KR200404748Y1 - Exhaust gas heating device for internal-combustion engine in air-suction type - Google Patents

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KR200404748Y1
KR200404748Y1 KR20-2005-0029871U KR20050029871U KR200404748Y1 KR 200404748 Y1 KR200404748 Y1 KR 200404748Y1 KR 20050029871 U KR20050029871 U KR 20050029871U KR 200404748 Y1 KR200404748 Y1 KR 200404748Y1
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윤왕래
이호태
서동주
조성호
이신근
최승훈
이영재
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 고안은 LPG, LNG, 휘발유, 경유 또는 함산소 탄화수소인 DME를 원료로 구동하는 내연기관의 배가가스 정화장치의 가열에 필요한 내연기관 배기가스 가열장치에 관한 것으로, 관체의 하우징; 상기 하우징 내에 장착되어 배기가스를 연소/개질시키도록 연소개질촉매가 충진되고, 상기 촉매반응기의 도입부에는 전열히터가 설치되며, 상기 하우징의 외부로부터 연결되어 연료를 공급하는 연료예열라인이 설치되고, 배기가스를 촉매반응기에 공급하기 위한 배기가스 유도용 확장콘을 갖는 촉매반응기; 및 상기 촉매반응기의 후단에 설치되어 상기 촉매반응기로부터 배출되는 연소개질가스와 상기 촉매반응기와 상기 하우징 사이로 흐르는 배기가스를 혼합하는 혼합기를 포함하고, 상기 촉매반응기에는 방열수단이 형성된 내연기관 배기가스 가열장치이다.The present invention relates to an internal combustion engine exhaust gas heating apparatus required for heating the exhaust gas purifying apparatus of an internal combustion engine that drives DME which is LPG, LNG, gasoline, diesel, or oxygenated hydrocarbons as a raw material, the housing of the tube; The combustion reforming catalyst is filled in the housing so as to burn / reform exhaust gas, an electrothermal heater is installed at an introduction of the catalytic reactor, and a fuel preheating line is connected to the outside of the housing to supply fuel. A catalytic reactor having an expansion cone for inducing exhaust gas for supplying exhaust gas to the catalytic reactor; And a mixer installed at a rear end of the catalytic reactor to mix the combustion reformed gas discharged from the catalytic reactor and the exhaust gas flowing between the catalytic reactor and the housing, wherein the catalytic reactor has an internal combustion engine exhaust gas heating having heat radiating means. Device.

Description

공기흡입형 내연기관 배기가스 가열장치{Exhaust gas heating device for internal-combustion engine in air-suction type}Exhaust gas heating device for internal-combustion engine in air-suction type

본 고안은 내연기관 배기가스 가열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LPG, LNG, 휘발유, 경유 또는 함산소 탄화수소인 DME를 원료로 구동하는 내연기관의 배가가스 정화장치의 가열에 필요한 내연기관 배기가스 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine exhaust gas heating apparatus, and more particularly, to the internal combustion engine exhaust gas required for heating the exhaust gas purifier of an internal combustion engine driven by DME which is LPG, LNG, gasoline, diesel, or oxygenated hydrocarbons as a raw material. It relates to a heating device.

탄화수소를 연료로 구동하는 내연기관에서는 질소산화물 및 입자상물질이 생성되며 차량증가에 따라서 환경오염은 날로 증가되는 추세에 있다. Hydrogen-powered internal combustion engines produce nitrogen oxides and particulate matter, and environmental pollution is increasing day by day as vehicles increase.

특히, 디젤 차량의 경우 휘발유 차량대비 CO2 배출량이 적은 장점이 있어 중요성이 강조되고 있다.In particular, diesel vehicles are emphasized in importance because they have less CO 2 emissions than gasoline vehicles.

그러나, 디젤 차량의 경우 연소효율을 향상하기 위하여 산소의 분압을 높게 유지하기 때문에 질소산화물의 생성량이 증가된다. However, in the case of diesel vehicles, the amount of nitrogen oxides is increased because the partial pressure of oxygen is maintained to improve combustion efficiency.

이와 함께 입자상 물질의 생성이 많은 단점이 있어 도심의 주된 오염원으로 작용되고 있다. In addition, there are many disadvantages in the generation of particulate matter, which acts as a major pollutant in urban areas.

상기 문제를 해소하기 위하여 다각도에서 연구를 추진 중에 있으며 특히, 입자상 물질 제거용 필터, 질소산화물 제거용 촉매제에 대한 연구가 추진되고 있다.In order to solve the above problems, researches are being conducted in various angles, and in particular, researches on particulate matter removal filters and nitrogen oxide removal catalysts are being promoted.

이 때 핵심적인 사항으로서 필터가열용 연료 또는/동시에 질소산화물 제거용 환원제로서 탄화수소를 공급하고 있으나, 차량의 운행조건에 따라서 배기가스 온도에 변화가 많으며 탄화수소 자체를 연소하기 위한 조건의 유지가 어렵기 때문에 운행노선 또는 배기가스 배출 온도조건을 만족하는 차량에 대하여 선별적으로 적용하고 있다. At this time, as a key point, hydrocarbons are supplied as filter heating fuel and / or reducing agent for removing nitrogen oxides at the same time, but the exhaust gas temperature varies depending on the driving conditions of the vehicle, and it is difficult to maintain the conditions for burning the hydrocarbons themselves. Therefore, it is selectively applied to vehicles that satisfy the operating route or exhaust gas exhaust temperature conditions.

그러나, 연료인 탄화수소를 연소 및/또는 합성가스(수소, 일산화탄소) 및 저급탄화수소 형태의 환원성 가스로 개질하여 필터(DPF) 가열 또는 질소산화물 환원제로 활용할 때 배기가스의 온도 조건에 무관하게 정화장치가 기능을 발휘할 수 있다. However, when the hydrocarbon, which is a fuel, is reformed into a reducing gas in the form of combustion and / or synthesis gas (hydrogen, carbon monoxide) and lower hydrocarbon, the purification apparatus is used regardless of the exhaust gas temperature conditions when used as a filter (DPF) heating or nitrogen oxide reducing agent. Can function.

탄화수소의 촉매연소/개질 통한 합성가스 제조에 대하여 많은 연구가 진행된바 있으나, 내연기관 배기가스의 가열용으로 아직 미완성 단계에 있다. Although many studies have been conducted on the synthesis of hydrocarbons through catalytic combustion / reformation, they are still in an incomplete stage for heating exhaust gas of internal combustion engines.

현재는 가열에너지원으로 배터리로부터 공급되는 전기, 또는 탄화수소를 버너에서 연소하여 연소열을 활용하는 방안이 시도되고 있다. Currently, a method of utilizing combustion heat by burning electricity or hydrocarbons supplied from a battery as a heating energy in a burner is attempted.

그러나, 이들 장치는 사용가능한 전력의 제한성, 또는 외부 버너 설치에 필요한 공간의 확보 등등의 문제로 배기가스 가열시스템 개발은 미완성 단계로 자동차 후처리 시스템의 실용화에 걸림돌로 작용되고 있다. However, these devices are an unfinished stage due to the limited power available or the space required for installing an external burner, which is an obstacle to the practical use of automotive aftertreatment systems.

배기가스 중에 탄화수소를 공급하여 배기가스를 가열 및/또는 개질을 통하여 환원가스를 형성하기 위하여 개념 특허들이 다수 출원되어 있으나, 이의 연소/개질에 필요한 구체적인 시스템 구성을 제시하지 못하고 있다. Although a number of conceptual patents have been filed to form a reducing gas through heating and / or reforming the exhaust gas by supplying hydrocarbons in the exhaust gas, it does not present a specific system configuration necessary for its combustion / reformation.

배기가스 중에 탄화수소를 분사할 경우 경유 BP 이하의 낮은 온도에서는 이의 응축을 억제하기 위한 별도의 배기가스 가열장치를 설치를 필요로 한다. In the case of injection of hydrocarbons into the exhaust gas, a separate exhaust gas heater is required to suppress condensation at low temperatures below the diesel oil BP.

이러한 점을 보완한 방법으로서 전기를 이용한 증발기를 이용하여 증기(vapor)로 전환하여 배기가스 중에 혼합하여 DOC에 의한 연소기법 또한 발표된바 있다. 그러나, 이 또한, DOC의 온도가 235 이하에서는 기화 디젤의 연소가 불가능하며 기화된 연료의 재응축에 대한 대비를 필요로 하기 때문에 적용차량에 대한 한계점으로 작용된다.As a method to compensate for this, a combustion method using DOC has also been published, which is converted into a vapor by using an evaporator using electricity and mixed in the exhaust gas. However, this also serves as a limitation for the applied vehicle because the DOC temperature is less than 235, it is impossible to combust the vaporized diesel and to prepare for the recondensation of the vaporized fuel.

도 1은 연료분사에 의한 DPF 가열 일반 구성도로써, 엔진(10)으로부터 나온 배기가스에 연소를 보조하기 위한 연료(fuel)를 공급하여 배기가스와 혼합하여 DOC(Diesel Oxidize Catalyst;디젤산화촉매)(11)에 입력되고, 상기 DOC(11)에서 상기 배기가스와 연료가 산화되어 열을 발생하여, DPF(Diesel Particulate matter Filter;입자상 물질필터)(12)가 재생할 수 있는 열원을 공급한다.1 is a general configuration diagram of a DPF heating by fuel injection, and supplies a fuel for assisting combustion to the exhaust gas from the engine 10 and mixes the exhaust gas with DOC (Diesel Oxidize Catalyst). Inputted to (11), the exhaust gas and the fuel are oxidized in the DOC 11 to generate heat, thereby supplying a heat source that the DPF (Diesel Particulate Matter Filter) 12 can reproduce.

상기 DOC(11)는 배기가스중에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, PM중에서 가용성유기물질(soluble organic fraction; SOF) 및 DPF 가열용으로 공급하는 연료의 연소작용을 한다. The DOC 11 burns carbon monoxide, hydrocarbons, and soluble organic matter (SOF) in the exhaust gas and fuel supplied for heating the DPF.

상기 DPF(12)는 상기 디젤산화촉매(DOC)의 후단에 직렬 배치되는 구성을 따르며, 디젤엔진으로부터 나오는 입자상물질을 필터에 포집시킴으로써 최종 배출되는 배기가스의 입자상물질을 저감시키는 역할을 하며, PM이 일정량 이상 포집 되면 외부 공급열원에 의하여 PM을 연소제거하여 재생한다. 도 1에서는 상기 DOC(11)로부터 발생되는 열을 사용하고 있다.The DPF 12 has a configuration arranged in series at the rear end of the diesel oxidation catalyst (DOC), and serves to reduce the particulate matter of the exhaust gas finally discharged by collecting particulate matter from the diesel engine in the filter, PM If this amount is collected over a certain amount, the PM is burned and regenerated by an external supply heat source. In FIG. 1, heat generated from the DOC 11 is used.

도 2는 도 1에 비해 연료 증발장치(21)를 더 포함하고 있으며, 상기 증발장치(21)는 배기가스에 연료(fuel)를 기화시켜 공급하여 배기가스와의 혼합을 향상하여 DOC(22)에서의 산화과정을 원활하게 하는 역할을 한다.FIG. 2 further includes a fuel evaporator 21 compared to FIG. 1, and the evaporator 21 vaporizes and supplies fuel to the exhaust gas to improve mixing with the exhaust gas, thereby improving DOC 22. It serves to facilitate the oxidation process in.

내연기관의 배기가스는, 특히, 디젤 차량의 경우, 입자상 물질을 필터(금속, 또는 세라믹 재질)로 포집하여 연속적으로 산화하거나 또는/동시에 주기적으로 연소를 진행하여 필터를 재생한다. 필터의 재생 주기는 배기가스의 온도 분포 NO/soot 비에 따라서 유동성을 갖는다. 배기가스의 온도는 차량 모델, 노후상태, 도로여건, 교통 혼잡상태에 따른 종속성을 갖고, NO/soot의 비율 또한 EGR 비에 따라서 가변적이다. The exhaust gas of the internal combustion engine, in particular in the case of diesel vehicles, collects particulate matter into a filter (metal or ceramic material) and continuously oxidizes or / or periodically burns at the same time to regenerate the filter. The regeneration period of the filter has fluidity according to the temperature distribution NO / soot ratio of the exhaust gas. The temperature of the exhaust gas has dependence on the vehicle model, aging condition, road conditions, and traffic congestion, and the ratio of NO / soot is also variable according to the EGR ratio.

즉, 후처리 장치의 성능을 고려하여 배기가스의 온도를 조절하기 위하여 엔진의 운용조건의 변화는 불가능한 현실로서, 필요에 따라서 배기가스를 가열하기 위한 독립적인 가열시스템이 필요한 실정에 있다.In other words, in order to adjust the temperature of the exhaust gas in consideration of the performance of the after-treatment device, it is impossible to change the operating conditions of the engine, and there is a need for an independent heating system for heating the exhaust gas as needed.

또, 소형의 개질반응기를 배기가스관내에 위치시켜 연료의 일부를 부분산화반응을 진행하여 차량의 운행 조건에 독립적으로 DPF의 재생이 가능한 시스템 구성은 부분산화반응에 필요한 산소의 공급원으로 공기압축 장치를 이용하여 외부에서 공기를 공급하기 위한 수단의 구비를 필요로 하는 단점이 있었다. In addition, a small reforming reactor is placed in the exhaust gas pipe to partially oxidize a part of the fuel, so that the DPF can be regenerated independently of the operating conditions of the vehicle. There is a disadvantage in that the provision of means for supplying air from the outside using.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안의 목적은, 내연기관을 구동하기 위한 탄화수소의 일부를 배기가스 중에서 연소하여 DPF 또는/동시에 De-NOX 후처리 장치가 기능을 발휘될 수 있는 내연기관 배기가스 가열장치를 제공하는 데에 있다. An object of the present invention devised to solve the above problems is to burn a portion of hydrocarbons for driving an internal combustion engine in exhaust gas so that a DPF or / or a De-NOX aftertreatment device can function at the same time. It is to provide a gas heater.

본 고안의 또 다른 목적은, 연료의 일부를 배기관중에서 촉매연소를 진행하여 배출가스를 가열하거나 또는 동시에 100℃ 미만의 저온에서도 연소 가능한 합성가스(H2와 CO의 혼합가스)를 제조하기 위한 반응기 적용시 반응열에 대한 열적 안정성을 확보할 수 있는 내연기관 배기가스 가열장치를 제공하는 데에 있다. 특히, 부분 산화반응에 필요한 공기의 공급원으로 엔진의 배기가스를 활용하여 별도의 부대장치의 필요성을 배제한 시스템을 제공한다.Still another object of the present invention is to provide a catalytic combustion of a portion of the fuel in the exhaust pipe to heat the exhaust gas or at the same time to produce a synthesis gas (mixture of H 2 and CO) which can be burned even at a low temperature of less than 100 ° C. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine exhaust gas heating apparatus capable of securing thermal stability to reaction heat in application. In particular, it provides a system that eliminates the need for a separate accessory by utilizing the exhaust gas of the engine as a source of air required for the partial oxidation reaction.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 관체의 하우징; 상기 하우징 내에 장착되어 배기가스를 연소/개질시키도록 연소개질촉매가 충진되고, 상기 촉매반응기의 도입부에는 전열히터가 설치되며, 상기 하우징의 외부로부터 연결되어 연료를 공급하는 연료예열라인이 설치되고, 배기가스의 일부를 촉매반응기에 공급하기 위한 유도용 콘을 장착한 촉매반응기; 개질반응기로부터 배출되는 환원가스 및 연료를 연소하기 위한 연소촉매가 설치되고; 상기 연소촉매 후단으로 배출되는 연소개질가스와 촉매반응기와 상기 하우징 사이로 흐르는 배기가스를 혼합하는 혼합기를 포함하는 내연기관 배기가스 가열장치이다.The present invention for achieving the above object, the housing of the tube; The combustion reforming catalyst is filled in the housing so as to burn / reform exhaust gas, an electrothermal heater is installed at an introduction of the catalytic reactor, and a fuel preheating line is connected to the outside of the housing to supply fuel. A catalytic reactor equipped with an induction cone for supplying a part of the exhaust gas to the catalytic reactor; A combustion catalyst for burning the reducing gas and the fuel discharged from the reforming reactor is installed; An internal combustion engine exhaust gas heating apparatus including a mixer for mixing the combustion reformed gas discharged to the rear end of the combustion catalyst and the exhaust gas flowing between the catalytic reactor and the housing.

상기 가열장치는 촉매반응기의 입구 부분에 배기가스 유도용 확장콘의 장착으로 배기가스의 일부가 촉매반응기에 공급되어 산화제로 활용되는 것을 특징으로 한다. The heating apparatus is characterized in that a part of the exhaust gas is supplied to the catalytic reactor by using the expansion cone for induction of the exhaust gas in the inlet portion of the catalytic reactor is utilized as an oxidant.

상기 연료예열라인은 촉매반응기의 후단 또는 촉매층을 지나도록 설치되는 것을 특징으로 한다.The fuel preheating line is characterized in that it is installed to pass through the rear end of the catalytic reactor or the catalyst bed.

또한, 촉매반응기에서 배출되는 고온개질가스를 이용하여 2차 연소 촉매층을 급속가열하여 활성화 하고 이의 촉매에 의하여 개질가스를 연소함으로서 시스템의 응답시간을 단축하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the response time of the system is shortened by activating the secondary combustion catalyst layer by rapid heating using the high temperature reformed gas discharged from the catalytic reactor and burning the reformed gas by the catalyst thereof.

또 다른 고안은, 상기의 내연기관 배기가스 가열장치를 포함하여 소정의 가스로부터 질소산화물 제거용 환원가스를 제조하는 질소산화물 제거용 환원가스 제조장치이다.Still another object of the present invention is to provide a reduction gas producing apparatus for removing nitrogen oxides, including a reducing gas for removing nitrogen oxides from a predetermined gas, including the internal combustion engine exhaust gas heating apparatus.

이하, 본 고안을 도면을 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 고안에서는 개질반응기를 배기가스 내부에 위치함으로서 배기가스의 일부를 산화제로 이용하여 별도의 공기공급장치를 배제한 가열시스템은 구성하고 이의 생성열에 의한 DPF의 가열 및 도면내에 미 표기된 De-NOX용 촉매 또는 NOX trap의 가열을 진행할 수 있다.In the present invention, the reforming reactor is located inside the exhaust gas, so that a part of the exhaust gas is used as an oxidant, and a heating system excluding a separate air supply device is constructed and the heating of the DPF by the generated heat thereof and the De-NO X not shown in the drawing Heating of the catalyst or NO X trap can be carried out.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 DPF 가열 시스템 구성도로써, 도 1 또는 도 2에서 연료공급방식 대신, 연소개질기(1100)를 설치하였다.3 is a configuration diagram of a DPF heating system according to an embodiment of the present invention, in place of a fuel supply method in FIG. 1 or 2, a combustion reformer 1100 is installed.

연소에 필요한 연료는 차량에 탑재된 연료 또는 별도의 탄화수소를 활용할 수 있고, 산화제인 공기는 배기가스의 일부를 사용한다.The fuel required for combustion may utilize fuel mounted in a vehicle or a separate hydrocarbon, and air, which is an oxidant, uses part of exhaust gas.

본 고안의 연소개질기(1100)는 배기가스 흡입콘(600), 촉매반응기(500), 촉매가열기(170), 개질가스연소촉매(800), 2차 연료공급용 노즐(320), 연소가스와 배기가스의 혼합기(200)와 배가스 이동 공간이 포함된 하우징(100)으로 구성되어 배기가스 가열을 수행하는 독립된 부품을 형성한다.The combustion reformer 1100 of the present invention includes an exhaust gas suction cone 600, a catalytic reactor 500, a catalytic heater 170, a reformed gas combustion catalyst 800, a secondary fuel supply nozzle 320, and combustion gas. And a housing 100 including an exhaust gas mixer 200 and an exhaust gas moving space to form an independent component for performing exhaust gas heating.

상기 배기가스 흡입콘(600)의 형태는 특별한 제한이 없으나, 입구의 단면적은 하우징(100)의 30-90%의 범위를 필요로 한다. 하우징 대비 흡입콘의 단면적이 너무 적을 때 반응기(500)으로 유입되는 배기가스의 총량이 적기 때문에 산화반응을 충분하게 진행할 수 없고, 반대로 흡입콘의 단면적이 90% 이상으로 증가되면, 배기가스의 흡입량이 너무 많기 때문에 기동시 가열기(170) 용량이 충분하지 못할 때 저온에서의 기동이 불가능하게 된다. 또한, 배기가스의 흐름에 영향이 증대되어 연비저하를 초래한다. The shape of the exhaust gas suction cone 600 is not particularly limited, but the cross-sectional area of the inlet is in the range of 30-90% of the housing 100. When the cross-sectional area of the suction cone is too small compared to the housing, the oxidation reaction cannot proceed sufficiently because the total amount of the exhaust gas flowing into the reactor 500 is small. On the contrary, when the cross-sectional area of the suction cone is increased to 90% or more, the suction amount of the exhaust gas is increased. Because of this too much, starting at low temperatures is impossible when the heater 170 capacity is insufficient at startup. In addition, the influence on the flow of the exhaust gas is increased, resulting in lower fuel consumption.

상기 촉매반응기(500)의 형태는 제한이 없으나, 도 4에 도시된 바와 같이 배기가스 및 연료가 도입되는 도입부(700)의 단면적은, 배기가스 및 연료를 연소개질촉매(510)에 의하여 개질하는 반응부의 단면적보다 작게 설치하는 것이 착화를 위한 전기히터의 전력소비를 감소할 수 있어 바람직하다.Although the shape of the catalytic reactor 500 is not limited, as shown in FIG. 4, the cross-sectional area of the inlet 700 into which the exhaust gas and the fuel are introduced may be configured to reform the exhaust gas and the fuel by the combustion reforming catalyst 510. It is preferable to install smaller than the cross-sectional area of the reaction section because it can reduce the power consumption of the electric heater for ignition.

상기 촉매반응기(500)의 외벽은 열전도율이 좋은 열전달판(540)으로 형성된다.The outer wall of the catalytic reactor 500 is formed of a heat transfer plate 540 having a good thermal conductivity.

도입부(700)와 반응부의 단면적 비가 0.1~0.9 범위를 유지할 때 점화가 신속하고 미연탄화수소의 슬립을 최소화할 수 있다. When the cross-sectional ratio of the introduction portion 700 and the reaction portion is maintained in the range of 0.1 to 0.9, the ignition is quick and the slip of unburned hydrocarbon can be minimized.

따라서, 상기 언급한 촉매반응기는 직경이 서로 다른 2개의 관체가 테이퍼진 연결부위를 가지는 형상으로써, 대략 깔때기의 형태를 가진다. Accordingly, the above-mentioned catalytic reactor has a shape in which two tubular bodies having different diameters have a tapered connection portion, which is roughly in the form of a funnel.

본 고안에 사용되는 촉매반응기(500)는 국소가열을 통하여 착화를 진행할 수 있기 때문에 차량의 운행조건과 무관하게, 엔진공회전 상태(배기가스 온도 100℃)에서도 개질시스템(1100)을 기동하여 DPF의 가열 및 질소산화물 제거용 환원제를 공급한다. Since the catalytic reactor 500 used in the present invention can proceed with ignition through local heating, regardless of the operating conditions of the vehicle, the reforming system 1100 is started even in the engine idle state (exhaust gas temperature 100 ° C.) It supplies a reducing agent for heating and removing nitrogen oxides.

특히, 바람직한 반응기 형태(500)에서, 작은 부피 내에서 고온(700℃ 이상)조건에서 개질을 진행할 때 얻어질 수 있는 장점으로, 반응기로 경유 공급시 별도의 증발장치 또는 분사용 노즐이 불필요하고 액상으로 공급하여도 고온에 의하여 증발과 함께 신속한 개질반응이 진행되기 때문에 경유에 포함된(5중량%이하) 350-480℃에 이르는 고 비점 탄화수소의 축적을 완전 배제할 수 있다. In particular, in the preferred reactor type 500, the advantage that can be obtained when the reforming proceeds at a high temperature (above 700 ℃) conditions in a small volume, a separate evaporator or injection nozzle when supplying gas to the reactor is unnecessary and liquid Even if it is supplied as a rapid reforming reaction with evaporation by high temperature, it is possible to completely exclude the accumulation of high-boiling hydrocarbons up to 350-480 ° C contained in diesel (less than 5% by weight).

또한, 개질촉매의 특성상 고온에서는 반응속도가 매우 빠르기 때문에 반응물의 공간속도를 매우 높게(200,000/hr 이상) 유지할 수 있기 때문에 개질촉매인 귀금속의 사용량을 최소화할 수 있다. In addition, since the reaction rate is very fast at a high temperature due to the nature of the reforming catalyst, the space velocity of the reactant can be kept very high (200,000 / hr or more), thereby minimizing the amount of precious metal as the reforming catalyst.

상기 촉매반응기(500)의 도입부(700)에는 전열히터(170)가 설치되며, 상기 전열히터(170)는 상기 하우징(100)의 벽체에 설치된 전열히터 연결구(130)에 삽입되는 전열히터 연결관(140)과 연결되며, 상기 전열히터 연결관(140)을 관통하는 전원공급라인(150)에 의해 전원을 공급받는다.An electrothermal heater 170 is installed at the introduction portion 700 of the catalytic reactor 500, and the electrothermal heater 170 is inserted into an electrothermal heater connector 130 installed at a wall of the housing 100. It is connected to the 140, and is supplied with power by the power supply line 150 penetrates the electric heater connector 140.

외부로부터 공급되는 연료는 하우징(100)을 통과하면서 도입부(700)에 공급되기 전에 연료예열라인(300)에서 배기가스 및 상기 촉매반응기(500)로부터 발생되는 열에 의하여 자연스러운 예열이 진행되도록 한다. Fuel supplied from the outside passes through the housing 100 and is naturally preheated by the exhaust gas in the fuel preheating line 300 and the heat generated from the catalytic reactor 500 before being supplied to the inlet 700.

따라서, 상기 연료예열라인(300)은 상기 촉매반응기(500)의 후단부에 설치되며, 열교환 효율을 증가시키기 위해 상기 하우징(100) 내부에서 수회 절곡되어 형성된다.Therefore, the fuel preheating line 300 is installed at the rear end of the catalytic reactor 500 and is bent several times inside the housing 100 to increase the heat exchange efficiency.

상기 연소촉매(800)는 촉매반응기(500)에서 배출되는 개질가스에 의하여 신속하게 가열되어 활성화 될 수 있도록 개질반응기 후단의 5-100mm 범위에 위치한다. 또한, 촉매의 형태는 100-300cell 밀도를 갖는 하니컴에 산화촉매를 코팅한 형태가 바람직하다. 개질반응기와 촉매의 거리가 5mm이하로 가까울 때는 반응기에서 배출된 개질가스와 배기가스의 혼합정도가 낮기 때문에 연소에 필요한 산소가 작아 가열효과가 낮은 문제가 있다. 반면, 거리가 100mm 이상으로 유지하게 되면, 개질가스와 배기가스의 혼합량이 너무 증가되어 촉매가 망실되는 온도까지 상승될 수 있다. 또한, 이러한 현상은 산화촉매를 코팅한 모노리스의 셀밀도에 따라서도 나타날 수 있다. 모노리스의 셀밀도가 100 이하일 때 공기와 혼합된 반응물과 촉매의 접촉이 원활하지 못하기 연소의 진행이 불가능하다. 또한, 모노리스의 셀밀도가 300 이상이면 모노리스에 의하여 개질가스의 이동이 억제되기 때문에 배기가스와의 혼합이 너무 크게 되고 국부적인 발열이 진행된다. 이와 같은 구성을 따를 때 연료개질기(500)의 용량을 확대하기 위하여 다량의 배기가스를 공급받기 위한 흡입콘(600)의 입경을 줄일 수 있고, 이에 따라서 연비 저하현상을 최소화할 수 있다.The combustion catalyst 800 is positioned in the range of 5-100 mm at the rear end of the reforming reactor so that the combustion catalyst 800 can be quickly heated and activated by the reforming gas discharged from the catalytic reactor 500. In addition, the form of the catalyst is preferably a form in which the oxidation catalyst is coated on a honeycomb having a density of 100-300 cells. When the distance between the reforming reactor and the catalyst is close to 5 mm or less, since the mixing degree of the reformed gas and the exhaust gas discharged from the reactor is low, there is a problem that the heating effect is low because the oxygen required for combustion is small. On the other hand, if the distance is maintained at 100mm or more, the mixing amount of the reformed gas and the exhaust gas may be increased so much that the temperature may be raised to the temperature at which the catalyst is lost. This phenomenon may also occur depending on the cell density of the monolith coated with the oxidation catalyst. When the cell density of the monolith is 100 or less, the reaction between the reactants mixed with the air and the catalyst is not smooth, and thus the combustion cannot proceed. In addition, when the cell density of the monolith is 300 or more, the movement of the reformed gas is suppressed by the monolith, so that the mixing with the exhaust gas becomes too large and the local heat generation proceeds. When following this configuration, in order to increase the capacity of the fuel reformer 500, the particle size of the suction cone 600 for receiving a large amount of exhaust gas can be reduced, thereby reducing fuel consumption.

상기 2차연료 공급노즐(320)은 연소촉매(800)의 후단에 설치되며, 개질반응기(500)에서 생성된 환원가스가 연소촉매에 의하여 고온가스가 형성되기 때문에 이의 열량을 이용하여 추가적인 탄화수소의 공급을 진행하도록 구성된다. 이 에 따라서 개질반응기(500)의 용량이 작아도 많은 연료의 공급이 가능하게 된다.다만, 2차 연료의 공급 시기는 T3가 250℃ 이상에 이를 때 진행되도록 ECU 운용로직을 포함한다. The secondary fuel supply nozzle 320 is installed at the rear end of the combustion catalyst 800, and since the reducing gas generated in the reforming reactor 500 is formed by the combustion catalyst, the hot gas is used to generate additional hydrocarbons. Configured to proceed with the supply. Accordingly, even if the capacity of the reforming reactor 500 is small, a large amount of fuel can be supplied. However, the supply time of the secondary fuel includes an ECU operation logic to proceed when T3 reaches 250 ° C or more.

상기 혼합기(200)는 상기 하우징(100)의 하단부에 설치되며, 개질가스와 촉매반응기를 통과하지 않는 배기가스를 혼합하는 역할을 하여, 개질가스를 연소할 DOC에 균일한 연료농도 및 가스온도가 유지되도록 하여 DOC의 망실을 억제한다. The mixer 200 is installed at the lower end of the housing 100 and serves to mix the reformed gas and the exhaust gas that does not pass through the catalytic reactor, so that a uniform fuel concentration and a gas temperature are provided in the DOC to combust the reformed gas. To maintain DOC loss.

도 4에 보인 바와 같이 후단연소촉매(800)에서 배출되는 가스와 촉매반응기(500) 외부를 통과하는 가스를 혼합하기 위한 상기 혼합기(200)의 적합한 형태는 각 가스에 회전력을 주어서 짧은 거리에서 혼합될 수 있도록 헤리컬 형태가 바람직하다.As shown in FIG. 4, a suitable form of the mixer 200 for mixing the gas discharged from the post combustion catalyst 800 and the gas passing through the outside of the catalytic reactor 500 mixes each gas at a short distance by giving a rotational force to each gas. The helical form is preferred so that it can be.

연소개질촉매(510)는 특별한 제한조건이 없으며 기존에 알려진 연소촉매 및 개질촉매 모두 사용가능하다. 연소촉매(600) 또한 특별한 제한조건은 없으며 산소가 부족한 상태에서 코크 생성없이 완전연소가능한 성능을 발휘하는 귀금속 촉매 형태가 바람직하다. Combustion reforming catalyst 510 is not particularly limited and can be used for both known combustion catalysts and reforming catalysts. Combustion catalyst 600 also has no particular limitations and is preferably in the form of a noble metal catalyst that exhibits a completely combustible performance without coke generation in the state of oxygen deficiency.

본 고안에서 사용한 연소개질촉매(510)의 연소촉매와 개질 촉매의 조성 및 제조방법을 설명하면 다음과 같다.The composition and production method of the combustion catalyst and the reforming catalyst of the combustion reforming catalyst 510 used in the present invention are as follows.

먼저 연소촉매를 설명하면, 백금을 활성성분으로 사용하였고 지지체는 알루미나를 사용하였다. 활성금속인 귀금속의 담지에 앞서 3-5mm 입자형활성화알루미나(gamma-Al2O3, 칸토제품)에 세륨나이트레이트(Ce(NO3)2.xH2O, 알드리치제품)을 담지하고 건조(105 , 24시간)후에 이를 1300℃에서 12시간 소성하였다. 완성된 복합 지지체에 염화백금산(H2PtCl6.xH2O, 한결골드사 제품)을 증류수에 용해하여 활성금속을 담지하였다. 각 전구물질은 세륨은 지지체를 기준으로 10중량%, 백금은 지지체 전체 중량을 기준으로 0.2중량%가 포함되도록 첨가하였다. 백금 담지후에 건조(105℃, 24시간), 소성(1000℃, 24시간)하여 제조 완성하였다(Pt/Ce/Al2O3).First, the combustion catalyst was described, and platinum was used as an active ingredient, and alumina was used as the support. Prior to supporting the precious metal as an active metal, cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 2 .xH 2 O, Aldrich product) was dried and dried in 3-5 mm granular activated alumina (gamma-Al 2 O 3 , product manufactured by Canto). 105, 24 hours), and then calcined at 1300 ° C. for 12 hours. Platinum chloride (H 2 PtCl 6 .xH 2 O, manufactured by HanGold Gold Co., Ltd.) was dissolved in distilled water on the completed composite support to carry an active metal. Each precursor was added to include 10% by weight of cerium and 0.2% by weight of platinum based on the total weight of the support. After supporting platinum, drying (105 ° C., 24 hours) and firing (1000 ° C., 24 hours) were completed (Pt / Ce / Al 2 O 3 ).

개질촉매 역시 상기 연소촉매의 제조와 같은 순서로 제조하였다(Rh/Mg/Al2O3). 다만, 세륨을 마그네슘으로 전구체(Mg(NO3)2.xH2O, 알드리치제품)로, 백금을 로듐전구체(RhCl3.xH2O, 고지마제품)로 대체하였다.The reforming catalyst was also prepared in the same order as the combustion catalyst (Rh / Mg / Al 2 O 3 ). However, cerium was replaced with magnesium with a precursor (Mg (NO 3 ) 2 .xH 2 O, manufactured by Aldrich), and platinum was replaced with a rhodium precursor (RhCl 3 .xH 2 O, manufactured by Kojima).

연소촉매(600)는 상기에서 제조된 Pt/Ce/Al2O3 촉매를 분말로 가공하고 이를 슬러리화하여 200셀밀도의 코디어라이트 하니컴에 코팅하여 사용하였다(Pt/Ce/Al2O3/monolith).Combustion catalyst 600 was used to process the Pt / Ce / Al 2 O 3 catalyst prepared in the above into a powder and slurry and coated on 200 cell density cordierite honeycomb (Pt / Ce / Al 2 O 3 / monolith).

본 고안에 의해 수행되는 반응식 2에 따르는 부분산화반응(partial oxidation) 은 발열반응으로서 반응개시에 따라서 촉매반응기의 온도가 자연적으로 가열되는 장점이 있다.Partial oxidation according to Scheme 2 carried out by the present invention has the advantage that the temperature of the catalytic reactor is naturally heated according to the initiation of the reaction as an exothermic reaction.

[반응식 1]Scheme 1

따라서, 촉매반응기(500)에 배기가스의 일부를 유입하기 위한 콘(600)의 단면적을 하우징(100) 대비 80%이상으로 넓게 구성할 때 열량의 발생량은 증가시킬 수 있는 반면, 반응기 내를 통과하는 배기가스의 풍량이 증가되기 때문에 히터의 냉각효과가 증가되어 히터 용량의 증가를 필요로 한다. Therefore, when the cross-sectional area of the cone 600 for introducing a part of the exhaust gas into the catalytic reactor 500 is configured to be larger than 80% of the housing 100, the amount of heat generated can be increased while passing through the reactor. Since the air volume of the exhaust gas is increased, the cooling effect of the heater is increased to increase the heater capacity.

공기흡입관 장착에 따라서 배기가스의 이동에 방해 작용을 하기 때문에 바이패스 파이프(도면내 미표기)를 설치하여 배기가스 가열기(1100)쪽으로 유입되는 배기가스의 풍량을 조절하여 초기 기동 및 배기가스 미 가열시 가스흐름에 영향을 배제하여 연비저하를 최소화 하는 구성 또한 가능하다. 그러나, 시스템의 구성이 복잡해지는 단점의 감수를 필요로 한다. Since the air intake pipe is installed, it interferes with the movement of the exhaust gas, so a bypass pipe (not shown in the drawing) is installed to control the amount of exhaust gas flowing into the exhaust gas heater 1100, so that the initial startup and the exhaust gas are not heated. It is also possible to reduce the fuel consumption by minimizing the influence on the gas flow. However, there is a need to take the disadvantage of complicated system configuration.

본 고안에 따른 촉매연소기를 사용하여 배기가스를 가열하고 이에 의한 피가열체인 DPF의 형태 또는 재료적인 특성에는 특별한 제한조건이 없다. 현재 제품으로 출시되고 있는 세라믹계, 금속계, SiC 또는 SiN으로 구성된 모노리형, 폼형, 입자형과 같이 다양한 형태의 필터에 적용될 수 있다. 다만, 포집된 soot의 연소에 의하여 필터가 국부적으로 과열될 수 있기 때문에 최소 900℃ 이상의 내열성을 필요로 한다. 또한, 이의 필터에는 귀금속계 산화촉매 또는 질소 흡장금속의 코팅을 통하여 작용온도를 낮추는 방법 또한 사용될 수 있다.There is no particular limitation on the form or material properties of the DPF, which is a heating element, by heating the exhaust gas using the catalytic combustion device according to the present invention. It can be applied to various types of filters, such as monolithic, foamy, and granular, composed of ceramic, metal, SiC, or SiN. However, at least 900 ℃ of heat resistance is required because the filter can be locally overheated by the combustion of the collected soot. In addition, a method of lowering the operating temperature through the coating of a noble metal oxide catalyst or a nitrogen occluding metal may also be used in the filter thereof.

본 고안에 의한 DPF 가열 시스템을 운용하기 위한 주요 측정위치 및 항목은 다음과 같다.The main measuring positions and items for operating the DPF heating system according to the present invention are as follows.

- DPF 전후의 차압(△P)-Differential pressure before and after DPF (△ P)

- 촉매연소기로 유입되는 배가스 온도(T1)-Exhaust gas temperature (T1) flowing into the catalytic combustor

- 촉매연소기 배출 가스 온도(T2)-Catalytic combustion exhaust gas temperature (T2)

- DOC 입구의 배기가스 온도(T3)-Exhaust gas temperature at the DOC inlet (T3)

- DPF 출구의 배기가스 온도(T4)-Exhaust gas temperature at the DPF outlet (T4)

DPF의 차압 모니터링 과정에서 입자상 물질의 포집량 증가에 따른 기준치 이상의 압력 손실이 감지될 때 점화기에 전원을 공급하여 연소촉매의 가열을 진행한다. In the differential pressure monitoring of the DPF, when the pressure loss is detected above the reference value due to the increase in the amount of particulate matter collected, the igniter is supplied with power to heat the combustion catalyst.

이 때 T1의 온도가 350℃ 이상이면 전원공급과정은 생략될 수 있다. 촉매 표면의 온도가 350℃ 이상에 이르기 위한 시간 동안 전원을 인가하고 연료를 공급한다. At this time, if the temperature of T1 is more than 350 ℃ power supply process can be omitted. The power is supplied and fueled for a time for the temperature of the catalyst surface to reach 350 ° C. or more.

T2의 온도가 300℃ 이상으로 배출될 때 히터의 전원공급을 중단한다. When the temperature of T2 is discharged above 300 ℃, the power supply to the heater is stopped.

필터의 차압(△P)이 기준치 이하로 낮아질 때까지 연료를 공급하여 필터의 재생을 진행한다. The regeneration of the filter is performed by supplying fuel until the differential pressure DELTA P of the filter becomes lower than the reference value.

다만, 차압이 기준치 이하로 도달하지 않은 상태에서도 촉매연소기(500) 후단 온도(T2)가 900℃ 이상에 도달되면 연료의 공급량을 감소시켜서 900℃ 이하의 조건을 만족하면서 필터(3000)의 재생을 실시한다. However, even when the differential pressure does not reach below the reference value, when the rear end temperature (T2) of the catalytic combustor 500 reaches 900 ° C. or more, the supply of fuel is reduced to satisfy the condition of 900 ° C. or less, thereby regenerating the filter 3000. Conduct.

또한, 필터 출구의 온도(T4)가 650℃ 이상(DPF의 내열성에 따라 가변적임)에 이르지 않도록 연료의 공급량을 조절하여 필터의 망실을 방지하는 안전모드를 ECU내에 포함한다. The ECU also includes a safety mode in which the supply of fuel is adjusted so that the temperature T4 of the filter outlet does not reach 650 ° C. or more (variable according to the heat resistance of the DPF) to prevent loss of the filter.

또한, 가열장치(1100)의 기동 직후에는 DPF의 온도가 낮은 경우라도 DOC(2000)의 탄화수소 슬립을 억제하기 위하여 T3가 250℃ 이하일 경우 연료의 공급량의 상한값을 제한하는 기능 또한 ECU 내에 포함한다. In addition, immediately after the start of the heating apparatus 1100, the ECU also includes a function of limiting the upper limit of the supply amount of fuel when T3 is 250 ° C or less in order to suppress hydrocarbon slip of the DOC 2000 even when the temperature of the DPF is low.

본 고안에 따른 내연기관 배기가스 가열장치는 공급하는 연료에 따라서 질소산화물의 환원가스용으로 사용될 수 있다. The internal combustion engine exhaust gas heating apparatus according to the present invention can be used for reducing gas of nitrogen oxides depending on the fuel to be supplied.

본 반응장치는 기동초기에 연소반응(반응식 4)에 필요한 산소 대 연료의 비를 유지하여 촉매를 신속하게 가열하고, 배출가스의 온도가 500℃ 이상으로 상승할 때 촉매반응기(500) 중앙 또는 고온의 연소가스 배출부에 2차 연료를 공급하여 액상연료의 기화를 진행하여 DPF의 가열 시간을 단축하는 형태로 시스템의 구성 및 운전 또한 가능하다. The reactor maintains the ratio of oxygen to fuel required for the combustion reaction (Equation 4) at the start of the reactor to rapidly heat the catalyst, and when the temperature of the exhaust gas rises above 500 ° C, the center or high temperature of the catalytic reactor 500 It is also possible to configure and operate the system in the form of shortening the heating time of the DPF by supplying the secondary fuel to the combustion gas discharge part of the fuel cell to vaporize the liquid fuel.

이하, 본 고안에 다른 내연기관 배기가스 가열장치의 실험결과에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the experimental results of the internal combustion engine exhaust gas heating apparatus according to the present invention will be described in detail.

[실시예 1]Example 1

공기흡입관은 입구의 직경이 60mm로서 하우징 단면적의 70%인 원형 깔대기 형태가 되도록 제작하였다. 반응기(500)는 전기히터가 내장되는 부분은 직경 12mm이고 확장부의 내경은 23mm 길이 35mm가 되도록 되도록 제작하였다. The air suction pipe was made to have a circular funnel having a diameter of 60 mm and having 70% of the housing cross-sectional area. The reactor 500 was manufactured such that the portion in which the electric heater was embedded was 12 mm in diameter and the inner diameter of the extension was 23 mm in length and 35 mm in length.

상기에서 설명된 개질촉매 15㎖을 촉매반응기(500)에 장입하였다. 조립된 촉매반응기(500)는 직경 75mm, 길이 200mm의 하우징(100)의 내부에 장착하여 완성하였다. 15 ml of the reforming catalyst described above was charged to the catalytic reactor 500. Assembled catalytic reactor 500 was completed by mounting inside the housing 100 of diameter 75mm, length 200mm.

공기 가열장치를 이용하여 공기를 임의의 온도(100℃, 175℃)로 가열하여 유량 75Nm3/hr로 촉매가열장치(1100)에 공급하였다. 반응기(500)의 연료 연소용 공기는 하우징에 공급되는 일부의 공기를 흡입하여 사용하는 형태이며, 경유는 가열기와 같은 위치에 펌프를 사용하여 외부에서 공급하였다.Air was heated to an arbitrary temperature (100 ° C., 175 ° C.) using an air heater to supply the catalyst heater 1100 at a flow rate of 75 Nm 3 / hr. The fuel combustion air of the reactor 500 is a type in which some air supplied to the housing is sucked in and used, and the diesel oil is supplied from the outside by using a pump in the same position as the heater.

반응기 각 부분의 온도가 정상상태에 도달한 후에 직류 12V 전원을 1분간 공급하고, 경유(ULSD)를 0.5㎖/min으로 공급하였다. T2의 온도가 250℃에 도달되었을 때 전원공급을 중단하였다. 촉매 연소기 후단온도(T2) 및 DOC(2000)의 후단온도가 정상상태에 도달되도록 1분을 유지하고 경유의 공급량을 1.0-17㎖/min 범위에서 단계적으로 증가시켰다. After the temperature of each part of the reactor reached the steady state, DC 12V power was supplied for 1 minute, and diesel oil (ULSD) was supplied at 0.5 ml / min. The power supply was stopped when the temperature of T2 reached 250 ° C. One minute was maintained such that the afterburner temperature (T2) and the after temperature of DOC (2000) reached steady state, and the amount of diesel oil was gradually increased in the range of 1.0-17 ml / min.

이에 따른 DOC(2000) 입구 및 출구의 온도는 도 5와 같다. 반응기(1100)에 공급하는 공기의 온도에 따라서 DOC의 후단온도에서 차이는 있으나 공급되는 공기의 온도에 독립적으로 PM 연소에 필요한 550℃까지 가열가능한 것으로 나타났다. 이러한 점으로 볼 때 배기가스의 온도와는 무관하게 DPF를 가열할 수 있는 열원을 생산할 수 있는 시스템으로 평가되었다.Accordingly, the temperature of DOC 2000 inlet and outlet is as shown in FIG. According to the temperature of the air supplied to the reactor (1100), there is a difference in the rear end temperature of the DOC, but independent of the temperature of the supplied air it can be heated up to 550 ℃ required for PM combustion. In this regard, it was evaluated as a system capable of producing a heat source capable of heating the DPF regardless of the exhaust gas temperature.

상기의 내연기관 배기가스 가열장치를 이용하여, 소정의 가스로부터 질소산화물 제거용 환원가스를 제조하는 질소산화물 제거용 환원가스 제조장치를 구성할 수 있다.By using the above-described internal combustion engine exhaust gas heating apparatus, it is possible to configure a reducing gas producing apparatus for removing nitrogen oxides, which produces a reducing gas for removing nitrogen oxides from a predetermined gas.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiment, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

본 고안의 배기가스 가열용 연소개질기의 제공에 따라서 자동차의 운행상태에 독립적으로 DPF의 재생이 가능하게 되었다.By providing the combustion reformer for heating the exhaust gas of the present invention, it is possible to regenerate the DPF independently of the driving state of the vehicle.

따라서, DPF의 보급사업 특히, 도심을 운행하는 버스를 물론이며 배기가스의 온도가 낮은 중소형 차량까지 DPF의 적용을 가능하게 한다.Therefore, it is possible to apply the DPF to the DPF dissemination project, in particular, to a small-sized vehicle having a low exhaust gas temperature as well as a bus that runs in the city center.

또한, 질소산화물의 환원제로 사용가능한 환원가스의 공급 장치를 제공의 제공에 따라서 향후 Euro V 규제에 대응가능한 후처리 시스템의 완성에 필요한 시스템으로 활용성이 기대된다.In addition, the provision of a supply device for reducing gas that can be used as a reducing agent for nitrogen oxides is expected to be utilized as a system necessary for the completion of a post-treatment system that can comply with Euro V regulations in the future.

도 1은 종래기술의 연료분사에 의한 DPF 가열 시스템 구성도1 is a block diagram of a DPF heating system using a conventional fuel injection

도 2는 종래기술의 연료증발기를 이용한 DPF 가열 시스템 구성도2 is a block diagram of a DPF heating system using a fuel evaporator of the prior art

도 3은 본 고안에 의한 DPF 가열 시스템 구성도3 is a block diagram of a DPF heating system according to the present invention

도 4는 본 고안의 일 구성예4 is a configuration example of the present invention

도 5는 개질가스를 이용한 DOC 가열 실험결과5 is a DOC heating test results using the reformed gas

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10,20,30: 엔진 11,22,2000: DOC10,20,30: Engine 11,22,2000: DOC

12,23, 3000: DPF 21: 증발장치12,23, 3000: DPF 21: Evaporator

40: 차압센서 100: 하우징40: differential pressure sensor 100: housing

130: 히터 연결구 140: 전열히터 연결관130: heater connector 140: electric heater connector

150: 전원공급라인 170: 전열히터150: power supply line 170: electric heater

200: 혼합기 300: 연료예열라인200: mixer 300: fuel preheating line

320: 2차연료 공급 노즐 500: 촉매반응기320: secondary fuel supply nozzle 500: catalytic reactor

510: 연소개질촉매 540: 열전달판510: combustion reforming catalyst 540: heat transfer plate

550: 촉매지지판 700: 도입부550: catalyst support plate 700: introduction

800: 연소촉매 1100: 연소개질기800: combustion catalyst 1100: combustion reformer

2000: DOC2000: DOC

Claims (6)

관체의 하우징;Housing of tubular body; 상기 하우징 내에 장착되어 배기가스를 연소/개질시키도록 연소개질촉매가 충진되고, 상기 촉매반응기에 배기가스를 도입하기 위한 가스유도 콘이 설치되며, 상기 촉매반응기의 도입부에는 전열히터가 설치되며, 상기 하우징의 외부로부터 연결되어 연료를 공급하는 연료예열라인이 설치되는 촉매반응기; A combustion reforming catalyst is filled in the housing to combust / reform exhaust gas, a gas induction cone for introducing exhaust gas into the catalytic reactor is installed, and an electrothermal heater is installed in the introduction portion of the catalytic reactor. A catalytic reactor having a fuel preheating line connected to the outside of the housing to supply fuel; 상기 촉매반응기 후단에 설치되어 상기 촉매반응기로부터 배출되는 연소개질가스와 상기 촉매반응기와 상기 하우징 사이로 흐르는 배기가스의 일부 혼합된 가연성 물질을 연소하기 위한 연소촉매가 장착된 가열장치; 및A heating apparatus installed at a rear end of the catalytic reactor and equipped with a combustion catalyst for combusting a mixed combustible material of combustion reformed gas discharged from the catalytic reactor and exhaust gas flowing between the catalytic reactor and the housing; And 상기 촉매반응기의 후단에 설치되어 상기 연소촉매를 경유한 연소가스와 상기 촉매반응기와 상기 하우징 사이로 흐르는 배기가스를 혼합하는 혼합기를 포함하는 내연기관 배기가스 가열장치.And a mixer installed at a rear end of the catalytic reactor and mixing a combustion gas passing through the combustion catalyst and exhaust gas flowing between the catalytic reactor and the housing. 제1항에 있어서, 상기 배기가스 유도용 콘의 단면적이 반응기하우징(100)의 30-80%인 것을 특징으로 하는 내연기관 배기가스 가열장치.2. The exhaust gas heating apparatus of claim 1, wherein the cross-sectional area of the exhaust gas inducing cone is 30-80% of the reactor housing (100). 제1항에 있어서, 배기가스 바이패스라인 및 가스방향 전환용 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관 배기가스 가열장치.The exhaust gas heating apparatus according to claim 1, further comprising an exhaust gas bypass line and a gas direction switching valve. 제1항에 있어서, 상기 개질반응기의 후단에 연소촉매를 장착하는 것을 특징으로 하는 내연기관 배기가스 가열장치.The exhaust gas heating apparatus of claim 1, wherein a combustion catalyst is mounted at a rear end of the reforming reactor. 제1항에 있어서, 상기 연료예열라인 연료를 예열하기 위하여, 상기 촉매반응기의 후단 또는 촉매층을 지나도록 설치되는 것을 특징으로 하는 내연기관 배기가스 가열장치.The internal combustion engine exhaust gas heating apparatus according to claim 1, wherein the fuel preheating line is installed to pass through the rear end of the catalytic reactor or the catalyst bed in order to preheat the fuel. 제1항 내지 제2항의 내연기관 배기가스 가열장치를 포함하여 소정의 가스로부터 질소산화물 제거용 환원가스를 제조하는 질소산화물 제거용 환원가스 제조장치.The apparatus for producing a reducing gas for removing nitrogen oxides, comprising reducing gas for removing nitrogen oxides from a predetermined gas, including the internal combustion engine exhaust gas heating apparatus of claim 1.
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