KR20090100642A - 디젤엔진 배기가스의 후처리장치 및 방법 - Google Patents

디젤엔진 배기가스의 후처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디젤엔진 배기가스 후처리장치는 디젤엔진으로부터 유래하는 배기가스 중 수소화합물(HC)과 일산화탄소(CO) 등을 정화시키는 DOC; 상기 DOC를 통과한 배기가스의 신속한 유동 확산이 가능한 구조로 구성되며, 상기 배기가스의 유동 확산시 매연(C,PM)을 포집하는 금속필터; 상기 배기가스 내에 포함된 질소산화물(NOx) 제거를 위하여 환원제를 분사시키는 환원제 분사장치를 포함하고; 상기 환원제 분사장치는 상기 DOC와 금속필터 사이에 설치되어 금속필터를 통과하기 전에 환원제를 분사시키도록 구성됨으로써, 환원제 분사장치의 위치 자유도가 증가되고, 레이아웃 여유가 발생되기 때문에 환원제의 열분해를 위한 시간적인 여유가 충분하고, 거리제약을 제약받지 아니하게 됨은 물론, 장착의 편의성이 향상되는 디젤엔진 배기가스의 후러치장치를 제공한다.
후처리장치, DOC, 금속필터, SCR, 환원제, 유레아, 매연, 입자상물질,

Description

디젤엔진 배기가스의 후처리장치 및 방법{DIESEL EXHAUST AFTERTREATMENT DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 배기가스 후처리장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 최적화된 레이아웃 구성과, 금속필터의 유동성 개선 및, 자연재생에 의한 매연 제거를 통해 SCR 장치의 효율 및 성능을 향상시킬 수 있는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치 및 방법에 관한 것이다.
디젤엔진은 엔진 내부로 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 인한 온도상승으로 자기 착화를 일으켜 연소된다. 이와 같은 과정에서 연료와 공기의 불균일성 등으로 불완전 연소가 일어나며, 이때 미연 탄소와 같은 유해미립자(C,PM)가 발생된다. 이와 같은 매연은 호흡을 통하여 인체에 심각한 질병을 유발시킬 수가 있으며, 특히 디젤 차량의 증가와 함께 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 이러한 디젤 차량은 배기가스 중에 포함된 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 매연(C,PM), 질소산화물(NOx) 등을 처리하여 배기가스를 정화시키는 정화장치들이 다양하게 개발되고 있 는 실정이다.
매연 정화장치에는 배기가스 중 포함된 탄화수소와 일산화탄소의 성분을 각각 촉매에 의한 산화반응으로 물과 이산화탄소로 변환시켜 주는 DOC(Diesel Oxidation Catalyst: 디젤산화촉매)와, 배기가스 중 포함된 매연을 포집하였다가 배기가스의 열에 의해 재생 연소시켜 주는 필터와, 배기가스 중에 포함된 질소산화물을 촉매를 이용하여 물과 질소로 환원시켜 주는 SCR 장치(Selective Catalytic Reduction: 선택적 촉매 환원장치) 등이 개발되었다.
도 1은 일반적인 매연 여과장치의 계통을 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 2는 종래의 매연 여과장치에 포함되는 CPF의 구조를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 1의 도시와 같이 배기파이프에는 배기 매니폴드(미도시)로부터 가까운 순서대로 DOC(10), 필터(20) 및, SCR장치(30)가 장착되어 연속적으로 배기가스의 유해물질이 정화 처리된다.
이때, SCR장치(30)의 전단부에는 유레아(UREA) 등과 같은 환원제를 분사시키는 분사모듈(40)이 장착되어 상기 분사모듈(40)을 통해 분사되는 환원제가 암모니아로 분해되어 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)이 환원반응을 거치며 물과 질소로 분해 정화된다.
상기 분사모듈(40)을 통해 분사되는 환원제는 SCR장치(30)에서 반응에 필요한 암모니아로 분해되어 질소화합물(NOx)과 선택적으로 반응되기 때문에 상기 환원제의 분해를 위한 거리 확보와 배기가스와의 균일한 혼합이 무엇보다 중요한 인자 이다.
상기 분사모듈(40)과 SCR장치(30) 간의 거리 확보를 위하여 분사모듈(40)을 필터(20)의 전단부에 설치할 수는 있으나, 환원제가 필터(20)를 통과하면서 일부가 필터(20) 내부에 흡장되는 등 환원제가 SCR장치(30)측으로 공급되는 실질적인 양의 정확한 제어가 어렵게 된다.
즉, 환원제가 배기가스 중 질소산화물(NOx)의 농도보다 많이 공급되면 반응하지 아니한 암모니아(NH3)가 그대로 대기중으로 방출되기 때문에 차량에서 암모니아 특유의 냄새가 발생되기 때문이다.
따라서, 환원제가 필터(20)를 거치지 않는 위치인 SCR장치(30)의 전단부에 분사모듈(40)이 설치되고 있으며, 이때 환원제의 혼합효율을 향상시키기 위하여 별도의 구성인 믹서(50)를 통한 인위적인 충돌에 의해 환원제의 입자를 작게 만들어주게 된다.
한편, 종래에는 배기가스 중에 포함된 매연(C,PM)의 제거를 위하여 CPF 또는 DPF 담체로 구성되는 필터(20)를 사용하며, 이는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 실린더 형태로 단면은 원형, 타원형 등으로 형성되어 있으며, 내부에는 작은 삼각형이나 사각형 형태의 통로가 벌집구조로 배열되어 있다.
채널 입구와 출구가 교대로 막혀져 있고, 채널입구로 유입된 배기가스는 채널출구가 막혀 있기 때문에 다공질벽(21)을 통과하여 옆 채널 출구로 빠져나가게 되고, 이때 매연(C,PM)은 유입된 채널에 남아 포집되며, 포집된 매연(C,PM)은 필터(20)가 다시 매연(C,PM)을 포집할 수 있도록 히터 또는 후분사 등을 이용하는 재생과정을 통해 태워 없앤다.
그러나, 종래에는 분사모듈(40)이 환원제의 정확한 공급량을 제어하기 위하여 SCR장치(30)의 전단부에 배치되어 있으나, 환원제가 암모니아(NH3)로의 분해를 위하여 SCR장치(30)와 일정한 거리를 확보해야 하기 때문에 후처리장치 전체 레이아웃에 제약을 받게 되고, 또한 배기가스와 환원제를 균일하게 혼합시키는 믹서(50)를 별도로 구비하여야 하기 때문에 제반 비용이 상승하게 되는 문제점이 있게 된다.
또한, 필터(20)를 통해 포집된 매연(C,PM)을 재생시키기 위해서는 배기가스의 온도를 고온으로 급상승시키는 재생모드로 들어가야 하는데, 종래에는 별도의 열원(연료 또는 전기)로 히터를 구성하여 강제 재생에 의하여 매연을 제거하는 방식으로 구성되어 히터 등의 추가적인 구성이 필요하기 때문에 연비손실은 물론, 비용이 상승한다는 결점이 있게 된다.
또한, 종래의 CPF 또는 DPF가 가지는 형상 때문에 배압이 증대하게 되는 결점도 존재하였다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 유동성이 개선된 구조를 가진 금속필터를 적용하여 환원제를 분사시키는 분사장치의 위치 자유도를 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 후처 리장치 전체 레이아웃의 여유도를 향상시킬 수 있는 디젤엔진 후처리장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 자연재생에 의한 PM 제거방식으로 PM 제거를 위한 별도의 열원이 필요치 않기 때문에 연비개선에 도움을 줄 수 있게 됨은 물론, 제반비용을 절감시킬 수 있는 디젤엔진 후처리장치를 제공한다.
본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리장치는 디젤엔진으로부터 유래하는 배기가스 중 수소화합물(HC)과 일산화탄소(CO) 등을 정화시키는 DOC; 상기 DOC를 통과한 배기가스의 신속한 유동 확산이 가능한 구조로 구성되며, 상기 배기가스의 유동 확산시 매연(C,PM)을 포집하는 금속필터; 상기 배기가스 내에 포함된 질소산화물(NOx) 제거를 위하여 환원제를 분사시키는 환원제 분사장치를 포함하고; 상기 환원제 분사장치는 상기 DOC와 금속필터 사이에 설치되어 금속필터를 통과하기 전에 환원제를 분사시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리방법은 DOC를 통해 디젤엔진으로부터 유래하는 배기가스 중 수소화합물(HC)과 일산화탄소(CO) 등 일부 유해물질을 정화시키는 제 1단계; 상기 제 1단계를 통과한 배기가스에 환원제를 분사시키는 제 2단계; 상기 환원제가 분사된 배기가스가 신속하게 확산되면서 배기가스에 균일하게 혼합됨은 물론, 이 과정에서 매연이 포집되도록 금속필터를 통과시키는 제 3단계; 및 상기 금속필터를 통과하며 배기가스에 혼합된 환원제가 암모니아로 분해되어 질소산화물을 정화시키는 제 4단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리장치 및 방법에 의하면, 환원제 분사장치의 위치 자유도가 증가되고, 레이아웃 여유가 발생되기 때문에 환원제의 열분해를 위한 시간적인 여유가 충분하고, 거리제약을 제약받지 아니하게 됨은 물론, 장착의 편의성이 향상되는 장점을 제공한다.
또한, 금속필터의 유동성 개선으로 난류 유동에 의한 신속한 확산이 가능하기 때문에 별도의 믹서 필요 없이 배기가스와 환원제의 혼합을 균일하게 유지할 수 있게게 되는 장점이 있다.
또한, 배기가스가 원활하게 배출될 수 있기 때문에 배압효과에 의한 출력이 증대되는 장점이 있다.
또한, 금속필터 내부 표면에 가수분해촉매가 코팅되어 환원제 분사시 암모니아로의 분해를 원할하게 구현할 수 있다.
또한, 강제 재생방식이 아닌 자연 재생방식에 의해 매연을 제거하는 방식으로 구성되기 때문에 히터 등의 추가적인 구성이 필요하지 않게 됨으로써, 연비를 향상시킬 수 있고, 제반비용을 절감시킬 수 있는 장점을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 디젤엔진 후처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 개략도이고, 도 4는 자연재생의 방법 중 하나인 CRT 필터 개념을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 3의 도시와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진 후처리장치는 디젤엔진의 배기매니폴드(미도시)에서 배기되는 가스에 포함된 각종 오염물질을 정화시킬 수 있는 환경 친화적인 장치로서, 배기라인의 전단부에서부터 DOC(100), 환원제분사장치(200), 금속필터(300), SCR장치(400) 순으로 배열 구성된다.
DOC(100)는 디젤엔진으로부터 배기되는 가스 중의 유해성분 중 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 등을 정화시키는 역할과, 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 전환 생성시키는 역할을 한다. 이러한 DOC(100)는 종래와 동일한 구조로 구성되어 있으며, 배기가스의 통로가 되는 부분에 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)의 귀금속이 코팅 처리되어 있어 상기 일산화질소(NO)와의 반응에 의해 이산화질소(NO2)를 생성하게 된다.
이때, 반응성능은 상기 귀금속이 백금(Pt)으로만 코팅처리되는 것이 효율적이나, 고가이기 때문에 팔라듐(Pd)이 혼합되어 코팅 처리되며, 최적화되는 귀금속 함량 및 비율은 백금(Pt)/팔라듐(Pd) = 1/0 ~ 4/1 정도로 적용되는 것이 바람직하다.
상기 DOC(100)에서 이산화질소(NO2)를 생성하는 이유는 배기가스 중에 포함된 매연(C,PM)을 자연재생 시켜주기 위함이다. 즉, 매연(C,PM)은 통상 산소와 반응하여 제거되는데 550℃ 이상의 고온에서 반응이 활발하게 일어나며, 이때 이산화질소(NO2)가 존재하면 보다 저온인 250℃에서 반응이 일어나게 된다.
이를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면 도 4의 도시와 같이 배기가스 중에 포함된 일산화질소(NO)는 DOC(100)를 통해 이산화질소(NO2)로 변환되고 나머지 배기가스 성분과 함께 금속필터(300)측으로 유입된다.
그리고, 금속필터(300)는 유입되는 배기가스 중 매연(C,PM)을 포집하여 DOC(100)에서 증대된 배기가스 성분 중 이산화질소(NO2) 성분을 이용하여 강제 재생온도보다 상대적으로 낮은 온도인 250℃부터 상기 금속필터(300) 내에 포집된 매연(C,PM)을 자연적으로 연속 재생시킬 수 있게 된다.
따라서, 종래와 같이 별도의 히터 또는 후분사(엔진 폭발뒤 연료를 다시 태워 그 에너지를 배기가스 측으로 보내어 온도를 상승) 등 배기가스의 온도를 급속하게 상승시키기 위한 강제재생로직이 불필요하게 되어 연비개선 및 원가를 절감시킬 수 있게 된다.
금속필터(300)는 DOC(100)를 통한 배기가스가 신속하게 확산되면서 배출 가 능한 구조를 가진다. 후술될 환원제로 사용되는 요소(UREA)는 암모니아(NH3)로의 분해가 원활하게 이루어지도록 배기가스와 균일하게 혼합되는 것이 중요한데, 종래에는 환원제의 적정량 공급을 위하여 SCR장치(400)로부터 일정 거리가 유지되는 곳에 위치하였으나, 본 발명에서는 배기가스가 신속하게 확산되면서 원활하게 배출될 수 있는 구조의 금속필터(300)를 적용함으로써, 배기가스의 유동성 개선 및 암모니아의 생성촉진을 위한 환원제의 분사거리 위치 제약에서 벗어날 수 있게 된다.
도면을 참조하여 상기 금속필터(300)의 구조에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 디젤엔진 후처리장치에 구비되는 금속필터의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 6은 도 5의 일부를 확대 도시한 사시도이며, 도 7은 금속필터를 통한 배기가스의 확산 상태를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 5 및 도 6의 도시와 같이 금속필터(300)는 배기가스 중에 포함된 매연(C,PM)을 포집하고, DOC(100)에서 생성된 이산화질소(NO2)에 의한 자연재생 방식으로 매연을 제거하는 역할을 한다.
이러한 금속필터(300)는 크게 물결모양의 단면구조를 갖는 파판(310)과, 상기 파판(310)에 적층되는 평판(320)으로 구성되어 상기 파판(310)과 평판(320)이 교대로 적층된 구조로, 하나의 적층판체를 둥그렇게 말아서 케이스(330) 내에 장착되는 구조를 갖는다.
이와 같은 금속필터(300)는 기존과 달리 각 채널의 배기가스 입구와 출구가 관통된 구조를 가지기 때문에 유입되는 배기가스는 출구를 통해 원활하게 유출될 수 있으며, 이때 금속필터(300)의 내부 표면에 매연(C,PM)은 흡장 포집되고, 배기가스 중에 포함되며 DOC(100)에서 향상된 이산화질소(NO2) 성분으로, 상기 포집된 매연(C,PM)을 자연 재생시킬 수 있다.
한편, 도 6의 도시와 같이 금속필터(300)를 구성하는 파판(310)과 평판(320)에는 길이 방향을 따라서 많은 구멍(311)(321)이 타공되어 있으며, 이 구멍(311)(321)을 통해 각 채널을 통해 유입된 배기가스는 도 7의 도시와 같이 약간의 거리를 지나면서 여러 채널로 섞여 신속한 확산이 가능하게 됨으로써, 환원제와 배기가스의 혼합이 균일하게 이루어지게 되며, 이를 도 8에 첨부된 측정표를 통해 확인할 수 있다.
도 8은 메탈필터와 종래의 DPF의 거리에 따른 유동균일도를 측정한 표로서, 측정위치의 변화에 따라 기존 DPF의 유동균일도 대비 본 발명에 적용되는 금속필터(300)의 유동균일도가 향상된 것을 알 수 있으며, 이에 따라 환원제의 균일한 혼합이 가능함을 알 수 있다.
따라서, 금속필터(300)는 디젤엔진에서 배출되는 매연을 포집하고, DOC(100)에서 생성된 이산화질소(NO2) 의해 매연(C,PM)을 자연재생시킬 수 있으며, 배기가스의 입구와 출구가 관통되는 구조로 환원제가 혼합된 배기가스의 유동성을 크게 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 환원제공급장치(200)의 위치 자유도를 향상시켜 레이아 웃 구성에 효과적으로 대처할 수 있게 된다.
또한, 메탈필터(200)의 표면에는 환원제공급장치에서 분사되는 환원제가 암모니아로 용이하게 분해될 수 있도록 가수분해(Hydrolysis)촉매가 코팅 처리되는 것이 바람직하며, 상기 가수분해촉매에 의해 환원제분사장치(200)에서 분사되는 환원제를 암모니아(NH3) 분해되어 추가적으로 SCR장치(400)의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 DOC(100)와 금속필터(300) 사이에는 환원제분사장치(200)가 설치된다. 이는 본 발명의 핵심을 이루는 부분으로 배기가스 내에 포함된 질소산화물(NOx) 제거를 위하여 환원제를 공급하는 장치로써 통상 환원제는 반응에 필요한 암모니아(NH3)로 분해되기 위해서는 SCR장치(400)로부터 배기관 직경의 10배 이상의 거리 확보가 필요하기 때문에 레이아웃에 큰 장애가 된다. 즉, 배기가스의 유동성이 중요한 인자가 되며 유동성을 개선하기 위해서는 일반적으로 믹서가 사용되고 있으나, 본 발명에서는 금속필터(300)의 적용으로 인해 상기 환원제분사장치(200)의 위치 자유도 확보를 통하여 상기 환원제 분사장치(200)와 SCR장치(400) 간의 거리를 자유롭게 확보할 수 있게 됨은 물론, 금속필터(300)를 통한 신속한 확산 및 원활한 배출이 가능하기 때문에 환원제가 SCR장치(400)측으로 도달하는 대략적인 정확한 양을 제어할 수 있게 된다.
SCR장치(400)는 배기가스 내에 포함된 질소산화물(NOx)를 제거하는 역할을 한다. 즉, 금속필터(300)를 통해 환원제인 유레아가 혼합된 배기가스가 자체 열에 의해 열분해되어 암모니아(NH3)로 변환되며, 이와 같이 암모니아(NH3)는 상기 SCR장치(400)에서 질소산화물(NOx)과 반응하여 물과 질소로 분해되고, 유해 인자인 질소산화물(NOx)은 제거된다.
도 9는 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스의 후처리방법에 대한 원리를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스의 후처리방법은 도 8의 도시와 같이 배기가스중 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO) 등 일부 유해물질을 정화하는 제 1단계(S10)를 갖는다.
상기 제 1단계(S10)는 DOC(100)의 산화촉매 작용으로 이루어지며, 이때, DOC(100) 내부에는 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)로 구성되는 코팅층이 형성되어 촉매작용을 통해 상기 배기가스 중 일부의 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 변환생성 하는과정이 포함된다. 즉, DOC(100)에서 생성되는 이산화질소(NO2)를 이용하여 금속필터 내에 포집된 매연의 자연재생 효과를 극대화 시켜주기 위함이다.
상기 일부 유해물질이 정화된 상태에서 배기가스에 환원제를 분사하는 제 2단계(S20)를 갖는다. 상기 환원제는 유레아(UREA)가 사용되며, 상기 금속필터(300)를 통과하기 전에 환원제를 분사함으로써, 상기 환원제의 암모니아(NH3)의 분해를 촉진시킬 수 있게 됨은 물론, SCR장치(400)의 정화효율을 향상시킬 수 있게 된다.
배기가스와 환원제가 혼합되도록 금속필터를 통과시키는 제 3단계(S30)를 갖 는다. 상기 금속필터(300)는 배기가스의 입구측과 출구측이 관통되는 구조로 구성되어 배기가스가 원활하게 통과할 수 있도록 구성되어 있으며, 이때 상기 금속필터(300)에는 각 채널을 구성하는 파판(310)과 평판(320)에 타공(311)(321)이 형성되어 상기 타공(311)(321)을 통해 각 채널간의 이동이 가능하기 때문에 상기 배기가스의 신속한 확산을 기대할 수 있게 되며, 상기 제 3단계(S30) 이전에 환원제를 분사하기 때문에 상기 환원제와 배기가스의 균일한 혼합을 기대할 수 있게 된다.
환원제가 암모니아(NH3)로 분해되어 질소산화물(NOx)을 정화하는 단계(S40)를 갖는다. 환원제가 균일하게 혼합된 배기가스는 SCR장치(400)와의 반응에 의해 암모니아(NH3)로 분해되고, 다시 암모니아(NH3)는 배기가스 중에 포함된 질소산화물(NOx)과 선택적으로 반응하여 제거된다.
한편, 상기 제 1단계(S10) 중 DOC(100)는 배기가스 중 일부의 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 변환 생성시키는 과정을 포함하고, 상기 생성되는 이산화질소(NO2)에 의해 금속필터(300) 내에 포집된 매연(PM)을 자연재생시킬 수 있게 된다.
즉, DOC 내부에 형성된 코팅층이 촉매작용을 통해 생성되는 이산화질소(NO2)가 금속필터(300)에 존재하면 금속필터(300) 내에 포집되는 매연(C,PM)이 상대적으로 낮은 온도인 대략 250℃에서 반응이 일어나기 때문에 상기 매연을 자연적으로 연속 재생시킬 수 있기 때문이다.
이와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진 후처리장치 및 방법은 매연(C,PM) 및 질소산화물(NOx) 제거를 극대화하는 장치 및 방법으로 디젤엔진에서 다량 발생하는 질소산화물(NOx)을 DOC(100)를 거쳐 이산화질소(NO2)의 농도를 증대시켜 SCR 반응을 촉진시키고, 엔진에서 발생되는 매연(C,PM)은 금속필터(300)에서 포집 및 DOC(100)에서 생성되는 이산화질소(NO2)를 이용하여 자연재생 및 SCR장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 아니하면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 일반적인 매연 여과장치의 계통을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래의 매연 여과장치에 포함되는 CPF의 구조를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 디젤엔진 후처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4는 자연재생의 방법 중 하나인 CRT 필터 개념을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 디젤엔진 후처리장치에 구비되는 금속필터의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 6은 도 3의 일부를 확대한 확대 사시도이다.
도 7은 금속필터를 통한 배기가스의 확산 상태를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 8은 메탈필터와 종래의 DPF의 거리에 따른 유동균일도를 측정한 측정표이다.
도 9는 본 발명에 따른 디젤엔진 배기가스의 후처리방법에 대한 원리를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 - DOC 200 - 환원제분사장치
300 - 금속필터 310 - 파판
320 - 평판 311, 321 - 타공
400 - SCR장치

Claims (8)

  1. 디젤엔진으로부터 유래하는 배기가스 중 수소화합물(HC)과 일산화탄소(CO) 등을 정화시키는 DOC(100);
    상기 DOC(100)를 통과한 배기가스의 신속한 유동 확산이 가능한 구조로 구성되며, 상기 배기가스의 유동 확산시 매연(C,PM)을 포집하는 금속필터(300);
    상기 배기가스 내에 포함된 질소산화물(NOx) 제거를 위하여 환원제를 분사시키는 환원제 분사장치(200)를 포함하고;
    상기 환원제 분사장치(200)는 상기 DOC(100)와 금속필터(300) 사이에 설치되어 금속필터(300)를 통과하기 전에 환원제를 분사시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속필터(300)는,
    각 채널의 입구측과 출구측이 관통되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속필터(300)는,
    물결모양의 단면구조를 갖는 파판(310)과,상기 파단(310)에 적층되는 평판(320)으로 구성되며,
    상기 파판(310)과 평판(320)이 교대로 적층된 판체를 말아서 케이스(330) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 파판(310)과 평판(320)에는 각 채널 간 배기가스의 이동이 가능하도록 타공이 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 금속필터(300)의 표면에는 가수분해(Hydrolysis)촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 DOC(100)는 배기가스 중 일부의 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 변환 생성시키도록 내부에는 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)의 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리장치.
  7. DOC(100)를 통해 디젤엔진으로부터 유래하는 배기가스 중 수소화합물(HC)과 일산화탄소(CO) 등 일부 유해물질을 정화시키는 제 1단계(S10);
    상기 제 1단계(S10)를 통과한 배기가스에 환원제를 분사시키는 제 2단계(S20);
    상기 환원제가 분사된 배기가스가 신속하게 확산되면서 배기가스에 균일하게 혼합됨은 물론, 이 과정에서 매연이 포집되도록 금속필터(300)를 통과시키는 제 3단계(S30); 및
    상기 금속필터(300)를 통과하며 배기가스에 혼합된 환원제가 암모니아로 분해되어 질소산화물을 정화시키는 제 4단계(S40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1단계(S10)는,
    상기 DOC(100)가 배기가스 중 일부의 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 변환 생성시키는 과정을 포함하여,
    상기 생성되는 이산화질소에 의해 금속필터(300) 내에 포집된 매연이 자연재생되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스의 후처리방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102844535A (zh) * 2010-04-21 2012-12-26 喜星触媒株式会社 用于排出柴油机废气、具有氨解模块的设备

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