KR100817252B1 - 디젤엔진용 매연 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 엔진용 매연 저감 장치에 관한것으로, 더욱 상세하게는 디젤엔진의 작동시 배출되는 배기가스에 포함된 매연을 배기 다기관의 출구와 배기관의 입구측 사이에 내열 재질로 이루어진 필터체를 설치하여 배기 압력의 변화 없이 통과시키면서 배기가스열에 의하여 1차 연소시켜 배기관을 통해 배출되는 매연을 최소화 하고, 또한 이를 통과한 극소량의 매연은 매연포집장치에서 포집하여 재연소 단계를 거쳐 대기로 배출 시킴으로서 배출되는 매연을 최소화 할 수 있게 하면서 매연 포집필터에 포집되는 매연이 감소됨에 따라 2차 연소시키는 매연 연소장치의 작동 주기를 급격히 낮추어 연료의 소모를 방지함과 동시에 매연 포집용 필터의 사용 수명을 장구히 유지 시킬수 있게 한 것에 그 특징이 있다.

디젤엔진, 매연, 매연저감장치, 매연 포집필터, 연소, 내열재질, 필터체,

Description

디젤엔진용 매연 저감장치{Diesel engine smoke reduction system}

도1은 본 발명의 설치 상태를 예시한 개략도,

도2는 본 발명의 일부 절결 사시도,

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<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 배기다기관

2 : 배기관,

3 : 함체,

4 : 매연포집필터,

5 : 연소용 버너,

6 : 연소용 에어,

7 : 착화용 에어,

8 : 연료탱크,

9 : 보조 연료탱크,

10 : 차압센서,

11 : 제어시스템,

20 : 다공성 필터체,

30 : 중공체,

본 발명은 디젤 엔진용 매연 저감 장치에 관한것으로, 더욱 상세하게는 디젤엔진의 작동시 배출되는 배기가스에 포함된 매연을 배기 다기관의 출구와 배기관의 입구측 사이에 내열 재질로 이루어진 필터체를 설치하여 배기 압력의 변화 없이 통과시키면서 배기가스 열에 의하여 1차 연소시켜 배기관을 통해 배출되는 매연을 최소화 하고, 또한 이를 통과한 극소량의 매연은 매연포집장치에서 포집하여 재연소 단계를 거쳐 대기로 배출 시킴으로서 배출되는 매연을 최소화 할 수 있는 디젤 엔진용 매연 저감 장치에 관한것이다.

일반적으로 차량의 동력을 발생시키는 내연기관에서는 연료의 연소시 많은 양의 유해 미립자가 배출되게 되는데, 특히 디젤기관의 내연기관에서는 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 인한 온도상승으로 자기 착화를 일으켜 연소되는 과정에서 불완전 연소로 인하여 입자상 물질, 질소 산화물, 미연 탄소, 일산화탄소, 냄새물질등과 같은 많은 양의 유해 미립자(이하 매연이라함)가 배출된다.

상기에서의 매연은 입자평균 직경 10㎛ 입자(PM10) 들 보다 크고, 육안으로 확인 가능한 입자들을 말하며, 이 크기의 입자들 중 어느 정도는 인체 기관지에서 걸러질수 있다.

디젤 엔진의 기술이 좋아짐에 따라서 크기가 작은 입자들(PM2.5이하)의 숫자가 더욱 증가하지만 이들은 육안으로 확인 할수도 없고, 기관지에서 걸러지지 않기때문에 기관지 및 폐 깊숙히 침투하여 호흡기 관련질환 및 심장 질환의 원인이 되기도 한다.

최근에는 디젤엔진에서 배출되는 매연을 포함한 오염물질의 정도를 측정 할 때는 발생물질의 총량을 중량으로 측정하고 이를 미세 입자상 물질이라 칭한다.

상기의 디젤기관의 연소과정에서 완전 연소되지 못한 연료는 매연이 되어 차량의 배기가스와 함께 대기중으로 배출되므로 이러한 매연은 공기중으로 확산되어 결국 인체 폐포에까지 침투하여 기관지염은 물론 암을 유발시키는등 엄청난 결과를 초래하고 있다.

최근들어 이러한 대기오염의 심각성이 사회 전반에 시급한 해결과제로 대두되고 있으며, 이러한 문제는 곧 세계 각국의 환경규제 조치와 맞물리게 되면서 차량의 배기가스에 대한 규제도 점점 엄격해 지고 있는 것이 사실이다.

상기와 같은 이유로 디젤연료를 사용하는 차량은 공해 방지를 위해 배기가스를 배출하는 배기관 또는 기타 부분에 상기 배기가스가 외부로 배출되기 전에 엔진 자체에서 공해 물질을 적게 배출하려는 전처리 장치가 적용되고 있으나 배기가스 규제가 강화됨에 따라 배기가스 정화 목적의 후처리 장치의 장착이 불가피 하게 되었다.

종래에는 여과재만을 사용하여 여과된 입자상 물질을 가열선이나 버너 등으로 재 연소하는 방법을 사용하였다.

이것은 여과재 전후에 압력센서(차압센서)를 적용하여 일정 압력 이상이 되면 버너 등으로 가열하고 송풍기로 공기를 공급하여 여과재에 포집 또는 퇴적된 입자상 물질들을 태워버리는 방법이다.

그러나 이러한 방법은 일시에 미연 탄화수소나 입자상 물질들을 태움으로 인하여 온도가 급격히 상승하여 여과재의 수명을 단축시키는 문제가 있고, 또한 매연은 어느정도 제거가 가능하였지만 입자상 물질은 90 중량% 이상이 1㎛ 이하의 작은 미립자 들이기 때문에 세라믹 여과재 만으로는 약 40중량% 이상 제거하기가 힘들다.

또한 매연 연소용 버너의 착화 및 연료탱크와 연결된 보조연료탱크와 연결되어있고, 잦은 사용으로 인한 연료의 손실이 커 보다 효율적인 매연 저감장치의 시급한 개발이 절실히 요구되고 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래 디젤엔진용 매연저감장치가 갖는 문제를 해소하기 위하여 연구 창출된 것으로, 이를 제공하는 목적은 다음과 같다.

본발명의 주목적은 디젤엔진의 작동시 배출되는 배기가스에 포함된 매연을 배기 다기관의 출구와 배기관의 입구측 사이에서 1차 연소시켜 배기관을 통해 배출되는 매연을 최소화 하고, 또한 이를 통과한 소량의 매연은 매연포집장치에서 포집하여 재연소 단계를 거쳐 대기로 배출 시킴으로서 배출되는 매연을 최소화 할 수 있게 하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내열 강판으로 이루어진 필터체를 배기다기관의 출구 와 배기관의 입구측 사이에 설치하여 줌으로서 배기 압력의 변화 없이 통과 시키면서 배기가스의 열에 의하여 매연을 1차 재연소 시킬수 있는 발열체를 사용함으로서 매연 포집장치에 포집되는 매연을 감소 시키고, 그에 따라 2차 연소시키는 매연 연소장치의 작동 주기를 급격히 낮추어 연료의 소모를 방지함과 동시에 매연 포집용 필터의 사용 수명을 장구히 유지 시킬수 있게 하려는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 더욱 명백 해 질것이다.

즉, 본 발명은 첨부된 도면 도 1 및 도 2 에 도시된 바와같이,

배기다기관(1)에 선단이 결합된 일정 길이를 갖는 배기관(2)의 후단측에 설치되는 함체(3)내에는 일측에 설치된 매연포집필터(4)의 전방측에 연소용 버너(5)가 외부에서 공급되는 연소용 에어(6)와, 착화용 에어(7) 및 연료탱크(8)와 연결된 보조연료탱크(9)와 상호 연결 설치되고, 상기 매연 포집필터(4)의 전, 후방측에 각각 설치된 차압센(10)서의 검출조건에 따라 제어시스템(11)의 작동으로 매연 포집필터에 포집된 매연을 연소 시킬수 있게 구성 된 디젤엔진용 매연 저감장치에 있어서,

상기 배기관(2)의 선단과 상기 배기다기관(1)의 후단측 사이에는 내열재질로 이루어진 다공성 필터체(20)가 일정 내면적을 갖는 중공체(30)의 내부에 고정된채 결합되어 이루어진다.

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상기에서의 중공체(30)는 배기 다기관(1)에서 배출되는 배기압력과 다공성 필터체(20)의 면적을 구조 계산하여 배기 압력에 영향을 주지 않도록 배기 저항 계산 후 일정 내 면적을 갖게 구성하여야 한다.

이는 다공성 필터체(20)를 이루는 내열성 금속 또는 세라믹 재질의 필터체에 형성된 통과공이 오리피스 역할을 하고 배기가스의 배출 속도와 압력에 영향을 주기 때문에 이 또한 차종에 따라 선택 결합 하여야만 한다.

미설명부호 12 는 연료펌프를 나타낸다.

이와같은 구조로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 배기 다기관(1)에서 배출되는 배기가스의 온도는 통상 700℃ ~ 800℃로 고온을 유지하고 있기 때문에 내열재질로 이루어진 필터체(20) 또한 고온으로 가열된 상태를 유지한다.

가열된 상태를 유지하고 있는 필터체(20)를 배기가스가 접촉 하면서 통공을 통해 배출되는 형태를 취하고 있기 때문에 배기가스내에 포함된 매연은 그 열에 의해 80 중량% 이상이 연소되어 매연이 급격히 감소된 상태로 배기관(2)을 통해 매연포집필터(4)로 이동한다.

상기에서의 필터체(20)를 통과한 미량의 매연은 그 후방에 설치되어 있는 매연 포집 필터(4)에 의해 포집, 퇴적되고 순수 배출 가스만을 대기로 방출시킨다.

따라서, 상기한 내열재질으로 이루어진 가열된 필터체(20)에 의해 대부분의 매연이 연소되어 매연 포집필터(4)에 포집되는 매연의 양은 감소하고 대기로 방출되는 배기가스는 극감되며, 매연 포집필터(4)에 포집되는 매연이 감소됨으로 인해 그 연소를 위한 연료의 소모가 감소하고 매연 포집필터(4)의 사용수명이 연장된다.

이와같은 본 발명에 의하면 디젤엔진의 작동시 배출되는 배기가스에 포함된 매연을 배기 다기관의 출구와 배기관의 입구측 사이에서 1차 연소시켜 배기관을 통해 배출되는 매연이 최소화 되었고, 또한 이를 통과한 소량의 매연은 매연포집장치에서 포집하여 재연소 단계를 거쳐 대기로 배출 시킴으로서 대기로 배출되는 매연이 최소화 되었으며, 특히 배기가스가 배기 압력의 변화 없이 통과되면서 매연 포집필터에 포집되는 매연이 감소됨에 따라 2차 연소시키는 매연 연소장치의 작동 주기를 급격히 낮추어 연료의 소모를 방지함과 동시에 매연 포집용 필터의 사용 수명을 장구히 유지 시킬수 있게 되는등의 유용한 효과를 동시에 거둘수 있는 매우 유익한 발명임이 명백하다.

Claims (3)

1. 배기다기관(1)에 선단이 결합된 일정 길이를 갖는 배기관(2)의 후단측에 설치되는 함체(3)내에는 일측에 설치된 매연포집필터(4)의 전방측에 연소용 버너(5)가 외부에서 공급되는 연소용 에어(6)와, 착화용 에어(7) 및 연료탱크(8)와 연결된 보조연료탱크(9)와 상호 연결 설치되고,

   상기 매연 포집필터(4)의 전, 후방측에 각각 설치된 차압센(10)서의 검출조건에 따라 제어시스템(11)의 작동으로 매연 포집 필터에 포집된 매연을 연소 시킬수 있게 구성된 디젤엔진용 매연 저감장치의 전방 측에는 내열재질로 이루어진 전단필터가 구비되어 이루어진 통상의 것에 있어서,

   상기 전단필터는 배기관(2)의 선단과 상기 배기다기관(1)의 후단 측 사이 연결부에 개재되되,

   내열재질로 이루어진 다공성 필터체(20)가 일정 내면적을 갖는 중공체(30)의 내부에 고정된 채 결합 되어 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 매연 저감장치.
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