이 경우, 매연 입자는 250℃ 정도에서 점화한다. 연료에 다양한 첨가제를 첨가시켜 통상적인 입자 필터(7) 내에서 350℃ 정도의 낮아진 점화 온도를 달성하는 것도 또한 가능하다.
SCR[선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction)]에 의해 작용하는 촉매 필터(10)가 사용되는 경우에는, 분사 장치(15)가 컨버터(1)의 원주에 배치되어, 예를 들어 요소 형태의 암모니아 담체(ammonia carrier) 물질을 첨가한다. 암모니아 담체가 첨가되는 경우, 통과하는 배기 가스 중의 암모니아 및 질소 산화물을 질소 가스 및 물로 분해하는 데 있어서 촉매 필터(10)의 성능을 최적화하려면, 암모니아 담체가 적절하게 혼합될 필요가 있다. 긴 나선형 유로(13a, 13b)을 구비하는 경우, 이러한 혼합은 문제가 되지 않는다.
배기 가스는 입구부(2)를 통하여 컨버터 장치 내로 유입된다. 도 3은 입구부(2)에서 컨버터 장치를 관통하는 B-B 단면을 도시한다. 배기 가스는 입구부(2)로부 터 통로의 제1 부분(17a)으로 유도되며, 통로의 제1 부분(17a)은 파이프(4) 주위 외부로 연장하는 실질적으로 환형 공간을 나타낸다. 통로의 제1 부분(17a)의 환형 공간은, 유입되는 배기 가스에 비교적 거의 유동 저항을 주지 않으며, 배기 가스가 파이프(4) 외부에서 축 방향으로 입자 필터(7)를 향해 유도되기 전에 실질적으로 균일한 배기 가스 분포를 만들어 낸다. 배기 가스가 입자 필터(7)에 도달하기 이전에, 입자 필터(7) 내에서 배기 가스 중 매연 입자의 점화 및 연소를 보장할 정도의 온도로 버너(14)에 의해 배기 가스가 필요한 만큼 가열된다. 배기 가스는 입자 필터(7)의 긴 덕트들을 통하여 제1 방향(8)으로 유도된다. 입자 필터(7) 내의 긴 덕트들을 따라서 적절한 지점에 배치된 정지면(9)은 강제적으로 배기 가스를 인접한 긴 덕트들 내로 들어가게 한다. 매연 제거 시스템 및 온도에 의존하여, 이 단계에서 입자 필터(7)에 포집된 매연 입자는 점화되고 연소된다. 배기 가스는 이와 같이 짧은 거리를 옆으로 비껴가도록 강제되지만, 배기 가스는 입자 필터(7)를 관통하는 실질적으로 일직선을 따라서 제1 방향(8)으로 주로 유동한다. 입자 필터(7)를 빠져 나오는 배기 가스는 원칙적으로 매연 입자가 제거되어 있다.
입자 필터(7)를 빠져 나오는 배기 가스는, 모듈(M)에 도달하기 전에, 분사 장치(15)에 의해 배기 가스에 암모니아 담체가 부가된 형태의 물질을 가진다. 모듈(M)은 도 5에 분리되어 도시된다. 모듈(M)은 반경 방향의 내부 영역에서 파이프(4)에 대하여 밀봉이 되도록 접하는 벽면(18)을 포함한다. 벽면(18)은, 배기 가스를 제1 유로(13a)로 유도하는 제1 입구부(19a)와, 배기 가스를 제2 유로(13b)로 유도하는 제2 입구부(19b)를 포함한다. 도면에서 부분적으로 식별할 수 있는 나선형의 윤곽 형성부(12a, 12b)는 제1 및 제2 유로(13a, 13b)를 형성한다. 모듈 유니트(M)는 케이싱(1)의 제2 단부벽(6)과 외부 반경 방향 영역(20)을 또한 포함한다. 모듈 유니트(M)는 적절한 방식으로 컨버터 장치의 다른 부품들에, 예를 들어 클램프 결합에 의해 분리 가능하게 끼워진다. 배기 가스는 나선형의 윤곽 형성부(12a, 12b)에 의해 형성된 두 개의 유로(13a, 13b) 중의 하나를 경유하여 모듈(M) 내에 반경 방향으로 유도된다. 두 유로(13a, 13b)의 입구부(19a, 19b)는 서로 180°떨어져 있어서, 결과적으로 두 개의 유로(13a, 13b)들 사이에서 배기 가스는 실질적으로 균일한 분포로 된다. 후속하여 통로의 제3 부분(17c)의 나선형 유로(13a, 13b)를 경유하여 반경 방향으로 유도되는 배기 가스는, 파이프(4) 외부에 위치한 통로의 제1 부분(17a)과 파이프(4) 내부에 위치한 통로의 제2 부분(17b) 사이에서, 실질적으로 일직선인 반경 방향 유동보다 상당히 더 긴 수송 경로를 가진다. 나선형 유로(13a, 13b)는 통로의 두 공간을 연결하는 긴 배기 경로를 구성하여 디젤 기관의 저주파 소음의 효과적인 음향 감쇄가 이루어지도록 한다. 긴 나선형 유로(13a, 13b)는 또한 암모니아 담체에 필수적인 혼합 거리를 제공하여서, 암모니아 담체가 배기 가스 내에 실질적으로 균일하게 분포되도록 한다. 배기 가스가 나선형 유로(13a, 13b)를 지나감에 따라 유동 방향은 비교적 작은 변화를 겪게 되고, 이에 따라 유동 저항은 감소한다. 나선형 유로(13a, 13b)에 의해 결과적으로 배기 가스의 제1 유동 방향(8)과 제2 유동 방향(11)에 실질적으로 직각인 평면에서의 유동이 된다. 나선형 유로를 빠져 나온 배기 가스는 파이프(4) 내로 유도된다. 유로(13a, 13b)로부터 빠져 나온 배기 가스는, 파이프(4)로 유도되어 촉매 클리너(10)로 향하기 전에, 모듈(M) 의 중앙에 위치한 공간(21)에 수용된다. 파이프(4) 내부를 유동하는 배기 가스가 촉매 클리너(10)에 도달하면, 배기 가스는 촉매 클리너(10)의 긴 덕트들 내로 유동한다. 긴 덕트들에 의해 배기 가스는 제1 유동 방향(8)에 반대 방향이지만 평행한 제2 유동 방향(11)으로 유동할 수 있게 된다. 촉매 클리너(10)에서, 배기 가스 중에 함유된 질소 산화물과 암모니아는 질소 가스와 물로 분해된다. 그 다음, 매연 입자와 질소 산화물이 실질적으로 제거된 배기 가스는 출구부(3)를 통하여 빠져나간다. 출구부(3)는 파이프(4)를 배기 시스템의 더 좁은 파이프로 연결하는 매끈하게 만곡되어 경사진 형상을 포함한다. 더 좁은 파이브(4)는 도면에 도시되어 있지 않다. 출구부(3)의 상기 형상에 의해 배기 가스가 이곳에서도 또한 거의 유동 저항을 받지 않게 된다.
이와 같이, 유로(13a, 13b)는 끼우고 제거하기가 용이한 분리 가능한 독립적인 모듈(M) 내에 포함되어 있다. 이것은, 단부벽(6)과 유로(13a, 13b)가 하나의 유니트로 끼워질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 모듈(M)은 다양한 형태와 크기로 제조될 수 있다. 개수, 길이 및 단면적이 상이한 유로를 포함하는 모듈(M)들이, 특히 연소 기관의 종류 및 크기에 의존하여, 컨버터 장치에 장착될 수 있다. 모듈의 끼움은 클램프 결합에 의해 이뤄질 수 있다.
본 발명은 기술된 실시예에 결코 국한되지 않으며 청구의 범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다. 예를 들어, 유로는 반드시 나선형 연장 범위일 필요는 없으며 실질적으로 일직선인 반경 방향 유동보다 결과적으로 더 긴 배기 가스 경로가 되도록 실질적으로 임의의 소정 형상인 곡선 연장 범위를 가질 수 있다. 배기 가스 가 우선 파이프(4) 내부에서 유동한 다음에, 유로(13a, 13b)를 경유하여 반경 방향 바깥쪽으로 향하여 파이프(4) 외부에서 최종 유동이 되도록, 배기 가스의 방향은 반대로 유도될 수도 있다. 이러한 경우에, 입자 필터(7)는 파이프(4)의 내부에 배치되고, 촉매 클리너(10)는 파이프(4) 외부에 배치된다. 케이싱(1), 배기 클리닝 구성 요소(7, 10)들 및 파이프(4)의 단면은 반드시 원형일 필요는 없으며 실질적으로 임의의 소정 기능적 형상일 수 있다. 또한, 파이프(4)는 케이싱(1)의 내부에 배치될 필요는 없으며 실질적으로 임의의 소정 기능적 위치에 배치될 수 있다

Claims (11)

  1. 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치로서,
    외부 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1)에 의해 둘러싸인 관형(管形) 본체(4)와, 배기 가스를 컨버터 장치를 통과하도록 유도하는 통로를 포함하고,
    상기 통로는, 관형 본체(4) 주위의 외부에 위치한 제1 부분(17a)과, 관형 본체(4) 내부에 위치한 제2 부분(17b)과, 상기 제1 부분(17a)과 상기 제2 부분(17b) 사이에서 반경 방향으로 배기 가스의 유동을 제공하는 제3 부분(17c)을 포함하고,
    상기 제3 부분은, 통로의 외부에 위치된 제1 부분(17a)과 내부에 위치된 제2 부분(17b) 사이에서, 실질적으로 일직선인 반경 방향 유동보다 더 긴 유동 경로를 배기 가스에 제공하는 적어도 하나의 유로(流路)(13a, 13b)를 포함하는, 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치에 있어서,
    상기 유로(13a, 13b)는,
    180° 내지 1080°의 나선형 연장 범위(spiral extent)를 가지며,
    유로(13a, 13b)의 벽면을 형성하고 나선형 연장 범위를 가지는 적어도 하나의 윤곽 형성부(profiled section)(12a, 12b)를 포함하는 것을
    특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유로(13a, 13b)는 통로의 제1 공간과 제2 공간을 연결하도록 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로(13a, 13b)는 단면적이 변화하는 적어도 하나의 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 통로의 제3 부분(17a)은 서로 360°/n 만큼 떨어져 있는 n 개의 윤곽 형성부(12a, 12b)에 의해 형성된 n 개의 유로(13a, 13b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  8. 제7항에 있어서, n은 2 이상인 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    배기 가스를 통로의 제1 부분(17a)으로 유도하는 배기 가스용 입구부(2)와, 배기 가스를 통로의 제2 부분(17b)으로부터 배출되게 유도하는 배기 가스용 출구부(3)를 또한 포함하며,
    상기 배기 가스는 통로의 제2 부분(17b)을 통과하여 유동하기 전에 통로의 제1 부분(17a)을 먼저 통과하여 유동하는 방향으로 상기 통로를 통하여 유도되는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로(13a, 13b)는 분리 가능한 독립적인 모듈(M) 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 분리 가능한 모듈(M)은 케이싱(1)의 적어도 일 단부벽(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 기관의 배기 시스템 내에 설치되는 컨버터 장치.
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