KR100199929B1 - Device and method for smoke removal - Google Patents
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Abstract
매연 제거방법 및 장치에 있어서, 본 발명에서는 여과재 재생진행 상황이나 여과재의 열파손 위험을 직접적으로 나타낼 수 있도록 여과재의 내부온도를 직접 측정하여 재생제어에 활용함으로써, 엔진 및 배기가스의 조건등과 같은 각종 변수들을 측정하여 매연 축적량을 파악하지 않고도 열파손으로부터 충분히 안전한 제어온도 부근에서 여과재의 완벽한 재생이 이루어질 수 있도록 하는 매연 제거장치 및 방법을 제공할 목적으로, 연소기관에서 배출되는 배기가스를 내열성 여과재를 통과시켜 함유되어 있는 입자상 물질을 포집하고 연소시켜 재생된 여과재를 다시 사용하는 것을 반복하는 방식으로 된 매연 제거방범에 있어, 입자상물질의 연소시 여과재 내부의 온도를 측정하여 과열현상이 인지되면 여과재로 통하는 모든 산소원을 차단함으로서 연소진행을 정지시키거나 완화시켜 일정한 제어온도에서 연소가 진행되도록 하여 이루어지는 매연 제거방법과 이를 적용한 매연 제거장치를 제공함으로써, 재생단계에서 입자상물질의 연소가 시작되어 일단 제어온도까지 상승하면 여과재 내부온도를 산소원의 공급 유무로 제어하여 제어온도 부근에서 연소될 수 있도록 하여, 연소가 제어온도부근에서 중단과 재개를 반복하게 함으로써, 여과재 내부온도를 제어온도를 경계로 하여 소폭의 하강과 상승을 반독되도록 하여 축적되어 있던 입자상물질이 완전히 소진되어 더 이상의 온도상승이 불가능할 때까지 반복되며, 따라서 여과재 내부온도가 열파손으로부터 충분히 안전한 제어온도 부근에서 유지되는 동시에 여과재의 완벽한 재생도 이루어질 수 있도록 함과 동시에 입자상물질이 과포집 상태에서도 여과재의 과열이 방지되기 때문에 엔진 및 배기가스의 조건등과 같은 변수들을 측정하여 매연축적량을 파악할 필요성이 없어지므로 매연 제거장치의 구성이 단순하게 되고 신뢰성과 경제성이 향상될 수 있도록 하였다.In the method and apparatus for removing soot, in the present invention, the internal temperature of the filter material is directly measured to directly indicate the progress of the regeneration of the filter medium and the risk of thermal breakage of the filter medium, The present invention provides a soot removal device and a method for performing a complete regeneration of a filter medium near a control temperature sufficiently safe from thermal damage without measuring the amount of soot accumulation by measuring various parameters. The particulate matter contained in the particulate matter contained in the particulate matter contained in the particulate matter contained in the particulate matter contained in the particulate matter contained in the particulate matter contained in the particulate matter contained in the exhaust gas, By blocking all the oxygen circulation to And the combustion is progressed at a constant control temperature so that the particulate matter starts to be burned in the regeneration step and once it rises to the control temperature, the internal temperature of the filter medium Is controlled to the presence or absence of supply of the oxygen source so that it can be burned near the control temperature so that the combustion is repeatedly stopped and resumed near the control temperature so that the inside temperature of the filter medium is regenerated So that the internal temperature of the filter medium is maintained at a sufficiently safe control temperature from the thermal breakdown and the complete regeneration of the filter medium can be achieved When the particulate matter is in an overcooked state Since the filter medium is prevented from overheating, it is possible to simplify the structure of the smoke removing device and to improve the reliability and economical efficiency since it is unnecessary to measure the smoke accumulation amount by measuring the parameters such as the engine and the exhaust gas condition.
Description
본 발명은 매연 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤 차량이나 디젤터빈등과 같은 디젤연소기관에서 배출되는 배기가스중입자상물질(이하 매연이라 한다)을 포집하여 제거하는 여과재의 연소재생시에, 과열에 의한 여과재의 손상을 방지하며 매연을 제거할 수 있도록 하는 매연 제거장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a soot removal apparatus and method, and more particularly, to a soot removal apparatus and method for removing particulate matter (hereinafter referred to as " soot ") in exhaust gas discharged from a diesel combustion engine such as a diesel vehicle or a diesel turbine, And more particularly, to a device and a method for removing soot by preventing the filter medium from being damaged due to overheating.
일반적으로 디젤엔진이나 디젤터빈등과 같은 디젤연소기관에서 배출되는 매연을 제거하기 위하여 매연 제거장치를 사용하고 있으며, 근자에 이르러 환경보호에 대한 인지도의 확대로 환경에 유해한 매연을 제거시키기 위한 여러 가지 방식의 매연 제거장치가 제안되어 사용되고 있다.Generally, a soot removal device is used to remove soot emitted from diesel combustion engines such as diesel engines and diesel turbines. In recent years, various approaches have been taken to remove the harmful soot from the environment by increasing awareness of environmental protection Type soot removal apparatus has been proposed and used.
상기와 같은 종래의 매연 제거장치는 배출되는 매연을 포집하여 제거하는 방식이 일반적으로 사용되고 있으며, 이러한 매연 제거장치에는 세라믹 또는 특수합금재등과 같이 내화성 및 내부식성이 뛰어난 재질로 작은 크기로도 높은 여과효율과 여과용량을 제공할 수 있는 특별한 형상(예를 들면: 거품형상, 가는선형등)으로 형성된 여과재가 제공되어 있다.Such a conventional soot removing apparatus is generally used to collect and remove soot discharged, and such a soot removing apparatus is made of ceramic, special alloy, or the like, which is excellent in refractoriness and corrosion resistance, A filtration material formed in a special shape (for example, foam shape, thin linear shape, or the like) capable of providing filtration efficiency and filtration capacity is provided.
상기한 여과재는 배기가스가 통과할 때의 배압이 높지 않아야 하는데, 이것은 여과재를 통과하여 배기가스가 배출되는 동안 여과재의 내부에 축적되는 매연에 의해 배기 및 엔진의 가동에 무리가 생길 정도로 배압이 생기기 때문이다.The back pressure of the exhaust gas flowing through the filter medium must not be high. This is because the exhaust gas is accumulated in the filter medium while the exhaust gas passes through the filter medium, Because.
그래서, 배기 및 엔진의 원활한 가동을 위하여 여과재에 과도한 배압이 발생되기 전에 축적된 매연을 제거하여 여과재가 다시 매연 포집에 사용되 수 있도록 여과재의 재생이 이루어지도록 하는 것이 매연 제거장치에 있어서 가장 중요한 요건이 되는 것이다.Therefore, it is necessary to remove the accumulated soot before excessive back pressure is generated in the filter medium for the smooth operation of the exhaust and the engine, so that the filter medium is regenerated so that the filter medium can be used for the soot collection again. .
이러한 여과재 재생기술에는 일반적으로 연소방식이 채용되고 있으며, 전기히터, 디젤버너, 엔진스로틀링 등과 같은 외부가열장치에 의해 축적된 매연을 연소제거하는 강제재생방법과 연료에 촉매금속을 용해시키거나 여과재에 연소촉매를 도포하여 배기가스의 자체열에 의해 매연이 연소되도록 하는 자연재생방식이 있다.Such a filter medium regeneration technology generally employs a combustion regime, and is a forced regeneration method for burning and removing soot accumulated by an external heating device such as an electric heater, a diesel burner, an engine throttling, etc., And a so-called natural regeneration method in which soot is burned by the self-heating of the exhaust gas.
이러한 연소방식에 의한 여과재 재생기술의 핵심은 여과재 내부에 축적된 매연이 완전히 제거될때가지 연소가 지속될 수 있으면서도 여과재의 온도상승률과 최고도달 온도가 여과재의 물성한계를 벗어나지 않도록 연소의 속도와 강도를 조정하는 것이다.The core of the filter material regeneration technology based on this combustion method is to adjust the speed and intensity of the combustion so that the temperature rise rate of the filter medium and the maximum attained temperature do not deviate from the physical property limits of the filter medium while the combustion can be continued when the soot accumulated in the filter medium is completely removed. .
이러한 연소의 속도와 강도에 가장 중요한 변수로 작용하는 것이 매연축적량이며, 여과재, 재생기술, 엔진 등 여과장치의 특성에 적정한 매연축적량을 정하고, 적정량의 매연이 여과재 내에 축적된 상태를 파악하고 적정한 시점에서 여과재를 재생시키는 것이 필요하다.Soot accumulation is the most important factor for the speed and intensity of combustion. It is necessary to determine the appropriate amount of soot accumulation for the characteristics of the filter such as filter media, regeneration technology, and engine, and to determine the proper amount of soot accumulated in the filter medium, It is necessary to regenerate the filter medium.
상기에서 매연축적량을 측정하는 기술로서는 미국특허 제5,024,054호와 같이 엔진회전수, 여과재 전후단의 압력차, 배기가스의 온도, 엔진의 유입공기량 등을 측정하고 이에 비례하여 매연 측적량을 산정하는 방법이 있으며, 현재까지 가장 보편적으로 사용되고 있다.As a technique for measuring the soot accumulation amount, there is a method of measuring the engine rotation speed, the pressure difference between the front and rear ends of the filter medium, the temperature of the exhaust gas, the amount of the intake air of the engine, and the like in accordance with US Pat. No. 5,024,054 And is the most commonly used to date.
제5도는 종래의 매연 제거장치를 도시한 것으로서, 미국 자동차 기사협회 기술자료 제930,127호에 개재된 매연 제거장치를 보인 것으로, 이를 참조하여 종래 매연 제거장치 및 방법을 설명하면 다음과 같다.FIG. 5 shows a conventional soot removal device, which is disclosed in US Pat. No. 930,127, which is incorporated herein by reference. Referring to FIG.
종래의 매연 제거장치는 연료탱크(100)로 부터 연료를 공급받아 연소하여 동력을 발생시킬 수 있도록 된 연소기관(102)에서 배출되는 배기가스가 연소기관(102)의 후단에 설치되며 개폐밸브(104)에 의해 개폐되는 배기관(106)을 통해 외부로 배기될 때에 배기가스중에 함유되어 있는 매연을 여과장치(108)에서 제거하는 것이다.The conventional soot removal apparatus is provided with exhaust gas discharged from a combustion engine 102 which is supplied with fuel from the fuel tank 100 and is capable of generating power by burning the exhaust gas is installed at the rear end of the combustion engine 102, Soot contained in the exhaust gas when the exhaust gas is exhausted to the outside through the exhaust pipe 106 opened and closed by the exhaust pipe 106. [
상기한 여과장치(108)에는 배기가스를 여과하여 배기가스중에 함유되어 있는 매연을 포집하여 제거할 수 있도록 하는 여과재(110)가 마련되어 있으며, 이 여과재(110)를 가열하여 포집된 매연을 연소시켜 여과재(110)를 재생할 수 있도록 하는 가열수단(112)이 제공되어 있다.The filter unit 108 is provided with a filter member 110 that filters the exhaust gas to collect and remove soot contained in the exhaust gas. The filter member 110 is heated to burn the collected soot A heating means 112 is provided to enable the filter media 110 to be regenerated.
상기한 가열수단(112)은 여과재(110)의 전단에 위치하여 열을 방출할 수 있도록 하는 히터(114)와 상기 열이 외부로 손실되는 것을 방지할 수 있으며 배기가스가 통과할 수 있도록 다수의 구멍이 형성된 방열판(116)으로 이루어져 있다.The heating means 112 may include a heater 114 disposed at the front end of the filter medium 110 to discharge heat and a plurality of heaters 114, And a heat sink 116 having a hole.
그리고, 상기 히터(114)에 산소를 공급하여 연소가 용이하게 이루어지도록 하기 위하여 공기를 투입할 수 있도록 하는 송풍기(118)와 송풍기(118)로부터 공기를 상기 배기관(106)으로 유입시킬 수 있으며 개폐밸브(120)에 의해 개폐되는 송풍로(122)가 제공되어 있으며, 상기 송풍로(122)는 배기관(106)의 개폐밸브(104)후방에 위치되도록 연결되어 있다.The air can be introduced into the exhaust pipe 106 from the blower 118 and the blower 118 to allow air to be supplied to the heater 114 so as to facilitate combustion by supplying oxygen to the heater 114, An air blowing passage 122 is opened and closed by a valve 120 and the air blowing passage 122 is connected to the rear of the opening and closing valve 104 of the exhaust pipe 106.
상기와 같이 이루어지는 매연 제거장치에는 상기 여과재(110)의 재생시에도 배출되는 매연을 지속적으로 포집 제거할 수 있도록 하기 위하여 하나의 엔진에 여과재(110)가 마련되어 있는 소음기(108)를 하나 이상(일발적으로 2개)마련하고, 여과재(110)가 없는 소음기(108)를 따로 마련하여 매연을 지속적으로 포집하여 제거할 수 있고, 배기가스를 지속적으로 배출할 수 있도록 되어 있다.In order to continuously collect and remove the exhaust gas even when the filter medium 110 is regenerated, the smoke eliminator 108 may include at least one silencer 108 provided with a filter medium 110, And the muffler 108 without the filter medium 110 is separately provided to continuously capture and remove the soot and to exhaust the exhaust gas continuously.
상기한 개폐밸브(104)(120), 히터(114), 송풍기(118)는 전원부(124)에서 전원을 공급받아 구동하는 제어부(126)에 의해 제어되어 그 기능을 수행할 수 있도록 되어 있으며, 상기 제어부(126)는 엔진의 회전수를 감지하는 엔진회전수 센서(128), 엔진에 유입되는 공기량을 감지하는 엔진유입 공기량 센서(130), 여과재(110)전후단의 압력을 감지하는 압력센서(132), 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서(134) 등에서 감지 또는 측정된 각종 데이터를 연산할 수 있도록 되어있다.The open / close valve 104, the heater 114, and the blower 118 are controlled by the controller 126 that is powered by the power supply unit 124, The control unit 126 includes an engine speed sensor 128 that senses the engine speed, an engine inflow air amount sensor 130 that senses the amount of air flowing into the engine, a pressure sensor that senses pressures at the front and rear ends of the filter medium 110, A temperature sensor 132 for measuring the temperature of the exhaust gas, and a temperature sensor 134 for measuring the temperature of the exhaust gas.
상기와 같이 각종 데이터를 연산하고, 여과재(110)내의 매연축적량을 계산하여 적정한 매연량이 축적된 시점을 인지하여 매연을 연소시킴으로서, 여과재(110)를 재생할 수 있도록 하는 것이다.As described above, various data are calculated, the amount of soot accumulation in the filter medium 110 is calculated, and the time when the appropriate amount of soot is accumulated is recognized to burn the soot, thereby enabling the filter medium 110 to be regenerated.
이러한 조작은 제어부(126)에 의해 자동으로 조작되며, 이 조작프로그램은 매연 포집단계, 재생단계, 대기단계 등으로 각 부품의 동작상태에 따라 구분되어 조작이 실행된다.Such an operation is automatically operated by the control unit 126, and the operation program is classified according to the operation state of each part by the soot collecting step, the regenerating step, the waiting step, etc., and the operation is executed.
그리고, 하나의 여과재(110A)가 매연포집단계에 있을 때 또다른 여과재(110B)는 재생 또는 대기단계에 있으며, 상기 여과재(110A)가 재생 또는 대기단계에 있으면 다른 여과재(110B)는 매연포집단계에 있도록 되어 있다.When one filter medium 110A is in the soot collecting step, another filter medium 110B is in the regeneration or atmospheric step. If the filter medium 110A is in the regeneration or atmospheric step, Respectively.
이것은 두 개의 여과재(110)가 서로 매연포집단계와 재생/대기단계를 교대로 반복함으로서 배기가스가 언제나 두 개의 여과재(110)중에 하나의 여과재(110)를 통과하여 여과되고 다른 여과재(110)는 재생되어 차기의 매연포집단계로 교대될 때까지 대기하는 상태를 연속적으로 반복할 수 있어, 지속적인 배기가스의 여과를 수행항 수 있도록 되어 있는 것이다.This is because the two filter media 110 alternately repeat the soot collection step and the regeneration / standby step so that the exhaust gas is always filtered through one of the two filter media 110 and the other filter media 110 So that the state of waiting until the exhaust gas is regenerated and is alternated to the next soot collecting step can be continuously repeated so that the continuous filtering of the exhaust gas can be performed.
그리고 배기되는 배기가스의 량이 급속히 중대하거나 여과재(110)의 재생이 동시에 이루어질 수 밖에 없을 때에는 배기가스의 배출을 위하여 여과재(110)가 없는 소음기(140)를 통하여 배기가스를 배기함으로서, 엔진을 무리없이 구동할 수 있도록되어 있다.The exhaust gas is exhausted through the muffler 140 having no filter medium 110 for the exhaust of the exhaust gas when the amount of the exhaust gas exhausted is rapidly large and the regeneration of the filter medium 110 can not be achieved at the same time. So that it can be driven without the need.
상기한 바와 같은 여과재(110) 재생조작은 4단계로 나누어 자동조작 프로그램을 구성되며, 아래의 표 1은 자동조작 프로그램에 의한 각부품의 각 단계별 조작상태를 보여주고 있다.The above-described operation of regenerating the filter media 110 is divided into four steps to constitute an automatic operation program. Table 1 below shows the operation state of each step of each component by the automatic operation program.
상기의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 장치가동이 시작되면 2 내지 3분동안 1단계와 3단계상태에서 각 여과재(110)의 매연측정량을 측정하여 매연 축적량이 더 많은 여과재(110)가 매연포집단계로 가도록 선택하여 이를 시발점으로 4단계의 순환을 진행시킨다.As can be seen from Table 1, when the operation of the apparatus is started, the soot measurement amounts of the respective filter media 110 are measured in the first and third stages for 2 to 3 minutes, so that the filter media 110 having a larger soot accumulation amount So as to go to the soot collecting step and proceed to the four-step circulation with this starting point.
예를 들면 엔진시동 직후 여과재(110B)의 매연 축적량이 여과재(110A)의 매연 축적량보다 더 높은 것으로 측정되면 매연 여과장치는 3단계에서 시작하여 4단계, 1단계, 2단계의 순서로 진행하여 엔진가동 중단시까지 계속 순환되도록 되어 있다.For example, if it is determined that the soot accumulation amount of the filter material 110B is higher than the soot accumulation amount of the filter material 110A immediately after the start of the engine, the smoke filtering apparatus proceeds from step 3 to steps 4, And is continuously circulated until the operation is stopped.
상기한 표 1을 참조하여 매연 제거장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the soot removal apparatus will be described with reference to Table 1 below.
먼저, 1단계로부터 장치의 가동이 시작되면 밸브(104A)는 열리고 밸브(104B)는 닫힌 상태가 되어 여과재(110A)는 배기가스가 통과한 매연포집상태가 되고 여과재(110)B)는 배기가스 및 재생용 공기로부터 차단된 대기상태가 된다.The valve 104A is opened and the valve 104B is closed so that the filter medium 110A becomes the soot trapped state in which the exhaust gas is passed and the filter medium 110B is discharged from the exhaust gas And the air for regeneration is shut off.
여과재(110)가 모두 재생상태가 아닌 경우에는 송풍기(118)와 히터(114) 및 방열판(116)으로 구성되는 가열수단(112)은 가동되지 않으며 공기공급용 밸브(120)도 닫혀 있다.The heating means 112 constituted by the blower 118, the heater 114 and the heat radiation plate 116 are not operated and the air supply valve 120 is also closed when the filter medium 110 is not in the regeneration state.
시간이 증가함에 따라 매연포집단계에 있는 여과재(110)의 내부에 매연이 축적되어 여과재(110)의 전후단간의 배압이 증가하게 된다.As time increases, soot accumulates in the filter medium 110 in the soot collecting step, so that back pressure in the front and rear ends of the filter medium 110 increases.
이때 각종 센서 및 제어부(126)에 의해 여과재(110A)의 매연 축적량이 재생단계로의 이행시점을 위해 설정한 값에 도달된 것으로 판단되면, 밸브(104B)는 열리고 밸브(104A)는 닫혀 대기중이던 여과재(110B)는 매연포집상태로 전환되어 여과재(110B)를 통해 배기가스가 방출되고 여과재(110A)는 배기가스로부터 차단된 상태에서 재생진행 상태로 이행된다.At this time, if it is determined by the various sensors and control unit 126 that the soot accumulation amount of the filter material 110A has reached the set value for the transition to the regeneration step, the valve 104B is opened and the valve 104A is closed The filter material 110B is switched to the soot trapping state, the exhaust gas is discharged through the filter material 110B, and the filter material 110A is transferred from the exhaust gas to the regeneration progress state.
상기에서 재생진행 상태는 송풍기(118)의 가동으로 시작되어, 여과재(110A)의 재생에는 밸브(120A)가 열리고 밸브(120B)는 닫힌 상태에서 히터(114A)가 가동된다.The regeneration progress state starts with the operation of the blower 118 and the heater 120A is opened for regeneration of the filter medium 110A and the heater 114A is operated while the valve 120B is closed.
상기에서 히터(114)는 일반적으로 전원을 공급받아 발열할 수 있도록 된 전기히터가 일반적으로 사용되고 있다.The heater 114 is generally an electric heater that can generate heat by receiving power.
그리고, 여과재(110B)의 재생에서는 밸브(120A)는 닫히고 밸브(120B)가 열린 상태에서 히터(114B)가 가동된다.In the regeneration of the filter medium 110B, the valve 120A is closed and the heater 114B is activated in a state in which the valve 120B is opened.
상기와 같이 재생단계에서 송풍기(118)와 히터(114)가 가동되어 여과재(110)전단부에 축적된 매연이 점화되면 히터(114)의 가동을 중단하고 송풍기(118)만을 가동시켜도 매연의 자체 연소열에 의햐여 여과재(110)후단까지 연소가 진행된다.When the blower 118 and the heater 114 are operated in the regeneration step and the soot accumulated in the front end of the filter material 110 is ignited, the operation of the heater 114 is stopped and only the blower 118 is operated, The combustion progresses to the rear end of the filter material 110 with the heat of combustion.
따라서, 히터(114)와 송풍기(118)의 제원과 다동시간은 재생단계 진입시점의 매연 측정량에 대하여 과열되지 않는 조건에서 완벽한 재생이 가능한 빠른 시간내에 완료될 수 있도록 실험치를 근거로 결정한다.Therefore, the specifications and the variation time of the heater 114 and the blower 118 are determined on the basis of the experimental values so that the complete regeneration can be completed in a short time as long as the condition is not overheated with respect to the soot measurement amount at the regeneration step entry time.
이하, 상기와 같은 실험치를 결정하기 위한 여과재(110)의 재생실험내용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the contents of the regeneration experiment of the filter medium 110 for determining the above-mentioned experimental values will be described.
매연 제거장치를 실험함에 있어, 앤진 가동중 배압을 고려하여 재생단계 진입시점의 매연축적량을 여과재(110)당 10g으로 설정하고 30분이내에 재생이 과열없이 완료될 수 있도록 용량 24V/90A의 전기히터(114)를 10분동안, 분단 유량 25liter/min의 송풍기(118)를 30분간 가동시켰다.In testing the soot removal equipment, considering the back pressure during the operation of Anjin, the amount of soot accumulation at the entry into the regeneration stage was set at 10 g per filter element (110), and an electric heater with a capacity of 24 V / 90 A (114) was operated for 10 minutes, and the blower (118) having a flow rate of 25 liter / min was operated for 30 minutes.
상기와 같은 요령으로 작동되는 매연 제거장치를 시험엔진의 배기관(106)에 연결하고, 엔진동력계를 사용하여 여러 조건에서 여과재(110)의 재생을 실험하였다.The soot removal apparatus operated in the above manner was connected to the exhaust pipe 106 of the test engine and the regeneration of the filter medium 110 was experimented under various conditions using an engine dynamometer.
여과재(110)내의 매연축적량은 일정한 엔진 가동조건에서는 매연포집시간과 비례한 배압증가로 나타나는데 각 포집시간별 매연 측정량은 계산 프로그램에 따라 재생단계 진입시점의 매연측정량에 대한 비율로 표시하였다.The soot accumulation amount in the filter material 110 is represented by an increase in back pressure proportional to the soot collecting time under a constant engine operating condition. The soot amount per collection time is expressed as a ratio to the amount of soot measured at the entry into the regeneration step according to the calculation program.
재생 진행중의 여과재(110)내 매연의 연소상황은 직경 14.4, 길이 15.2인 여과재(110)의 중앙부에 전단에서 길이방향으로 약 3, 7, 12지점에 3개의 온도측정센서를 각 여과재(110A 및 110B)에 삽입하고 온도표시/기록장치로 연결하여 관측하였다.The combustion state of the soot in the filter medium 110 during regeneration was 14.4 , Length 15.2 7, and 12 in the longitudinal direction at the front end in the central portion of the filter medium 110, Three temperature measuring sensors were inserted into the respective filter media 110A and 110B and connected by a temperature display / recording device.
이상과 같은 재생실험을 일정한 엔진가동조건에서 매연포집시간을 증가시켜가면서 반복하였고, 실험결과는 표 2와 같다.The above-mentioned regeneration experiment was repeated while increasing the soot collection time under a constant engine operating condition. The experimental results are shown in Table 2.
상기의 표 2에서 알수 있듯이 매연이 축적되지 않은 상태인 최초의 재생실험에서온도상승은 미미하였는데, 이는 장치에 사용된 전기히터(114)가 매연을 점화시키는 기능을 할 뿐이며 매연이 축적된 여과재(110)의 재생실험에서 관측된 고온은 주로 매연 자체의 발열에 의한 것임을 보여주고 있다.As can be seen from Table 2 above, the temperature rise was negligible in the first regeneration experiment in which no soot was accumulated. This is because the electric heater 114 used in the apparatus merely functions to ignite the soot, 110) was mainly due to the heat of the soot itself.
또한 표 2의 실험결과에 의하면, 60분 축적의 경우에는 매연축적량이 부족하여 연소전파 및 여과재(110)의재생이 완전하지 못하고, 90분 축적된 경우에는 매연축적량이 과다하여 여과재(110)가 과열의 위험이 있음을 보여주고 있다.Also, according to the results of Table 2, when the accumulation of 60 minutes is short, the regeneration of the combustion radio wave and the filter media 110 is not completed and the accumulation of the filter media 110 is excessive due to the accumulation of 90 minutes. And there is a risk of overheating.
그리고, 75분 축적의 경우가 안전하게 여과재(110)를 재생시킬수 있는 최적량의 매연이 축적된 상태임을 알 수 있다.It can be seen that the accumulation of 75 minutes ensures that the optimum amount of soot that can safely regenerate the filter media 110 is accumulated.
상기와 같은 기존의 매연 제거장치에 있어 재생시 과열에 의한 여과재(110)의 파손을 방지하여 장치를 장기간 사용할 수 있는 방법은 변화무쌍하고 열악한 실제의 엔진가동 및 차량주행 조건에서 매연축적량이 표 2의 75분 축적 경우와 같은 최적재생시점을 정확하게 판단하는 것이 중요하다.The conventional method for preventing the filter element 110 from being damaged due to overheating during the regeneration so that the apparatus can be used for a long period of time has a problem in that, It is important to accurately determine the optimum reproduction time point as in the case of 75 minutes accumulation.
이를 위하여 상기와 같은 최적재생시점을 정확하게 판단하여 재생단계가 언제나 착오없이 실행될 수 있도록 관련 센서 및 전자제어장치의 신뢰성과 내구성을 고도화하는 것이 필요하다.To this end, it is necessary to improve the reliability and durability of the related sensors and electronic control devices so that the optimum playback time can be accurately determined and the playback step can be executed without error.
그러나, 배기가스와 같은 열악한 환경에서 센서의 열화 및 오염은 불가피하고, 또한 변화가 크고 급격한 엔진 및 배기가스 조건들을 유체역학적으로 해석하여 근소한 배압차로부터 계산되는 매연축적량의 값은 오차가 클 수 밖에 없다.However, deterioration and contamination of the sensor are inevitable in a harsh environment such as an exhaust gas, and the value of the soot accumulation calculated from a slight back pressure difference by hydrodynamic analysis of a large and abrupt engine and exhaust gas conditions has a large error none.
따라서, 기존의 매연축적량 측정에 의한 재생제어기술은 고장과 착오의 요인이 많고, 신뢰성 및 내구성의 개선에도 원천적인 한계가 있어 안전하게 재생을 할 수 없었다.Therefore, the regeneration control technology based on the conventional soot accumulation measurement has many causes of failure and error, and there is a limit to the originality of reliability and durability improvement, so that the regeneration control can not be safely performed.
이에 따라, 재생제어장치의 고장 또는 재생제어기술의 불완전을 가상하여 실시한 115분 매연축적후 실험의 경우에는 여과재(110)의 내부온도가 섭씨 1200도을 초과하고 따라서 여과재(110)가 파손되는 것을 표 2에서와 같이 알 수 있다.Accordingly, in the experiment after the accumulation of the 115-minute soot accumulated by simulating the failure of the regeneration control device or imperfect of the regeneration control technique, the internal temperature of the filter medium 110 exceeded 1200 degrees Celsius and thus the filter medium 110 was damaged As shown in Fig.
그러나, 상기한 바와 같은 연소에 의한 여과재 재생방법에 있어서는 재생시에 여과표면에서 발생하는 고온과 예기치 못한 매연의 발화로 인한 급격한 온도증가 등에 의해 여과재의 균열이나 용해가 발생하는 문제점이 있다.However, in the above-described method for regenerating the filter medium by combustion, there is a problem that the filter medium cracks or dissolves due to a high temperature generated on the filtration surface during the regeneration and an abrupt temperature increase due to unexpected ignition of the soot.
현재 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 매연 제거장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 첨단전자기술을 사용하여 매연 제거시스텀 전체가 자동제어되는 장치까지 개발되었지만 아직도 완벽한 해결을 이루지 못하고 있는 실정이다.In order to solve the above problems, researches on a soot removal apparatus have been actively conducted, and a system for automatically controlling the entire soot removal system using advanced electronic technology has been developed, but the system has not been completely solved yet.
또한, 상기한 바와 같은 종래의 재생방법은 변화무쌍한 장치의 사용조건과 관련되어 너무 낮은 변수들을 측정하고, 이 측정치에 의해 매연 축적량을 간접적으로 계산함으로써 제어장치가 복잡해지고 그 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.In addition, the conventional regeneration method as described above has a problem that the control device is complicated and its reliability is lowered by indirectly calculating the soot accumulation amount by measuring the parameters that are too low in relation to the usage conditions of the variable apparatus .
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 매연이 점화되어 연소가 일단 확산단계에 진입한 후에는 공기의 공급이 순간적으로 중단되어도 연소가 잠시 진정될 뿐 불씨가 남아 있어 공기를 다시 공급하면 잔존하는 불씨에 의해 연소가 바로 재개되는 현상을 발견하고 이 현상에 착안하여 안출된 것으로;In order to accomplish the above object, according to the present invention, after combustion of soot is ignited and once the combustion enters the diffusion step, even if the supply of air is momentarily stopped, the combustion is temporarily calmed down, It has been discovered that the phenomenon that the combustion is resumed immediately by the remaining flames,
본 발명의 목적은 여과재 내부의 연소진행상황이나 여과재의 열파손 위험을 직접적으로 나타낼 수 있도록 여과재의 내부온도를 직접 측정하여 재생제어에 활용함으로써, 엔진 및 배기가스의 조건등과 같은 각종 변수들을 측정하여 매연축적량을 파악하지 않고도 열파손으로부터 충분히 안전한 제어 온도 부근에서 여과재의 완벽한 재생이 이루어질 수 있도록 하는 매연 제거장치 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to directly measure the internal temperature of the filter medium so as to directly indicate the progress of combustion in the filter medium and the risk of thermal damage to the filter medium, So that a complete regeneration of the filter medium can be achieved in the vicinity of the control temperature which is sufficiently safe from heat damage without grasping the soot accumulation amount.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 매연 제거방법 및 장치는 연소기관에서 배출되는 배기가스를 내열성 여과재를 통과시켜 매연을 포집하고, 포집된 매연을 연소시켜 재생된 여과재를 다시 사용하는 것을 반복하는 방식으로된 매연 제거방법에, 매연의 연소시 여과재 내부의 온도롤 측정하여 과열현상이 인지되면 여과재로 통하는 모든 산소원을 차단하거나 산소량을 조정함으로서 연소진행을 정지시키거나 완화시켜 일정한 제어온도에서 연소가 진행되도록 하여 이루어진다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method and device for removing soot by collecting soot by passing exhaust gas discharged from a combustion engine through a heat-resistant filter medium, burning the collected soot, and reusing the regenerated filter medium In the method of removing soot by repeating method, the temperature roll inside the filter material is measured during the combustion of soot. If overheating phenomenon is recognized, all the oxygen source passing through the filter material is blocked or the amount of oxygen is adjusted to stop or relax the combustion progression, So that the combustion proceeds.
상기와 같은 매연 제거방법 및 장치는 재생단계에서 매연의 연소가 시작되어 일단 제어 온도까지 상승하면 여과재 내부온도를 산소원의 공급 유무로 제어하여 제어온도 부근에서 연소될 수 있도록 하여, 매연 연소가 제어온도부근에서 중단과 재개를 반복하게 함으로써, 여과재 내부온도를 제어온도를 경계로 하여 소폭의 하강과 상승을 반복하도록 한다.The soot removal method and apparatus as described above can control the internal temperature of the filter medium to the presence or absence of the supply of the oxygen source so that it can be burned near the control temperature once the combustion of the soot is started in the regeneration step and once the temperature rises up to the control temperature, By repeating the interruption and restarting in the vicinity of the temperature, the internal temperature of the filter medium is repeatedly lowered and raised slightly with the control temperature as the boundary.
이와 같은 연쇄반복 작용은 축적되어 있던 매연이 완전히 소진되어 더 이상의 온도상승이 불가능할 때까지 반복되며, 따라서 여과재 내부온도는 열파손으로부터 충분히 안전한 제어온도 부근에서 유지되는 동시에 여과재의 완벽한 재생도 이루어질 수 있다.This chain repetition action is repeated until the accumulation of soot is completely exhausted and no further rise in temperature is possible, so that the internal temperature of the filter medium can be maintained at a sufficiently safe control temperature from thermal breakdown, .
또한, 매연이 과포집 상태에서도 여과재의 과열이 방지되기 때문에 엔진 및 배기가스의 조건등과 같은 변수들을 측정하여 매연축적량을 파악할 필요성이 없어지므로 매연 제거장치의 구성이 단순하게 되고 신뢰성과 경제성이 향상될 수 있는 것이다In addition, since the filter medium is prevented from overheating even in the case of soot accumulation, it is unnecessary to determine the accumulation amount of the soot by measuring the parameters such as the engine and the exhaust gas condition, thereby simplifying the structure of the soot removing apparatus and improving the reliability and economy It can be
제1도는 본 발명에 의한 실시예에 따른 매연 제거장치의 개략도.FIG. 1 is a schematic view of a soot removal apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
제2도는 과다한 매연의 축적상태에서 여과재 내부온도와 연계된 공기공급 개폐밸브의 자동제어에 의한 여과재의 재생시 여과재 내부온도의 변화를 보인 그래프.FIG. 2 is a graph showing changes in the internal temperature of the filter medium during the regeneration of the filter medium by the automatic control of the air supply switching valve associated with the internal temperature of the filter medium in the accumulation state of the excessive smoke.
제3도는 과다한 매연의 축적상태에서 여과재 후단에서 배출되는 연소공기중산소농도와 연계된 공기공급 개폐밸브의 자동제어에 의하여 여과재의 재생시 측정된 여과재 내부온도의 변화를 보인 그래프.FIG. 3 is a graph showing a change in the internal temperature of the filter medium measured during the regeneration of the filter medium by automatic control of the air supply opening / closing valve associated with the oxygen concentration in the combustion air discharged from the downstream of the filter medium in the accumulation state of the excessive smoke.
제4도는 과다한 매연의 축적상태에서 여과재 후단에서 배출되는 연소공기중 이산화탄소 농도와 연계된 공기공급 개폐밸브의 자동제어에 의하여 여과재의 재생시 측정된 여과재 내부온도의 변화를 보인 그래프.FIG. 4 is a graph showing changes in the internal temperature of the filter medium measured during the regeneration of the filter medium by automatic control of the air supply opening / closing valve associated with the carbon dioxide concentration in the combustion air discharged from the downstream of the filter medium in the accumulation state of the excessive smoke.
제5도는 종래의 매연 제거장치를 보인 개략도이다.FIG. 5 is a schematic view showing a conventional smoke removing device.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 실시예의 매연 제거방법은 연소기관에서 배출되는 배기가스를 내열성 여과재를 통과시켜 매연을 포집하고 포집된 매연을 연소시켜 재생된 여과재를 다시 사용하는 것을 반복하는 방식으로 된 매연 제거방법에 있어서;In the soot removal method of this embodiment, exhaust gas discharged from a combustion engine is passed through a heat-resistant filter medium to collect soot, burned soot is collected, and the regenerated filter medium is repeatedly used.
매연의 연소시 여과재 내부의 온도를 측정하여 과열현상이 인지되면 여과재로 통하는 모든 산소원을 차단하거나 산소량을 조정함으로서 연소진행을 정지시키거나 완화시켜 일정한 제어온도에서 연소가 진행되도록 하여 이루어진다.When the temperature of the filter medium is detected by detecting the temperature of the filter medium during the combustion of the soot, if the overheating phenomenon is recognized, all the oxygen source passing through the filter medium is blocked or the amount of oxygen is adjusted to stop or slow down the combustion process so that the combustion proceeds at a constant control temperature.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 매연 제거방법을 적용할 수 있도록 된 매연 제거장치의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a soot removal apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 의한 실시예에 따른 매연 제거장치를 보인 개략도로서, 본 실시예의 매연 제거장치는 연료탱크(2)로부터 연료를 공급받아 이 연료를 압축착화하여 동력을 얻는 디젤연소기관(4)에서 동력행정을 완료하고 대기로 방출되는 배기가스내의 입자상 물질을 최적의 온도에서 여과재를 파손시키지 않고 연소시킬수 있는 수단을 제공한다.FIG. 1 is a schematic view showing a soot removal apparatus according to an embodiment of the present invention. The soot removal apparatus of the present embodiment includes a diesel combustion engine 4 for obtaining fuel by supplying fuel from a fuel tank 2, ) Provides means by which the power stroke can be completed and the particulate matter in the exhaust gas discharged into the atmosphere can be burned at an optimal temperature without damaging the filter medium.
그러한 수단은, 디젤연소기관(4)의 배기계에 연결된 배기관(6)을 통하여 나오는 배기가스내에서 입자상물질을 포집하는 여과재(8)(10)를 포함하며, 이 여과재(8)(10)에 포집된 입자상물질을 자연발화 시키기 위하여, 포집된 입자상물질의 온도를 상승시켜주는 가열수단(12)(14)을 포함한다.Such means includes a filter medium 8 (10) for collecting particulate matter in exhaust gas exiting through an exhaust pipe (6) connected to an exhaust system of a diesel combustion engine (4) And heating means (12) (14) for raising the temperature of the captured particulate matter in order to spontaneously ignite the captured particulate matter.
이 가열수단(12)(14)은 전기히터, 디젤버너, 엔진스트로틀링과 같이 외부가열장치가 사용되거나, 여과재(8)(10)에 연소촉매제를 도포하는 공지의 장치들이 사용될 수 있다.The heating means 12 or 14 may be an external heating device such as an electric heater, a diesel burner or an engine strobing, or a known device for applying a combustion catalyst to the filter material 8 and 10 may be used.
본 실시예에서는 배기관(6)을 3개로 나누어 제1브랜치(16), 제2브랜치(18), 제3브랜치(20)로 개시하고 있다.In the present embodiment, the exhaust pipe 6 is divided into three, and the first branch 16, the second branch 18, and the third branch 20 are disclosed.
이들 제1,2,3, 브랜치(16)(18)(20)에는 배기가스를 차단하거나, 대기로 방출하기 위해 각가 개폐밸브(22)(24)(26)가 설치되며, 이 개폐밸브(22)(24)(26)들을 선택적으로 제어하기 위하여 제어부(28)의 출력단에 연결하고 있다.The first, second, third, and fourth branches 16, 18, and 20 are provided with open / close valves 22, 24, and 26 for shutting off the exhaust gas or discharging the exhaust gas to the atmosphere. 22, 24, and 26 are selectively connected to the output of the controller 28.
상기에서 입자상 물질을 포집하는 여과재(8)(10)는 상기한 브랜치(16)(18)에 마련되며, 여과재(8)(10)의 재생시에도 배출되는 배기가스를 여과하여 입자상물질을 포집할 수 있도록 하기 위하여 최소한 2개이상의 브랜치(16)(18)에 각각 여과재(8)(10)를 마련함으로써, 일측의 여과재 재생시에도 타측의 여과재에 의해 배출되는 배기가스를 여과하여 배기할 수 있도록 한다.The filter media 8 and 10 for collecting the particulate matter are provided in the branches 16 and 18 and filter the exhaust gas discharged during the regeneration of the filter media 8 and 10 to collect the particulate matter (8) and (10) are provided in at least two branches (16) and (18), respectively, so that the exhaust gas discharged by the filter material on the other side can be filtered and exhausted .
또한, 상기한 배기관(6)에서 나누어지는 브랜치(16)(18)(20)들중에서 최소한 1개의 브랜치(20)에는 타 브랜치(16)(18)에 마련되어 있는 여과재(8)(10)들이 모두 재생단계에 있을 때에 디젤연소기관(4)에서 배출되는 배기가스를 외부로 배기시킬 수 있도록 하기 위하여, 여과재가 없는 비상대기상태를 유지하도록 하고 있다.The at least one branch 20 among the branches 16, 18 and 20 divided by the exhaust pipe 6 is provided with the filter media 8 and 10 provided in the other branches 16 and 18 So that the exhaust gas discharged from the diesel combustion engine 4 can be exhausted to the outside when the engine is in the regeneration stage.
상기한 제어부(28)에는 개폐밸브들(22)(24)(26)을 제어하기 위해, 상기 여과재(8)(10)의 재생주기가 설정된 재생 조작프로그램이 제공되어 있으며, 이 재생조작 프로그램은 일정한 주기를 가지며 디젤엔진의 성상이나 주행시간 또는 주행거리에 의거하여 설정된다.The control unit 28 is provided with a regeneration operation program in which regeneration cycles of the filter media 8 and 10 are set in order to control the on-off valves 22, 24 and 26, And is set based on the characteristics of the diesel engine, the running time or the running distance.
상기한 제어부(28)는, 전원부(30)에서 전원을 인가받아 여과재 재생주기에 따라 개폐밸브(22)(24)(26)를 제어하며, 여과재(8)(10)의 재생시에 재생단계에 있는 여과재(8)(10)가 마련된 브랜치(16)(18)로의 배기가스 유입이 폐쇄되도록 한다.The control unit 28 controls the opening and closing valves 22, 24 and 26 in accordance with the filter material regeneration cycle by receiving power from the power supply unit 30 and regenerating the filter media 8 and 10 So that the inflow of the exhaust gas into the branch 16 (18) provided with the filter medium 8 (10) is closed.
상기와 같이 브랜치(16)(18)가 폐쇄되면, 여과재(8)(10)에 축적된 입자상물질을 점화할 수 있도록 되어 있는 가열수단(12)(14)을 작동하여 입자상물질을 점화시키는데, 이 입자상물질의 점화 및 연소시 소모되는 산소를 공급할 수 있도록, 본 실시예의 매연 제거장치에는 산소공급수단(32)이 포함되어 있다.When the branches 16 and 18 are closed as described above, the particulate matter is ignited by operating the heating means 12 and 14 which are capable of igniting the particulate matter accumulated in the filter media 8 and 10, The soot removal apparatus of this embodiment includes oxygen supply means 32 so as to be able to supply oxygen consumed in the ignition and combustion of the particulate matter.
상기에서 산소공급수단(32)은, 산소를 발생시킬수 있도록 되어 있는 송풍기(34)와, 이 송풍기(34)에서 발생된 산소를 각 브랜치(16)(18)에 공급할 수 있도록 송풍기(34)와 각각의 브랜치(16)(18)가 연결되도록 되어 있는 송풍로(36)(38)로 되어 있으며, 상기 송풍로(36)(38)는 브랜치(16)(18)의 개폐유무와 상관없이 여과재(8)(10)에 산소를 공급할 수 있도록 개폐밸브(22)(24)의 후방에 연결되어 있다.The oxygen supply means 32 includes an air blower 34 capable of generating oxygen and a blower 34 for supplying oxygen generated from the blower 34 to the respective branches 16 and 18, And the blowing passages 36 and 38 are connected to the branches 16 and 18. The blowing passages 36 and 38 are connected to the branching ports 16 and 18, (22) (24) so that oxygen can be supplied to the valve (8) (10).
또한 상기한 송풍로(36)(38)에는 송풍기(34)에서 발생되는 산소의 여과재(8)(10)유입유무를 제어할 수 있도록 되어 있는 밸브(40)(42)가 마련되어 있으며, 이 밸브(40)(42)는 상기 제어부(28)의 출력단에 연결되어 있어, 여과재에 산소공급이 차단되거나 유입되도록 되어 있다.The blowing passages 36 and 38 are provided with valves 40 and 42 which are capable of controlling the inflow or outflow of oxygen generated from the blower 34 into the filter medium 8 or 10, (40) and (42) are connected to the output terminal of the control unit (28), so that the oxygen supply to the filter medium is blocked or introduced.
상기한 제어부(28)가 밸브들(40)(42)을 제어하여 여과재(8)(10)로의 산소공급유무를 결정할 수 있도록 하기 위해, 상기한 여과재(8)(10)에는 내부온도를 측정할 수 있도록 하는 과열감지수단(44)이 제공되어 있으며, 이 과열감지수단(44)은 상기 제어부(28)의 입력단에 연결되어 있다.In order to allow the control unit 28 to control the valves 40 and 42 to determine the presence or absence of oxygen supply to the filter media 8 and 10, The overheat sensing means 44 is connected to the input of the control unit 28. The overheat sensing means 44 is connected to the input of the control unit 28. [
본 실시예에서 상기한 과열 감지수단(44)은, 온도를 측정할 수 있도록 되어 있는 온도센서(46)로 이루어지는 것이 가장 바람직하며, 여과재(8)(10)의 내부온도를 정확히 측정할 수 있도록 여과재(8)(10)의 전단, 중단, 후단, 등에 마련되는 것이 가장 바람직하다.In this embodiment, it is most preferable that the overheat sensing means 44 comprises a temperature sensor 46 capable of measuring the temperature. In order to accurately measure the internal temperature of the filter media 8 and 10, It is most preferable to be provided on the front end, the middle end, the rear end, etc. of the filter medium 8 (10).
이것은 여과재(8)(10)의 재생시 여과재(8)(10) 내부의 온도를 정확히 측정하여 여과재(8)(10)의 파손을 방지하면서 축적된 입자상물질을 완전 연소할 수 있도록 하기 위함이다.This is to accurately measure the temperature inside the filter media 8 and 10 during the regeneration of the filter media 8 and 10 so that the accumulated particulate material can be completely burned while preventing the filter media 8 and 10 from being damaged .
상기와 같이 이루어지는 본 실시예에 따른 매연 제거장치의 작동관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the soot removal apparatus according to this embodiment will be described in detail as follows.
먼저, 여과재(8)(10)의 내부에 온도측정용으로 설치되어 있는 6개의 온도감지센서(46)중 어느 하나라도 섭씨 750도 이상이 감지되면 어떤 조작단계에서든 무조건 산소공급 밸브(40)(42) 및 여과재(8)(10)로 유입되는 배기가스를 제어하는 밸브(22)(24)를 폐쇄한다.First, if any one of the six temperature sensors 46 installed for temperature measurement is detected in the interior of the filter medium 8 (10), the oxygen supply valve 40 42 and the valves 22, 24 for controlling the exhaust gas flowing into the filter media 8, 10 are closed.
이것은 여과재(8)(10)로 유입되는 산소원들을 모두 차단하여 입자상물질의 연소를 둔화시켜 여과재(8)(10)의 내부온도를 낮추게 하기 위함이며, 이를 위하여 재생단계에서는 온도감지센서(46) 전부를 섭씨 750도 전후에서 밸브들(22)(24)(40)(42)을 폐쇄할 수 있도록 되어 있다.This is to block all the oxygen sources flowing into the filter media 8 and 10 so as to lower the internal temperature of the filter media 8 and 10 by reducing the burning of the particulate matter. The valves 22, 24, 40 and 42 can be closed at about 750 degrees Celsius.
그리고, 여과재(8)(10)의 내부온도가 모두 섭시 750도 이상이 되는 상황을 고려하여, 밸브(22)(24)(40)(42)는 모두 폐쇄하여 여과제(8)(10)가 가능한 모든산소원으로부터 차단되도록 하고, 비상대기브랜치밸브(26)를 개방하여 배기가스가 비상대기브랜치(20)로 유입되어 소음기(48)를 통과하여 배기될 수 있도록 되어 있다.The valves 22, 24, 40, and 42 are all closed so that the filtration media 8 and 10 are heated to 750 deg. The emergency air branch valve 26 is opened so that the exhaust gas can flow into the emergency atmosphere branch 20 and can be exhausted through the silencer 48. [
상기에서 첨부된 도면과 이의 설명에서는 두 개의 여과재(8)(10)를 사용한 상태에서 기술하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 한 개의 여과재만을 사용할 수도 있으며, 이 경우에는 여과재가 재생되는 동안에 매연이 방출되는 단점은 있으나, 장치가 단순해지고 제조단가가 저렴한 효과가 있다.In the above description, the two filter media 8 and 10 are used. However, the present invention is not limited thereto. Only one filter medium may be used. In this case, There is a disadvantage in that it is emitted, but the apparatus is simple and the manufacturing cost is low.
그리고 3개 이상의 여과재를 사용할 수 있으며 이 경우에는 여과재의 재생시에도 완벽하게 매연을 제거할 수 있는 장점은 있으나, 장치가 복잡해지고 제조단가가 증가하는 단점이 있다.In this case, it is possible to completely remove the soot even when the filter material is regenerated, but the disadvantage is that the apparatus becomes complicated and the manufacturing cost increases.
따라서, 본 실시예에서는 상기와 같은 점을 고려하여 두개의 여과재(8)(10)가 있는 브랜치(16)(18)와 하나의 비상대기브랜치(20)를 마련하였다.Therefore, in this embodiment, the branches 16 and 18 having the two filter media 8 and 10 and the one emergency atmosphere branch 20 are provided in consideration of the above.
상기와 같이 이루어지는 본 실시예의 매연 제거장치를 사용하여 종래 매연제거장치와 동일하게 재생실험을 시행한 결과 과도한 매연축적으로 인하여 여과재(8)(10)의 파손이 발생했던 115분 매연축적의 경우에 대한 재생시 여과재(8)(10)의 내부온도 실험결과를 얻을 수 있었고, 그 결과를 보여주는 데이터는 도 3에 도시된 바와 같다.In the case of the soot accumulation for 115 minutes in which the filter element 8 (10) was damaged due to excessive accumulation of soot as a result of the regeneration test conducted in the same manner as the conventional soot removal apparatus using the soot removal apparatus of the present embodiment, The internal temperature test results of the filter medium 8 (10) during the regeneration were obtained, and the data showing the results are as shown in FIG.
제3도에 도시된 A는 기존장치의 매연 과다포집 경우 재생시 여과재 전단부의 내부온도이고,3 is the internal temperature of the front end of the filter medium during regeneration in case of soot overflow in an existing device,
B는 기존장치의 매연 과다포집 경우 재생시 여과재 중간부의 내부온도이며,B is the internal temperature of the middle part of the filter medium during regeneration of the exhaust gas of the existing apparatus,
C는 기존장치의 매연 과다포집 경우 재생시 여과재 후단부의 내부온도이고,C is the internal temperature of the rear end of the filter medium during regeneration in case of overflow of the existing device,
D는 본 실시예에 의한 장치의 매연 과다포집 경우 재생시 여과재 전단부의 내부온도이며,D is the internal temperature of the front end of the filter medium during regeneration in case of soot overflow in the device according to the present embodiment,
E는 본 실시예에 의한 장치의 매연 과다포집 경우 재생시 여과재 중간부의 내부온도이고,E is the internal temperature of the middle portion of the filter medium during regeneration in case of soot overflow of the apparatus according to the present embodiment,
F는 본 실시예에 의한 장치의 매연 과다포집 경우 재생시 여과재 후단부의 내부온도이다.F is the internal temperature of the rear end of the filter medium during regeneration in case of soot overflow in the apparatus according to the present embodiment.
상기와 같은 결과는 매연의 과다축적 상태에서도 본 실시예에서는 여과재(8)(10)의 내부온도가 섭씨 750도 부근에서 제어되는 동시에 축적된 매연은 모두 연소되어 여과재(8)(10)의 재생이 완벽하게 이루어지는 것을 보여주고 있다.The result is that the internal temperature of the filter media 8 and 10 is controlled to be around 750 degrees Celsius in the present embodiment even in the case of excessive accumulation of soot and the accumulated soot is burned to regenerate the filter media 8 and 10 This is shown to be perfect.
본 실시예에서는 여과재(8)(10)에 촉매를 입히거나 연료에 촉매를 첨가할 경우 상기 시험과 비교하여 더 낮은 온도에서 매연연소가 진행될 수 있기 때문에 산소원 공급제어온도를 더 낮출 수 있다.In the present embodiment, since the soot combustion can proceed at a lower temperature compared to the above test when the filter material 8 (10) is coated with a catalyst or a catalyst is added to the fuel, the oxygen source supply control temperature can be further lowered.
따라서, 여과재(8)(10)의 재생이 더 안전하고 완벽하게 이루어질수 있으며, 본 실시예에 있어서, 매연의 자연발화를 강제재생방식과 자연재생방식을 병합하는 경우에는 가일층 증대된 효과를 얻을수 있다.Therefore, the regeneration of the filter media 8 and 10 can be performed more safely and completely. In this embodiment, when the forced regeneration regime and the natural regeneration regime are combined with the spontaneous ignition of the soot, .
상기에서 본 실시예의 효과를 실증하기 위하여 각 여과재(8)(10)의 중앙부에 길이방향으로 4 내지 5의 간격을 두고 4개의 온도측정센서(46)를 삽입하였으나, 이와같은 특정한 온도 측정방법에 한하여 본 실시예가 이루어지는 것은 아니다.In order to demonstrate the effect of the present embodiment described above, in the central portion of each of the filter materials 8 and 10, The four temperature measurement sensors 46 are inserted at intervals of the predetermined temperature measurement method. However, the present embodiment is not limited to such a specific temperature measurement method.
물론, 온도측정 위치가 직접적이고 많을수록 온도를 보다 정확하게 제어하여 여과재(8)(10)의 과열을 완벽하게 방지할 수 있다.Of course, as the temperature measurement position is direct and larger, the temperature can be more accurately controlled and the overheat of the filter medium 8 (10) can be completely prevented.
그리고, 본 실시예에 다른 매연 제거장치에 사용된 여과재(8)(10)의 성상이나 가열방식등 경우에 따라 재생시 나타나는 여과재(8)(10) 및 장치의 각 위치별 온도변화를 실험적으로 면밀하게 조사하여 파악된 경향과 특징에 의해 간접적 또는 작은 수의 온도측정만으로도 여과재(8)(10)의 열파손을 방지할 수 있는 제어를 충분히 할 수 있다.The change in the temperature of each of the filter media 8 and 10 and the position of the device during the regeneration according to the characteristics of the filter media 8 and 10 used in the smoke removal device according to the present embodiment, It is possible to sufficiently control the filter medium 8 (10) to prevent the thermal damage of the filter medium (8) 10 only by indirectly or by a small number of temperature measurements due to the trends and characteristics that are examined thoroughly.
본 실시예의 매연 제거장치는 상술한 바와 같은 여과재(8)(10)의 내부온도를 직접 측정하지 않고 재생제어를 할 수 있으며, 이의 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.The soot removal apparatus of the present embodiment can perform the regeneration control without directly measuring the internal temperature of the filter media 8 and 10 as described above.
재생시 여과재(8)(10)의 내부온도가 상승하면 여과재(8)(10)의 후단으로 열기가 전달되기 때문에, 여과재(8)(10)의 전단부와 후단부의 공기 온도를 측정하여 후단부 온도가 일정차이 이상으로 높은 경우 또는 후단부의 공기 온도만을 측정하여 그 온도가 일정값 이상일 경우에 산소원을 차단시키면 된다.The temperature of the air at the front end and the rear end of the filter material 8 (10) is measured, and then the temperature of the filter material (8) (10) When the end temperature is higher than a predetermined difference or only the air temperature at the rear end is measured, the oxygen source may be shut off when the temperature is higher than a predetermined value.
상기와 같은 경우에도 여과재(8)(10)의 내부온도를 여러 위치에서 직접적으로 측정하는 재생제어 방법과 동일한 효과를 얻을 수 있다.Even in such a case, the same effect as the regeneration control method of directly measuring the internal temperature of the filter media 8 and 10 at various positions can be obtained.
상기와 같은 재생제어방법에 의한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 매연 제거장치에 있어서는, 상기한 여과재(8)(10)의 전단과 후단의 온도를 측정할 수 있도록 마련되는 온도감지센서가 제공되어 있다.In the soot removal apparatus according to another embodiment of the present invention by the above regeneration control method, there is provided a temperature sensing sensor provided to measure the temperatures of the front and rear ends of the filter media 8 and 10 .
상기한 온도감지센서는 측정된 여과재(8)(10)의 전단과 후단의 온도에 대한 온도 상승폭을 연산하여 상기 산소공급수단(32)과 개폐밸브(22)(24)(40)(42)의 가동유무를 제어할 수 있도록 하기 위해 상기 제어부(28)의 입력단에 연결되어 있다.The temperature sensing sensor calculates the temperature rise width with respect to the temperatures of the front end and the rear end of the measured filter medium 8 and 10 and calculates the temperature increase width of the oxygen supply means 32 and the open / close valves 22, 24, 40, The control unit 28 is connected to the input of the control unit 28 so as to control the operation of the control unit 28.
본 실시예에 적용되는 재생제어 방법의 또다른 예를 들면 다음과 같다.Another example of the playback control method applied to the present embodiment is as follows.
이것은 상기한 여과재(8)(10)의 전단 중앙부에만 온도감지센서를 마련하고 여과재(8)(10)전단부의 과열만을 제어하는 것으로, 제어후 나머지 재생기간 동안에는 5초 내지 20초와 같은 짧은 시간 간격으로 밸브(40)(42)의 개폐를 반복시키는 것이다.This is because only a temperature sensor is provided at the front-end center portion of the filter medium 8 (10) and only the overheating of the front end of the filter medium 8 (10) is controlled. And repeatedly open and close the valves 40 and 42 at intervals.
상기와 같은 방법으로도 여과재(8)(10)의 열파손을 충분히 방지하면서 매연의 연소를 완벽하게 할 수 있어, 여과재(8)(10)의 재생이 안전하게 이루어질 수 있다.Even in the above-described method, the heat of the filter media 8 and 10 can be sufficiently prevented and the combustion of the soot can be perfected, so that the regeneration of the filter media 8 and 10 can be performed safely.
또한, 길이방향으로 짧은 여과재(8)(10)를 사용할 경우에는 여과재(8)(10)내부의 온도와 여과재(8)(10)후단에서 배출되는 배기가스의 온도간에 차이가 크지 않기 때문에 여과재(8)(10)후부의 배기가스의 온도만을 측정하여 재생제어를 수행해도 여과재(8)(10)의 열파손을 방지하면서 여과재(8)(10)의 재생을 이룰 수 있다.In the case of using the short filter media 8 and 10 in the longitudinal direction, since the difference between the temperature inside the filter media 8 and 10 and the temperature of the exhaust gas discharged from the rear end of the filter media 8 and 10 is not large, The regeneration of the filter media 8 and 10 can be accomplished while preventing the heat of the filter media 8 and 10 from being broken even if only the temperature of the exhaust gas downstream of the filter media 8 and 10 is regulated to perform regeneration control.
그리고, 본 실시예에서는 온도에 의한 재생제어 외에도 여과재(8)(10)의 후단에서 배출되는 연소가스의 산소 또는 이산화탄소의 농도를 측정하여 이 농도에 따라 산소공급을 차단하여도 여과재(8)(10)의 내부온도를 직접 측정하여 재생하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.In this embodiment, the concentration of oxygen or carbon dioxide in the combustion gas discharged from the rear end of the filter medium 8 (10) is measured in addition to the temperature-dependent regeneration control, 10 can be obtained by directly measuring and regenerating the internal temperature of the recording medium 10.
이러한 것은 매연의 연소시 공급되는 산소의 소모가 발생하고 이산화탄소가 생성하기 때문에, 여과재(8)(10)의 내부온도의 상승과 비례하여 여과재(8)(10)에서 배출되는 연소가스의 산소농도는 감소하고 이산화탄소의 농도는 증가하기 때문이다.This is because the consumption of oxygen supplied at the time of combustion of soot is generated and carbon dioxide is produced and the oxygen concentration of the combustion gas discharged from the filter medium 8 (10) is proportional to the rise of the internal temperature of the filter medium (8) And the concentration of carbon dioxide increases.
첨부된 제3도은 상기와 같은 농도측정 방법으로 여과재(8)(10)내부의 온도를 섭시 750도에서 제어한 실험 결과를 도시한 것으로 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 3 shows experimental results of controlling the temperature of the interior of the filter media 8 and 10 at a temperature of 750 ° C. by the above-described concentration measurement method.
제3도에서 G는 여과재 전단부의 내부온도이고,3, G is the internal temperature of the front end of the filter medium,
H는 여과재 중간부의 내부온도이며,H is the internal temperature of the middle portion of the filter medium,
I는 여과재 후단부의 내부온도이다.I is the internal temperature of the rear end of the filter medium.
상기와 같은 실험에서 여과재(8)(10)의 후단에서 배출되는 산소농도는 9%내지 11%로 관측되었으며, 이산화탄소의 농도는 7% 내지 10%로 관측되었다.In the experiment described above, the concentration of oxygen discharged from the rear end of the filter medium 8 (10) was observed at 9% to 11%, and the concentration of carbon dioxide was observed at 7% to 10%.
따라서, 여과재(8)(10)내부온도 대신에 산소농도를 산소공급밸브(40)(42)와 연계시켜 재생도중에 산소온도가 10%미만으로 감소되면, 그때마다 15초동안 산소공급을 중단하였다가 다시 소통되도록 하여 여과재(8)(10)의 재생작업을 수행하면 된다.Therefore, when the oxygen concentration is reduced to less than 10% during regeneration in lieu of the internal temperature of the filter medium 8 (10) in association with the oxygen supply valves 40 and 42, the oxygen supply is stopped for 15 seconds each time So that the regenerating operation of the filter media 8 and 10 can be performed.
물론, 이때에도 여과재(8)(10)를 매연포집시간 115분의 과도한 매연축적 상태에서 도 3에서와 같이 여과재(8)(10)의 과열없이 안전하게 재생할 수 있다.Of course, at this time, too, the filter medium 8 (10) can be safely regenerated without overheating of the filter medium (8) (10) as shown in Fig. 3 in an excessive accumulation state of ash for 115 minutes.
상기와 같은 재생제어방법에 의한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 매연 제거장체에 있어서는, 여과재(8)(10)의 재생시 여과재(8)(10)의 후단에서 배출되는 연소가스중의 산소농도를 측정할 수 있도록 여과재(8)(10)의 후방에 마련되는 농도감지센서가 제공된다.In the soot removal trunk according to another embodiment of the present invention by the regeneration control method as described above, oxygen in the combustion gas discharged from the rear end of the filter medium 8 (10) during the regeneration of the filter medium 8 (10) A concentration sensor provided at the rear of the filter material 8 (10) is provided so that the concentration can be measured.
상기한 농도감지센서는 측정된 산소농도를 연산하여 상기한 산소공급수단(32)의 개폐밸브(40)(42)의 가동유무를 제어하여 매연의 연소온도를 제어할 수 있도록 하기 위해 상기한 제어부(28)의 입력단에 연결되어 있다.In order to control the combustion temperature of the soot by calculating the measured oxygen concentration and controlling the operation of the open / close valves 40 and 42 of the oxygen supply means 32, (28).
또한, 이산화탄소의 농도를 산소공급밸브(40)(42)와 연계하여 재생 작업중에 이산화탄소의 농도가 8%를 초과하면 그때마다 15초 동안 산소공급을 차단하였다가 다시 소통되는 것을 반복하여도 얻어지는 효과는 동일하며, 제4도는 상기와 같은 경우에 해당하는 실험의 결과를 도시한 것으로 도 4에서 J는 여과재 전단부의 내부온도이며, K는 여과재 중간부의 내부온도이고, L은 여과재 후단부의 내부온도이다.In addition, when the concentration of carbon dioxide is connected to the oxygen supply valves 40 and 42 and the oxygen concentration is more than 8% during the regenerating operation, 4 shows the result of the experiment corresponding to the above case. In FIG. 4, J is the internal temperature of the front end of the filter medium, K is the internal temperature of the middle portion of the filter medium, and L is the internal temperature of the rear end portion of the filter medium .
상기와 같은 재생제어방법에 의한 본 발명의 또다른 실시에에 따른 매연 제거장치에 있어서는, 여과재(8)(10)의 재생시 여과재(8)(10)의 후단에서 배출되는 연소가스중의 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있으며 여과재(8)(10)의 후방에 마련되는 농도감지센서가 제공된다.In the soot removal apparatus according to another embodiment of the present invention by the regeneration control method as described above, the amount of carbon dioxide (NOx) in the combustion gas discharged from the rear end of the filter medium 8 (10) And a concentration sensor provided at the rear of the filter material 8 (10) is provided.
상기한 농도감지센서는, 측정된 이산화탄소의 농도를 연산하여 상기한 산소공급수단(32)의 개폐밸브(40)(42)의 가동유무를 제어하여 매연의 연소온도를 제어하기 위해 상기한 제어부(28)의 입력단에 연결되어 있다.The concentration sensor detects the concentration of carbon dioxide and controls the operation of the open / close valves 40 and 42 of the oxygen supply means 32 to control the combustion temperature of the soot, 28, respectively.
따라서, 본 실시예에 있어, 산소원의 개폐를 제어하기 위한 여과재(8)(10)의 내부온도측정의 의미는 여과재(8)(10)의 내부온도의 직접적 측정은 물론, 상기한 바와 같은 예와 같이 여과재(8)(10)의 내부온도와 비례하여 나타나는 여과재(8)(10)주변의 다양한 온도변화와 배기가스의 성상변화 현상들을 이용하여 재생제어하도록 할 수 있는 것이다.Therefore, in the present embodiment, the measurement of the internal temperature of the filter media 8 and 10 for controlling the opening and closing of the oxygen source is not limited to the direct measurement of the internal temperature of the filter media 8 and 10, The regeneration control can be performed by using various temperature changes around the filter media 8 and 10 and variations in the properties of the exhaust gas, which are proportional to the internal temperature of the filter media 8 and 10, as shown in FIG.
본 발명에 있어서는 상기한 바와 같은 간접적인 여과재(8)(10) 내부의 온도를 측정하는 것 이외에도 여러 가지 착안될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 착안이 가능한 여과재(8)(10) 내부온도의 간접적인 측정방법들도 본 발명에 포함된다.In the present invention, other than the above-mentioned indirect temperature measurement of the inside of the filter medium 8 (10), various points can be considered, and if the person skilled in the art is in the technical field of the present invention, Methods of indirect measurement of the internal temperature of the filter material 8 (10) are also included in the present invention.
상술한 바와 같이 여과재(8)(10)의 내부온도에 의해 산소의공급 및 차단을 제어하는 매연 제거장치 및 방법에 있어서, 장치의 조작방법 일부를 용이하게 개선하여 장치의 성능을 개선시킬 수 있다.As described above, in the soot removal apparatus and method for controlling supply and interruption of oxygen by the internal temperature of the filter media 8 and 10, a part of the operation method of the apparatus can be easily improved to improve the performance of the apparatus .
이것에 대한 또 다른 방법의 연소제어방식을 설명하면 다음과 같다.Another method of controlling the combustion is described as follows.
재생시 여과재(8)(10)의 전단부 내부온도에 의해 가열수단(12)(14)의 가동을 제어함으로써 가열수단(12)(14)의 가동으로 인한 에너지소모를 최소화 할 수 있는 것이다.The energy consumption due to the operation of the heating means 12 and 14 can be minimized by controlling the operation of the heating means 12 and 14 by the temperature inside the front end portion of the filter medium 8 and 10 during the regeneration.
이것은 여과재(8)(10)의 전단부 내부온도가 매연의 발화온도를 충분히 초과하여 섭씨 650도 정도로 상승하면, 이는 여과재(8)(10) 전단의 매연이 충분히 점화되어 후단으로 연소전파가 이미 시작된 상태를 나타내는 것으로, 이 시점에서는 가열수단(12)(14)에 에너지공급이 차단되어도 연소는 여과재(8)(10)의 후단까지 진행이 계속된다.This is because if the temperature inside the front end of the filter medium 8 (10) sufficiently exceeds the ignition temperature of the soot and rises to about 650 degrees Celsius, the soot in the front end of the filter medium 8 (10) At this point in time, even if the supply of energy to the heating means 12 (14) is interrupted, the combustion continues to the rear end of the filter media 8 (10).
따라서, 여과재(8)(10)의 전단온도 또는 여과재(8)(10)의 후단까지 진행이 계속된다.Therefore, the process proceeds to the front end temperature of the filter material 8 (10) or to the rear end of the filter material 8 (10).
따라서, 여과재(8)(10)의 전단온도 또는 여과재(8)(10)의 전단온도와 상관된 형상이 매연의 착화를 나타내는 일정값에 도달되면 외부가열이 중단되도록 제어하여, 재생시 여과재(8)(10) 가열에 필요한 외부 에너지의 소모를 절감할 수 있다.Therefore, when the shape correlated with the front end temperature of the filter media 8, 10 or the front end temperature of the filter media 8, 10 reaches a constant value indicating the ignition of the soot, the external heating is controlled to be stopped, 8) (10) Consumption of external energy required for heating can be reduced.
이러한 것은 전기히터 방식에만 국한되는 것이 아니라, 디젤버너 또는 엔진 스로틀링의 경우에도 매연이 일단 점화되면 가열수단(12)(14)의 가동을 중단하고 적정량의 산소원만을 제공함으로서 연소를 수행할 수 있도록 되어 있는 것이다.In the case of diesel burner or engine throttling, the combustion of the exhaust gas can be performed by stopping the operation of the heating means 12 and 14 and providing only a proper amount of oxygen when the soot is once ignited. .
상기와 같은 재생제어방법에 의한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 매연 제거장치에 있어서는, 여과재(8)(10)의 매연포집시간 또는 연소기관(4)의 가동시간에 대한 데이터를 측정할 수 있도록 된 감지부가 제공되어 있다.In the soot removal apparatus according to another embodiment of the present invention by the regeneration control method as described above, data on the soot collecting time of the filter media 8 and 10 or the operation time of the combustion engine 4 can be measured The detection unit is provided.
상기한 감지부는 얻어진 데이터를 연산하여 여과재(8)(10)의 재생주기에 따라, 상기한 산소공급수단(32)과 개폐밸브(22)(24)(26)의 가동유무를 제어할 수 있도록 하기 위하여 상기한 제어부(28)의 입력단에 연결되어 있다.The sensing unit calculates the obtained data and controls the operation of the oxygen supply means 32 and the open / close valves 22, 24, and 26 according to the regeneration cycle of the filter media 8 and 10 And is connected to the input of the control unit 28 for the sake of convenience.
본 발명에서는 상술한 바와 같이 매연 제거장치에 있어, 여과재(8)(10)의 내부에 매연이 과도하게 축적되는 것을 예방할 필요성이 없다.In the present invention, as described above, there is no need to prevent excessive accumulation of soot in the filter media (8) and (10) in the soot removal device.
따라서, 본 발명에 의하면 기존의 매연 제거장치와 같이 엔진 및 배기가스등 장치의 주변조건들을 측정하고 해석할 복잡한제어기술이 필요없는 간단하고 편리하게 매연을 제거할 수 있는 것이다.Therefore, according to the present invention, it is possible to simply and conveniently remove the soot without the need for a complicated control technique for measuring and analyzing the ambient conditions of the device such as the engine and the exhaust gas, as in the conventional smoke removing device.
또한, 엔진 및 배기가스 등의 조건과 무관하게 사용할 수 있는 장치는 차종이나 엔진형식등 적용대상의 제원에 따른 변경작업이 비교적 단순하기 때문에 본발명에 의한 산소원 개폐에 의한 여과재 내부온도 제어원리를 응용한 매연 제거 장치는 기존 장치들과 비교하여 범용성 및 경제성 면에서 탁원한 효과를 얻을 수 있다.In addition, since apparatuses that can be used irrespective of the conditions of the engine and the exhaust gas are relatively simple to change depending on specifications of the object such as vehicle type and engine type, the principle of controlling the internal temperature of the filter medium by opening / The applied soot removing device can obtain a good effect in terms of versatility and economy compared to existing devices.
일 예를 들면 여과재 내부온도에 의한 산소원 개폐에 의한 산소원의 개폐를 통해 과도한 매연조건에서도 과열없는 재생이 가능하기 때문에 매연 포집량계측을 위해 필요한 기존의 센서와 계산장치를 모두 제거하고 단순히 장치 및 엔진이 가동된 일정시간 또는 차량이 주행한 일정거리를 주기로 매연 포집 단계와 재생단계를 반복시켜도 무방하다.For example, it is possible to regenerate without overheating even in excessive soot condition by opening and closing the oxygen source by opening and closing the oxygen by the inner temperature of the filter medium. Therefore, it is possible to remove all the existing sensors and calculation devices required for the soot collection amount measurement, And the soot collecting step and the regenerating step may be repeated at a predetermined time when the engine is running or at a predetermined distance when the vehicle travels.
즉 본 발명에 의한 매연 제거장치는 시간 또는 주행거리와 온도만이 입력되는 간단한 전자제어장치에 의해 안전하게 작동될 수 있는 것이다.That is, the smoke removing device according to the present invention can be safely operated by a simple electronic control device in which only the time or the traveling distance and the temperature are inputted.
이와같이 일정시간의 매연포집단계를 갖는 장치에 있어, 매연포집시간 및 주행거리는 상기한 표 1의 90분 축적의 경우와 같이 약간은 과도하게 매연이 축적되어 재생시 연소가 원활하게 전파될 수 있도록 길게 설정하는 것이 본 발명을 적용하는데 있어서 가장 바람직하다.In the apparatus having the soot collecting step of the predetermined time, the soot collecting time and the traveling distance are set so that the soot is accumulated to some extent excessively as in the case of the accumulation of 90 minutes in Table 1, It is most preferable to apply the present invention.
그러나, 매연포집주기가 짧게 정해진 경우라도 불충분한 매연축적으로 인하여 불완전 재생이 처음에는 수차 반복되겠지만 결국에는 매연이 충분히 축적되는 상태에 도달하게 되어 완전 재생이 이루어질 수 있다.However, even if the soot collection cycle is short, incomplete regeneration may be repeated at the beginning due to insufficient soot accumulation, but eventually the soot accumulates sufficiently and the complete regeneration can be achieved.
상기한 바와 같이 포집주기가 너무 길게 정해진 경우에는 매연이 과도하게 축적되지만 본 발명에 의한 온도제어기능에 의해 과열없이 안전한 재생이 이루어지기 때문에 매연포집주기의 정확한 설정이 본 발명의 목적을 실현함에 있어서 결정적인 영향을 주는 요소는 아니다.As described above, when the collection period is set too long, the soot accumulates excessively. However, because the temperature control function according to the present invention enables safe regeneration without overheating, accurate setting of the soot collection period realizes the object of the present invention It is not a decisive factor.
추가하여, 본 발명에 있어서는 제어변수가 포집주기와 제어온도로서 단 두가지에 불과하기 때문에 장착대상에 따라 적절한 포집주기와 제어온도를 필요에 따라 일일이 언제라도 외부에서 간단히 제어변수를 변경할 수 있기 때문에, 적용되는 전자제어장치의 개발과 사용이 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, since the control variables are only two types of the collection period and the control temperature, it is possible to easily change the control parameters at any time from the outside depending on the collection cycle and the control temperature, It can be easily obtained if the development and use of the applied electronic control device is made by a person having ordinary skill in the art.
또한, 재생시 여과재 내부온도의 결과에 따라 매연포집주기를 계속 수정해가는 계산 프로그램을 전자제어장치에 내장시켜 가변적 매연포집주기를 사용함으로써 장착대상마다 개별적인 장치조작변수의 최적화가 용이하게 자동적으로 달성되게 할 수 있는 것이다.In addition, a calculation program which continuously corrects the soot collecting cycle according to the result of the internal temperature of the filter medium during the regeneration is built in the electronic control device, and the variable soot collecting cycle is used to automatically optimize the individual device operating parameters I can do it.
상술한 바와 같이 본 발명의 매연 제거장치 및 방법을 응용한 새로운 매연 제거장치를 구체적으로 설명하였지만, 상기 예에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.As described above, a new soot removal apparatus using the apparatus and method for removing soot of the present invention has been specifically described. However, the scope of the present invention is not limited to the above examples.
또한, 본 발명은 연소를 통해 매연을 제거하고 여과재를 재생하는 모든 종류와 형상의 여과재에 대하여 적용될 수 있는 것이다.Further, the present invention can be applied to filter materials of all kinds and shapes that remove soot through combustion and regenerate the filter material.
상기에서와 같이 본 발명의 매연 제거장치 및 방법은 재생단계에서 매연의 연소가 시작되어 일단 제어 온도까지 상승하면 여과재 내부온도를 산소원의 공급량에 의해 제어하여 제어온도 부근에서 연소될 수 있도록 하여, 매연 연소가 제어온도부근에서 중단과 재개를 반복하게 함으로써, 여과재 내부온도를 제어온도를 경계로 하여 소폭의 하강과 상승을 반복되도록 하여 축적되어 있던 매연이 완전히 소진되어 더 이상의 온도상승이 불가능할 때까지 반복되며, 따라서 여과재 내부온도는 열파손으로부터 충분히 안전한 제어온도 부근에서 유지되는 동시에 여과재의 완벽한 재생도 이루어질 수 있도록 함고 동시에 매연이 과포집상태에서도 여과재의 과열이 방지되기 때문에 엔진 및 배기가스의 조건등과 같은 변수들을 측정하여 매연 축적량을 파악할 필요성이 없어지므로 매연 제거장치의 구성이 단순하게 되고 신뢰성과 경제성이 향상될 수 있는 것이다.As described above, in the soot removing apparatus and method of the present invention, when combustion of soot is started in the regeneration step, once the temperature rises to the control temperature, the internal temperature of the filter medium is controlled by the supply amount of the oxygen source, The soot combustion is repeatedly stopped and restarted near the control temperature, so that the inside temperature of the filter medium is repeatedly raised and lowered slightly with the control temperature as the boundary, until the accumulated soot is completely exhausted, So that the internal temperature of the filter medium is maintained at a sufficiently safe control temperature from the thermal breakdown and at the same time the filter medium can be completely regenerated and at the same time the filter medium is prevented from overheating even in the over- To determine the amount of soot accumulation It eliminates the need because the configuration of the particulate removal device is simple to reliable and economic efficiency can be improved.
Claims (15)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960038584A KR100199929B1 (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Device and method for smoke removal |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980072771A (en) * | 1997-03-07 | 1998-11-05 | 조규향 | Regenerative temperature controller for the removal of particulate matter from diesel vehicles |
| KR100489641B1 (en) * | 1997-03-18 | 2005-08-30 | 에스케이 주식회사 | Control method for preventing high temperature regeneration of diesel fuel filter |
-
1996
- 1996-09-06 KR KR1019960038584A patent/KR100199929B1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
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| KR100489641B1 (en) * | 1997-03-18 | 2005-08-30 | 에스케이 주식회사 | Control method for preventing high temperature regeneration of diesel fuel filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR19980020195A (en) | 1998-06-25 |
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