KR100964552B1 - Apparatus for diesel particulate filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디젤차량용 매연저감장치에 관한 것으로, 특히 열전도성이 높아 열충격에 강한 순으로 필터를 배치하고, 이들 필터에 포집된 PM을 배기가스열로 연소시킴으로써 매연을 저감시킬 수 있는 디젤차량용 매연저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to a smoke reduction device for a diesel vehicle, and particularly, to reduce the smoke by arranging filters in the order of high thermal conductivity and being strong against thermal shock, and burning PM collected in these filters with exhaust gas heat to reduce smoke. Relates to a device.
일반적으로 디젤차량에서 발생되는 배기가스에는 가솔린 엔진과 비교하여 이중탄화수소와 이산화탄소가 20~30% 적게 포함되어 있으나, 질소화합물과 미세먼지(PM)는 더 많이 함유되어 있다.In general, exhaust gas generated from diesel vehicles contains 20 to 30% less double hydrocarbon and carbon dioxide than gasoline engines, but contains more nitrogen compounds and fine dust (PM).
이 중에서 PM은 인체에 유해한 요소이기 때문에 디젤차량의 배기다기관을 통해 배기가스가 배출되기 전에 이를 걸러주게 된다. 이를 위해, 디젤차량의 배기다기관에는 이러한 유해물질을 걸러주기 위한 매연저감장치가 구비되어 있다.Among these, PM is a harmful element to the human body, so the exhaust gas is filtered out through the exhaust manifold of a diesel vehicle. To this end, the exhaust manifold of a diesel vehicle is provided with a smoke reduction device for filtering such harmful substances.
이러한 매연저감장치는 통상적으로 PM을 포집하기 위하여 메탈필터라든가 세라믹 필터를 많이 이용하고 있다.Such a smoke reduction device typically uses a metal filter or a ceramic filter to collect PM.
메탈필터는 열전도성이 높아 국부적으로 열이 집중되는 현상이 발생하지 않기 때문에 열충격에 강하고 빠른 가열 특성성을 가지고 있으며, 다양한 필터의 재생이 가능하기 때문에 많이 이용되고 있다. The metal filter has a high thermal conductivity, so that local heat does not occur, and thus it is resistant to thermal shock, has fast heating characteristics, and is widely used because regeneration of various filters is possible.
그리고, 세라믹 필터는 고온에서 사용할 수 있고, 특히 배기가스에 함유된 PM의 포집율이 높아 디젤차량의 매연저감장치에 많이 사용되고 있다. 또한, 세라믹 필터는 필터의 교환과 점검이 용이한 장점이 있다.In addition, the ceramic filter can be used at a high temperature, and in particular, a high trapping ratio of PM contained in the exhaust gas is widely used for the smoke reduction device of diesel vehicles. In addition, the ceramic filter has the advantage of easy replacement and inspection of the filter.
그러나, 종래의 디젤차량의 매연저감장치에 많이 이용되는 필터는 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.However, the filter used in the conventional soot reduction device of a diesel vehicle has the following problems.
1) 메탈필터와 세라믹 필터의 경우, 배기가스의 배출온도가 소정의 온도(예를 들어, 500~800℃)가 되어야만 정상적으로 필터링 기능과 함께 재생기능을 갖게 된다.1) In the case of the metal filter and the ceramic filter, the exhaust gas has a predetermined temperature (for example, 500 to 800 ° C.) to have a regeneration function together with the filtering function.
2) 하지만, 디젤차량이 시내 주행과 같이, 배기가스의 배기온도가, 예를 들어, 300℃ 이하가 되는 경우, 필터링 기능과 재생 기능이 떨어지게 되는 문제가 발생한다.2) However, when a diesel vehicle runs in the city, when the exhaust temperature of the exhaust gas becomes 300 ° C or lower, for example, a problem arises in that the filtering function and the regeneration function are deteriorated.
3) 이처럼, 필터링 기능, 특히 재생기능이 저하되게 되면, PM포집 후에 재생효율이 떨어지게 된다. 특히 세라믹 필터의 경우, 재생이 이루어지지 않기 때문에 자주 교체해 주어야 하는 불편함이 있다. 이는, 매연저감장치의 유지관리에 어려움을 초래하고, 이에 따른 관리비용을 증가시키는 원인으로 작용한다.3) As such, when the filtering function, in particular the regeneration function, is degraded, the regeneration efficiency decreases after PM collection. In particular, in the case of the ceramic filter, because the regeneration is not made, there is an inconvenience that must be replaced frequently. This causes a difficulty in the maintenance of the smoke reduction device, thereby acting as a cause of increasing the management cost.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 배기다기관의 각 분기관이 합쳐지는 합지관의 단부에 설치하여 필터의 재생온도를 충분하게 확보하고, 또한 열전도율 순으로 필터를 배치함으로써, 시내 도로 주행과 같이 배기가스의 배기온도가 낮은 경우에도 필터의 재생효과를 극대화하여 재생효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명을 연장시킬 수 있는 디젤차량용 매연저감장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above, and is particularly provided at the end of the lamination pipe to which the respective branch pipes of the exhaust manifold are combined to sufficiently secure the regeneration temperature of the filter, and arrange the filters in the order of thermal conductivity. The purpose of the present invention is to provide a smoke reduction device for a diesel vehicle that can improve the regeneration efficiency by maximizing the regeneration effect of the filter even when the exhaust temperature of the exhaust gas is low, such as driving.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 디젤차량용 매연저감장치는,The soot reduction device for a diesel vehicle according to the present invention for achieving the above object,
복수개의 분기관이 합지되는 디젤엔진의 배기다기관의 합지관에 장착되는 디젤차량용 매연저감장치에 있어서,In a diesel vehicle smoke reduction device mounted on a lamination pipe of an exhaust manifold of a diesel engine in which a plurality of branch pipes are laminated,
상대적으로 열전도성이 높은 전처리필터부; 및 전처리필터부와 비교하여 상대적으로 열전도율이 낮은 후처리필터부;를 포함하여 이루어지고, A relatively high thermal conductivity pretreatment filter unit; And a post-treatment filter portion having a relatively low thermal conductivity as compared to the pre-treatment filter portion.
전처리필터부가 분기관을 향하도록 분기관과 합지관이 연결되는 부위에 설치되는 것을 특징으로 한다.The pretreatment filter unit is characterized in that it is installed in the portion connected to the branch pipe and the laminated pipe to the branch pipe.
특히, 제1필터로는 메탈필터를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 메탈필터로는 금속 파이버 필터를 이용할 수 있다.In particular, it is preferable to use a metal filter as the first filter. As such a metal filter, a metal fiber filter can be used.
그리고, 후처리필터부로는 세라믹필터를 이용할 수 있다. 이러한 세라믹필터는 코디얼 라이터 또는 실리콘계열의 다공질 세라믹 필터를 이용하는 것이 바람직 하다. 뿐만 아니라 세라믹 필터로는 복수의 세라믹 다공질 벽으로 이루어진 복수의 채널이 번갈아 가며 한쪽씩 막혀 있는 형태로 이루어진 웰 플로우 중공필터(Wall-Flow Monoliths Filter)를 이용할 수 있다.The ceramic filter may be used as the post-treatment filter unit. The ceramic filter is preferably a cordal lighter or a silicon-based porous ceramic filter. In addition, as a ceramic filter, a well-flow monolith filter may be used in which a plurality of channels formed of a plurality of ceramic porous walls are alternately clogged.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention has the following effects.
1) 합지관의 선단부에 디젤차량용 매연저감장치를 설치하기 때문에 어떠한 상황에서도 PM 재생에 필요한 재생온도를 얻을 수 있게 된다.1) Since the smoke reduction device for diesel vehicles is installed at the tip of the laminated pipe, the regeneration temperature required for PM regeneration can be obtained under any circumstances.
2) 이처럼 재생온도의 확보로, 매연저감장치의 필터링 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 되고, 이는 매연저감장치의 수명을 연장시킬 수 있게 된다..2) By securing the regeneration temperature, the filtering effect of the smoke reduction device can be further improved, which can extend the life of the smoke reduction device.
3) 필터링 효과의 향상 및 매연저감장치의 수명연장으로 인하여 매연저감장치의 유지관리가 용이해질 뿐만 아니라 관리비용을 줄일 수 있게 되어 전체적으로 비용을 절감할 수 있게 된다.3) By improving the filtering effect and extending the life of the smoke reducer, not only the maintenance of the smoke reducer is easy but also the management cost can be reduced, thereby reducing the overall cost.
4) 2회에 걸쳐 PM을 걸러주고 필터를 재생시켜 주기 때문에 배기가스에 함유된 PM의 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.4) Since the PM is filtered twice and the filter is regenerated, the effect of reducing PM contained in the exhaust gas can be further improved.
5) 후처리필터부로 이용되는 세라믹 필터가 배기가스의 고온에 의해 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.5) It is possible to prevent the ceramic filter used as the post treatment filter from being damaged by the high temperature of the exhaust gas.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 장착위치에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and mounting position of the present invention with reference to the drawings in more detail.
(장착위치)(Mounting position)
도 1은 본 발명에 따르는 디젤차량용 매연저감장치의 장착위치를 나타내는 사시도이다. 여기서, 도면부호 "100"은 본 발명에 따르는 매연저감장치를, "1000"은 통상의 디젤엔진에 구비되는 배기다기관을, "1100"은 분기관을, "1200"은 합지관을 각각 나타낸다.1 is a perspective view showing the mounting position of the smoke reduction device for a diesel vehicle according to the present invention. Here, reference numeral "100" denotes a smoke reduction device according to the present invention, "1000" denotes an exhaust manifold provided in a conventional diesel engine, "1100" denotes a branch pipe, and "1200" denotes a laminated pipe, respectively.
본 발명에 따르는 매연저감장치(100)는 통상적으로 디젤엔진에서 배기가스를 배출하는 배기다기관(1000)에 설치하여 사용하게 된다. 특히, 매연저감장치(100)는 디젤엔진의 주행여건에 상관없이 필터링 기능을 향상시킬 수 있도록 각 필터의 재생에 필요한 온도를 얻을 수 있도록 배기다기관(1000)의 합지관(1200)의 단부, 즉 분기관(1100)과 합쳐지는 합지관(1200)의 선단부에 설치하는 것이 바람직하다.The
이러한 설치위치를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1에서와 같이, 배기다기관(1000)은 통상 다기통엔진을 구성하는 각 실린더로부터 배기가스를 배출하기 위하여 실린더블럭(미도시됨)에 연결되는 복수의 분기관(1100)과, 이들 분기관(1100)으로 유입된 배기가스를 하나로 합쳐 유해물질을 걸러 주는 정화장치와 같은 구성요소가 설치되는 합지관(1200)을 포함하여 이루어지게 된다. 도 1에서는 4기통 엔진의 배기다기관(1000)의 예를 보여주고 있으며, 그 중앙에 합지관(1200)이 연결된 예를 보여주고 있다.The installation position is described in more detail as follows. As shown in FIG. 1, the
본 발명의 바람직한 실시예에서, 매연저감장치(100)는 이처럼, 폭발행정으로 고온 상태의 배기가스를 바로 이용하기 위하여, 상술한 바와 같이 분기관(1100)과 합지관(1200)이 연결되는 부분인 합지관(1200) 선단부에 장착하게 되는 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, the
이에, 본 발명의 매연저감장치(100)는 배기다기관(1000)을 통과하면서 배기가스의 열이 외부에 빼앗기게 되는 것을 최소화할 수 있게 되고, 특히 배기가스가 가장 높은 온도에 있을 때에 필터링 작용이 이루어질 수 있기 때문에 디젤차량이 시내 주행과 같이 저속으로 주행하더라도 필터 재생에 필요한 충분한 배기가스의 배출온도를 얻을 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the
(구성)(Configuration)
도 2는 본 발명에 따르는 디젤차량용 매연저감장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the smoke reduction device for a diesel vehicle according to the present invention.
본 발명에 따르는 매연저감장치(100)는 디젤엔진의 배기다기관(1000), 특히 각 분기관(1100)으로부터 배기되는 배기가스중에 함입된 미세입자(PM)를 포집하기 위하여 각각 열전도율이 다른 전처리필터부(110)와 후처리필터부(120)를 포함하여 구성된다.The
특히, 전처리필터부(110)는 배기다기관(1000)의 합지관(1200)으로 유입되는 배기가스로부터 1차적으로 미세입자를 포집하기 때문에, 후처리필터부(120)에 비하여 상대적으로 열전도성이 높은 재질로 제조된 필터를 이용하는 것이 바람직하다.In particular, the
이는 전처리필터부(110)를 통과한 배기가스의 배기온도가 상대적으로 낮아지기 때문에, 그만큼 후처리필터부(120)는 전처리필터부(110)에 비해 열전도성이 낮은 재질로 제조된 필터를 이용할 수 있기 때문이다. 따라서, 후처리필터부(120)가 배기가스의 높은 배기온도에 의해 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.Since the exhaust temperature of the exhaust gas passing through the
이에, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전처리필터부(110)로는 열전도율이 높아 그만큼 배압이 낮아지는 메탈필터를 이용하는 것이 바람직하다. 메탈필터는 세라믹 필터에 비해 슈트과적에 대한 내성이 크고 높은 열전도성으로 국부적으로 열이 집중되는 현상이 발생되지 않기 때문에 열충격에도 강하다고 알려져 있다. 그리고, 메탈필터는 재생이 용이하고 고온에서의 내식성이 강하다. 이러한 메탈필터로는 통상의 기술로 제작되는 금속 파이버 필터, 개방형 금속담체 또는 금속분말 필터를 이용할 수 있다. 도 3에서는, 본 발명에 따르는 메탈필터의 일예로서 개방형 금속담체의 일예를 예시적으로 도시하고 있다.Thus, in a preferred embodiment of the present invention, as the
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 후처리필터부(120)는 전처리필터부(110)에 비해 상대적으로 열전도율이 낮은 세라믹필터를 이용하는 것이 바람직하다. 세라믹필터는 메탈필터의 포집율(60%)에 비해 높은 포집율(90%)을 가지고 있으나, 열전도율이 낮고 세라믹필터의 재생의 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 세라믹필터로는 통상의 기술로 제작되는 코디얼라이터 또는 실리콘 계열의 다공질 세라믹 필터 또는 복수의 세라믹 다공질 벽으로 이루어진 복수의 채널이 번갈아 가며 한쪽씩 막혀 있는 형태로 이루어진 웰 플로우 중공필터(Wall-Flow Monoliths Filter)를 이용할 수 있다. 도 4에서는 통상적으로 이용되는 세라믹필터중 웰 플로우 중공필터를 보여주는 일부 사시도를 보여주고 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the
이와 같이 이루어진 본 발명에 따르는 매연저감장치(100)는, 전처리필터부(110)에서 1차적으로 PM을 포집하여 배기가스의 배기온도에 의해 재생이 이루어지게 되고, 이 전처리필터부(110)의 뒷쪽으로 설치된 후처리필터부(120)에 의해 배기온도가 낮아진 배기가스에 함유된 PM을 2차적으로 걸러 배기가스를 이용하여 연소시킴으로써 매연저감 효과를 향상시킬 수 있게 된다.In the
특히, 본 발명에 따르는 매연저감장치(100)는 디젤차량의 시내 주행과 같이 배기가스의 온도가 고속 주행에 비해 배기온도가 낮더라도, 매연저감장치(100)가 분기관(1100)의 가장 가까운 위치에 설치되기 때문에 충분한 연소온도를 얻을 수 있게 된다. 이에 따라, 디젤차량의 주행 속도,즉 배기온도와 상관없이 포집된 PM을 연소시킬 수 있기 때문에 포집된 PM의 연소를 통해 각 필터의 재생효율을 높일 수 있게 되는 것이다.In particular, the
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.
도 1은 본 발명에 따르는 디젤차량용 매연저감장치의 장착위치를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing the mounting position of the smoke reduction device for a diesel vehicle according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따르는 디젤차량용 매연저감장치의 구성을 설명하기 위한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the smoke reduction device for a diesel vehicle according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따르는 메탈필터로서, 개방형 금속담체의 일예를 예시적으로 보여주는 일부 사시도.3 is a perspective view showing an example of an open metal carrier as a metal filter according to the present invention.
도 4에서는 통상적으로 이용되는 세라믹필터중 웰 플로우 중공필터를 보여주는 일부 사시도.Figure 4 is a partial perspective view showing a well flow hollow filter of a commonly used ceramic filter.
<도면의 주요부분에 대한 도면부호의 간단한 설명><Brief description of reference numerals for the main parts of the drawings>
100 : 매연저감장치100: Soot reduction device
110 : 전처리필터부110: pretreatment filter unit
120 : 후처리필터부120: post-processing filter unit
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JPH08108076A (en) * | 1994-10-11 | 1996-04-30 | Nippondenso Co Ltd | Catalytic converter |
KR20080094052A (en) * | 2006-02-17 | 2008-10-22 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | Ceramic honeycomb filter and exhaust gas purifier |
KR20080096759A (en) * | 2006-10-05 | 2008-11-03 | 이비덴 가부시키가이샤 | Honeycomb structure |
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2009
- 2009-05-07 KR KR1020090039778A patent/KR100964552B1/en active IP Right Grant
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