KR102028423B1 - Selective catalytic reduction system for in-use vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운행차용 선택적 환원촉매 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에 기 장착되어 있는 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)의 앞쪽에 디젤산화촉매(DOC), 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성 또는 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성되어 있는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템을 장착하여 줌으로써, 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있고, 선택적 환원촉매(SCR) 시스템 내의 디젤산화촉매(DOC)에 의해 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 전환하고 배기가스의 온도가 급격하게 변하는 것을 방지하여 질소산화물(NOX)의 저감 효율을 향상시킬 수 있고, 이중관으로 되어 있는 배기관 및 단열재를 사용함으로써, 엔진의 밖으로 배출되는 배기가스 온도의 방열손실을 최소화할 수 있으며, 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 없는 차량의 경우에 선택적 환원촉매(SCR) 시스템과 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 결합된 동시저감장치로 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a selective reduction catalyst system for a driving vehicle, and more particularly, a diesel oxidation catalyst (DOC) and a urea injector in front of a diesel particulate reduction device (DPF) or a diesel particulate filter (PMC) already mounted on a vehicle. (Urea Injector), Mixer (MIXER), Selective Reduction Catalyst (SCR), Ammonia Oxidation Catalyst (AOC) or Urea Injector, Mixer (MIXER), Selective Reduction Catalyst (SCR), Ammonia Oxidation Catalyst (AOC) ) to the selective reduction catalyst (SCR) system that is configured to mount by giving, to secure the activation temperature of 200 ℃ of the selective reduction catalyst (SCR) to improve reduction rate of the nitrogen oxides (NO X), through the minimization of heat loss Nitrogen oxide (NO X ) by converting nitrogen oxide (NO) into nitrogen dioxide (NO 2 ) by a diesel oxidation catalyst (DOC) in a selective reduction catalyst (SCR) system and preventing the temperature of the exhaust gas from changing rapidly. Reduction It is possible to improve the rate, to minimize the heat radiation loss of the exhaust gas temperature discharged out of the engine by using a double pipe exhaust pipe and insulation, diesel particulate reduction device (DPF) or diesel particulate filter (PMC) In the case of a vehicle without a catalyst, a simultaneous reduction device combined with a selective reduction catalyst (SCR) system and a diesel particulate reduction device (DPF) or a diesel particulate filter (PMC) ensures an activation temperature of 200 ° C. of the selective reduction catalyst (SCR). Therefore, there is an effect of improving the reduction rate of nitrogen oxides (NO X ) through the minimization of heat dissipation losses.
Description
본 발명은 차량에 기 장착되어 있는 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)의 앞쪽에 디젤산화촉매(DOC), 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성 또는 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성되어 있는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템을 장착하여 줌으로써, 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있고, 선택적 환원촉매(SCR) 시스템 내의 디젤산화촉매(DOC)에 의해 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 전환하고 배기가스의 온도가 급격하게 변하는 것을 방지하여 질소산화물(NOX)의 저감 효율을 향상시킬 수 있고, 이중 관으로 되어 있는 배기관 및 단열재를 사용함으로써, 엔진의 밖으로 배출되는 배기가스 온도의 방열손실을 최소화할 수 있으며, 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 없는 차량의 경우에 선택적 환원촉매(SCR) 시스템과 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 결합된 동시저감장치로 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템에 관한 기술이다. The present invention includes a diesel oxidation catalyst (DOC), a urea injector, a mixer (MIXER), and a selective reduction catalyst in front of a diesel particulate reduction device (DPF) or a diesel particulate filter (PMC) that is mounted on a vehicle. SCR), ammonia oxidation catalyst (AOC) or a selective reduction catalyst (SCR) system consisting of urea injector, mixer (MIXER), selective reduction catalyst (SCR), ammonia oxidation catalyst (AOC) and by giving, it is possible to improve the reduction rate of the selective reduction catalyst NOx with minimal activation to secure the temperature of the heat loss of 200 ℃ of (SCR) (NO X), the selective reduction catalyst (SCR) diesel oxidation in the system the catalyst DOC converts nitrogen oxide (NO) into nitrogen dioxide (NO 2 ) and prevents the temperature of exhaust gas from changing rapidly, thereby improving the efficiency of reducing nitrogen oxides (NO X ). Exhaust pipe and insulation This can minimize the heat dissipation loss of the exhaust gas temperature discharged from the outside of the engine, and the selective reduction catalyst (SCR) system and diesel for vehicles without a diesel particulate filter (DPF) or diesel particulate filter (PMC). that the emission control device (DPF) or diesel particulate filter of nitrogen oxides (NO X) (PMC) is to secure the activation temperature of 200 ℃ of the selective reduction catalyst (SCR) to the simultaneous reduction apparatus coupled with the minimization of heat loss The present invention relates to a selective reduction catalyst system for a vehicle that can improve a reduction ratio.
일반적으로, 디젤 자동차의 유해배출물은 CO, HC, NOX, PM으로 구성되어 있다. 디젤기관은 연소특성상 희박한 공연비 조건에서 연소가 이루어지기 때문에 가솔린 기관에 비해 미연소 생성물인 CO와 HC의 배출량이 적지만, 높은 압축비로 인해 상대적으로 많은 양의 NOX가 배출되며 디젤 연료 분사 특성상 입자상물질(PM)이 생성된다. In general, hazardous emissions of diesel vehicles are composed of CO, HC, NO X and PM. Diesel engine combustion characteristics lean air-fuel ratio, since the combustion is performed under the condition only the unburned product, emissions of CO and HC less than the gasoline engine, there is a relatively large amount of NO X emission due to the high compression ratio diesel fuel injection characteristics particulate Material PM is produced.
배기가스 규제에 따라 디젤기관의 배기가스 저감을 위하여 EGR 시스템과 커먼 레일(Common Rail)을 비롯한 매연정화장치(PMC 또는 DPF)를 사용하여 디젤기관에서 배출되는 유해 배출물을 낮추어 왔다. In accordance with the emission regulations, the emission reduction of diesel engines has been reduced by using soot purifiers (PMC or DPF), including EGR systems and common rails, to reduce the emission of diesel engines.
그러나 점차 강화되는 배기가스 규제를 만족시키기 위해선 NOX 배출물의 저감을 위한 후처리 장치의 적용이 필수적이다. However, increasingly applied in order to meet the emission regulations is enhanced after for the reduction of NO X emission treatment apparatus is essential.
도 1은 종래 디젤기관 자동차의 배기시스템을 도시한 것으로서, 엔진(E)의 작동시 배출되는 배기가스가 디젤 입자상물질 필터(PMC)(200)를 통과하면서 입자상물질이 정화된다. 1 illustrates an exhaust system of a conventional diesel engine vehicle, and particulate matter is purified while exhaust gas discharged during operation of the engine E passes through the diesel particulate filter (PMC) 200.
한편, 종래의 경우, 입자상물질 필터(PMC)가 장착된 운행차에 선택적 환원촉매(SCR)장치를 장착할 때, 입자상물질 필터(PMC) 후단에 선택적 환원촉매(SCR)장치를 장착하고 있다.On the other hand, in the conventional case, when the selective reduction catalyst (SCR) device is mounted in a vehicle equipped with the particulate matter filter (PMC), the selective reduction catalyst (SCR) device is mounted on the rear end of the particulate matter filter (PMC).
하지만, 이 경우 배기 매니폴드에서 선택적 환원촉매(SCR)까지 배기가스가 이동하는 동안 배기가스의 방열 손실이 발생하는 단점이 있다.However, in this case, the heat radiation loss of the exhaust gas occurs while the exhaust gas is moved from the exhaust manifold to the selective reduction catalyst (SCR).
또한, 주행시 대부분의 운전영역에서 선택적 환원촉매(SCR)가 활성화 온도까지 도달하지 못하는 단점이 있어 선택적 환원촉매(SCR) 장치의 질소산화물(NOX)의 저감시킬 수 있는 성능의 개선이 필요한 상태이다. In addition, there is a drawback that the selective reduction catalyst (SCR) does not reach the activation temperature in most driving regions during driving, and thus it is necessary to improve the performance of reducing the nitrogen oxide (NO X ) of the selective reduction catalyst (SCR) device. .
또한, 운행차에 선택척 환원촉매(SCR)장치를 장착할 경우, 후 분사(포스트 인젝션), 배출가스 재순환 밸브(EGR Valve) 제어와 같은 ECU 변경이 불가하며, 기 장착된 장치의 변경이 불가하여 엔진과 선택적 환원촉매(SCR) 시스템의 거리가 멀어 선택적 환원촉매의 활성화 온도를 확보하기가 어렵다는 문제점이 있다.In addition, when a selective chuck reduction catalyst (SCR) device is installed in a vehicle, ECUs such as post injection (EG) and exhaust gas recirculation valve (EGR Valve) control cannot be changed. Therefore, there is a problem that it is difficult to secure the activation temperature of the selective reduction catalyst because the distance between the engine and the selective reduction catalyst (SCR) system is far.
그러므로, 차량에 기 장착되어 있는 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)의 앞쪽에 디젤산화촉매(DOC), 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성 또는 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성되어 있는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템을 장착하여 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있고, 선택적 환원촉매(SCR) 시스템 내의 디젤산화촉매(DOC)에 의해 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 전환하고 배기가스의 온도가 급격하게 변하는 것을 방지하여 질소산화물(NOX)의 저감 효율을 향상시킬 수 있고, 이중 관으로 되어 있는 배기관 및 단열재를 사용하여 엔진의 밖으로 배출되는 배기가스 온도의 방열손실을 최소화할 수 있는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. Therefore, diesel oxidation catalyst (DOC), urea injector, mixer (MIXER), selective reduction catalyst (SCR) in front of the diesel particulate reduction device (DPF) or diesel particulate filter (PMC) that is mounted on the vehicle. ), Ammonia oxidation catalyst (AOC) or a selective reduction catalyst (SCR) system consisting of urea injector, mixer (MIXER), selective reduction catalyst (SCR), ammonia oxidation catalyst (AOC) It is possible to improve the reduction rate of NO x by minimizing the heat dissipation loss by securing the activation temperature of 200 ° C of the selective reduction catalyst (SCR), and the diesel oxidation catalyst (DOC) in the selective reduction catalyst (SCR) system. By converting nitrogen oxide (NO) into nitrogen dioxide (NO 2 ) and preventing the temperature of the exhaust gas from changing rapidly, it is possible to improve the efficiency of reducing nitrogen oxides (NO X ). use with The development of a borrowing station selective reduction catalyst system capable of minimizing the heat loss of the exhaust gas discharged from the temperature at which the spirit is a situation which is highly required.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 차량에 기 장착되어 있는 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)의 앞쪽에 디젤산화촉매(DOC), 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성 또는 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성되어 있는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템을 장착하여 줌으로써, 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been conceived to solve the above problems, a diesel oxidation catalyst (DOC), a urea injector (DPC) or a diesel particulate filter (PMC) in front of a vehicle that is already mounted on a vehicle Urea Injector, Mixer (MIXER), Selective Reduction Catalyst (SCR), Ammonia Oxidation Catalyst (AOC) or Urea Injector, Mixer (MIXER), Selective Reduction Catalyst (SCR), Ammonia Oxidation Catalyst (AOC) selective reduction catalyst (SCR) by giving to mount the system, the nitrogen to secure the activation temperature of 200 ℃ of the selective reduction catalyst (SCR) through the minimization of heat losses oxide which consists to improve reduction rate of (NO X) It is an object of the present invention to provide a selective reduction catalyst system for a traveling vehicle.
본 발명의 다른 목적은 선택적 환원촉매(SCR) 시스템 내의 디젤산화촉매(DOC)에 의해 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 전환하고 배기가스의 온도가 급격하게 변하는 것을 방지하여 질소산화물(NOX)의 저감 효율을 향상시킬 수 있는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to convert nitrogen oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) by a diesel oxidation catalyst (DOC) in a selective reduction catalyst (SCR) system and to prevent the temperature of the exhaust gas from changing drastically. The present invention provides a selective reduction catalyst system for a vehicle that can improve the reduction efficiency of NO X ).
본 발명의 다른 목적은 이중 관으로 되어 있는 배기관 및 단열재를 사용함으로써, 엔진의 밖으로 배출되는 배기가스 온도의 방열손실을 최소화할 수 있는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a selective reduction catalyst system for a traveling vehicle which can minimize the heat radiation loss of the exhaust gas temperature discharged out of the engine by using a double pipe exhaust pipe and insulation.
본 발명의 다른 목적은 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 없는 차량의 경우에 선택적 환원촉매(SCR) 시스템과 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 결합된 동시저감장치로 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is a selective reduction catalyst (SCR) system and diesel particulate reduction device (DPF) or diesel particulate filter (PMC) in a vehicle without a diesel particulate reduction device (DPF) or diesel particulate filter (PMC). Is a simultaneous reduction device combined with a selective reduction catalyst (SCR) to ensure the activation temperature of 200 ℃ to provide a selective reduction catalyst system for driving vehicles that can improve the reduction rate of nitrogen oxides (NO X ) through minimizing heat dissipation loss It is.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 운행차용 선택적 환원촉매 시스템은 배기 매니폴드와 배기관에 주행풍과 외기로 인한 방열 손실을 줄여주기 위해 방열판이 설치되어 있으되, 엔진으로부터 연소된 배기가스가 배기 매니폴드를 통해 이중 관으로 되어 있고, 배기가스의 방열 손실을 줄일 수 있도록 세라믹 파이버로 되어 있는 세라크울, 그라스울, 경질 우레탄폼, 스카이비바 중에서 어느 하나인 1000℃ 이상의 초고온에서도 안정적이고, 우수한 품질을 유지하는 초고온 내화 단열재가 감싸져 있으며, 단열재의 외부에 폴리우레아, 프라이머, 우레아와 유성 페인트가 결합된 방수코팅물질이 코팅되어 있는 배기관에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소가 촉매반응으로 인하여 고열이 발생하고 배기가스 중의 NO2의 비율을 높여주는 디젤산화촉매(DOC)와; 상기 디젤산화촉매(DOC)의 후단과 혼합기(MIXER)의 전단 사이에서 우레아인 요소 수용액을 분사하는 우레아 인젝터(Urea Injector)와; 상기 우레아 인젝터에서 분사된 요소 수용액이 암모니아로 기화되어 선택적 환원촉매(SCR)에서 잘 혼합되도록 선택적 환원촉매(SCR)의 전단 부분에 장착되어 있는 혼합기(MIXER)와; 상기 혼합기의 후단 부분에 장착되며, 우레아(요소 수용액)를 배기관에 분사하면 우레아가 고온에서 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하여 질소산화물(NOX)이 V2O5-Al2O3, V2O5-SiO2-TiO2, V2O5-WO3-TiO2, Fe2O3-TiO2, CuO-TiO2의 금속산화물 촉매 또는 Y형Zeolite, Mordenite, ZSM-5의 Zeolite계 촉매에 의해서 저감되게 하는 선택적 환원촉매(SCR)와; 상기 선택적 환원촉매(SCR)와 함께 장착되며, 선택적 환원촉매(SCR)에서 분사된 요소수가 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하지 못한 암모니아를 산화반응으로 줄여주는 암모니아산화촉매(AOC)와; 상기 암모니아산화촉매(AOC)를 통과한 배기가스가 배기관에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소를 촉매반응을 이용하여 줄여주는 디젤산화촉매(DOC)와; 배기가스에서 입자상물질(PM)을 포집하여 입자상물질(PM)이 적정량 축적되면 매연 배기가스 또는 첨가제를 이용하여 입자상물질(PM)을 재연소하여 재생하는 디젤 입자상물질 필터(PMC) 또는 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 디젤 매연저감 장치(DPF); 를 포함함을 특징으로 한다.In the selective reduction catalyst system for a driving vehicle according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, a heat sink is installed in the exhaust manifold and the exhaust pipe so as to reduce heat loss due to running wind and outside air. The exhaust gas is double piped through the exhaust manifold, and it is stable even at the high temperature of 1000 ℃ or higher, which is ceramic fiber, glass wool, rigid urethane foam, or skyviva, which is made of ceramic fiber to reduce heat radiation loss of exhaust gas. Ultra high temperature fireproof insulation is wrapped to maintain excellent quality, and when entering the exhaust pipe coated with a waterproof coating material combined with polyurea, primer, urea and oil paint on the outside of the insulation through a high temperature of 150 to 300 ℃ Carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gases are It occurs and the diesel oxidation catalyst (DOC) that increases the proportion of NO 2 in the exhaust gas; A urea injector (Urea Injector) for injecting an aqueous urea urea solution between the rear end of the diesel oxidation catalyst (DOC) and the front end of the mixer (MIXER); A mixer (MIXER) mounted at the front end of the selective reduction catalyst (SCR) so that the urea aqueous solution injected from the urea injector is vaporized with ammonia and mixed well in the selective reduction catalyst (SCR); Is mounted to the rear end portion of the mixer, urea (urea solution) for when injected into the exhaust pipe after the urea is decomposed into ammonia at a high temperature ammonia and nitrogen oxides (NO X), the nitrogen oxides by the reaction (NO X) is V 2 O 5 Metal oxide catalyst of -Al 2 O 3 , V 2 O 5 -SiO 2 -TiO 2 , V 2 O 5 -WO 3 -TiO 2 , Fe 2 O 3 -TiO 2 , CuO-TiO 2 or Y-type Zeolite, Mordenite A selective reduction catalyst (SCR) to be reduced by a zeolite catalyst of ZSM-5; Equipped with the selective reduction catalyst (SCR), after the urea water injected from the selective reduction catalyst (SCR) is decomposed into ammonia, the ammonia oxidation catalyst to reduce ammonia that ammonia and nitrogen oxides (NO X ) did not react by oxidation reaction (AOC); When the exhaust gas passing through the ammonia oxidation catalyst (AOC) enters the exhaust pipe, a diesel oxidation catalyst (DOC) for reducing carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas by using a catalytic reaction through a high temperature of 150 to 300 ℃; When particulate matter (PM) is collected from the exhaust gas and an appropriate amount of particulate matter (PM) is accumulated, diesel particulate filter (PMC) or particulate matter (PMC) which regenerates and regenerates particulate matter (PM) using exhaust gas or additives is collected. Diesel particulate reduction device (DPF) for filtering PM); Characterized by including.
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상술한 바와 같이, 본 발명인 운행차용 선택적 환원촉매 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다. As described above, the inventors' selective reduction catalyst system for a driving vehicle has the following effects.
첫째, 본 발명은 차량에 기 장착되어 있는 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)의 앞쪽에 디젤산화촉매(DOC), 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성 또는 우레아 인젝터(Urea Injector), 혼합기(MIXER), 선택적 환원촉매(SCR), 암모니아산화촉매(AOC)로 구성되어 있는 선택적 환원촉매(SCR) 시스템을 장착하여 줌으로써, 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있다. First, the present invention provides a diesel oxidation catalyst (DOC), a urea injector, a mixer (MIXER), and a selective reduction in front of a diesel particulate filter (DPF) or a diesel particulate filter (PMC) that is mounted on a vehicle. Selective reduction catalyst (SCR) system consisting of catalyst (SCR), ammonia oxidation catalyst (AOC) or urea injector, mixer (MIXER), selective reduction catalyst (SCR), ammonia oxidation catalyst (AOC) By mounting the, it is possible to secure the activation temperature of 200 ℃ of the selective reduction catalyst (SCR) to improve the reduction rate of nitrogen oxides (NO X ) through minimizing the heat radiation loss.
둘째, 본 발명은 선택적 환원촉매(SCR) 시스템 내의 디젤산화촉매(DOC)에 의해 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 전환하고 배기가스의 온도가 급격하게 변하는 것을 방지하여 질소산화물(NOX)의 저감 효율을 향상시킬 수 있다. Second, the present invention converts nitrogen oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) by diesel oxidation catalyst (DOC) in the selective reduction catalyst (SCR) system and prevents the temperature of the exhaust gas from changing drastically. The reduction efficiency of X ) can be improved.
셋째, 본 발명은 이중관으로 되어 있는 배기관 및 단열재를 사용함으로써, 엔진의 밖으로 배출되는 배기가스 온도의 방열손실을 최소화할 수 있다. Third, the present invention can minimize the heat radiation loss of the exhaust gas temperature discharged out of the engine by using the exhaust pipe and the heat insulating material is a double pipe.
넷째, 본 발명은 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 없는 차량의 경우에 선택적 환원촉매(SCR) 시스템과 디젤 매연저감 장치(DPF) 또는 디젤 입자상물질 필터(PMC)가 결합된 동시저감장치로 선택적 환원촉매(SCR)의 200℃의 활성화 온도를 확보하여 방열 손실의 최소화를 통한 질소산화물(NOX)의 저감률을 개선할 수 있다. Fourth, the present invention provides a selective reduction catalyst (SCR) system and a diesel particulate reduction device (DPF) or diesel particulate filter (PMC) in a vehicle without a diesel particulate reduction device (DPF) or diesel particulate filter (PMC). The combined simultaneous reduction device can improve the reduction rate of nitrogen oxide (NO X ) through minimizing the heat dissipation loss by securing the activation temperature of 200 ℃ of the selective reduction catalyst (SCR).
도 1은 종래 디젤기관 자동차의 배기시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 운행차용 선택적 환원촉매 시스템의 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 운행차용 선택적 환원촉매 시스템의 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면.1 is a view showing an exhaust system of a conventional diesel engine vehicle.
2 is a view showing for explaining the configuration of a selective reduction catalyst system for a driving vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing for explaining the configuration of a selective reduction catalyst system for a driving vehicle according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Looking at the preferred embodiment of the present invention together with the accompanying drawings as follows, when it is determined that the detailed description of the known art or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention The description will be omitted, and the following terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator, and the definitions thereof describe the selective reduction catalyst system for the driving vehicle of the present invention. It should be made based on the contents throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a selective reduction catalyst system for a driving vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 운행차용 선택적 환원촉매 시스템의 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 운행차용 선택적 환원촉매 시스템의 구성을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.2 is a view showing the configuration of a selective reduction catalyst system for a driving vehicle according to an embodiment of the present invention, Figure 3 illustrates a configuration of a selective reduction catalyst system for a driving vehicle according to another embodiment of the present invention The figure is shown for.
본 발명인 운행차용 선택적 환원촉매 시스템은 엔진(E), 배기 매니폴드(100), 배기관(배기 파이프)(110), 선택적 환원촉매 시스템(200), 디젤산화촉매(DOC)(210), 우레아 인젝터(220), 혼합기(MIXER)(230), 선택적 환원촉매(SCR)(240), 암모니아산화촉매(AOC)(250), 디젤산화촉매(DOC)(300), 디젤 입자상물질 필터(PMC)(400), 디젤 매연저감 장치(DPF)(410) 등으로 구성된다.Selective reduction catalyst system for the present inventors vehicle engine (E),
도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명인 운행차용 선택적 환원촉매 시스템은 엔진(E)으로부터 연소된 배기가스가 배기 매니폴드(100)를 통해 배기관(110)에 들어오면 우레아인 요소 수용액을 분사하는 우레아 인젝터(220)와; 상기 우레아 인젝터(220)에서 분사된 요소 수용액이 암모니아로 기화되어 선택적 환원촉매(SCR)(240)에서 잘 혼합되도록 선택적 환원촉매(SCR)(240)의 전단 부분에 장착되어 있는 혼합기(MIXER)(230)와; 상기 혼합기(230)의 후단 부분에 장착되며, 우레아(요소 수용액)를 배기관(110)에 분사하면 우레아가 고온에서 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하여 질소산화물(NOX)이 저감되게 하는 선택적 환원촉매(SCR)(240)와; 상기 선택적 환원촉매(SCR)(240)와 함께 장착되며, 선택적 환원촉매(SCR)(240)에서 분사된 요소수가 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하지 못한 암모니아를 산화반응으로 줄여주는 암모니아산화촉매(AOC)(250)를 구비하고, 엔진으로부터 연소된 배기가스가 배기 매니폴드를 통해 배기관에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소를 촉매반응을 이용하여 줄여주고, 입자상물질(PM)을 태워주며, 배기가스 중의 NO2의 비율을 높여주는 디젤산화촉매(DOC)(210)와; 상기 디젤산화촉매(DOC)(210)의 후단과 혼합기(MIXER)(230)의 전단 사이에서 장착되는 것을 구비하며, 상기 암모니아산화촉매(AOC)(250)를 통과한 배기가스가 배기관(110)에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소를 촉매반응을 이용하여 줄여주고, 입자상물질(PM)을 태워주며, 배기가스 중의 NO2의 비율을 높여주는 디젤산화촉매(DOC)(300)와; 배기가스에서 입자상물질(PM)을 포집하여 입자상물질(PM)이 적정량 축적되면 매연 배기가스 또는 첨가제를 이용하여 입자상물질(PM)을 재연소하여 재생하는 디젤 입자상물질 필터(PMC)(410) 또는 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 디젤 매연저감 장치(DPF)(400)를 구비한다. As shown in Figures 2 to 3, the selective reduction catalyst system for a driving vehicle of the present invention is a urea aqueous solution of urea when the exhaust gas combusted from the engine (E) enters the exhaust pipe (110) through the exhaust manifold (100) A
상기 본 발명인 운행차용 선택적 환원촉매 시스템을 구성하는 각 기술적 수단들의 기능을 설명하면 다음과 같다.Referring to the functions of the technical means constituting the selective reduction catalyst system for the present invention car as follows.
운행차용 선택적 환원촉매 시스템 관련 일실시예의 경우에서, 상기 선택적 환원촉매 시스템(200)은 디젤산화촉매(DOC)(210)와, 우레아 인젝터(220)와, 혼합기(MIXER)(230)와, 선택적 환원촉매(SCR)(240)와, 암모니아산화촉매(AOC)(250)를 포함하는 것이다.In an embodiment related to a selective reduction catalyst system for a vehicle, the selective
여기서, 상기 디젤산화촉매(Diesel oxidation catalyst: DOC)(210)는 엔진(E)으로부터 연소된 배기가스가 배기 매니폴드(100)를 통해 배기관(110)에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소를 촉매반응을 이용하여 줄여주고, 입자상물질(PM)을 태워주며, 배기가스 중의 NO2의 비율을 높여주는 것이다.Here, the diesel oxidation catalyst (DOC) 210 is a high temperature of 150 to 300 ℃ when the exhaust gas burned from the engine (E) enters the
또한, 상기 배기관(110)은 이중 관으로 되어 있으며, 상기 배기관(110)에 배기가스의 방열 손실을 줄일 수 있도록 단열재(미도시)가 감싸져 있는 것이다. In addition, the
여기서, 상기 단열재(미도시)는 1000℃ 이상의 초고온에서도 안정적이고. 우수한 품질을 유지하는 초고온 내화 단열재로서, 세라믹 파이버로 되어 있는 세라크울이 가장 바람직하나, 그라스울, 경질 우레탄폼, 스카이비바 등도 가능할 것이다.Here, the heat insulator (not shown) is stable even at very high temperature of 1000 ℃ or more. As ultra-high temperature fire-resistant insulation that maintains excellent quality, cerac wool made of ceramic fiber is most preferred, but glass wool, rigid urethane foam, skyviva, etc. may be possible.
또한, 상기 단열재(미도시)의 외부에 코팅되는 방수코팅물질은 폴리우레아, 프라이머, 우레아와 유성 페인트가 결합된 것이다. In addition, the waterproof coating material coated on the outside of the heat insulating material (not shown) is a combination of polyurea, primer, urea and oil paint.
또한, 상기 배기 매니폴드(100)와 배기관(110)에 방열판(미도시)을 설치하여 주행풍과 외기로 인한 방열 손실을 줄여주는 것이다. In addition, by installing a heat sink (not shown) in the
상기 우레아 인젝터(220)는 상기 디젤산화촉매(DOC)(210)의 후단과 혼합기(MIXER)(230)의 전단 사이에서 장착되어 우레아인 요소 수용액을 분사하는 것이다.The
상기 혼합기(MIXER)(230)는 상기 우레아 인젝터(220)에서 분사된 요소 수용액이 암모니아로 기화되어 선택적 환원촉매(SCR)(240)에서 잘 혼합되도록 선택적 환원촉매(SCR)(240)의 전단 부분에 장착되어 있는 것이다.The mixer (MIXER) 230 is the front end portion of the selective reduction catalyst (SCR) 240 so that the urea aqueous solution injected from the
상기 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction: SCR)(240)는 상기 혼합기(230)의 후단 부분에 장착되며, 우레아(요소 수용액)를 배기관(110)에 분사하면 우레아가 고온에서 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하여 질소산화물(NOX)이 저감되게 하는 것이다.The Selective Catalytic Reduction (SCR) 240 is mounted to the rear end of the
상기 암모니아산화촉매(Ammonia Oxidation Catalyst : AOC)(250)는 상기 선택적 환원촉매(SCR)(240)와 함께 장착되며, 선택적 환원촉매(SCR)(240)에서 분사된 요소수가 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하지 못한 암모니아를 산화반응으로 줄여주는 것이다.The Ammonia Oxidation Catalyst (AOC) 250 is mounted together with the selective reduction catalyst (SCR) 240 and ammonia after the urea water injected from the selective reduction catalyst (SCR) 240 is decomposed into ammonia. And nitrogen oxides (NO X ) reduce the ammonia that has not reacted to oxidation.
또한, 운행차용 선택적 환원촉매 시스템 관련 다른 일실시예의 경우는 상술한 일실시예에 디젤산화촉매(DOC)(300)와, 디젤 입자상물질 필터(PMC)(410) 또는 디젤 매연저감 장치(DPF)(400)을 더 포함하는 형태인 것이다.In addition, in the case of another embodiment related to the selective reduction catalyst system for a vehicle, the diesel oxidation catalyst (DOC) 300, the diesel particulate filter (PMC) 410 or the diesel particulate reduction device (DPF) in the above-described embodiment It is a form that further includes (400).
상기 디젤산화촉매(Diesel oxidation catalyst: DOC)(300)는 상기 암모니아산화촉매(AOC)(250)를 통과한 배기가스가 배기관(110)에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소를 촉매반응을 이용하여 줄여주고, 입자상물질(PM)을 태워주며, 배기가스 중의 NO2의 비율을 높여주는 것이다.The diesel oxidation catalyst (DOC) 300 is a carbon monoxide in the exhaust gas through a high temperature of 150 to 300 ℃ when the exhaust gas passing through the ammonia oxidation catalyst (AOC) 250 enters the
여기서, 상기 선택적 환원촉매(SCR) 장치의 촉매는 V2O5-Al2O3, V2O5-SiO2-TiO2, V2O5-WO3-TiO2, Fe2O3-TiO2, CuO-TiO2 등 금속산화물 촉매 또는 Y형Zeolite, Mordenite, ZSM-5 등 Zeolite계 촉매이나, 상기 촉매에 한정하는 것은 아니다.Here, the catalyst of the selective reduction catalyst (SCR) device is V 2 O 5 -Al 2 O 3 , V 2 O 5 -SiO 2 -TiO 2 , V 2 O 5 -WO 3 -TiO 2 , Fe 2 O 3- Metal oxide catalysts such as TiO 2 and CuO-TiO 2 or Zeolite catalysts such as Y-type Zeolite, Mordenite and ZSM-5, but are not limited to the above catalysts.
상기 디젤 입자상물질 필터(Particulate Matter Catalyst: PMC)(410)는 배기가스에서 입자상물질(PM)을 포집하여 입자상물질(PM)이 적정량 축적되면 매연 배기가스 또는 첨가제를 이용하여 입자상물질(PM)을 재연소하여 재생하는 것이다.The particulate particulate catalyst (PMC) 410 captures particulate matter (PM) from the exhaust gas and when particulate matter (PM) is accumulated in an appropriate amount, the particulate matter (PM) is collected by using exhaust gas or additives. It is reburned and regenerated.
또한, 상기 디젤 매연저감 장치(Diesel Particulate Filter: DPF)(400)는 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 것이다.In addition, the diesel particulate filter (DPF) 400 is to filter particulate matter (PM) with a filter.
상술한 바와 같은, 운행차용 선택적 환원촉매 시스템은 디젤 엔진을 갖는 차량에 적용할 수 있으므로 그 적용대상이 광범위하다. As described above, the selective reduction catalyst system for a traveling vehicle can be applied to a vehicle having a diesel engine, so the application is broad.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
E : 엔진 100 : 배기 매니폴드
110 : 배기관(배기 파이프) 200 : 선택적 환원촉매 시스템
210 : 디젤산화촉매(DOC)장치 220 : 우레아 인젝터
230 : 혼합기(MIXER) 240 : 선택적 환원촉매(SCR)
250 : 암모니아산화촉매(AOC) 300 : 디젤산화촉매(DOC)장치
400 : 디젤 매연저감 장치(DPF) 410 : 디젤 입자상물질 필터(PMC)E: Engine 100: Exhaust manifold
110: exhaust pipe (exhaust pipe) 200: selective reduction catalyst system
210: diesel oxidation catalyst (DOC) device 220: urea injector
230: Mixer 240: Selective Reduction Catalyst (SCR)
250: ammonia oxidation catalyst (AOC) 300: diesel oxidation catalyst (DOC) device
400: Diesel particulate reduction device (DPF) 410: Diesel particulate filter (PMC)
Claims (7)
배기 매니폴드와 배기관에 주행풍과 외기로 인한 방열 손실을 줄여주기 위해 방열판이 설치되어 있으되,
엔진으로부터 연소된 배기가스가 배기 매니폴드를 통해 이중 관으로 되어 있고, 배기가스의 방열 손실을 줄일 수 있도록 세라믹 파이버로 되어 있는 세라크울, 그라스울, 경질 우레탄폼, 스카이비바 중에서 어느 하나인 1000℃ 이상의 초고온에서도 안정적이고, 우수한 품질을 유지하는 초고온 내화 단열재가 감싸져 있으며, 단열재의 외부에 폴리우레아, 프라이머, 우레아와 유성 페인트가 결합된 방수코팅물질이 코팅되어 있는 배기관에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소가 촉매반응으로 인하여 고열이 발생하고 배기가스 중의 NO2의 비율을 높여주는 디젤산화촉매(DOC)와;
상기 디젤산화촉매(DOC)의 후단과 혼합기(MIXER)의 전단 사이에서 우레아인 요소 수용액을 분사하는 우레아 인젝터(Urea Injector)와;
상기 우레아 인젝터에서 분사된 요소 수용액이 암모니아로 기화되어 선택적 환원촉매(SCR)에서 잘 혼합되도록 선택적 환원촉매(SCR)의 전단 부분에 장착되어 있는 혼합기(MIXER)와;
상기 혼합기의 후단 부분에 장착되며, 우레아(요소 수용액)를 배기관에 분사하면 우레아가 고온에서 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하여 질소산화물(NOX)이 V2O5-Al2O3, V2O5-SiO2-TiO2, V2O5-WO3-TiO2, Fe2O3-TiO2, CuO-TiO2의 금속산화물 촉매 또는 Y형Zeolite, Mordenite, ZSM-5의 Zeolite계 촉매에 의해서 저감되게 하는 선택적 환원촉매(SCR)와;
상기 선택적 환원촉매(SCR)와 함께 장착되며, 선택적 환원촉매(SCR)에서 분사된 요소수가 암모니아로 분해된 후에 암모니아와 질소산화물(NOX)이 반응하지 못한 암모니아를 산화반응으로 줄여주는 암모니아산화촉매(AOC)와;
상기 암모니아산화촉매(AOC)를 통과한 배기가스가 배기관에 들어오면 150 내지 300℃의 고열을 통해 배기가스에서 일산화탄소, 탄화수소를 촉매반응을 이용하여 줄여주는 디젤산화촉매(DOC)와;
배기가스에서 입자상물질(PM)을 포집하여 입자상물질(PM)이 적정량 축적되면 매연 배기가스 또는 첨가제를 이용하여 입자상물질(PM)을 재연소하여 재생하는 디젤 입자상물질 필터(PMC) 또는 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 디젤 매연저감 장치(DPF); 를 포함함을 특징으로 하는 운행차용 선택적 환원촉매 시스템. In the selective reduction catalyst system for driving cars,
Heat sink is installed in exhaust manifold and exhaust pipe to reduce heat loss caused by running wind and outside air.
The exhaust gas from the engine is double piped through the exhaust manifold, and the ceramic fiber is made of ceramic fiber to reduce heat radiation loss of exhaust gas. It is stable even at the ultra high temperature, and it is wrapped with the ultra high temperature fireproof insulation which maintains excellent quality, and when it enters the exhaust pipe which is coated with the waterproof coating material combining polyurea, primer, urea and oil paint on the outside of the insulation Carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas through the high heat of the diesel oxidation catalyst (DOC) to generate a high heat due to the catalytic reaction and to increase the ratio of NO 2 in the exhaust gas;
A urea injector (Urea Injector) for injecting an aqueous urea urea solution between the rear end of the diesel oxidation catalyst (DOC) and the front end of the mixer (MIXER);
A mixer (MIXER) mounted at the front end of the selective reduction catalyst (SCR) so that the urea aqueous solution injected from the urea injector is vaporized with ammonia and mixed well in the selective reduction catalyst (SCR);
Is mounted to the rear end portion of the mixer, urea (urea solution) for when injected into the exhaust pipe after the urea is decomposed into ammonia at a high temperature ammonia and nitrogen oxides (NO X), the nitrogen oxides by the reaction (NO X) is V 2 O 5 Metal oxide catalyst of -Al 2 O 3 , V 2 O 5 -SiO 2 -TiO 2 , V 2 O 5 -WO 3 -TiO 2 , Fe 2 O 3 -TiO 2 , CuO-TiO 2 or Y-type Zeolite, Mordenite A selective reduction catalyst (SCR) to be reduced by a zeolite catalyst of ZSM-5;
Equipped with the selective reduction catalyst (SCR), after the urea water injected from the selective reduction catalyst (SCR) is decomposed into ammonia, the ammonia oxidation catalyst to reduce ammonia that ammonia and nitrogen oxides (NO X ) did not react by oxidation reaction (AOC);
When the exhaust gas passing through the ammonia oxidation catalyst (AOC) enters the exhaust pipe, a diesel oxidation catalyst (DOC) for reducing carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas by using a catalytic reaction through a high temperature of 150 to 300 ℃;
When particulate matter (PM) is collected from the exhaust gas and an appropriate amount of particulate matter (PM) is accumulated, diesel particulate filter (PMC) or particulate matter (PMC) which regenerates and regenerates particulate matter (PM) using exhaust gas or additives is collected. Diesel particulate reduction device (DPF) for filtering PM); Selective reduction catalyst system for a vehicle, characterized in that it comprises a.
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