KR100766725B1 - Exhaust gas purifying device for diesel engine with exhaust gas recirculation line - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 배기 가스 정화장치를 나타낸 것이고,1 shows an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention,
도 2는 배기가스 재순환율(EGR Rate)에 따른 NOx 및 PM의 변화를 나타낸 그래프이고, 2 is a graph showing the change of NOx and PM according to the exhaust gas recycle rate (EGR Rate),
도 3은 DeNOx 촉매층이 한 층인 경우를 나타낸 것이며,Figure 3 shows the case where one DeNOx catalyst layer,
도 4는 DeNOx 촉매층이 여러 층인 경우를 나타낸 것이다.4 shows a case where the DeNOx catalyst layers are several layers.
<도면의 부호에 대한 설명><Description of Symbols in Drawings>
1 : 질소산화물 저감촉매(DeNOx 촉매)부 2 : 입자 제거 필터(DPF)부1: Nitrogen oxide reduction catalyst (DeNOx catalyst) part 2: Particle removal filter (DPF) part
3 : 디젤 분사 인젝터 4 : 배기가스재순환(EGR) 라인3: diesel injection injector 4: exhaust gas recirculation (EGR) line
5 : 흡기매니폴드 6 : 터보차져5: intake manifold 6: turbocharger
6a: 컴프레셔(compressor) 6b: 터빈(turbine)6a:
7 : 디젤엔진 8 : 공기필터7: diesel engine 8: air filter
9 : 인터쿨러(intercooler) 10: 디젤분사제어장치 9: intercooler 10: diesel injection controller
11: 연료탱크 11: fuel tank
본 발명은 디젤 엔진의 배기가스 중에 포함되는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(particulate matter, PM)를 효율적으로 정화하는 디젤 엔진의 배기 정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a diesel engine exhaust purification apparatus for efficiently purifying nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM) contained in exhaust gas of a diesel engine.
디젤엔진은 저연비이면서 우수한 신뢰성을 바탕으로 자동차, 선박, 일반산업용 등 산업 전반에서 사용 용도가 다양하고, 고출력 및 고부하 운전이 가능하여 수요가 계속 증가하고 있다. 또한, 저연비 차량을 목표로 추진되고 있는 3L 자동차 프로그램(Car Program) 또는 슈퍼카 프로젝트(Super Car Project)에서 디젤엔진 채용이 기정 사실화되고 있어 디젤엔진 차량의 증가가 예상되고 있다. 그러나, 선진 각국에서 이러한 디젤자동차가 총 대기오염의 40%를 차지할 정도로, 대기오염의 주범으로 인식되고 있기도 하다. Diesel engines are low in fuel consumption and have excellent reliability, and are widely used in industries such as automobiles, ships, and general industries. In addition, the adoption of diesel engines in the 3L Car Program or Super Car Project, which is being promoted for low fuel consumption vehicles, is being actualized, and the increase of diesel engine vehicles is expected. However, in advanced countries, such diesel vehicles account for 40% of the total air pollution, and are recognized as a major cause of air pollution.
이에 대응하기 위하여 각국에서는 디젤엔진의 배기가스 규제를 강화시키고 있다. 이러한 디젤자동차의 대기오염은 주로 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM)에 의해 발생한다. 따라서, 디젤자동차 배기 규제의 주요한 대상물질은 질소산화물과 입자상 물질이며, 이의 대응기술로는 연료 분사시기 지연과 배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation)에 의한 질소산화물 농도 저감과, 입자상 물질을 저감하기 위한 엔진의 연소 성능 개선 및 개량에 중점을 두고 개발되었다.To cope with this, countries are tightening emission regulations for diesel engines. Air pollution of these diesel vehicles is mainly caused by nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM). Therefore, the main targets of diesel vehicle emission regulation are nitrogen oxides and particulate matters, and the countermeasures for the reduction of nitrogen oxide concentrations due to the delay of fuel injection timing and exhaust gas recirculation, and the reduction of particulate matters. It was developed with the focus on improving and improving the combustion performance of the engine.
질소산화물을 저감하기 위한 방법은 환원제를 이용하여 촉매 상에서 질소산 화물을 질소와 산소로 환원하는 선택적 촉매 환원반응(SCR, Selective Catalytic Reduction)이 사용되고 있다.As a method for reducing nitrogen oxides, a selective catalytic reduction (SCR) method of reducing nitrogen oxides to nitrogen and oxygen on a catalyst using a reducing agent is used.
이때 상기 선택적 촉매 환원 반응에 사용되는 환원제로는 암모니아, 우레아, 탄화수소를 사용할 수 있으나, 암모니아, 우레아 등은 별도로 공급이 가능한 인프라가 필요한 단점이 있어 탄화수소가 선호되고 있으며, 그 유형으로는 경유, 등유, 프로필렌, 프로판, 에틸렌, 부틸렌, 메탄 등이 있다. In this case, as the reducing agent used in the selective catalytic reduction reaction, ammonia, urea, and hydrocarbons may be used, but ammonia and urea have a disadvantage in that an infrastructure that can be supplied separately is preferred, and hydrocarbons are preferred. , Propylene, propane, ethylene, butylene, methane and the like.
한편, PM 저감 방법으로는 디젤 입자 필터(Diesel particulate filter, DPF) 방식이 널리 사용되고 있으며, 필터에 포집된 PM을 연속적으로 재생하는 방법에 따라 연속재생식, 강제재생식으로 나눌 수 있다. 연속재생식 방법은 DPF 전단에 설치된 산화촉매에 의해 NO를 NO2로 전환하여 PM을 재생하는 방식이고, 보다 능동적으로 재생하기 위해 강제적으로 필터의 온도를 높일 수 있는 보조 기구를 사용하는 것이 강제재생식이다. 강제재생식으로는 DPF상에 전극을 형성하여 방전시키거나, 전기히터를 이용하여 필터의 온도를 높이거나 DPF 전단부에 플라즈마 반응기를 설치하여 재생하는 방법 또는 디젤을 분사하여 연소하는 방법 등이 있다. On the other hand, the diesel particulate filter (DPF) method is widely used as a PM reduction method, and may be divided into continuous regeneration and forced regeneration according to a method of continuously regenerating PM collected in the filter. The continuous regeneration method is a method of regenerating PM by converting NO into NO 2 by an oxidation catalyst installed at the front end of the DPF, and forcibly regenerating the forced regeneration by using an auxiliary device capable of forcibly increasing the temperature of the filter. Expression Forcible regeneration may be performed by forming an electrode on the DPF and discharging it, increasing the temperature of the filter using an electric heater, or installing a plasma reactor at the front end of the DPF or regenerating by injecting diesel. .
종래 디젤엔진의 배기 정화 장치로 배기 통로 상류 측에 산화 촉매를 담지한 DPF를 배치하고 하류측에 탄화수소 선택환원식 질소산화물 저감촉매(DeNOx 촉매)를 배치하고, 상기 DPF와 DeNOx 촉매 사이에 연료 분사 인젝터를 설치한 배기 정화시스템이 알려져 있다. A conventional diesel engine exhaust purifier is provided with a DPF carrying an oxidation catalyst on the upstream side of the exhaust passage, a hydrocarbon selective reduction nitrogen oxide reduction catalyst (DeNOx catalyst) on the downstream side, and fuel injection between the DPF and the DeNOx catalyst. Exhaust purification systems with injectors are known.
그러나, 상기 종래 배기 정화 장치는 중온 대역에서 질소산화물 및 입자상 물질을 포함하여 CO 및 THC(Total Hydrocarbon)를 동시에 효과적으로 제거하기에는 역부족이었다.However, the conventional exhaust purification apparatus is insufficient to effectively remove CO and THC (Total Hydrocarbon) simultaneously including nitrogen oxide and particulate matter in the middle temperature zone.
한편, 배기가스재순환(EGR) 시스템은 질소산화물을 저감하기 위해 사용되어온 기술로서 일반적으로는 터보차져의 터빈 후단으로부터 터보차져의 컴프레셔 전방으로 배기가스를 유입하여 엔진의 연소 온도를 낮춤으로써 NOx를 저감하는 방법으로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 방법은 터보차져 터빈 에서 배출되는 배기가스에 다량의 입자상물질이 함유되어 있어 엔진의 부하를 유발하고, 또한 연비를 낮추는 문제점이 있으며 또한, EGR율이 증가함에 따라 NOx는 감소하지만 PM이 증가하는 경향이 있어, EGR을 적용하여 NOx를 저감하는데 한계가 있다. 또한, 종래의 배기가스재순환(EGR) 시스템은 엔진 제어 장치에 의해 조절되는 밸브 및 재순환되는 배기 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러(cooler)를 구비하므로 장치 구성이 복잡하여 엔진의 레이아웃(Lay-out)이 좋지 않을 뿐만 아니라, 그에 따른 효과도 높지 않아 적용상 불리한 점이 있다.On the other hand, the exhaust gas recirculation (EGR) system is a technique that has been used to reduce nitrogen oxides. In general, the exhaust gas is introduced from the rear end of the turbocharger to the compressor of the turbocharger to reduce the NOx by lowering the combustion temperature of the engine. It has been used in a way. However, this method has a problem in that the exhaust gas discharged from the turbocharger contains a large amount of particulate matter, causing an engine load and lowering fuel economy. Also, as the EGR rate increases, the NOx decreases but the PM There is a tendency to increase, and there is a limit to reducing NOx by applying EGR. In addition, the conventional exhaust gas recirculation (EGR) system is equipped with a valve controlled by the engine control device and an EGR cooler for lowering the temperature of the exhaust gas being recirculated, so that the configuration of the device is complicated, and thus the layout of the engine is laid out. ) Is not only good, but the effect is also not high, there is a disadvantage in the application.
종래 EGR 시스템의 문제점을 개선하기 위한 특허로서 대한민국 등록특허공보 제367666호에서는 입자 제거 필터의 일측과 터보차져의 블로우의 전방을 잇는 배기가스재순환(EGR) 라인을 개시하고 있다. 상기 특허에서 배기가스재순환 라인은 엔진조절장치나 EGR 쿨러 등을 구비하지 않고 배기가스의 일부를 재순환하여 장치 구성의 용이성 측면에서 개선을 하고자 하였으나, EGR만으로는 질소산화물 저감효율이 높지 않기 때문에 실질적으로 배기가스 내의 질소산화물 저감 효율이 낮은 단점이 있다.As a patent for improving the problems of the conventional EGR system, Korean Patent Publication No. 367666 discloses an exhaust gas recirculation (EGR) line connecting one side of the particle removal filter and the front of the blower of the turbocharger. In the above patent, the exhaust gas recirculation line is intended to improve in terms of ease of device configuration by recirculating a part of the exhaust gas without providing an engine control device or an EGR cooler, but since the EGR alone does not have high nitrogen oxide reduction efficiency, it is substantially exhausted. There is a disadvantage of low nitrogen oxide reduction efficiency in the gas.
또한, EGR 및 DeNOx 촉매를 병용하는 배기가스 정화 장치가 미국특허 제5924280호에 개시되어 있으나, 상기 특허는 DeNOx 촉매의 상단으로부터 흡기매니폴드로 배기가스를 재순환하는 EGR 시스템을 개시하고 있어 상술한 바와 같이 입자상 물질이 다량 함유된 배기가스를 재순환함으로써 엔진의 부하를 유발하고 엔진의 연소 효율을 더욱 저하시킬 수 있는 단점이 있으며, EGR 밸브 및 이를 구동하기 위한 제어장치가 포함되어 있어 장치 구성이 복잡한 단점을 가지고 있다.In addition, although an exhaust gas purification apparatus using EGR and DeNOx catalysts is disclosed in US Patent No. 5924280, the patent discloses an EGR system for recycling exhaust gas from the upper end of the DeNOx catalyst to the intake manifold. As described above, the exhaust gas containing a large amount of particulate matter is recycled to cause an engine load and further reduce the combustion efficiency of the engine. The EGR valve and a control device for driving the engine include a complicated device configuration. Have
본 발명자들은 대한민국특허출원 제2005-0102494호에서 배기가스 흐름에 대하여 상류로부터 순차적으로 질소산화물저감촉매(LNC)와 입자 제거 필터(DPF)가 구비되고, LNC 상단에 디젤 분사 인젝터가 설치된 배기가스 정화 장치를 출원한 바 있다. 상기 특허에서는 질소산화물 저감 효율이 종래의 배기 가스 정화시스템에 비해 우수한 장점이 있으나, 최근에 더욱 더 강화된 질소산화물 저감 효율에 대한 요구에 부응하기 위한 배기가스 정화장치를 개발하기 위하여 배기가스재순환(EGR) 라인을 더 구비하는 배기가스 정화 장치를 개발하게 되었다.The inventors of the present invention in the Republic of Korea Patent Application No. 2005-0102494 is provided with a nitrogen oxide reduction catalyst (LNC) and a particle removal filter (DPF) sequentially from the upstream with respect to the exhaust gas flow, the exhaust gas purification installed with a diesel injection injector on top of the LNC The device has been filed. In this patent, although the nitrogen oxide reduction efficiency is superior to the conventional exhaust gas purification system, in order to meet the demand for more enhanced nitrogen oxide reduction efficiency in recent years, exhaust gas recirculation ( EGR) has further developed an exhaust gas purification device.
따라서, 본 발명은 질소산화물저감촉매(LNC) 및 입자제거필터(DPF)를 포함하는 배기 가스 정화 장치에 있어서, 질소산화물 저감 성능을 현저히 향상시킨 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치를 제공하는 데 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine, in which an exhaust gas purification apparatus including a nitrogen oxide reduction catalyst (LNC) and a particle removal filter (DPF) is significantly improved. have.
또한, 본 발명은 실제 자동차 배기 가스 온도인 250 ~ 600 ℃에서 질소산화물 저감 성능이 매우 우수하며, 입자상 물질의 제거 효율이 높고 동시에 CO, THC 등을 제거할 수 있는 디젤엔진의 배기 가스 정화 장치를 제공하는데 있다.In addition, the present invention is very excellent in reducing the nitrogen oxide at the actual exhaust gas temperature of 250 ~ 600 ℃, high efficiency of removing particulate matter and at the same time can be removed from the exhaust gas purification device of a diesel engine that can remove CO, THC and the like. To provide.
본 발명자들은 상기의 목적을 달성하고자 노력한 결과, 질소산화물 저감 촉매와 입자 제거 필터가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 질소 산화물 저감 촉매의 전단부에 디젤 분사 인젝터가 설치되고, 입자제거 필터의 후단으로부터 배기가스의 일부를 흡기매니폴드로 유도하기 위한 배기가스재순환(Exhaust gas recirculation;이하 EGR) 라인을 구비하는 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치를 발명하기에 이르렀다.The present inventors have endeavored to achieve the above object, and as a result, a nitrogen oxide reduction catalyst and a particle removal filter are sequentially provided upstream with respect to the flow of the exhaust gas, and a diesel injection injector is installed at the front end of the nitrogen oxide reduction catalyst, An exhaust gas purifying apparatus of a diesel engine provided with an exhaust gas recirculation (EGR) line for guiding a part of the exhaust gas to the intake manifold from the rear end of the removal filter has been invented.
본 발명은 디젤 엔진의 배기가스 중에 포함되는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(particulate matter, PM)를 효율적으로 정화하는 디젤 엔진의 배기 정화 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 질소산화물 저감 촉매와 입자 제거 필터가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 상기 질소산화물 저감 촉매의 전단부에 디젤 분사 인젝터가 설치되고, 입자 제거 필터의 후단으로부터 배기가스의 일부를 흡기매니폴드로 유도하기 위한 배기가스재순환 라인을 구비하며, 별도의 EGR 조절밸브나 EGR 제어장치를 포함하지 않는 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치를 제공한다.The present invention relates to an exhaust purification apparatus of a diesel engine for efficiently purifying nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM) contained in exhaust gas of a diesel engine, and more particularly, a nitrogen oxide reduction catalyst and particles. A removal filter is provided sequentially upstream with respect to the flow of exhaust gas, and a diesel injection injector is installed at the front end of the nitrogen oxide reduction catalyst, and for introducing a part of the exhaust gas to the intake manifold from the rear end of the particle removal filter. Provided is an exhaust gas purification device for a diesel engine having an exhaust gas recirculation line and not including a separate EGR control valve or an EGR control device.
또한, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치는 산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst;DOC)를 더 포함할 수 있으며, 산화촉매의 위치는 디젤분사인젝터 전단, 디젤 분사 인젝터와 질소산화물 저감촉매 사이, 질소산화물저감촉매와 입자제거필 터 사이, 또는 입자제거 필터와 배기가스재순환라인의 유입부 사이에 위치할 수 있으며, 상기 위치에 하나 이상의 산화촉매를 구비할 수 있다.In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention may further include a diesel oxidation catalyst (DOC), the location of the oxidation catalyst is the front end of the diesel injection injector, between the diesel injection injector and the nitrogen oxide reduction catalyst, nitrogen oxide reduction It may be located between the catalyst and the particle removal filter, or between the particle removal filter and the inlet of the exhaust gas recirculation line, it may be provided with one or more oxidation catalyst in the position.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치는 디젤을 분사하여 질소산화물 저감 촉매부(이하 'DeNOx 촉매부'라 함.)에서 NOx를 저감하며, 디젤 연소에 의해 입자 제거 필터(이하 'DPF'라 함.)부에 축적된 입자상 물질(PM)을 제거하고, 동시에 CO 및 THC(Total Hydrocarbon)를 제거한다. 또한, 상기 DPF의 후단으로부터 배기가스의 일부를 흡기매니폴드로 유도하기 위한 배기가스재순환(이하 'EGR'이라 함.) 라인을 구비함으로써 NOx를 더욱 더 저감하는 배기 가스 정화장치를 개시한다.The exhaust gas purifying apparatus of the diesel engine according to the present invention reduces the NOx in the nitrogen oxide reduction catalyst portion (hereinafter referred to as the 'DeNOx catalyst portion') by injecting diesel, and removes particles by diesel combustion (hereinafter referred to as 'DPF'). Removes particulate matter (PM) accumulated in the unit and simultaneously removes CO and THC (Total Hydrocarbon). Also disclosed is an exhaust gas purifier that further reduces NOx by providing an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as "EGR") line for guiding a part of the exhaust gas from the rear end of the DPF to the intake manifold.
본 발명에 따른 배기 가스 정화장치에서는 EGR 라인을 구비함으로써 NOx가 일부 감소되며, 배기 가스 통로에 구비된 DeNOx 촉매에서 제거되므로 종래의 배기가스 정화장치에 비해 보다 효과적으로 질소산화물을 제거할 수 있다. 또한, DeNOx 촉매부 후단에 구비된DPF에 코팅된 촉매에 의해 추가적으로 질소산화물이 제거되므로 종래의 배기가스 정화장치에 비해 질소산화물 저감 효율이 월등히 우수한 장점이 있으며, 특히 250 ~ 350 ℃의 중온 대역에서 전환율이 높아지는 장점을 가지게 되었다.In the exhaust gas purifier according to the present invention, the NOx is partially reduced by providing the EGR line, and the NOx catalyst is removed from the DeNOx catalyst provided in the exhaust gas passage, so that the nitrogen oxides can be more effectively removed than the conventional exhaust gas purifier. In addition, since nitrogen oxides are additionally removed by the catalyst coated on the DPF provided at the rear of the DeNOx catalyst part, the nitrogen oxide reduction efficiency is much superior to the conventional exhaust gas purifier, and particularly in the medium temperature zone of 250 to 350 ° C. This has the advantage of increasing conversion rates.
또한, 본 발명에서 입자상물질은 DPF부에서 대부분 제거되는데, DeNOx 전단에서 디젤을 분사하는 경우 DeNOx 촉매를 통과하면서 디젤이 균일하게 분포하게 되 어 DPF의 재생온도를 낮출 수 있었다.In addition, in the present invention, the particulate matter is mostly removed from the DPF portion, when the diesel injection in the front of the DeNOx was passed through the DeNOx catalyst to uniformly distribute the diesel was able to lower the regeneration temperature of the DPF.
나아가, 본 발명은 종래 배기 가스 정화 장치에서 제거하던 CO 및 THC를 보다 효과적으로 제거할 수 있다.Furthermore, the present invention can more effectively remove CO and THC which have been removed by the conventional exhaust gas purification apparatus.
CO는 DeNOx 촉매에서는 제거가 되지 않으므로, DeNOx 촉매만 있는 경우에는 오히려 CO가 증가하게 된다. 그러나 본 발명에서는 DPF 부의 백금족 성분으로 인해 200 ℃이상에서 CO를 효과적으로 제거할 수 있게 된다.Since CO is not removed from the DeNOx catalyst, CO is increased when only the DeNOx catalyst is present. However, in the present invention, it is possible to effectively remove CO at 200 ° C. or more due to the platinum group component of the DPF part.
THC의 경우에도, DeNOx 촉매에서는 제거가 되지 않는다. 특히, 질소산화물을 제거하기 위하여 디젤을 환원제로 분사하는 경우에는 그러하지 아니한 경우에 비하여 보다 많은 HC(Hydrocarbon)가 배기 가스 중에 포함되게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 DeNOx 촉매를 통과하면서 증가된 미반응 HC를 DPF 부에서 효과적으로 제거할 수 있다.Even in the case of THC, it is not removed from the DeNOx catalyst. In particular, when the diesel is injected into the reducing agent to remove the nitrogen oxide, more HC (Hydrocarbon) is included in the exhaust gas than in the case where the diesel is injected into the reducing agent. In order to solve this problem, the present invention can effectively remove the unreacted HC increased while passing through the DeNOx catalyst in the DPF part.
또한, 산화촉매(DOC)를 디젤분사인젝터 전단, 디젤 분사 인젝터와 질소산화물 저감촉매 사이, 질소산화물저감촉매와 입자제거필터 사이, 또는 입자제거 필터와 배기가스 재순환라인의 유입부 사이에, 하나 이상 구비하는 경우 배기가스 중의 NO를 NO2로 전환하여 DPF에서 재생을 원할하게 할 수 있으며, 가용성 유기분획을 포함한 THC의 제거 효율을 높일 수 있다.In addition, one or more oxidation catalysts (DOC) may be placed at the front of the diesel injection injector, between the diesel injection injector and the nitrogen oxide reduction catalyst, between the nitrogen oxide reduction catalyst and the particle removal filter, or between the particle removal filter and the inlet of the exhaust gas recirculation line. When provided, NO in exhaust gas can be converted to NO 2 to facilitate regeneration in DPF, and the efficiency of removing THC including soluble organic fraction can be improved.
본 발명의 일 실시예로서 디젤엔진의 배기 통로에 삽입되는 배기 가스 정화장치를 도 1에 나타내었다. 도 1에 따르면 배기 가스의 흐름에 따라 상류측에 DeNOx 촉매부(1)가 구비되고 이에 직렬로 DPF부(2)가 구비되며, DeNOX 촉매부의 전단부에 디젤 분사 인젝터(3)가 설치되어 있으며, DPF부 후단과 엔진의 터보차져의 컴프레셔 상단에 위치한 흡기매니폴드(5)를 잇는 EGR 라인(4)가 구비되어 있다. 본 발명에 따른 EGR 시스템은 추가적인 EGR 쿨러, EGR 밸브 및 EGR 제어장치를 구비하지 않아 장치 구성이 용이한 장점이 있으며, 흡기매니폴드(5) 내 공기 유입 흐름에 따라 자동적으로 배기가스의 일부가 유입되고 흡기된 공기에 혼합되어 터보차져(6)의 컴프레셔(6a)를 거쳐 엔진(7)으로 유입된다. 디젤 엔진(7)의 배기가스는 터보차져의 터빈(6b)를 통하여 배기되며 배기 통로에 DeNOx촉매부(1) 및 입자제거 필터(DPF)부(2)가 순차적으로 구비되고 상기 DeNOx 촉매부 전단에 디젤 분사 인젝터(3)을 구비하고 있다. 본 발명에 따른 배기가스 정화 장치의 배기가스재순환율(EGR rate)는 0.1 내지 15%인 것이 바람직하며 이는 배기가스 재순환 라인의 굵기에 따라 조절된다. 상기 배기가스재순환율이 0.1% 이하인 경우에는 NOx 저감 효과가 거의 나타나지 않고, 상기 배기가스 재순환율이 15%를 초과하는 경우에는 엔진으로부터 발생하는 PM량이 현저히 증가하게 되어 DPF 필터에 부하가 걸리게 되어 효율적이지 못하다. 상기 범위로 조정하는 경우 도 2에 나타낸 바와 같이 PM의 증가는 거의 없으면서 NOx의 저감 효율을 높일 수 있고, DeNOX 촉매부(1)에 의한 NOx 저감효율과 결합하여 현저히 증가된 NOx 저감 효율을 달성할 수 있다. 또한, 배기가스 내의 입자상물질은 DPF부(2)에서 전량 제거되는데, DeNOx 촉매부(1) 전단에 구비된 디젤 분사 인젝터(3)에서 분사된 디젤이 DeNOx 촉매를 통과하면서 디젤이 균일하게 분포하게 되어 DPF의 재생온도를 낮출 수 있다. 상기 분사되는 디젤은 연 료탱크(11)로부터 유입펌프(미도시)에 의해 디젤 분사인젝터로 디젤이 유입되어 분사되고, 분사되는 디젤의 양 및 시기는 디젤분사제어 장치(10)에 의해 제어된다. As an embodiment of the present invention is shown in Figure 1 the exhaust gas purification apparatus inserted into the exhaust passage of the diesel engine. According to Figure 1 according to the flow of the exhaust gas DeNOx catalyst unit (1) is provided on the upstream side, the
본 발명에 따른 배기 가스 정화장치에서 DeNox촉매부(1), DPF부(2) 및 디젤인젝터(3)를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 도 3의 경우는 1층의 DeNOx 촉매부를 개시하고 있고, 도 4는 다층의 DeNOx 촉매부를 개시하고 있다. 도 4를 참조하면, DeNOx 촉매부는 각각의 DeNOx촉매부가 다층으로 인접하여 연속적으로 배열되어 있다. DeNox 촉매부를 다층으로 인접, 배열할 경우 배기 가스가 통과하는 표면적을 증가시켜 NOx 저감 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 각 층에 서로 다른 촉매를 사용하거나 촉매의 함량을 변화시킴으로써 NOx 저감 효율을 증가시킬 수 있어서 NOx 저감 효율이 다양한 온도 범위에서 우수할 뿐만아니라, 배기가스의 온도에 따른 NOx 저감 성능의 차이를 유발하는 엔진의 운전상태에 상관없이 우수한 NOx 저감 성능을 가지는 장점이 있다.In the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, the DeNox catalyst unit 1, the
본 발명에 따른 DeNOx 촉매부는 은(Ag) 성분, 구리(Cu) 성분 또는 이들의 혼합물이 담지된 촉매를 사용하며, 은(Ag) 성분을 담지하기 위해 사용가능한 물질은 환원상태의 은(Ag), 산화은(Ag2O), 염화은(AgCl), 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2SO4) 또는 이들의 혼합물에서 선택하여 사용하고, 구리(Cu) 성분을 담지하기 위해 사용가능한 물질은 환원상태의 구리(Cu), 산화구리, 초산구리, 질산구리, 황산구리 또는 이들의 혼합물에서 선택하여 사용한다. 촉매를 담지하는 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 제올라이트를 사용할 수 있으며, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 된다. 그 중에서 알루미나를 담체로 사용하는 것이 질소산화물 저감 성능 측면에서 더욱 우수하였다.The DeNOx catalyst part according to the present invention uses a catalyst in which a silver (Ag) component, a copper (Cu) component, or a mixture thereof is supported, and a material usable for supporting the silver (Ag) component is silver (Ag) in a reduced state. The material used for supporting the copper (Cu) component may be selected from silver oxide (Ag 2 O), silver chloride (AgCl), silver nitrate (AgNO 3 ), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ) or a mixture thereof. It is selected from copper (Cu), copper oxide, copper acetate, copper nitrate, copper sulfate or a mixture thereof. As a carrier supporting the catalyst, alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ) or zeolite may be used. You may use it. Among them, using alumina as a carrier was more excellent in terms of nitrogen oxide reduction performance.
상기 담체는 지지체 상에 코팅하여 사용하게 되고, 그 사용량은 전체 촉매 함량 기준으로 0.5 내지 4g/in3 인 것이 바람직하다. 이때 상기 담체의 함량이 0.5 g/in3 미만일 경우 담지된 촉매의 절대량이 작게 되어 촉매의 성능이 현저히 감소하며 4g/in3을 초과하면 촉매 성능이 더 이상 증가하지 않게 됨과 동시에 제조가 용이하지 않게 된다.The carrier is coated on the support to be used, and the amount of the carrier is preferably 0.5 to 4 g / in 3 based on the total catalyst content. At this time, when the content of the carrier is less than 0.5 g / in 3 , the absolute amount of the supported catalyst is small, which significantly reduces the performance of the catalyst. When the content of the carrier exceeds 4 g / in 3 , the catalyst performance does not increase any more and is not easily manufactured. do.
상기 DeNOx부의 지지체는 내열성 세라믹 또는 금속 재질로 이루어진 플로우쓰루(flow-through)형의 지지체로서, 보다 구체적으로는 코디어라이트(Cordierite) 허니컴 성형체가 예시될 수 있다.The support of the DeNOx part is a flow-through support made of a heat resistant ceramic or metal material, and more specifically, a cordierite honeycomb molded body may be exemplified.
본 발명에 따른 은 성분, 구리 성분 또는 이들의 혼합 성분은 담체의 중량 기준으로 0.1 내지 10 중량%가 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 촉매작용을 담당하는 성분의 절대량이 작게 되어 촉매의 성능이 현저히 감소되고, 10중량%를 초과하면 반응에 불리한 금속 상태로 존재하게 되어 촉매의 성능이 현저히 감소하게 된다.The silver component, the copper component, or a mixed component thereof according to the present invention is preferably used so as to be 0.1 to 10% by weight based on the weight of the carrier. If the content is less than 0.1% by weight, the absolute amount of the component responsible for the catalysis becomes small, and the performance of the catalyst is significantly reduced. If the content is more than 10% by weight, the catalyst is present in an unfavorable metal state, thereby significantly reducing the performance of the catalyst. do.
또한 본 발명에 따른 DeNOx 촉매는 실제 배기 가스 온도인 250 ~ 600 ℃에서 질소산화물 저감 성능이 보다 우수하도록 백금족 성분을 추가로 담지한다. 본 발명에 따른 질소산화물 저감 촉매는 실제 배기 가스 온도인 250 ~ 600 ℃에서 질소산화물 저감 성능이 우수하며, 백금족 촉매를 추가로 담지하는 경우350 ~ 450 ℃의 범위에서 질소산화물 저감성능이 보다 우수한 특징을 가진다. In addition, the DeNOx catalyst according to the present invention additionally supports the platinum group component so that the nitrogen oxide reduction performance is more excellent at the actual exhaust gas temperature of 250 ~ 600 ℃. Nitrogen oxide reduction catalyst according to the present invention is excellent in nitrogen oxide reduction performance at the actual exhaust gas temperature 250 ~ 600 ℃, the nitrogen oxide reduction performance is more excellent in the range of 350 ~ 450 ℃ when additionally carrying a platinum group catalyst Has
상기 DeNOx 촉매부에 담지되는 백금족 귀금속으로 사용 가능한 금속은 Pt, Pd, Ru, Ir, 및 Rh 중 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 이루어질 수 있고, 팔라듐(Pd)의 출발 물질로는 팔라듐나이트레이트, 팔라듐클로라이드, 테트라민팔라듐디클로라이드 등이 사용될 수 있다. 또한 백금(Pt)의 출발 물질로는 염화백금산, 디아민나이트리토플라티늄, 디아민테트라클로로플라티늄 등이 사용될 수 있고, 로듐(Rh)의 출발 물질로는 로듐클로라이드, 로듐나이트레이트, 트리아민로듐헥사클로라이드 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 백금족 금속의 함량은 0.0001 내지 0.5중량%인 것이 좋으며, 바람직하게는 0.0005 내지 0.2 중량%이며 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.1중량%이다. 상기 함량이 0.0001중량% 미만이면 성능개선에 도움이 되지 않으며, 0.5중량%를 초과하면 성능이 급속히 감소하기 때문이다.The metal usable as the platinum group precious metal supported on the DeNOx catalyst part may be made of one or two or more of Pt, Pd, Ru, Ir, and Rh, and palladium nitrate as a starting material of palladium (Pd), Palladium chloride, tetraminpalladium dichloride and the like can be used. Platinum chloride, diamine nitritoplatinum, diaminetetrachloroplatinum, etc. may be used as starting materials of platinum (Pt), and rhodium chloride, rhodium nitrate, triamine rhodium hexachloride, etc. This can be used. In addition, the content of the platinum group metal is preferably 0.0001 to 0.5% by weight, preferably 0.0005 to 0.2% by weight, and more preferably 0.001 to 0.1% by weight. If the content is less than 0.0001% by weight does not help improve the performance, if it exceeds 0.5% by weight because the performance rapidly decreases.
본 발명에 따른 DPF는 백금족 촉매가 담지된 필터로서, 상기 백금족 촉매로 담지되는 원소는 Pt, Pd, Ir, 및 Rh로 이루어진 군에서 1종이상이 선택되나 Pt 또는 Pd가 보다 바람직하다. DPF에 담지되는 백금족 촉매의 함량은 담체가 코팅된 지지체에 대하여 0.01중량% 내지 5중량%이며, 0.01중량% 미만일 경우에는 입자상물질 제거효과가 나타나지 않으며, 5중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 성능이 개선되지 않아 경제적인 면에서 불리할 수 있다. The DPF according to the present invention is a filter on which a platinum group catalyst is supported, and the element supported by the platinum group catalyst is one or more selected from the group consisting of Pt, Pd, Ir, and Rh, but Pt or Pd is more preferable. The content of the platinum group catalyst supported on the DPF is 0.01% to 5% by weight based on the carrier coated with the support, and when the content is less than 0.01% by weight, no particulate matter removal effect occurs. This may not be improved and may be disadvantageous economically.
또한 DPF는 백금족 촉매 이외에 산화조촉매 성분을 추가로 담지할 수 있다. 산화조촉매 성분은 아황산가스의 산화를 억제하거나 백금족 촉매의 표면활동성을 증가시켜주는 역할을 할 수 있다. 일반적으로 백금족 촉매는 가용성유기물질(SOF)의 산화반응에서 높은 활성을 나타내지만 경유속에 함유된 유황의 연소생성물인 아황산가스(SO2)가 산화하여 황산염이 되어 입자상 물질을 역으로 증가시켜 버리는 좋지 않은 결과를 가져온다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 상기 백금족 촉매에 V, W 또는 Mo로부터 선택되는 1종 이상의 촉매 성분을 부가적으로 사용할 수 있다. 상기 V, W 또는 Mo로부터 선택되는 1종 이상의 촉매 성분은 담체가 코팅된 지지체에 대하여 0.01중량% 내지 2중량%의 함량인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 아황산가스의 산화를 억제하는 효과가 나타나지 않으며, 2중량%를 초과할 경우에는 추가 첨가에 따른 의의가 없어 경제적이지 못하다. 또한, K, Mg등의 알칼리금속 성분은 저온 유동성을 가지고 있어 백금족 촉매의 표면 활동성을 증가시켜 촉매와 입자상 물질의 접촉을 용이하게 함으로써 촉매 반응속도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 알칼리 금속은 담체가 코팅된 지지체에 대하여 0.01중량% 내지 1중량%의 함량으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 백금족 촉매의 반응속도를 증가하는 효과가 나타나지 않으며, 1중량%를 초과할 경우에는 추가 첨가에 따른 의의가 없어 경제적이지 못하다.In addition, the DPF may further support an oxidation promoter component in addition to the platinum group catalyst. Oxidation promoter component may serve to inhibit the oxidation of sulfurous acid gas or to increase the surface activity of the platinum group catalyst. In general, platinum group catalysts show high activity in the oxidation reaction of soluble organic matter (SOF), but sulfur sulfide gas (SO 2 ), which is a combustion product of sulfur contained in light oil, is oxidized to become sulfate, resulting in increased particulate matter. It does not result. In order to remedy this problem, one or more catalyst components selected from V, W or Mo may additionally be used in the platinum group catalyst. The at least one catalyst component selected from V, W or Mo is preferably in an amount of 0.01% by weight to 2% by weight relative to the carrier coated carrier. When the content is less than 0.01% by weight, there is no effect of inhibiting the oxidation of sulfurous acid gas, and when the content exceeds 2% by weight, it is not economical because there is no significance due to additional addition. In addition, alkali metal components such as K and Mg have low temperature fluidity, thereby increasing the surface activity of the platinum group catalyst, thereby facilitating the catalytic reaction rate by facilitating contact between the catalyst and particulate matter. The alkali metal is preferably used in an amount of 0.01% by weight to 1% by weight based on the support coated with the carrier. When the content is less than 0.01% by weight, there is no effect of increasing the reaction rate of the platinum group catalyst, and when the content exceeds 1% by weight, it is not economical because there is no significance due to additional addition.
또한 상기 촉매 성분을 담지하는 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 제올라이트를 사용할 수 있으 며, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 된다. In addition, the carrier supporting the catalyst component may be alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ) or zeolite, two kinds You may mix and use the above.
본 발명에 따른 DPF는 질소산화물 저감 촉매 전단부에서 분사되는 디젤이 산화되면서 배기가스가 승온되는 것을 이용하여 축적된 입자상 물질을 제거한다. 이때 DPF의 온도가 과다하게 승온되는 경우에도 안전하게 사용할 수 있도록 지지체는 내열성이 우수한 코디어라이트, SiC를 포함하는 세라믹, Ni합금 또는 FeCr합금을 포함하는 합금 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 고내열성 재료를 지지체로 사용할 경우에는 DPF 재생시 발생되는 고열에 대해 안전하게 운전할 수 있으며, 또한 과다한 입자상 물질이 산화될 경우에 발생하는 열량을 이용할 수 있어서 분사되는 디젤 연료의 양을 절약할 수 있는 장점이 있다.DPF according to the present invention removes the accumulated particulate matter by using the exhaust gas is heated while the diesel injected from the front end of the nitrogen oxide reduction catalyst is oxidized. In this case, the support may be made of an alloy material including cordierite having excellent heat resistance, a ceramic containing SiC, a Ni alloy, or a FeCr alloy so that the support may be used safely even when the temperature of the DPF is excessively elevated. In the case of using the above high heat resistant material as a support, it is possible to safely operate against the high heat generated during the regeneration of the DPF, and also to use the heat generated when the excessive particulate material is oxidized, thereby saving the amount of diesel fuel injected. There are advantages to it.
이하, 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.
[제조예 1] [Production Example 1]
질소산화물 저감(DeNox)촉매를 다음과 같이 제조하였다. 감마 알루미나 파우더 [표면적 : 210m2/gr, 기공부피:0.5cc/gr, 비중:0.8g/cc]와 초산 및 2차 증류수를 혼합한 다음, 습식 볼밀을 이용하여 24시간 분쇄하여 균일한 알루미나 슬러리를 제조하였다. 습식 볼밀을 통해 분쇄한 알루미나의 평균 입자크기가 2 내지 8 마이크 로미터가 되도록 하였다.Nitrogen oxide reduction (DeNox) catalyst was prepared as follows. Gamma Alumina Powder [Surface Area: 210m 2 / gr, Pore Volume: 0.5cc / gr, Specific Gravity: 0.8g / cc], acetic acid and secondary distilled water are mixed, and then pulverized using a wet ball mill for 24 hours to give a uniform alumina slurry. Was prepared. The average particle size of the alumina ground through a wet ball mill was adjusted to 2 to 8 micrometers.
상기 제조한 알루미나 슬러리에 직경 11.25인치, 길이 3인치의 400 cpsi의 코디어라이트 허니컴을 와시코팅(washcoat)하여 알루미나의 담지량이 3 g/in3이 되도록 코팅한 다음, 소성로에서 상온에서 120℃까지 분당 3℃ 승온한 다음, 120℃에서 3시간 건조한 후, 120℃에서 550℃까지 분당 3℃ 승온하여, 550℃에서 3시간 소성하였다. The coated alumina slurry was coated with a coated coat of alumina to be 3 g / in 3 by washing the cordierite honeycomb having a diameter of 11.25 inches and a length of 3 inches of 400 cpsi, and then coating the alumina to 3 g / in 3 , and then, at a room temperature to 120 ° C. After heating 3 degreeC per minute, it dried at 120 degreeC for 3 hours, and then heated up at 3 degreeC per minute from 120 degreeC to 550 degreeC, and baked at 550 degreeC for 3 hours.
그 다음 상기 소성된 알루미나 담지 코디어라이트 건조체를 질산은과 백금 전구체로 염화백금산을 용해하여 제조한 용액에 함침하여, 은이 알루미나 중량 대비 2.0 중량%, 백금촉매성분은 0.001 중량%이 되도록 함침한 다음, 알루미나 와시코팅 조건과 같이 120℃에서 3시간, 550℃에서 3시간 소성하였다. Then, the calcined alumina-supported cordierite dried body was impregnated into a solution prepared by dissolving platinum chloride with silver nitrate and a platinum precursor, followed by impregnating silver to 2.0% by weight and platinum catalyst component to 0.001% by weight. Baking was carried out at 120 ° C. for 3 hours and at 550 ° C. for 3 hours as in alumina washer coating conditions.
[제조예 2] [Production Example 2]
입자제거 필터(DPF)는 다음과 같이 제조하였다. 2L 플라스크에 폴리비닐피롤리돈(알드리치 케미컬사, 평균분자량 10,000) 252g을 증류수 1L에 녹여 균일용액을 만든다. 여기에 염화백금산 30.4 g을 넣고 메탄올 1L를 넣고 교반한다. 이 용액을 80℃에서 6시간동안 환류시키고 여과하여 백금함량 0.62 중량%의 암갈색 백금 콜로이드 용액 2,070 g을 얻는다. 암모늄몰리브데이트 15.4g, 수산화칼륨 10g을 각각 증류수 250 mL에 넣고 교반하여 몰리브데늄(Mo) 수용액, 칼륨(K) 수용액을 제조한다.Particle removal filter (DPF) was prepared as follows. In a 2 L flask, 252 g of polyvinylpyrrolidone (Aldrich Chemical, average molecular weight 10,000) is dissolved in 1 L of distilled water to make a homogeneous solution. 30.4 g of chloroplatinic acid was added thereto, and 1 L of methanol was added thereto, followed by stirring. The solution was refluxed at 80 ° C. for 6 hours and filtered to obtain 2,070 g of a dark brown platinum colloidal solution with a platinum content of 0.62% by weight. 15.4 g of ammonium molybdate and 10 g of potassium hydroxide were added to 250 mL of distilled water and stirred to prepare an aqueous molybdenum (Mo) solution and an aqueous potassium (K) solution.
상기에서 제조된 백금 콜로이드 용액, 몰리브데늄(Mo) 수용액, 칼륨(K) 수용액을 동일 중량비로 혼합하여 촉매화된 필터용 금속염 콜로이드 용액을 얻는다. 코닝사의 직경 11.25인치, 길이 14인치, 셀밀도 200 cpsi인 월플루우 형태의 세라믹 필터를 촉매화된 필터의 지지체로 사용한다. Platinum colloidal solution prepared above, molybdenum (Mo) aqueous solution and potassium (K) aqueous solution are mixed in the same weight ratio to obtain a catalyzed metal salt colloidal solution for the filter. Corning's 11.25 inches in diameter, 14 inches in length, and a wallflue type ceramic filter with a cell density of 200 cpsi are used as a support for the catalyzed filter.
상기 하니컴 모노리스에 7중량%의 티타니아와 실리카 혼합 워시코트액을 침착시킨 후 건조 소성한다. 워시코팅한 지지체에 상기한 촉매화된 필터용 콜로이드 혼합액을 담지시켜 담체가 코팅된 지지체에 대해 백금 함량이 0.27중량%, 몰리브데늄 함량이 0.16중량%, 칼륨 함량이 0.077중량%가 되도록 하였다. 120 ℃에서 3시간동안 건조한 후, 550 ℃의 온도에서 4~6시간 동안 소성하여 입자상물질 제거용 필터를 제조하였다.The honeycomb monolith was deposited with 7% by weight of titania and silica mixed washcoat solution and then calcined dry. The catalyzed filter colloidal mixture was supported on the wash-coated support so that the platinum-supported support was 0.27 wt%, molybdenum content 0.16 wt%, and potassium content 0.077 wt%. After drying for 3 hours at 120 ℃, it was fired for 4-6 hours at a temperature of 550 ℃ to prepare a filter for removing particulate matter.
[실시예 1] 배기가스 정화 장치의 성능평가-1Example 1 Performance Evaluation of Exhaust Gas Purification Apparatus-1
제조예 1 에서 제조한 질소산화물 저감 촉매와 제조예 2에서 제조한 입자제거 촉매를 연속적으로 연결한 다음, 스테인레스 스틸로 제작된 캐닝에 위치하였다. 도 1에 나타낸 바와 같이 DPF 후단 배기파이프에서 1/2 인치 스테인리스 스틸 재질의 파이프를 측면으로 연결하여 터보챠저 전단에 측면으로 연결하였다. 이때 배기가스 재순환율(EGR rate)은 5%이었다. The nitrogen oxide reduction catalyst prepared in Preparation Example 1 and the particle removal catalyst prepared in Preparation Example 2 were successively connected, and then placed in a canning made of stainless steel. As shown in FIG. 1, the 1 / 2-inch stainless steel pipe was laterally connected to the front side of the turbocharger in the DPF rear end exhaust pipe. At this time, the exhaust gas recirculation rate (EGR rate) was 5%.
배기가스 저감 및 입자상 물질 저감 평가시험은 대형디젤차량용 일본 13 모드에 의해 실시하였다. 평가시험에 사용한 엔진은 배기량 11리터의 과급기 및 중간냉각기가 적용된 대우엔진을 사용하였다. 테스트는 엔진 다이나모에서 테스트 모드 에 규정되어 있는 일정 rpm과 부하(torque)에서 실시하였다. 이때 사용한 디젤은 황함량이 50 ppm의 초저유황디젤이었다. 실시 결과, 일산화탄소는 93%, 탄화수소는 32%, 질소산화물은 55%, PM 제거율은 93% 이상의 저감율을 보였다.The exhaust gas reduction and particulate matter reduction evaluation test was conducted by Japanese 13 mode for large diesel vehicles. The engine used for the evaluation test used a Daewoo engine with an 11-liter displacement supercharger and an intermediate cooler. The test was carried out at a constant rpm and torque specified in the test mode in the engine dynamo. The diesel used at this time was ultra low sulfur diesel having a sulfur content of 50 ppm. As a result, carbon monoxide was reduced by 93%, hydrocarbon by 32%, nitrogen oxide by 55%, and PM removal by 93%.
표1. 대우엔진에 대한 배가스 및 입자상 물질 저감 테스트 결과Table 1. Exhaust gas and particulate matter reduction test results for Daewoo engine
[비교예 1] 배기가스 정화 장치의 성능평가-2Comparative Example 1 Performance Evaluation of Exhaust Gas Purification Apparatus-2
실시예1 에서 배가스 순환파이프를 설치하지 않은 것만 차이가 나도록, 제조예 1 에서 제조한 질소산화물 저감 촉매와 제조예 2에서 제조한 입자제거 촉매를 연속적으로 연결한 다음, 스테인레스 스틸로 제작된 캐닝에 위치하였다. 배기가스 저감 및 입자상 물질 저감 평가시험은 대형디젤차량용 일본 13 모드에 의해 실시하였다. 테스트는 엔진 다이나모에서 테스트 모드에 규정되어 있는 일정 rpm과 부하(torque)에서 실시하였다. 이때 사용한 디젤은 황함량이 50 ppm의 초저유황디젤이었다. 실시 결과, 일산화탄소는 92%, 탄화수소는 34%, 질소산화물은 38%, PM 제거율은 93% 이상의 저감율을 보였다.The nitrogen oxide reduction catalyst prepared in Preparation Example 1 and the particle removal catalyst prepared in Preparation Example 2 were continuously connected so that only the exhaust gas circulation pipe was not installed in Example 1, and then the canning was made of stainless steel. Located. The exhaust gas reduction and particulate matter reduction evaluation test was conducted by Japanese 13 mode for large diesel vehicles. The test was carried out at a constant rpm and torque specified in the test mode in the engine dynamo. The diesel used at this time was ultra low sulfur diesel having a sulfur content of 50 ppm. As a result, the reduction rate was 92% for carbon monoxide, 34% for hydrocarbon, 38% for nitrogen oxide, and 93% for PM removal.
표2. 대우엔진에 대한 배가스 및 입자상 물질 저감 테스트 결과Table 2. Exhaust gas and particulate matter reduction test results for Daewoo engine
본 발명에 따른 디젤엔진의 배기 가스 정화 장치는 실제 자동차 배기 가스 온도인 250 ~ 600℃에서 질소산화물 저감 성능이 뛰어나며 입자상 물질의 제거 효율이 우수한 배기 가스 정화 장치로서, 디젤 분사에 의한 질소산화물의 선택적 환원과 배기가스재순환(EGR)에 의한 질소산화물 저감이 동시에 이루어짐으로써 질소산화물 저감 효율이 현저히 향상되며, 또한 질소산화물 저감촉매 후단에 구비된 입자 제거 필터에 의해 효과적으로 PM을 제거할 수 있는 장점이 있다. Exhaust gas purification device of a diesel engine according to the present invention is an exhaust gas purification device excellent in nitrogen oxide reduction performance and excellent particle removal efficiency at 250 ~ 600 ℃, the actual vehicle exhaust gas temperature, selective nitrogen oxide by diesel injection The reduction of nitrogen oxides by reduction and exhaust gas recirculation (EGR) is simultaneously performed, and the efficiency of nitrogen oxide reduction is remarkably improved, and the particle removal filter provided at the rear end of the nitrogen oxide reduction catalyst effectively removes PM. .
또한 배기가스의 온도에 따른 NOx 저감 성능의 차이를 유발하는 엔진의 운전 상태에 상관없이 우수한 NOx 저감 성능을 가지며, PM 뿐만 아니라 CO 및 HC의 제거 효율도 우수하다.In addition, regardless of the operating state of the engine causing a difference in the NOx reduction performance according to the temperature of the exhaust gas has an excellent NOx reduction performance, and excellent removal efficiency of CO and HC as well as PM.
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