KR101017021B1 - Plasma burner for dpf system - Google Patents

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KR101017021B1
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황계상
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성은환
김은택
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Abstract

PURPOSE: A plasma burner device of a DPF system is provided to improve flame by collecting the incompletely combusted fuel in a flame spread pipe. CONSTITUTION: A plasma burner device of a DPF system comprises a base part(120), a fuel holder(140), and a flame spread pipe(200). The base part is formed inside an exhaust pipe. The inside of the base part is formed in hollow. A plasma reactor(100) is formed inside the base part. The fuel holder emits fuel to the inside of the base part.

Description

ＤＰＦ 시스템의 플라즈마 버너 장치{PLASMA BURNER FOR DPF SYSTEM}Plasma burner device of DFP system {PLASMA BURNER FOR DPF SYSTEM}

본 발명은 경유를 사용하는 디젤엔진의 배기계에서 사용되는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치에 관한 것으로, 배기가스를 효과적으로 승온시켜 여과성능을 향상시킬 수 있는 플라즈마 버너 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a plasma burner device of a DPF system used in an exhaust system of a diesel engine using diesel oil, and more particularly to a plasma burner device capable of raising the exhaust gas effectively to improve filtration performance.

디젤자동차는 종래의 가솔린자동차에 비하여 연비를 줄일 수 있으면서도 출력이 우수하여 대형차량에 많이 이용되고 있다. 그러나 디젤엔진은 가솔린 엔진보다 유해 미립자(매연, 유해 배기가스)가 발생되어 환경오염을 가중시킨다는 단점이 있다. 이에 따라, 환경오염을 줄이기 위해 DPF(Diesel Particulate Filter Trap) 시스템이 사용된다. Diesel vehicles are used in large vehicles because of their excellent output while reducing fuel consumption compared to conventional gasoline vehicles. However, diesel engines have a disadvantage in that harmful particulates (soot, harmful exhaust gases) are generated more than environmentally friendly gasoline engines. Accordingly, Diesel Particulate Filter Trap (DPF) systems are used to reduce environmental pollution.

일반적으로 DPF 시스템은 유해 미립자를 여과시키는 필터와 이 필터에 일정량 이상의 유해 미립자가 포집되었을 때 포집된 유해미립자를 산화시키는 디젤자동차 후처리 시스템으로서, 상기 유해미립자을 산화시키는 과정에서 별도의 재생 기구를 필요로 하는데, 이러한 DPF 시스템의 안정적 사용을 위한 재생방식으로는 자연재생(Passive DPF)방식과 강제재생(Active DPF)방식으로 구분할 수 있다. In general, the DPF system is a filter for filtering harmful particulates and a diesel vehicle aftertreatment system for oxidizing harmful particulates collected when a certain amount of harmful particulates are collected in the filter, and a separate regeneration mechanism is required in the process of oxidizing the harmful particulates. Regeneration methods for the stable use of such a DPF system can be classified into passive DPF and active DPF.

여기서, 상기 자연재생방식은 매연여과 필터 내에 첨가된 산화촉매에 의하여 배기가스의 온도를 높이고, 상기 배기가스 내의 산소 및 이산화질소를 이용하여 유해 미립자를 연속적으로 산화시키는 방식이다. 그러나, 이러한 자연재생 방식은 도심에서 저속으로 운행하는 차량의 경우 배기가스의 온도가 자연재생에 필요한 촉매 활성화 가능 온도에 크게 미치지 못하기 때문에 원활한 매연 여과 필터의 재생 효과를 기대하기 어려운 실정이며, 이로 인해 장치가 장착된 차량에서는 연비의 효율 약화, 엔진 부조 및 필터 파손 등의 문제점이 있었다. Here, the natural regeneration method is a method of raising the temperature of the exhaust gas by the oxidation catalyst added in the soot filtration filter, and continuously oxidizing harmful particles using oxygen and nitrogen dioxide in the exhaust gas. However, such a natural regeneration method is difficult to expect a smooth regeneration effect of the soot filtration filter in the case of vehicles running at low speed in the city because the temperature of the exhaust gas is not much lower than the catalyst activation temperature required for natural regeneration. Due to the vehicle equipped with the device there were problems such as reduced fuel efficiency, engine relief and filter damage.

이에 반하여, 상기 강제재생방식은 일정량의 유해 미립자가 상기 필터에 포집되었을 때, 강제적인 가열수단을 이용하여 배기가스의 온도를 매연의 산화 가능한 온도까지 상승시켜, 적절한 시기마다 매연 여과 필터를 재생시킴으로써 지속적으로 DPF 시스템의 성능 및 차량의 성능을 유지시킬 수 있는 방식이다. On the contrary, in the forced regeneration method, when a certain amount of harmful particulates are collected in the filter, the temperature of the exhaust gas is raised to the oxidizable temperature of the soot by using a forced heating means, and the soot filtration filter is regenerated at an appropriate time. It is a way to maintain the performance of the DPF system and the vehicle continuously.

이러한, 상기 강제재생방식에 사용되는 가열수단으로는 플라즈마 버너 장치, 촉매연소기 및 전기히터 등이 사용되는데, 특히 플라즈마 버너 장치는 플라즈마의 방전현상을 이용하여 연료를 가열, 개질 및 점화 단계를 거쳐 화염을 생성시키는 것으로, 차량에서 동력원으로 사용하는 디젤 연료를 직접 배기관 내부에서 연소시킴으로써 가능한 열손실을 최소화할 수 있다. As the heating means used in the forced regeneration method, a plasma burner device, a catalytic burner, an electric heater, and the like are used. In particular, the plasma burner device uses a discharge phenomenon of plasma to heat, reform, and ignite a fuel to obtain a flame. By minimizing the heat loss, the diesel fuel used as the power source in the vehicle can be burned directly inside the exhaust pipe.

이에 본 발명은 종래의 플라즈마 버너 장치를 개선한 것으로, 먼저 종래의 플라즈마 버너 장치를 설명하면 다음과 같다. Accordingly, the present invention is an improvement of the conventional plasma burner apparatus, and the conventional plasma burner apparatus will be described first as follows.

도 1 및 도 2는 종래의 DPF 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 종래의 DPF 시스템은 배기가스 배기관(1)의 일측에 장착되어 배기가스에 포함된 대기오염 물질을 연소시키는데 사용되는 것이다. 1 and 2 is a view showing the configuration of a conventional DPF system, the conventional DPF system is mounted on one side of the exhaust gas exhaust pipe 1 is used to burn the air pollutants contained in the exhaust gas.

도 1에서 보는 바와 같이, 배기관(1)의 일측에 구비되어 연료저장탱크(2)와, 공기공급수단(3)과, 연료가 공급되는 연료홀더(4)와, 연료홀더(4)에서 공급되는 연료로 플라즈마 반응을 일으키는 플라즈마 버너 장치(5)와, 플라즈마 버너 장치(5)에 전극봉(6)으로 연결되어 전압을 인가하는 전압공급부(7)와, 플라즈마 버너 장치(5)에 의해 발생하는 화염을 확산시키는 화염확산관(8)으로 구성된다. As shown in FIG. 1, a fuel storage tank 2, an air supply means 3, a fuel holder 4 to which fuel is supplied, and a fuel holder 4 are provided at one side of the exhaust pipe 1. Generated by the plasma burner device 5, a plasma supply device 7 connected to the plasma burner device 5 by an electrode rod 6, and applying a voltage to the plasma burner device 5. It consists of a flame spreader tube 8 for spreading the flame.

그러나, 연료홀더(4)에서 분사되는 연료는 연료홀더(4)내부의 표면을 타고 유막상태(WF)로 되어 표면을 흐르다가 엔진회전수 및 부하의 증가에 따라 유막은 유적상태(FD)가 되어 배기가스의 흐름 방향으로 흩날리게 된다. 이때, 플라즈마 버너 장치(5)에 의해 착화되며, 착화된 화염은 화염확산관(8)에서 확산하게 되는데, 나팔관 형상을 가진 화염확산관(8)의 중간에 배기가스 도입구(8a)가 형성된 관계로, 화염은 확산되지 않고 엔진회전수가 증가됨에 따라 배기가스의 흐름이 증가하여 화염은 축소되는 현상을 초래한다. However, the fuel injected from the fuel holder 4 flows into the oil film state (WF) on the surface of the fuel holder 4 and flows through the surface. It is scattered in the flow direction of the exhaust gas. At this time, the ignition by the plasma burner device (5), the ignited flame is diffused in the flame diffusion tube 8, the exhaust gas inlet (8a) is formed in the middle of the flame diffusion tube 8 having a flap tube shape As a result, the flame does not spread and the flow rate of the exhaust gas increases as the engine speed increases, which causes the flame to shrink.

따라서, 연료홀더(4) 내부에서 형성된 유막(WP)과 유적(FD)의 영향으로 배기가스중의 탄화수소(HC)량은 다량 발생되고, 엔진 회전수의 증가에 따른 배기가스의 흐름으로 화염확산관(8)에서 화염이 축소되는 관계로 매연여과장치(10) 전단의 온도는 목표치 이하로 되어 매연여과장치(10)에 결합된 산화촉매(9)에서 유해물질이 산화되지 않는 문제점이 발생한다.
Therefore, a large amount of hydrocarbon (HC) is generated in the exhaust gas under the influence of the oil film WP and oil droplet FD formed inside the fuel holder 4, and the flame spreads due to the flow of the exhaust gas according to the increase of the engine speed. As the flame is reduced in the tube 8, the temperature of the front end of the soot filtration device 10 becomes lower than a target value, and thus, harmful substances are not oxidized in the oxidation catalyst 9 coupled to the soot filtration device 10. .

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 플라즈마 반응기로 공급되는 연료를 무화상태로 분사하여 화염을 안정적으로 형성시킴으로써 배기가스를 빠르게 승온할 수 있는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치를 제공하고자 하는 것이다. Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, the present invention is a plasma burner of the DPF system that can rapidly increase the exhaust gas by spraying the fuel supplied to the plasma reactor in an atomized state to form a stable flame It is to provide a device.

또한, 본 발명의 다른 목적은 분사되는 연료 중 미처 연소되지 못한 연료를 화염확산관의 내부에 포집하여 화염 형성을 증대시키고 연료로 인한 내구성의 저하를 방지할 수 있는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치를 제공하고자 하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a plasma burner device of the DPF system that can capture the fuel that has not been burned in the injected fuel inside the flame diffusion tube to increase flame formation and prevent degradation of durability due to fuel. I would like to.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 엔진회전수가 증가함에 따라 빨라지는 배기가스의 흐름으로 인한 화염의 축소를 방지할 수 있는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치를 제공하고자 하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a plasma burner device of the DPF system that can prevent the reduction of the flame caused by the flow of exhaust gas is increased as the engine speed increases.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치는, 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 매연여과장치의 산화촉매를 통해 산화시켜 제거하는 DPF시스템에 있어서, 배기관과 매연여과장치의 사이에 연통되도록 형성되어 내부가 중공된 관형태의 외관과, 외관의 내부에 상기 외관과 평행하게 구비되며 내부가 중공되어 플라즈마반응부가 형성되는 베이스부와, 베이스부의 벽면을 따라 형성되어 베이스부의 내부로 연료를 분사하는 연료홀더와, 베이스부와 매연여과장치의 사이에 형성되어 플라즈마반응부에서 발생하는 화염을 확산시키는 화염확산관으로 구성되는 것을 특징으로 한다. Plasma burner apparatus of the DPF system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the DPF system for oxidizing and removing the exhaust gas generated from the engine through the oxidation catalyst of the soot filter, exhaust pipe and soot filtration It is formed along the wall of the base and the base portion is formed so as to communicate between the device is a hollow tubular appearance, the inside of the exterior in parallel to the exterior and the interior is hollow to form a plasma reaction portion, the base portion wall It is characterized in that it comprises a fuel holder for injecting fuel into the portion, and a flame diffusion tube formed between the base portion and the soot filtration device to diffuse the flame generated in the plasma reaction portion.

여기서, 상기 플라즈마반응부는 상기 연료홀더에서 분사되는 연료로 배기가스를 가열하는 전극과, 상기 베이스부의 좌측 끝단에 설치되어 전극을 지지하는 전극지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The plasma reaction unit may include an electrode for heating exhaust gas with fuel injected from the fuel holder, and an electrode support unit installed at the left end of the base to support the electrode.

그리고 상기 연료홀더는 연료가 공급되는 연료공급구와, 공급된 연료가 이송되는 연료이송관과, 연료이송관의 일측에 베이스부의 내측으로 관통되게 형성된 복수개의 연료분사구를 포함하는 것을 특징으로 한다. The fuel holder may include a fuel supply port through which fuel is supplied, a fuel transport pipe through which the supplied fuel is transported, and a plurality of fuel injection ports formed to penetrate into the base part on one side of the fuel transport pipe.

이때, 상기 복수개의 연료분사구는 연료이송관에서 서로 마주되는 위치에 배기가스의 흐름 방향으로 일정각도 기울어져 형성되는 것을 특징으로 한다. At this time, the plurality of fuel injection port is characterized in that formed at a predetermined angle in the flow direction of the exhaust gas in a position facing each other in the fuel transfer pipe.

또한, 상기 화염확산관은 나팔관의 끝이 오므려진 벤츄리 형상인 것을 특징으로 한다.
In addition, the flame diffusion tube is characterized in that the end of the fallopian tube is retracted venturi shape.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치는 플라즈마 반응기로 공급되는 연료를 무화상태로 분사하여 화염을 안정적으로 형성시킴으로써 배기가스를 빠르게 승온할 수 있는 이점이 있다. As described above, the plasma burner apparatus of the DPF system according to the present invention has an advantage of rapidly increasing the exhaust gas by stably forming a flame by injecting the fuel supplied to the plasma reactor in an atomized state.

또한, 본 발명은 분사되는 연료 중 미처 연소되지 못한 연료를 화염확산관의 내부에 포집하여 화염 형성을 증대시키고 연소되지 못한 유적되는 연료로 인한 내구성의 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that it is possible to capture the fuel that is not burned in the injected fuel inside the flame diffusion tube to increase flame formation and prevent degradation of durability due to the unburned fuel.

그리고 본 발명은 엔진회전수가 증가함에 따라 빨라지는 배기가스의 흐름으로 인한 화염의 축소를 방지할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the present invention has the advantage of preventing the reduction of flame due to the flow of exhaust gas is increased as the engine speed increases.

도 1은 종래의 DPF 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 연료홀더 및 화염확산관을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 연료홀더의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 플라즈마 버너 장치와 본 발명에 따른 플라즈마 버너 장치를 사용한 DPF의 시스템의 배기가스를 측정하여 비교한 그래프이다.1 is a diagram illustrating a conventional DPF system.
2 is a view showing a conventional fuel holder and flame spread tube.
3 is a view schematically showing the configuration of a plasma burner device of the DPF system according to the present invention.
4 and 5 are views showing the configuration of the fuel holder according to the present invention.
6 is a graph comparing the exhaust gas of the system of the DPF using the conventional plasma burner device and the plasma burner device according to the present invention.

이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업 계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to fully understand the present invention. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

도 3은 본 발명에 따른 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 3 is a view schematically showing the configuration of a plasma burner device of the DPF system according to the present invention.

도 3에서 보는 바와 같이, 플라즈마 버너 장치가 구비된 DPF 시스템은 배기관(1)의 일측에 구비되어 유해 미립자를 일차적으로 산화시키는 산화촉매(9), 산화촉매(9)를 통과한 나머지 유해 미립자를 포집하는 매연여과장치(10) 및 매연여과장치(10)에 포집된 유해 미립자의 산화를 촉진하는 플라즈마 버너 장치를 포함한다. As shown in FIG. 3, the DPF system equipped with the plasma burner device is provided on one side of the exhaust pipe 1 to pass through the oxidation catalyst 9 and the oxidation catalyst 9 for oxidizing the harmful particles primarily. And a plasma burner device for promoting oxidation of harmful particulate matter collected in the particulate filter 10 for collecting.

본 발명인 플라즈마 버너 장치는 엔진(미도시)과 산화촉매(9) 사이의 배기관(1)의 내부에 설치되는데, 배기관(1)과 평행하게 구비되며 내부가 중공되어 플라즈마반응부(100)가 형성된 베이스부(120)와, 베이스부(120)의 일측 벽면을 따라 형성되어 베이스부(120)의 내부로 연료를 분사하는 연료홀더(140)와, 베이스부(120)와 산화촉매(9)의 사이에 형성되어 플라즈마반응부(100)에서 발생하는 화염를 확산시키는 화염확산관(200)으로 구성된다. Plasma burner device of the present invention is installed in the exhaust pipe (1) between the engine (not shown) and the oxidation catalyst (9), which is provided in parallel with the exhaust pipe (1) and the inside is hollow to form a plasma reaction unit (100) The base 120 and the fuel holder 140 formed along one side wall of the base 120 to inject fuel into the base 120, the base 120 and the oxidation catalyst 9 It is formed between the flame diffusion pipe 200 is formed between the diffusion of the flame generated in the plasma reaction unit (100).

베이스부(120)는 배기관(1)의 내부에 구비되고, 내부가 중공되어 화염이 발생하는 플라즈마반응부(100)가 설치된다. Base unit 120 is provided in the exhaust pipe (1), the interior is hollow is installed plasma reaction unit 100 to generate a flame.

여기서, 플라즈마반응부(100)는 전극(101)과, 전극지지부(102)로 구성되는데 전극(101)은 중공된 베이스부(120)의 내부에 설치되어 연료홀더(100)에서 분사되는 연료로 배기가스를 가열하는 원추형태로 형성되며, 전극지지부(102)는 상기 전극(101)을 지지하고, 전극(101)에 전압을 인가하는 전압공급부(7)와 전극봉(6)으로 연결된다. 전극지지부(102)는 상기 베이스부(120)의 좌측단에 형성되어 상기 전극(101)에 의해 발생하는 화염이 좌측에서 우측으로 흐르는 배기가스의 흐름 방향과 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다. Here, the plasma reaction unit 100 is composed of an electrode 101 and the electrode support 102, the electrode 101 is installed in the hollow base portion 120 to the fuel injected from the fuel holder 100 It is formed in the form of a cone for heating the exhaust gas, the electrode support 102 is connected to the electrode rod 6 and the voltage supply 7 for supporting the electrode 101, applying a voltage to the electrode 101. The electrode support part 102 is preferably formed at the left end of the base part 120 so that the flame generated by the electrode 101 coincides with the flow direction of the exhaust gas flowing from left to right.

또한, 화염확산관(200)은 베이스부(120)의 우측단에 형성되어 플라즈마반응부(100)에서 착화되어 발생하는 화염을 확산시키는데, 이때, 화염확산관(200)은 벤츄리 형상으로 형성되어 화염이 안정되게 확산되도록 한다. In addition, the flame diffusion tube 200 is formed on the right end of the base portion 120 to diffuse the flame generated by the ignition in the plasma reaction unit 100, the flame diffusion tube 200 is formed in a venturi shape Allow the flame to spread stably.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 연료홀더의 구성을 도시한 도면이다. 4 and 5 are views showing the configuration of the fuel holder according to the present invention.

도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 연료홀더(140)는 연료가 공급되는 연료공급구(141)와, 공급된 연료가 이송되는 연료이송관(142)과, 연료이송관(142)의 양측에 베이스부(120)의 내측으로 관통되게 형성된 복수개의 연료분사구(143)로 구성된다. As shown in FIGS. 4 and 5, the fuel holder 140 includes a fuel supply port 141 through which fuel is supplied, a fuel transport pipe 142 through which the supplied fuel is transported, and a base on both sides of the fuel transport pipe 142. It is composed of a plurality of fuel injection port 143 formed to penetrate the inside of the portion 120.

연료홀더(140)는 배기관(1)의 외부에 설치된 연료저장탱크(2)와, 공기공급수단(3)에서 이송되는 연료 및 공기가 공급되도록 연료홀더(140)의 상부에 연료공급구(141)가 형성되고, 연료홀더(140)의 내부에 반원 형태로 중공된 연료이송관(142)이 형성되며, 베이스부(120)의 내부에 형성된 플라즈마반응부(100)로 연료를 분사하도록 반원 형태의 연료이송관(142)의 양측에 플라즈마반응부(100)측으로 관통되게 복수개의 연료분사구(143)가 형성된다. The fuel holder 140 may include a fuel storage tank 2 installed outside the exhaust pipe 1 and a fuel supply port 141 at an upper portion of the fuel holder 140 to supply fuel and air transferred from the air supply means 3. ) Is formed, and the fuel transfer pipe 142 hollow in a semicircle shape is formed in the fuel holder 140, and has a semicircular shape to inject fuel into the plasma reaction part 100 formed in the base part 120. A plurality of fuel injection holes 143 are formed at both sides of the fuel transfer pipe 142 to penetrate the plasma reaction part 100 side.

이때, 연료분사구(143)는 연료이송관(142)에서 서로 마주되는 위치에 형성되고, 플라즈마반응부(100)에 착화가 원활이 이루어지도록 배기가스의 흐름 방향으로 일정각도 기울어져 형성된다. At this time, the fuel injection port 143 is formed at a position facing each other in the fuel transfer pipe 142, is inclined at a predetermined angle in the flow direction of the exhaust gas so that the ignition is smoothly made in the plasma reaction unit (100).

또한, 연료분사구(143)는 분사되는 연료의 무화성을 높이기 위하여 직경이 1.0로 형성되는 것이 바람직하다.
In addition, the fuel injection port 143 preferably has a diameter of 1.0 to increase the atomization of the fuel to be injected.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명인 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치의 동작을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation of the plasma burner device of the DPF system according to the present invention having the above configuration will be described with reference to the accompanying drawings.

엔진(미도시)에서 배출되는 배기가스가 이송되는 배기관(1)의 일측에 형성된 매연여과장치(10)의 좌측에 산화촉매(9)가 설치되어 배기관(1)을 경유하는 배기가스에 포함된 유해 미립자를 일차적으로 산화시키고, 배기가스가 산화조건 보다 낮은 온도일 때 플라즈마 버너 장치를 통해 낮은 온도의 배기가스가 가열되면, 추가적으로 매연여과장치(10)에 포집된 유해 미립자를 산화시킨다. An oxidation catalyst 9 is installed on the left side of the soot filtration device 10 formed on one side of the exhaust pipe 1 through which the exhaust gas discharged from the engine (not shown) is included in the exhaust gas passing through the exhaust pipe 1. The harmful particulates are first oxidized, and when the exhaust gas of low temperature is heated through the plasma burner apparatus when the exhaust gas is lower than the oxidizing condition, the harmful particulates collected in the soot filter 10 are further oxidized.

플라즈마 버너 장치를 통한 배기가스의 가열은 배기관(1)의 외부에 설치된 연료저장탱크(2)와, 공기공급수단(3)에서 공급되는 연료 및 공기가 연료홀더(140)의 상부에 형성된 연료공급구(141)로 유입되면 연료이송관(142)을 통해 이송된다. The heating of the exhaust gas through the plasma burner device is performed by supplying a fuel storage tank 2 installed outside the exhaust pipe 1 and fuel and air supplied from the air supply means 3 formed on the upper portion of the fuel holder 140. When introduced into the sphere 141 is transferred through the fuel transfer pipe 142.

이송된 연료는 같이 공급된 공기로 산화되어 연료이송관(142)의 양측에 형성된 연료분사구(143)로 베이스부(120)의 내부에 형성된 플라즈마반응부(100)로 분사된다. The transported fuel is oxidized with the air supplied together and injected into the plasma reaction part 100 formed inside the base part 120 by the fuel injection holes 143 formed on both sides of the fuel transport pipe 142.

분사된 연료는 배기가스와 혼합되고 플라즈마반응부(100)의 전극(101)에는 서 발생된 플라즈마 아크에 의해 착화되어 화염이 발생되고 화염확산관(200)을 통해 화염은 확산된다. The injected fuel is mixed with the exhaust gas and ignited by the plasma arc generated at the electrode 101 of the plasma reaction unit 100 to generate a flame, and the flame is diffused through the flame diffusion tube 200.

여기서, 화염확산관(200)은 벤츄리 형상으로 플라즈마반응부(100)에서 발생되는 화염은 엔진회전수가 증가함에 따라 배기가스의 흐름이 빨라져도 영향을 받지 않고 안정된 화염을 발생 시킬 수 있는 이점이 있고, 분사되는 연료 중 미처 연소되지 못한 연료는 화염확산관(200)의 내부에 포집이 되어 화염에 의해 증발됨으로써 무화되어 화염 발생에 부가됨으로써 발생온도를 더욱 높일 수 있는 이점이 있다. Here, the flame diffusion tube 200 has a venturi shape has the advantage that the flame generated from the plasma reaction unit 100 can generate a stable flame without being affected even if the exhaust gas flows faster as the engine speed increases. In the fuel injected, the fuel that is not combusted is collected in the flame diffusion pipe 200 and is evaporated by the flame to be atomized and added to the flame generation.

또한, 연료분사구(143)에서 분사되는 연료는 크기가 작은 연료분사구(143)로 인하여 무화가 효율적으로 이루어져 분사되는데, 서로 마주되도록 형성되고, 배기가스의 흐름 방향으로 일정각도 기울어진 상태로 형성된 연료분사구(143)에 의해 시계 방향으로 회전하도록 분사되어 유막이 형성되는 것을 방지하고 무화가 효율적으로 이루어져 화염의 확산을 증가시키고 발생온도를 더욱 높일 수 있는 이점이 있다.
In addition, the fuel injected from the fuel injection port 143 is injected by the atomization is efficiently formed by the small fuel injection port 143, formed to face each other, the fuel formed in a state inclined at a predetermined angle in the flow direction of the exhaust gas It is sprayed to rotate in the clockwise direction by the injection hole 143 to prevent the oil film is formed, and the atomization is effective to increase the spread of the flame and there is an advantage that can further increase the temperature generated.

도 6은 종래의 플라즈마 버너 장치와 본 발명에 따른 플라즈마 버너 장치를 사용한 DPF의 시스템의 배기가스를 측정하여 비교한 그래프인데 도 6에서 보는 바와 같이, 종래의 플라즈마 버너 장치에 의한 결과(A)와 본 발명에 따른 플라즈마 버너 장치에 의한 결과(B)를 비교해보면 화염주변의 온도 증가와 배기가스 중 유해 미립자(탄화수소(THC))의 저감효과를 확인 할 수 있다.
FIG. 6 is a graph comparing the exhaust gas of the conventional plasma burner device and the DPF system using the plasma burner device according to the present invention. As shown in FIG. 6, the results of the conventional plasma burner device (A) and Comparing the results (B) by the plasma burner apparatus according to the present invention, it is possible to confirm the effect of increasing the temperature around the flame and reducing the harmful particles (hydrocarbon (THC)) in the exhaust gas.

이와 같이, 본 발명은 복수개의 크기가 작은 연료분사구(143)를 통하여 공급되는 연료를 무화상태로 분사하여 화염을 안정적으로 형성시키고, 벤츄리 형상의 화염확산관(200)으로 엔진회전수에 따른 배기가스의 흐름에 영향을 받지 않는 화염을 발생시킴으로써 배기가스를 빠르게 승온하여 유해 미립자의 배출을 줄일 수 있는 유용한 발명이라 할 수 있다. As described above, the present invention injects fuel supplied through the plurality of small size fuel injection holes 143 into the atomized state to stably form the flame, and exhausts the engine according to the engine speed to the venturi flame spreader 200. By generating a flame that is not affected by the flow of gas can be said to be a useful invention that can quickly increase the exhaust gas to reduce the emission of harmful particulates.

이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the following claims rather than the foregoing description, and the meaning and scope of the claims and their equivalents. All changes or modifications derived from the concept shall be construed as being included in the scope of the present invention.

1 : 배기관 2 : 연료저장탱크
3 : 공기공급수단 6 : 전극봉
7 : 전압공급부 9 : 산화촉매
10 : 매연여과장치 100 : 플라즈마반응부
101 : 전극 102 : 전극지지부
120 : 베이스부 140 : 연료홀더
141 : 연료공급구 142 : 연료이송관
143 : 연료분사구 200 : 화염확산관
WP : 유막(Wall Film) FD : 유적(Fuel Drop)1: exhaust pipe 2: fuel storage tank
3: air supply means 6: electrode
7: voltage supply unit 9: oxidation catalyst
10: soot filter 100: plasma reaction unit
101 electrode 102 electrode support
120: base portion 140: fuel holder
141: fuel supply port 142: fuel transfer pipe
143: fuel injection hole 200: flame diffusion tube
WP: Wall Film FD: Ruins (Fuel Drop)

Claims (5)

엔진으로부터 발생되는 배기가스를 가열하여 매연여과장치의 산화촉매를 통해 산화시켜 제거하는 DPF시스템의 플라즈마 버너 장치에 있어서,
배기관(1)의 내부에 배기관(1)과 평행하게 구비되며 내부가 중공되어 플라즈마반응부(100)가 형성된 베이스부(120);
베이스부(120)의 벽면을 따라 형성되어 베이스부(120)의 내부로 연료를 분사하는 연료홀더(140);
베이스부(120)와 산화촉매(9)의 사이에 형성되어 플라즈마반응부(100)에서 발생하는 화염를 확산시키는 화염확산관(200);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치 .In the plasma burner device of the DPF system for heating the exhaust gas generated from the engine to oxidize and remove through the oxidation catalyst of the soot filtration device,
A base 120 provided in parallel with the exhaust pipe 1 in the exhaust pipe 1 and having a hollow inside thereof to form a plasma reaction part 100;
A fuel holder 140 formed along a wall of the base part 120 to inject fuel into the base part 120;
And a flame diffusion tube (200) formed between the base unit (120) and the oxidation catalyst (9) to diffuse the flame generated in the plasma reaction unit (100). 제 1항에 있어서,
상기 플라즈마반응부(100)는
상기 연료홀더(140)에서 분사되는 연료로 배기가스를 가열하는 전극(101);
상기 베이스부(120)의 좌측 끝단에 설치되어 전극(101)을 지지하는 전극지지부(102);를 포함하는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치.The method of claim 1,
The plasma reaction unit 100
An electrode 101 for heating exhaust gas with fuel injected from the fuel holder 140;
And an electrode support (102) installed at the left end of the base (120) to support the electrode (101). 제 1항에 있어서,
상기 연료홀더(140)는
연료가 공급되는 연료공급구(141);
공급된 연료가 이송되는 연료이송관(142);
연료이송관(142)의 일측에 베이스부의 내측으로 관통되게 형성된 복수개의 연료분사구(143);를 포함하는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치.The method of claim 1,
The fuel holder 140
A fuel supply port 141 to which fuel is supplied;
A fuel transfer pipe 142 through which the supplied fuel is transferred;
And a plurality of fuel injection holes (143) formed to penetrate into the base part on one side of the fuel transfer pipe (142). 제 3항에 있어서,
상기 복수개의 연료분사구(143)는 연료이송관(142)에서 서로 마주되는 위치에 배기가스의 흐름 방향으로 일정각도 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치.The method of claim 3, wherein
The plurality of fuel injection port (143) is a plasma burner device of the DPF system, characterized in that formed at a predetermined angle in the flow direction of the exhaust gas in a position facing each other in the fuel transfer pipe (142). 제 1항에 있어서,
상기 화염확산관(200)은 나팔관의 끝이 오므려진 벤츄리 형상인 것을 특징으로 하는 DPF 시스템의 플라즈마 버너 장치.The method of claim 1,
The flame spread pipe 200 is a plasma burner device of the DPF system, characterized in that the end of the fallopian tube is retracted venturi shape.
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