자동차 프로젝트를 위한 촉매 변환기 선택 및 통합

이 보고서는 OEM 교체, 맞춤형 제작, 성능 업그레이드, 클래식카 복원 등 다양한 자동차 프로젝트에 대한 촉매 변환기 선택, 크기 조정 및 설치 고려 사항에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 촉매 변환기 기술, 배출 규제 및 통합 모범 사례에 대한 최신 연구를 종합하여 성능, 규정 준수 및 수명 연장을 위한 최적의 의사 결정을 위한 지침을 제공합니다.

1. 프로젝트 맥락 및 목표

촉매 변환기를 선택하는 데 있어 가장 중요한 첫 단계는 자동차 프로젝트의 성격과 주요 목표를 명확하게 정의하는 것입니다. 이러한 기본적인 이해는 촉매 변환기 선택의 기본 요건을 결정하며, 비용부터 성능, 규제 준수까지 모든 측면에 영향을 미칩니다.

자동차 프로젝트는 일반적으로 여러 범주로 나뉘며 각 범주마다 우선순위가 다릅니다.

• OEM 교체: 여기서 주요 목표는 차량을 원래 공장 사양으로 복원하여 완벽한 장착, 배출가스 규정 준수 및 예상 수명을 보장하는 것입니다. OEM(주문자 상표 부착 방식) 촉매 변환기는 차량의 순정 부품과 동일한 제조업체에서 생산되므로 완벽한 장착과 성능을 보장합니다. 41. 일반적으로 로듐, 백금, 팔라듐과 같은 귀금속의 농도가 더 높아 더 높은 비용이 들지만 뛰어난 효율성과 내구성을 제공합니다. 41OEM 변환기에는 종종 EPA에서 요구하는 보증이 함께 제공됩니다. 41OEM 교체를 선택하기로 한 결정은 직접 장착과 원래 차량 사양 준수를 우선시하며, 더 높은 초기 비용은 더 긴 수명과 보장된 규정 준수로 상쇄될 것으로 예상됩니다. 43.
• 맞춤형 빌드: 맞춤형 제작의 경우, 촉매 변환기를 독특하거나 고도로 개조된 차량에 통합하는 데 중점을 둡니다. 이를 위해서는 마력, 토크, 배기 유량 등 엔진의 특정 성능 특성에 맞춰 변환기를 신중하게 조정해야 합니다. 맞춤형 섀시 내 패키징 및 공간 제약뿐만 아니라 다른 맞춤형 배기 부품 및 차량 전체 디자인과의 소재 호환성도 신중하게 고려해야 합니다.
• 성능 업그레이드: 성능 향상을 목표로 하는 프로젝트는 배기 유량을 극대화하여 배압을 줄이고 엔진 출력을 향상시키는 것을 우선시합니다. 여기에는 높은 배기 가스 온도와 압력을 견딜 수 있도록 설계된 고유량 촉매 변환기를 선택하는 것이 포함되는 경우가 많습니다. OEM 변환기는 일반적으로 귀금속 함량으로 인해 크기가 더 큰 반면, 애프터마켓 고성능 변환기는 다양한 기판 설계와 낮은 셀 밀도를 통해 더 높은 유량을 달성하는 경우가 많습니다. 43예를 들어 200셀 촉매 변환기로 업그레이드하면 출력, 스로틀 반응 및 배기음이 크게 향상되어 잠재적으로 20~22마력의 추가 제동력을 얻을 수 있습니다. 8그러나 특히 셀 수가 적은 애프터마켓 컨버터의 경우 OEM 장치에 비해 배출 제어가 덜 엄격하기 때문에 간헐적으로 엔진 경고등이 켜질 수 있습니다. 44.
• 클래식 자동차 복원: 클래식카 복원에서 목표는 시각적 진실성과 시대적 정확성을 유지하는 것입니다. 즉, 촉매 변환기를 선택할 때 차량의 최초 생산 연도와 일치하는 외관을 우선시할 수 있으며, 이는 현대적 성능이나 효율에 어느 정도 영향을 미칠 수 있습니다. 차량의 최초 생산 연도에 적용되는 배출가스 기준을 충족하는 것은 역사적 정확성을 위해 매우 중요합니다. 가능한 경우 최초 변환기를 재생하거나, 원본의 형태와 기능을 매우 유사하게 모방한 현대식 촉매 변환기를 공급받는 것이 결정적인 요소가 될 수 있습니다. 모든 OEM 촉매 변환기에는 제조사 로고와 일련 번호와 같은 고유한 스탬프가 있으며, 이는 복원 프로젝트의 진실성 확보에 중요할 수 있습니다. 41.

최대 성능, 엄격한 배출가스 규제 준수, 또는 이 둘의 균형 등 주요 목표는 촉매 변환기 선택에 대한 요건을 근본적으로 좌우합니다. 예를 들어, 경주 전용 차량은 촉매 변환기를 완전히 제거하거나 최소한의 고유량 장치를 사용할 수 있는 반면, 캘리포니아의 도로 주행이 허용되는 차량은 특정 효율 등급을 갖춘 CARB 규정을 준수하는 변환기가 필요합니다.

2. 엔진 및 배기 시스템 사양

엔진 및 배기 시스템 사양에 대한 자세한 지식은 촉매 변환기의 적절한 크기 및 장착에 매우 중요합니다. 이러한 변수는 배기 가스의 양과 온도에 직접적인 영향을 미치며, 이는 결국 변환기의 필요 용량과 열 복원력을 결정합니다.

주요 엔진 매개변수는 다음과 같습니다.

• 배수량 및 예상 출력: 더 큰 엔진 배기량과 더 높은 마력 출력은 더 많은 양의 배기 가스를 생성하므로 증가된 흐름을 처리하기 위해 더 큰 촉매 변환기가 필요합니다. 5배기관 직경에 대한 일반적인 경험 법칙은 100마력당 약 1인치입니다. 5고마력 강제 유도 엔진의 경우 공장 촉매 변환기가 심각한 병목 현상이 되어 과도한 배기 역압을 생성하고 성능을 저해할 수 있습니다. 5.
• 연료 유형: 가솔린 엔진은 일반적으로 산화 및 환원 기능을 동시에 수행하는 3방향 촉매 변환기(TWC)를 사용하며 각 공정에 대해 두 개의 기질을 사용하는 경우가 많습니다. 1반면 디젤 엔진은 일반적으로 고 NOx로 인해 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 미세먼지(PM)의 산화를 위해 주로 설계된 2방향 촉매 변환기를 사용합니다.엑스​ 배출에는 배기가스 재순환(EGR) 및 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템과 같은 추가 기술이 필요합니다. 1.
• 강제 유도: 터보차저 또는 슈퍼차저가 장착된 엔진은 배기가스 온도와 유량이 상당히 높습니다. 따라서 열 저항이 높고 유량이 큰 촉매 변환기가 필요하며, 이를 통해 터보차저의 회전 제한을 방지하고 최적의 스풀링을 보장합니다. 6촉매 변환기가 막히거나 제한되면 터보차저의 효율성이 심각하게 저하됩니다. 6.
• 기존 배기관 직경: 촉매 변환기의 입구 및 출구 직경은 배기 흐름 제한을 방지하기 위해 기존 배기 파이프 직경과 이상적으로 일치해야 하며, 이는 엔진 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 5배기 제한을 줄이면 일반적으로 출력과 연료 효율이 향상되지만 배기 파이프 직경을 너무 크게 하면 과도한 청소로 이어져 엔진 출력과 연료 효율이 저하될 수 있습니다. 6엔진이 최적으로 작동하려면 어느 정도의 역압이 종종 필요합니다. 6.
• 설치를 위한 사용 가능한 물리적 공간: 촉매 변환기의 물리적 크기는 차량 하부 또는 엔진룸의 사용 가능한 공간에 맞아야 합니다. 이는 특히 배기 매니폴드 근처에 위치하여 빠른 점화를 달성하지만, 엔진에서 발생하는 진동 에너지 증가에도 노출되는 근접 결합형 촉매 변환기의 경우 매우 중요합니다. 25. 수명을 연장하기 위해 일부 설치에서는 과도한 열 노출을 완화하기 위해 엔진에서 더 멀리 컨버터를 장착하는 것을 선호할 수 있지만 이로 인해 점화가 지연될 수 있습니다. 25. 차량 총 중량(GVW)은 촉매 변환기 크기를 결정하는 중요한 요소이기도 하며 때로는 엔진 배기량이나 실린더 수보다 더 중요합니다. 5.

3. 배출 기준 및 규제 준수

특정 배출 규정 준수는 촉매 변환기 선택에 있어 협상의 여지가 없는 요소이며, 필요한 촉매 효율, 기질 유형 및 귀금속 함량에 직접적인 영향을 미칩니다. 전 세계적으로 배출 기준이 지속적으로 강화됨에 따라 더욱 진보된 촉매 기술에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 15.

주요 규제 프레임워크는 다음과 같습니다.

• 미국(EPA 및 CARB): 환경보호청(EPA)은 촉매 변환기의 설치 및 운영을 포함하여 국가 표준을 설정하고 배출을 규제합니다. 11EPA는 또한 일산화탄소, 이산화질소, 이산화황, 미세먼지, 탄화수소 및 광화학 산화제와 같은 오염 물질에 대한 국가 주변 공기 질 표준(NAAQS)을 정의합니다. 11. 2021년 12월, EPA는 2023년 모델 연도부터 적용되는 승용차 및 경트럭에 대한 새로운 온실 가스 표준을 발표했습니다. 12캘리포니아는 캘리포니아 대기 자원 위원회(CARB)를 통해 다른 주에서도 채택할 수 있는 훨씬 더 엄격한 배출 기준을 설정할 수 있는 면제를 받았습니다. 141990년 청정 대기법 개정안은 경량 차량에 대한 배출 기준을 두 단계로 정의했습니다. Tier I(1994-1997년 단계적 시행) 및 Tier II(2004-2009년 단계적 시행)로, Tier II에는 하위 순위(BIN 1-10)가 포함되어 있으며, 숫자가 낮을수록 더 깨끗한 차량을 나타냅니다. 14. Tier II 규정은 또한 유황이 고급 배기 처리 시스템을 방해할 수 있기 때문에 가솔린 및 디젤 연료의 유황 함량에 대한 제한을 부과했습니다. 14.
• 유럽연합(유로 표준): EU는 효율성과 환경 안전에 중점을 두고 촉매 변환기 제조에 대한 자체 엄격한 표준을 가지고 있습니다. 11제조업체는 재료, 촉매 활성, 치수, 열 보호 및 재료 함량과 같은 요소를 기반으로 승인을 받아야 합니다. 11. 1992년에 도입된 최초의 EU 전역 표준인 Euro 1은 신차에 촉매 변환기 장착과 무연 가솔린 사용을 의무화했습니다. 13. 2014년 9월에 도입된 최신 표준인 Euro 6에는 여러 버전이 있으며, 2021년 1월에 Euro 6d가 의무화되었습니다. 13. Euro 6 기준은 디젤 차량이 0.08g/km 이하의 NOx를 배출하도록 요구합니다.엑스​, 가솔린 자동차는 0.06g/km를 초과해서는 안 됩니다. 13. 유로 표준의 발전으로 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 및 미세먼지 배출량이 크게 감소했습니다. 13EU는 또한 2021년부터 킬로미터당 95그램을 목표로 신규 승용차에 대한 평균 CO2 배출량 목표를 설정했습니다. 12.
• 중국 배출 기준: 중국은 더욱 엄격한 배출 기준을 빠르게 도입했습니다. 2018년 1월 1일부터 모든 신차는 China 5(유로 5와 유사)를 준수해야 했습니다. 2021년 1월 1일부터는 China 6a(유로 6와 유사)가 의무화되었고, 2023년 7월 1일부터는 China 6b(유로 6보다 더 엄격함)가 의무화되었습니다. 12.

미국에서는 촉매 변환기를 장착해야 하는 법적 요구 사항이 있으므로 이를 제거하면 차량이 도로 주행이 불가능해질 수 있습니다. 21따라서 프로젝트가 예정된 운영 지역의 특정 기준을 충족하는 변환기를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 특히 NOx에 대한 국제 배출 기준이 강화됨에 따라엑스​ 및 미세먼지는 고급 촉매 기술에 대한 수요와 촉매 설계의 지속적인 혁신을 촉진하는 주요 요인입니다. 15.

4. 촉매 변환기 기술 및 선정 기준

선택 촉매 변환기 촉매 유형, 기판 소재, 셀 밀도, 귀금속 함량 등 기본 기술에 대한 심층적인 이해가 필요합니다. 이러한 기술 사양은 프로젝트의 목표, 엔진 특성, 그리고 배출가스 규제 준수 요건과 정확히 일치해야 합니다.

촉매 유형:

• 양방향 촉매 변환기: 주로 디젤 엔진에 사용되는 이 변환기는 산화 반응을 위해 설계되어 일산화탄소(CO)를 이산화탄소(CO₂)로, 미연소 탄화수소(HC)를 CO₂와 물(H₂₂O)로 전환합니다. 또한 미세먼지(PM) 저감에도 기여합니다. 1.
• 3원 촉매 변환기 (TWC): 가솔린 엔진에 주로 사용되는 삼중 촉매(TWC)는 산화 및 환원 반응을 동시에 수행할 수 있습니다. 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)를 CO₂와 H₂₂O로 전환하고, 질소산화물(NOx)을 환원합니다.엑스​) 질소(N22)와 산소(O22)로 전환 1이러한 이중 기능은 정밀한 공연비 제어와 특정 귀금속 사용을 통해 달성됩니다. 1.

기판 재료:

기판은 촉매 워시코트와 귀금속의 구조적 지지를 제공합니다. 두 가지 주요 재료가 사용됩니다.

• 세라믹(코디에라이트): 역사적으로 널리 사용되어 온 세라믹 기판은 비용 효율적이며 우수한 열 안정성을 제공합니다. 일반적으로 벌집 구조로 되어 있어 반응 표면적을 극대화합니다. 4그러나 깨지기 쉽고 물리적 손상이나 열충격에 취약할 수 있습니다. 표준 팽창 매트를 사용하여 장착한 세라믹 기판은 극심한 고온 진동 조건에서도 견딜 수 있습니다. 34.
• 금속(스테인리스 스틸 호일): 종종 스테인리스 스틸 호일로 만들어진 금속 기판은 더 넓은 개방형 전면 면적으로 인해 동일한 크기의 세라믹 기판에 비해 뛰어난 내구성, 더 높은 열전도도 및 더 낮은 역압을 제공합니다. 19물리적 충격과 열충격에 대한 내성이 더 뛰어나 고성능 또는 밀착 결합 응용 분야에 적합합니다. 신일본제철은 스테인리스강 표면에 특수 산화막을 형성한 'α 필름 코팅 기판'을 개발하여 뛰어난 내산 부식성을 제공하며, SCR 시스템에 유용합니다. 17.

세포 밀도(CPSI – 제곱인치당 세포 수):

셀 밀도는 기판 단면적의 제곱인치당 유동 채널 수를 나타냅니다. 이 매개변수는 촉매 효율과 배기가스 흐름 저항 모두에 상당한 영향을 미칩니다.

• 더 높은 셀 밀도(예: 600-1200 cpsi): 증가된 세포 밀도는 더 높은 기하학적 표면적(GSA)으로 이어지며, 이는 촉매 반응을 위한 더 많은 활성 부위를 제공하여 효율성을 향상시킵니다. 1. 이는 작동 온도에 도달하는 데 필요한 시간을 줄여 냉간 시동 동작을 개선하기 위해 밀접 결합 촉매에 특히 유용합니다. 16. 그러나 더 높은 cpsi는 또한 흐름 저항(Rf)을 증가시킵니다.에프​) 및 역압 7셀 밀도를 증가시키면 열용량이 증가하여 라이트오프 변환 효율이 포화될 수 있지만 귀금속 부하를 증가시키면 이를 완화할 수 있습니다. 19.
• 낮은 세포 밀도(예: 200-400 cpsi): 낮은 셀 밀도는 단위 면적당 역압과 제한을 줄여 배기 흐름 최대화가 중요한 성능 응용 분야에 적합합니다. 9. 또한 그을음으로 인한 막힘 위험을 최소화하기 위해 디젤 개조 응용 분야에도 자주 사용됩니다. 7. 셀 밀도가 400 cpsi인 "오프셋 기판"(OS-400)은 동일한 셀 밀도를 가진 기존 금속 기판(Metal-400)보다 40% 더 높은 압력 손실을 나타냅니다. 17그러나 오프셋 기판은 더 나은 공간 속도(SV) 인성을 보여주며 가스 흐름 속도가 증가함에 따라 촉매 반응의 저하가 적습니다. 17.

촉매 변환기 설계의 역사적 진행은 1974년 200cpsi에서 현재 1200cpsi로 셀 밀도가 증가한 것과 동시에 벽 두께가 12mil에서 약 2mil로 크게 감소한 것을 보여줍니다. 16. 강력하고 초박형 벽 기질의 이러한 개발은 열 용량을 줄여 촉매 효율을 극적으로 증가시켰으며 기질이 더 빨리 점화 온도에 도달할 수 있도록 했습니다. 16.

귀금속 로딩 및 워시코트:

• 귀금속(PGM): 활성 촉매 물질은 일반적으로 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh)과 같은 백금족 금속(PGM)입니다. 팔라듐과 백금은 주로 탄화수소와 일산화탄소의 산화를 촉진하는 반면, 로듐은 질소 산화물의 환원에 필수적입니다. 118. 귀금속 함량이 높으면 촉매 변환기 가격이 상승하고 고온에서 소결이 발생하여 촉매가 비활성화될 수 있습니다. 1특히 백금에 대한 수요는 증가하고 있습니다. 3.
• 워시코트: 워시코트(washcoat)라고 하는 다공성 층이 기판에 도포됩니다. 이 층은 종종 세리아 기반 산화물로 구성되며, 표면적을 향상시키고 산소 저장제 역할을 합니다. 이는 삼원 촉매가 다양한 공연비에서 효과적으로 기능하는 데 필수적입니다. 1촉매 코팅의 나노기술은 안정화된 결정립, 약 1000°C의 온도에서 높은 표면적을 유지하는 워시코트 소재, 향상된 산소 저장 성분, 그리고 코팅 분포를 최적화하는 새로운 코팅 공정을 포함합니다. 16.
• 대체 촉매: PGM의 높은 비용과 가격 변동성으로 인해 자동차 촉매 변환기에서 귀금속을 대체하기 위해 Pervoskite, spinel, monel 및 hopcalite와 같은 대체적이고 저렴한 촉매에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 2.

성능에 영향을 미치는 기타 요소:

• 촉매 증착: 기질에 촉매 물질을 증착하는 데 사용되는 특정 프로세스는 촉매 변환기의 전체 효율성에 상당한 영향을 미칩니다. 1.
• 반응 속도 요인: 촉매 변환기 내부의 화학 반응 속도는 반응 온도, 압력, 반응물 농도, 표면적 및 촉매의 존재 여부에 영향을 받습니다. 4.
• 소등 온도: 촉매 변환기는 일반적으로 약 250~300°C의 "점화" 온도에 도달한 후에만 효과적입니다. 10. 컨버터를 배기 매니폴드에 더 가깝게 배치하면 빠른 점화를 달성하는 효율적인 방법입니다. 10PCI의 Microlith®와 같은 기술은 와이어 메시 유형의 기판, 특수 코팅 및 고유한 반응기 설계를 사용하여 매우 높은 열 및 물질 전달률을 통해 빠른 점화를 달성합니다. 10.
• 모델링 및 최적화: 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션은 배기 후처리 시스템을 분석하고 최적화하는 데 광범위하게 사용되며, 변환기 입구에서 유체 흐름 균일성에 대한 배기 매니폴드 설계의 효과를 평가합니다. 19CFD는 균일한 흐름을 유지하고, 압력 강하를 임계 한계 내로 유지하며, 촉매 온도를 필요한 범위 내로 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 19촉매 기질은 종종 CFD에서 점성 및 관성 저항 특성으로 정의되는 다공성 매질로 모델링됩니다. 19. 1차원(1-D) 정상 상태 플러그 흐름 촉매 모델은 성능을 예측하는 데 사용되고, 0차원(0-D) 모델은 촉매 크기 및 성능 예측에 사용됩니다. 19.

5. 설치 및 통합 고려 사항

촉매 변환기의 적절한 설치 및 통합은 최적의 성능, 수명 및 규정 준수를 보장하기 위해 선택만큼이나 중요합니다. 이 섹션에서는 장착, 센서 배치, 열 관리, 그리고 적절한 배기 가스 흐름 및 구조적 무결성 보장과 같은 실질적인 측면을 다룹니다.

장착 및 배치:

• 엔진과의 근접성: 최적의 배출 성능을 위해, 특히 냉간 시동 시, 촉매 변환기를 엔진에 더 가깝게 배치하면 엔진이 "점화" 온도(일반적으로 250~300°C)에 더 빨리 도달하는 데 도움이 됩니다. 10. 일부 현대 엔진은 컨버터를 배기 매니폴드에 직접 통합하기도 합니다. 25그러나 밀접 결합 컨버터는 더 높은 온도와 엔진의 진동 에너지 증가에 노출되어 내구성에 영향을 미칠 수 있습니다. 34.
• 중간 파이프 및 차량 하부 위치: 일반적으로 촉매 변환기는 엔진과 머플러 사이의 배기 시스템의 중간 파이프 섹션에 위치합니다. 26. 차량 하부 장착은 공간 효율성과 방열을 위해 일반적입니다. 26.
• 정위: 변환기는 배기 가스 흐름과 일치하도록 올바른 방향으로 설치해야 하며 이는 일반적으로 변환기 본체에 화살표로 표시됩니다. 26.
• 용접식 vs. 볼트온:
  • 볼트온: 설치와 교체가 간편하여 OEM 직접 교체에 선호되는 경우가 많습니다.
  • 용접: 맞춤형 또는 고성능 배기 시스템에서 흔히 볼 수 있는, 더욱 안전하고 유량이 높은 연결을 제공합니다. MIG 용접은 배기 시스템 제작에 일반적으로 사용됩니다. 21. 맞춤형 배기 시스템은 종종 향상된 공기 흐름과 감소된 역압을 위해 맨드럴 벤트 파이프를 사용합니다. 33.

O2 센서 봉 배치:

산소(O2) 센서는 엔진 성능과 촉매 변환기 효율을 모니터링하는 데 필수적입니다. 센서의 올바른 배치는 매우 중요합니다.

• 상류 O2 센서: 위치 지정됨 ~ 전에 촉매 변환기에서 이 센서는 엔진의 공연비와 성능을 모니터링합니다. 자연흡기 엔진의 경우, 배기 매니폴드 또는 헤더 콜렉터로부터 12~18인치(30~45cm) 이내에 위치해야 합니다. 터보차저 엔진의 경우, 터보차저 하류에 설치해야 합니다. 27.
• 하류 O2 센서: 위치 ~ 후에 촉매 변환기, 이 센서는 촉매 전후의 산소 수준을 비교하여 변환기의 효율성을 평가합니다. 27.
• 듀얼 센서 시스템: 많은 현대 차량은 이중 O2 센서를 사용하는데, 상류 센서는 엔진 성능을 관리하고 하류 센서는 변환기의 효율성을 모니터링합니다. 27.
• 설치 각도: O2 센서 막대는 센서 끝에 응축수가 모여 센서를 손상시키는 것을 방지하기 위해 수평선 위로 10~45도 각도로 설치해야 합니다. 27. O2 센서 끝이 배기 흐름에 완전히 노출되었는지 확인하십시오. 27센서 나사산이 사전 코팅되지 않은 경우 센서 나사산에 고정 방지제를 바르고 지정된 토크로 센서를 조여 손상을 방지하십시오. 37.

열 관리:

촉매 변환기는 매우 높은 온도(종종 538°C 또는 1000°F 초과)에서 작동합니다. 29, 효과적인 열 관리가 구성 요소의 수명과 차량 안전에 필수적이 됨:

• 방열판: 주변 구성 요소(배선, 플라스틱 부품, 연료 라인, 변속기) 및 차량 내부를 복사열로부터 보호하는 데 필수적입니다. 29. 방열판은 현무암 직물, 세라믹 단열재, 실리카 내부 층과 같은 재료로 제작될 수 있으며, 최대 1,000°C의 연속 온도를 견딜 수 있습니다. 30.
• 촉매 변환기 블랭킷: 이는 변환기 내에서 최적의 작동 온도를 유지하기 위한 열 절연을 제공하여 효율성을 향상시키고 주변 지역으로의 열 복사를 줄입니다. 29.
• 세라믹 코팅: 배기 시스템 구성 요소에 세라믹 코팅을 적용하면 열 전달을 줄여 열 관리에 도움이 될 수 있습니다. 29.
• 공기 간격: 배기 설계에 공기 간격을 통합하면 추가적인 단열 효과를 얻을 수 있습니다. 29.
• 열 유지 기술: 냉간 시동 배출 감소를 강화하기 위해 진공 단열 및 상변화 열 저장과 같은 기술을 사용하여 변환기 내부의 열을 유지할 수 있습니다. 31.
• 온도 제한: 열적 저하와 조기 고장을 방지하기 위해 촉매 온도를 일반적으로 1000°C 정도의 안전한 한계 내로 유지하는 것이 중요합니다. 29.
• 연료 시스템 안전: 연료 펌프는 촉매 변환기에서 12인치 이내에 배치해서는 안 되며, 화재 위험을 방지하기 위해 연료 라인은 변환기의 고온 구역에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 29.

배기가스 흐름 및 구조적 무결성:

• 원활한 흐름: 난류와 역압을 최소화하기 위해서는 원활한 배기 가스 흐름을 보장하는 것이 중요합니다. 난류와 역압은 엔진 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 32. 배기관의 직경과 모양은 유량과 압력 강하에 큰 영향을 미칩니다. 32.
• 역압 최소화: 기판 설계와 전체 배기 시스템 구성을 최적화하는 것은 변환기 전체의 압력 강하를 최소화하는 데 중요합니다. 32엔진 튜닝에는 약간의 역압이 필요하지만 막힌 또는 부적절하게 설계된 컨버터로 인한 과도한 역압은 엔진 출력을 감소시킬 수 있습니다. 21.
• 진동 관리: 배기 시스템은 엔진으로부터 상당한 진동을 받습니다. 열-기계적 응력과 진동을 견디려면 적절한 장착이 필수적입니다. 34. 댐퍼 연결부 또는 전략적으로 배치된 머플러는 엔진 진동을 보상하여 차량 본체로의 진동 전달을 방지할 수 있습니다. 34.
• EGT 센서: 배기가스 온도(EGT) 센서는 다양한 지점(터보차저, 촉매 변환기, DPF 전/후)에서 배기가스 온도를 모니터링하여 구성 요소를 열 과부하로부터 보호합니다. 35. EGT 센서의 데이터는 엔진 제어 장치(ECU)로 전송되어 연료 분사, 점화 시기 또는 부스트 압력을 조정하여 온도를 제어합니다. 35. 결함이 있는 EGT 센서는 "엔진 점검" 표시등을 켜고 진단 코드를 저장할 수 있습니다. 37디젤 엔진에서 EGT 센서는 재생 프로세스를 위한 DPF 온도를 모니터링하는 데 필수적입니다. 37.

일반 설치 관행:

• 직접맞춤형 vs. 범용맞춤형: 특정 차량 모델에 맞게 설계된 직접 장착 컨버터와 설치를 위해 수정이 필요한 범용 장착 컨버터 중에서 선택하십시오. 39.
• 사전 설치 확인: 촉매 변환기를 교체하기 전에 새로운 장치의 조기 손상을 방지하기 위해 원래 고장의 근본 원인(예: 엔진 실화, 결함 있는 O2 센서, 배기 누출)을 진단하고 수정하는 것이 필수적입니다. 40.
• 안전 및 도구: 항상 적절한 도구(자동차 잭, 잭 스탠드, 렌치)와 안전 장비(보안경)를 사용하십시오. 작업을 시작하기 전에 차량이 식었는지 확인하십시오. 39.
• 적절한 장착: 적절한 너트와 볼트를 보장하기 위해 새로운 피팅 키트를 사용하세요. 40. 촉매를 손상시킬 수 있으므로 변환기에 실런트나 배기 페이스트를 바르지 마십시오. 40. 변환기를 망치나 망치로 두드려 강제로 제자리에 고정하지 마십시오. 40.
• 설치 후: 설치 후 배기 누출 여부를 철저히 점검하십시오. 37. 모든 센서 케이블이 안전하게 고정되어 있고 뜨거운 배기 시스템과 접촉하지 않는지 확인하십시오. 40마지막으로 ECU에서 연관된 모든 오류 코드를 지웁니다. 40. 안전하고 올바른 설치에 대해 확신이 없다면 전문가의 도움을 받으세요. 39.

차량 아래에서 덜거덕거리는 소리가 나면 촉매 변환기 내부의 벌집 구조가 붕괴되어 교체가 필요하다는 신호일 수 있습니다. 23. 촉매 변환기가 제대로 작동하지 않으면 배출 문제가 감지되어 "엔진 점검" 표시등이 켜질 수도 있습니다. 24, 엔진 성능 저하, 흔들림, 정지 및 연료 효율 감소로 이어집니다. 24.

사전 고려 사항:

자동차 산업은 앞으로도 끊임없이 발전할 것입니다. 배터리 전기차(BEV) 도입은 인프라 및 공급망 문제로 인해 둔화되고 있습니다. 3내연기관(ICE) 차량은 당분간 계속 널리 사용될 것입니다. 따라서 촉매 변환기 기술의 지속적인 혁신이 필요합니다. 자동차 프로젝트에 대한 향후 고려 사항은 다음과 같습니다.

• 더욱 엄격해지는 규제를 예상하며: 현재 프로젝트 목표가 기존 배출 기준을 충족하더라도 장기적인 준수를 보장하고 비용이 많이 드는 개조를 피하기 위해 향후 규제가 더욱 강화될 가능성을 고려하는 것이 현명합니다(예: Euro 7, 더욱 엄격한 CARB 의무).
• 첨단 소재 및 제조: 다이아몬드 기반 격자 기판과 같은 새로운 내부 형상을 생성하기 위한 첨가 제조와 같은 신기술을 탐색합니다. 이는 CO, THC 및 NOx의 점화 온도에서 상당한 개선을 보여주었습니다.엑스​기존 디자인과 비교 18.
• 스마트 촉매: 추측컨대, 스마트 센서와 AI/ML 모델을 통합하면 촉매 변환기의 예측 정비가 가능해져 실시간 촉매 상태 및 효율 데이터를 기반으로 엔진 매개변수를 동적으로 조정하여 성능과 수명을 최적화할 수 있습니다. 또한, 귀금속 적재 및 분배에 대한 더욱 정밀한 제어도 가능해질 것입니다.
• 재활용 및 지속 가능성: PGM의 제한된 글로벌 공급과 가격 변동성을 감안할 때 촉매 재활용 혁신이 점점 더 주목을 받고 있습니다. 15프로젝트에서는 선택된 촉매 변환기의 수명 종료 시 재활용 가능성을 사전에 고려할 수 있습니다.

자동차 프로젝트 관리자와 엔지니어는 이러한 요소를 세심히 고려함으로써 촉매 변환기 선택 및 통합에 대한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있으며, 특정 응용 분야에 대한 최적의 성능, 규정 준수 및 장기적 신뢰성을 보장할 수 있습니다.