WO2012096510A2 - 디젤엔진 배기가스 후처리 장치 - Google Patents

디젤엔진 배기가스 후처리 장치 Download PDF

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    • F01N3/103Oxidation catalysts for HC and CO only

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas aftertreatment apparatus, and more particularly, after exhausting a diesel engine exhaust gas to reduce environmental pollution caused by exhaust gas by oxidizing and adsorbing harmful components contained in a diesel engine exhaust gas. It relates to a processing device.
  • DOC Diesel Oxidation Catalyst
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • the exhaust gas purification of diesel engines mainly targets nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM; various particulate hazardous substances including soot), which are adsorbed by D0C or DPF during the exhaust process. If nitrogen oxides and particulate matter continue to accumulate, the processing performance of the device will be degraded, so periodic regeneration is required.
  • NOx nitrogen oxides
  • PM particulate hazardous substances including soot
  • Regeneration in the exhaust gas aftertreatment device is mainly performed by increasing the engine speed to increase the exhaust gas temperature or by operating a separate regeneration device by heating and burning the particulate matter adsorbed / captured in the device.
  • the timing is determined by the detection of the collection amount by the differential pressure sensor or by the set cycle input to the ECU when the adsorption / capture amount is increased or a certain period has elapsed.
  • the exhaust gas aftertreatment apparatus may be used. It is important to allow the incoming exhaust gas to flow with an even distribution of diffusion throughout the D0C area.
  • the technical problem to be solved by the present invention is a baffle formed with a perforation in front of D0C
  • the Baffle By installing the Baffle, it is to provide a diesel engine exhaust gas aftertreatment device that allows the exhaust gas to flow into the D0C with an even flow uniformity over the entire surface.
  • a diesel oxidation catalyst as a means for solving the problem, a diesel oxidation catalyst
  • An oxidation treatment unit comprising a hollow DO cover covering a space in which a DOC; Diesel Oxidation Catalyst and a diesel oxidation catalyst can be inserted;
  • An adsorption treatment unit disposed behind the oxidation treatment unit and configured to include a diesel particulate filter (DPF) and a hollow DPF cover formed therein for a space into which the diesel particulate filter may be inserted; It is disposed behind the adsorption treatment, the exhaust portion consisting of a hollow outlet cover having an outlet through which the purified exhaust gas can be discharged through the oxidation treatment unit and the adsorption treatment unit and an end plate covering one side of the outlet cover; And a baffle installed in front of a diesel oxidation catalyst (DOC) of the oxidation treatment unit for even diffusion introduction of exhaust gas, wherein the baffle has a perforated surface formed with a plurality of perforations.
  • the perforations formed on the perforated surface is provided with a diesel engine exhaust gas after-treatment apparatus
  • the baffle is made of metal, preferably stainless steel, and the perforated surface having a plurality of perforations is curved to have a constant curvature in the center toward the front in which the exhaust gas is introduced.
  • Binary configurations are preferred.
  • the perforated surface in which the perforations are formed at different densities is a high density perforated area in which the perforations are distributed in a regular arrangement, and a low density perforated in which the perforations are distributed at a lower density than the high density perforated area. Configured to be divided into zones It is right.
  • the low density perforated area may be divided into a perforated part formed with perforations in an arc-like arrangement along the perforated surface edge, and a nonperforated part formed inside the perforated part and not perforated.
  • the low-density perforated area is configured to be formed in a constant area at a position spaced apart in parallel by a certain distance above the horizontal axis line C1 of the baffle.
  • the low-density perforated area may be an area defined in a bow shape from a point spaced 1/2 of the radius of the baffle from C1 to a point 4/5 of the radius of the baffle from C1.
  • a baffle having a perforated hole is installed in front of the D0C. Exhaust gas can flow into the DOC front with even flow uniformity throughout.
  • the catalytic reaction efficiency of the D0C is improved during the treatment of the exhaust gas, as well as the even adsorption of particulate matter PM throughout the DPF. Since the treatment can be carried out, as a result, it is possible to further improve the exhaust gas treatment performance of the overall after-treatment device.
  • Figure 1 is a perspective view showing the appearance of the diesel engine exhaust gas after-treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the diesel engine exhaust gas after-treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of an exhaust gas aftertreatment apparatus in which some components are removed to show a main part configuration of the present invention.
  • 4 is a side cross-sectional view of the baffle shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a front view of the baffle shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a front view of the baffle shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a view showing a flow rate distribution measurement result of a conventional D0C internal exhaust gas without a baffle
  • FIG. 7 is a view showing a flow rate distribution measurement result of D0C internal exhaust gas when a baffle in which perforations are formed with a uniform density over the perforation surface is applied.
  • FIG. 8 is a view showing a flow rate distribution measurement result of exhaust gas inside the DO gas of the exhaust gas aftertreatment apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view showing the appearance of the diesel engine exhaust gas after-treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows the internal configuration of the diesel engine exhaust gas after-treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. It is transverse cross section for. 3 shows a perspective view of an exhaust gas aftertreatment apparatus from which some components have been removed to show the construction of the main parts of the invention.
  • the diesel engine exhaust gas after-treatment apparatus (hereinafter, simply referred to as a "after-treatment apparatus") according to an embodiment of the present invention
  • the exhaust gas is introduced and introduced Oxidation treatment unit (1) for the first oxidation treatment of the oxide contained in the purification target contained in, the adsorption treatment unit (2), which is the secondary adsorption treatment for various particulate harmful substances including soot, located behind the adsorption treatment unit (2) It consists of a discharge part (3).
  • the oxidation treatment unit 1 includes a diesel oxidation catalyst, that is, a DOC (Diesel Oxidation Catalyst, see FIG. 4), and the D0C 14 has a honeycomb structure having a large surface area for active chemical reaction. It contains the catalyst of.
  • the D0C 14 removes carbon monoxide (CO) and HC (hydrocarbon), and oxidizes nitrogen oxide (NO) in the exhaust gas and converts it to nitrogen dioxide (N02).
  • the D0C constituting the oxidation treatment unit 1 is protected as a hollow heat insulating cover 10 (hereinafter referred to as 'D0C cover'), and an end plate 12 is provided at one open end of the D0C cover 10. It is sealed inside.
  • the adsorption treatment unit 2 disposed behind the oxidation treatment unit 1 includes a diesel particle filter, that is, a DPF (Diesel) in a heat insulating cover 20 (hereinafter, referred to as a DPF cover) forming an outer shape of the apparatus.
  • Particulate Filter (refer to reference numeral 24 of FIG. 4) is installed, and serves to filter particulate matter (PM; various particulate harmful substances including soot) contained in exhaust gas.
  • the discharge part 3 is disposed behind the adsorption treatment part 2, and a pipe (not shown) is connected to form a path for discharging the exhaust gas from which harmful substances have been removed through the purification process into the atmosphere.
  • the discharge portion 3 has a configuration in which the end plate 32 covers the hollow hollow outlet cover 30 to form a sealed space therein, and has an outlet 34 connected to the piping. .
  • the oxidation treatment unit 1, the adsorption treatment unit 2, and the discharge unit 3 form one post-treatment apparatus according to the present embodiment by being arranged in series from the front in the order in which the exhaust gas is moved.
  • the D0C cover 10 and the DPF cover 20, the DPF cover 20, and the outlet cover 30 are interconnected through the V-clamp 4 to implement such a post-processing device.
  • reference numeral 7 denotes a main component of the present invention, and the exhaust gas introduced into the apparatus can be diffused and introduced evenly over the entire surface of the DOC 14. Points to a baffle that distributes the flow evenly.
  • the exhaust gas aftertreatment apparatus according to the embodiment of the present invention is provided with a baffle 7 for even diffusion of the exhaust gas introduced into the apparatus.
  • the baffle 7 is disposed in front of the D0C constituting the oxidation treatment unit, and has a perforated surface 70 in which a plurality of perforations 72 are perforated to allow exhaust gas to pass therethrough.
  • the perforations 72 are provided for each region so that the exhaust gas can be diffused into the D0C 14 side with a more even distribution in consideration of the flow characteristics of the exhaust gas flowing in front of the D0C 14.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of the baffle applied to this embodiment
  • FIG. 5 is a front view of the baffle shown in FIG. 4.
  • the perforated surface 70 in which a plurality of perforations 72 are formed is convexly curved with a constant curvature in the center toward the front in which the exhaust gas is introduced (see FIG. 4), and the exhaust gas is provided in the perforated surface 70. B) it may be introduced into the perforated 72 while having a smooth streamlined flow.
  • the perforations 72 formed on the perforated surface 70 are formed with different densities for each region in consideration of the flow characteristics of the exhaust gas flowing in front of the DOC 14. According to the density of the perforations 72, preferably in a regular arrangement, as shown in Fig. 5. A high-density perforated area 70a in which the perforations 72 are distributed, and a perforated 72 at a lower density than the uniform distribution area. It can be divided into the distributed low density perforation area 70b.
  • the low-density perforated area 70b may be formed on the perforated surface 70 at a position spaced apart in parallel by a predetermined distance above the horizontal axis C1 of the baffle 7.
  • the low density perforated area 70b is, again, a perforated part 700 formed with perforations in an arcuate arrangement along the periphery of the perforated surface 70, and a perforated study in which the perforated part is not formed. 710).
  • the low-density perforation area 70b is specifically defined as the baffle 7 radius R from C1.
  • FIG. 6 to 8 are diagrams showing the measurement results of the exhaust gas flow rate inside the apparatus, FIG. 6 is a flow rate distribution of the conventional exhaust gas inside the D0C without a baffle, and FIG. 7 is uniform throughout the perforated surface.
  • FIG. 8 is applied with a baffle (7) with perforations 72 formed at different densities in different areas based on the numerical values described above. The flow rate distributions of the D0C internal exhaust gas are shown respectively.
  • the portion indicated in red is the portion having the fastest flow rate, and shows that the portion having the slower flow rate becomes blue.
  • a baffle having a hole formed in front of the D0C in the exhaust gas aftertreatment apparatus in which D0C and DPF are combined, a baffle having a hole formed in front of the D0C ), The exhaust gas introduced into the device can flow into the front of the D0C with even flow uniformity throughout.
  • the catalyst reaction efficiency of the D0C is improved during the treatment of the exhaust gas, as well as even adsorption of particulate matter PM throughout the DPF. Since the treatment can be carried out, as a result, it is possible to further improve the exhaust gas treatment performance of the overall after-treatment device.
  • PM is accumulated in the DPF with an even distribution as described above, even if a process for regenerating the DPF is performed, the problem that the local high temperature heat is not generated when the PM is burned does not occur. The problem of local melting of the DPF in the furnace can be prevented in advance, thus further improving and extending the durability and life of the device.
  • 70a high density perforated area
  • 70b low density perforated area

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Abstract

디젤엔진 배기가스 후처리 장치가 개시된다. 본 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치는, 디젤 산화 촉매 (DOC; Diesel Oxidation Catalyst)를 포함하는 산화 처리부, 디젤 입자 필터 (DPF; Diesel Particulate Filter)를 포함하는 흡착 처리부, 산화 처리부와 흡착 처리부를 거쳐 여과처리된 배기가스 배출을 위한 배출부로 구성되며, 배기가스의 고른 확산 도입을 위해 산화 처리부의 디젤 산화 촉매 (DOC; Diesel Oxidation Catalyst) 전방에 배플 (Baffle)이 설치된 것을 구성의 요지로 한다. '

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
디젤엔진 배기가스 후처리 장치
【기술분야】
<1> 본 발명은 배기가스 후처리 장치에 관한 것으로 , 상세하게는 디젤엔진 배기 가스에 포함된 유해성분의 산화 및 흡착 처리를 통해 배기가스에 의한 환경오염을 줄일 수 있도록 한 디젤엔진 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다.
<2>
【배경기술】
<3> 오염물질을 최소화하고 대기환경 보존을 위한 디젤엔진의 후처리 장치로서, 디젤 산화 촉매 (DOC; Diesel Oxidation Catalyst, 이하 'DOC'라 한다)와 디젤 입자 필터 (DPF; Diesel Particulate Filter, 이하 'DPF'라 한다)를 결합시킨 형태의 촉 매형 매연 여과 장치가 당업계에서 널리 채택되고 있다.
<4> 디젤엔진의 배기가스 정화는 주로 질소 산화물 (NOx)과 입자상 물질 (PM; 매연 을 포함한 다양한 입자상 유해물질)을 대상으로 하며, 이러한 물질은 배기과정에서 상기 D0C 또는 DPF에 의해 흡착된다. 질소 산화물 및 입자상 물질이 계속해서 축적 될 경우 장치의 처리성능이 떨어지므로, 주기적인 재생이 필요하다.
<5> 배기가스 후처리 장치에서 재생은 주로, 엔진 회전수를 높여 배기가스온도를 높이거나 별도의 재생장치를 작동시켜 장치 내에 흡착 /포집된 입자상 물질을 가열 및 연소시켜 제거함으로써 이루어지며, 재생시기는 흡착 /포집량이 증가하거나 일정 주기가 경과했을 경우, 차압센서에 의한 포집량 검출 또는 ECU에 기 입력된 설정주 기에 따라 결정된다.
<6> 상기한 배기가스 후처리 장치에서 보다 효율적으로 정화처리가 이루어지고 상기 DPF에 포집된 입자상의 물질을 재처리 함에 있어 보다 효율적으로 재생이 이 루어지기 위해서는, 상기 배기가스 후처리 장치 내부로 유입되는 배기가스가 상기 D0C 면적 전반에 걸쳐 고른 확산분포의 유동특성을 가지면서 유입되도록 하는 것이 중요하다.
<7> 그러나 종래 농작업 차량에 장착되는 일반적인 디젤엔진 배기가스 후처리 장 치의 경우, 배기가스의 유동이 D0C 전체 면적에 걸쳐 전반적으로 균일하지 못하고 어느 한 영역에만 국부적으로 집중됨으로써, 배기가스 처리 시 상기 D0C의 촉매반 웅 효율이 떨어지고 상기 DPF 내부에 입자상 물질인 PM이 국부적으로 쌓이는 문제 가 있었다.
<8> 더욱이 배기가스의 유동이 고르지 못해 위와 같이 DPF에 입자상 물질인 PM이 국부적으로 쌓이게 되면, DPF를 재생시키는 과정에서 국부적으로 쌓인 상기 PM이 연소되면서 순간적으로 DPF의 내열한도를 넘어서는 열이 발생함으로써 DPF를 사용 할 수 없게 되고, 이 경우 DPF를 새로운 것으로 교체해야만 하는 문제가 있다.
<9>
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
<ιο> 본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, D0C 전방에 타공을 형성한 배플
(Baffle)을 설치함으로써, 배기가스가 전면에 걸쳐 고른 유동 균일도를 가지면서 D0C로 유입될 수 있도록 한 디젤엔진 배기가스 후처리 장치를 제공하고자 하는 것 이다.
<11>
【기술적 해결방법】
<12> 과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에 따르면, 디젤 산화 촉매
(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)와 디젤 산화 촉매가 삽입될 수 있는 공간을 내 부에 형성한 중공의 D0C 커버로 이루어진 산화 처리부; 상기 산화 처리부 후방에 배치되며, 디젤 입자 필터 (DPF; Diesel Particulate Filter)와 디젤 입자 필터가 삽입될 수 있는 공간을 내부에 형성한 중공의 DPF 커버로 구성된 흡착 처리부; 상 기 흡착 처리 후방에 배치되며, 상기 산화 처리부 및 흡착 처리부를 거쳐'정화 처리된 배기가스가 배출될 수 있는 출구를 갖는 중공의 아울렛 커버 및 아울렛 커 버 일측을 커버링하는 엔드 플레이트로 구성된 배출부; 및 배기가스의 고른 확산 도입을 위해 상기 산화 처리부의 디젤 산화 촉매 (DOC; Diesel Oxidation Catalyst) 전방에 설치되는 배플 (Baffle);을 포함하며, 상기 배플은 다수의 타공을 형성한 타 공면을 갖고, 상기 타공면에 형성된 타공은 영역 별로 다른 밀도로 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 후처리 장치를 제공한다.
<13> 본 실시예에서 상기 배플은 금속, 바람직하게는 스테인레스를 소재로 제작되 며, 다수의 타공이 형성된 상기 타공면은 배기가스가 도입되는 전방을 향해 그 중 앙이 일정한 곡률로 볼톡하게 만곡진 구성이 바람직하다.
<14> 또한, 본 실시예에서 (서로 다른 밀도로 타공이 형성된 상기 타공면은, 규칙 적인 배열로 타공이 분포된 고밀도 타공영역과, 상기 고밀도 타공영역에 비해 낮은 밀도로 타공이 분포된 저밀도 타공영역으로 분리 구획될 수 있도록 구성함이 바람 직하다.
<15> 이 경우 상기 저밀도 타공영역은, 타공면 가장자리를 따라 원호 상의 배열로 타공이 형성된 타공부와, 상기 타공부 안쪽에 형성되며 타공이 형성되지 않는 비 타공부로 분리 구획될 수 있다.
<16> 바람직하게 상기 저밀도 타공영역은, 배플의 횡축선인 C1 위쪽으로 일정거리 평행하게 이격된 위치에 일정한 면적으로 형성되도록 구성하는 것이 좋다.
<17> 구체적으로는, 상기 저밀도 타공영역은, 상기 C1으로부터 배플 반경의 1/2 이격된 지점에서부터 C1으로부터 배플 반경의 4/5가 되는 지점에 걸쳐 활 모양으로 정의되는 영역일 수 있다.
<18>
【유리한 효과】
<19> 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치에 의하면, D0C와 DPF를 결합 시킨 형태의 배기가스 후처리 장치에 있어, 상기 D0C 전방에 타공을 형성한 배플 (Baffle)이 설치됨으로써, 배기가스가 전반에 걸쳐 고른 유동 균일도를 가지면서 D0C 전면으로 유입될 수 있다.
<20> D0C 전면에 균일한 유동흐름으로 배기가스가 고르게 확산 유입되면, 배기가 스 처리 시 상기 D0C의 촉매반응 효율이 향상되는 것은 물론, 상기 DPF 내부 전반 에 걸쳐 입자상 물질인 PM에 대한 고른 흡착처리가 이루어질 수 있게 되므로, 결과 적으로 전체적인 후처리 장치의 배기가스 처리성능을 일층 향상시킬 수 있게 된다.
<2i> 또한, 위와 같이 상기 DPF에 고른 분포로 PM이 쌓이면, DPF를 재생시키기 위 한 과정이 수행되더라도 PM이 연소됨에 있어 종래와 같이 국부적으로 고온의 열이 발생하는 문제를 해소할 수 있게 되므로, 재생과정에서의 DPF가 국부적으로 녹아 내리는 문제를 미연에 방지할 수 있으며, 따라서 장치의 내구성 및 수명을 가일층 향상 및 연장시킬 수 있게 된다.
<22>
【도면의 간단한 설명】
<23> 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리 장치의 외형을 나타낸 사시도.
<24> 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리 장치의 내부 구 성을 보여주기 위한 횡 단면도.
<25> 도 3은 본 발명의 주요부 구성을 보여주기 위해 일부 구성품을 탈거한 배기 가스 후처리 장치의 사시도. <26> 도 4는 도 3에 나타난 배플의 측 단면도.
<27> 도 5는 도 3에 나타난 배플의 정면도 .
<28> 도 6은 배플을 설치하지 않은 종래 D0C 내부 배기가스의 유속분포 측정결과 를 나타내는 도면.
<29> 도 7은 타공면 전반에 걸쳐 균일한 밀도로 타공을 형성한 배플을 적용했올 때 D0C내부 배기가스의 유속분포 측정결과를 나타내는 도면.
<30> 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 D0C 내부 배기가스 의 유속분포 측정결과를 나타낸 도면.
<31>
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
<32> 이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
<33> 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리 장치의 외형을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 배기가스 후처리 장 치의 내부 구성을 보여주기 위한 횡 단면도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 주요부 구성을 보여주기 위해 일부 구성품을 탈거한 배기가스 후처리 장치의 사시도를 나 타낸다.
<34> 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 배기가스 후 처리 장치 (이하, 간단하게 '후처리 장치'라 한다)는, 배기가스가 도입되고 도입된 배기가스에 포함된 정화 대상물 중 산화물을 1차로 산화 처리하는 산화 처리부 (1), 매연을 포함한 다양한 입자상 유해물질에 대한 2차 흡착처리가 이루어지는 흡착 처 리부 (2), 흡착 처리부 (2) 후방에 위치하는 배출부 (3)로 구성된다.
<35> 산화 처리부 (1)는 디젤 산화 촉매 즉, DOC(Diesel Oxidation Catalyst, 도 4 참조)를 포함하며, D0C(14)는 활발한 화학반웅이 일어나도록 넓은 표면적을 갖는 허니콤 (Honey comb) 구조의 촉매를 함유하고 있다. 상기 D0C(14)는 일산화 탄소 (CO) 및 HC (탄화수소)를 제거하며, 배기가스 중에 있는 산화질소 (NO)를 산화시켜 이산화 질소 (N02)로 변환시킨다.
<36> 산화 처리부 (1)를 구성하는 상기 D0C는 중공의 단열커버 (10; 이하, 'D0C 커 버'라 한다)로서 보호되며, D0C 커버 (10) 일측 개방단에는 엔드 플레이트 (12)가 장 착되어 그 내부가 밀폐된다.
<37> 산화 처리부 (1) 후방에 배치되는 상기 흡착 처리부 (2)는, 장치 외형을 이루 는 단열커버 (20; 이하, DPF 커버 ) 내에 디젤 입자 필터 즉, DPF(Diesel Particulate Filter, 도 4의 도면부호 24 참조)가 설치된 구성으로 이루어지며, 배 기가스에 포함된 입자상 물질 (PM; 매연을 포함한 다양한 입자상 유해물질)을 걸러 내는 역할을 수행한다.
<38> 산화 처리부 (1)를 거치면서 1차 산화처리과정에서 발생한 상기 이산화 질소
(N02)는 상기 DPF(24)에 포집된 PM과 반응하여 산화잘소 (NO) 및 이산화 탄소 (C02) 를 형성시키며, 이와 같은 화학적 과정에 의해서 상기 DPF(24)의 정화가 이루어진 다.
<39> 배출부 (3)는 상기 흡착 처리부 (2) 후방에 배치되며, 정화처리를 통해 유해물 질이 제거된 배기가스를 대기중으로 배출시키기 위한 경로를 형성하는 배관 (부호 생략)이 연결된다. 이 배출부 (3)는 속이 빈 중공의 아울렛 커버 (30)를 엔드 플레이 트 (32)가 커버링함으로써 내부에 밀폐된 공간을 형성시킨 구성을 가지며, 상기 배 관과 이어지는 출구 (34)를 구비한다.
<40> 산화 처리부 (1), 흡착 처리부 (2), 배출부 (3)는 배기가스가 이동되는 방향을 기준으로 앞에서부터 순서대로 직렬 배치됨으로써 본 실시예에 따른 하나의 후처리 장치를 이루며, 이와 같은 하나의 후처리 장치를 구현하기 위해서 상기 D0C 커버 (10)와 DPF 커버 (20), DPF 커버 (20)와 아울렛 커버 (30)는 V-클램프 (4)를 매개로 상 호 연결된다.
<4i> 도 2 내지 도 3에서 도면부호 7은 본 발명의 핵심이 되는 요부 구성요소로 서, 장치 내부로 도입된 배기가스가 상기 D0C(14) 전면에 걸쳐 고르게 확산 유입될 수 있도록 배기가스의 흐름을 고르게 분산시키는 배플 (Baffle)을 가리킨다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치에는 장치 내부로 도입된 배기 가스의 고른 확산을 위해 배플 (7)이 설치된다.
<42> 배플 (7)은 산화 처리부를 구성하는 상기 D0C 전방에 배치되며, 배기가스가 통과될 수 있도톡 다수의 타공 (72)이 천공된 타공면 (70)을 구비한다. 본 실시예에 서 상기 타공 (72)은 D0C(14) 전방에서 유입되는 배기가스의 유동특성을 고려했을 때 배기가스가 보다 고른 분포로 D0C(14) 측으로 확산 유입될 수 있도록 영역 별로
- 다른 밀도로 형성된다. 타공의 밀도와 관련하여서는 이후 도 5를 참조하여 설명하 기로 한다.
<43> 도 4는 본 실시예에 적용된 배플의 측 단면도이며, 도 5는 도 4에 나타난 배 플의 정면도이다.
<44> 도 4내지 도 5를 참조하면, 상기 배플 (7)은 우수한 내열성을 갖는 금속소재 이면 그 소재에 특별한 제한은 없으나, 내열성이 우수한 스테인레스 소재가 적합하 며, 다수의 타공 (72)이 형성된 상기 타공면 (70)은 배기가스가 도입되는 전방을 향 해 그 중앙이 일정한 곡률로 볼록하게 만곡져서 (도 4참조), 배기가스가 상기 타공 면 (70)에 부딪치더라도 부드러운 유선형 유동올 가지면서 타공 (72)으로 유입될 수 있다.
<45> 본 실시예에서 상기 타공면 (70)에 형성된 타공 (72)은 D0C(14) 전방에서 유입 되는 배기가스의 유동특성을 고려하여 영역 별로 서로 다른 밀도로 형성된다. 타공 (72)의 밀도에 따라서 바람직하게는 도 5에서와 같이, 규칙적인 배열로.타공 (72)이 분포된 고밀도 타공영역 (70a)과, 상기 균일분포영역에 비해 낮은 밀도로 타공 (72) 이 분포된 저밀도 타공영역 (70b)으로 구분될 수 있다.
<46> 저밀도 타공영역 (70b)은 배플 (7)의 횡축선인 C1 위쪽으로 일정거리 평행하 게 이격된 위치의 타공면 (70) 상에 일정한 면적으로 형성될 수 있다. 이와 같은 저 밀도 타공영역 (70b)은 다시, 타공면 (70) 가장자리를 따라 원호 상의 배열로 타공이 형성된 타공부 (700)와, 상기 타공부 안쪽에 형성되며 타공이 형성되지 않는 비 타 공부 (710)로 구분될 수 있다.
<47> 저밀도 타공영역 (70b)은 구체적으로, 상기 C1으로부터 배플 (7) 반경 (R)의
1/2 이격된 지점에서부터 C1으로부터 배플 (7) 반경 (R)의 4/5가 되는 지점에 걸쳐 활 모양으로 정의되는 영역일 수 있다. 이와 같은 저밀도 타공영역 (70b) 형성에 대 한 구체적 수치한정의 이유에 대해서는 이하 배기가스 유동시물레이션 결과비교를 통해 명확해 질 수 있을 것이다.
<48> 도 6 내지 도 8은 장치 내부의 배기가스 유속측정결과를 나타낸 도면들로서, 도 6은 배플을 설치하지 않은 종래 D0C 내부 배기가스의 유속분포를, 도 7은 타공 면 전반에 걸쳐 균일한 밀도로 타공을 형성한 배플을 적용했을 때 D0C 내부 배기가 스의 유속분포를, 도 8은 전술한 수치에 근거하여 영역 별로 다른 밀도로 타공 (72) 을 형성한 배플 (7)을 적용했을 때 D0C 내부 배기가스의 유속분포를 각각 나타내고 있다.
<49> 도면에서 빨간색으로 표시된 부분이 유속이 가장 빠른 부분이며, 파란색으로 갈수록 느린 유속을 형성하고 있음을 나타낸다. 도면의 색깔 분포를 봤을 때 빨간 색과 파란색 영역이 치지하는 비중이 적을수록 배기가스가 고르게 확산 분포되고 있음을 나타낸다.
<50> 이를 토대로 유속측정 결과를 살펴보면, 배플을 설치하지 않은 도 6의 경우 에는 빨간색으로 표시된 영역이 현저히 넓게 분포하고 있음을 알 수 있으며, 균일 한 밀도의 타공을 갖는 배플을 적용한 도 7의 경우에는 도 6에 비해 빨간색 및 파 란색으로 표시된 영역이 현저히 준 것을 도면을 통해 알수 있다.
<51> 그러나 전술한 수치에 근거하여 영역 별로 다른 밀도로 타공 (72)이 형성된 배플 (7)을 적용한 도 8을 보면, 배플에 균일한 밀도로 타공 (72)을 형성한 상기 도 7에 비해 D0C 전면에 걸쳐 배기가스가 보다 균일한 속도분포를 가지면서 유동되는 것을 확인할 수 있다. 아래 <표 1>은 도 6 내지 도 8과 같이 나타난 유속분포를 정 량 분석하여 유속균일도 지수로 산정한 결과를 나타낸다.
<52>
<53> 【표 1】
Figure imgf000009_0001
<54> [표 1]을 통해 알 수 있듯이, 본 실시예에서와 같이 영역 별로 다른 밀도로 타공이 형성된 배플을 적용했을 경우, 배플이 설치되지 않은 종래 (도 6) 및 배플이 설치되더라도 타공이 균일한 밀도로 형성된 경우와 비교하여 유동균일도 지수가 일 층 향상된 것을 알 수 있다. 이는 장치 내부로 도입된 배기가스가 장치 내에서 상 류 측으로 유동되는 특성을 고려하여 상류 측 영역의 타공밀도를 낮춘 데에 따른 결과로 해석할 수 있다.
<55> 이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치 에 따르면, D0C와 DPF를 결합시킨 형태의 배기가스 후처리 장치에 있어, 상기 D0C 전방에 타공을 형성한 배플 (Baffle)이 설치됨으로써, 장치내부로 도입된 배기가스 는 전반에 걸쳐 고른 유동 균일도를 가지면서 D0C 전면으로 유입될 수 있다.
<56> D0C 전면에 균일한 유동흐름으로 배기가스가 고르게 확산 유입되면, 배기가 스 처리 시 상기 D0C의 촉매반웅 효율이 향상되는 것은 물론, 상기 DPF 내부 전반 에 걸쳐 입자상 물질인 PM에 대한 고른 흡착처리가 이루어질 수 있게 되므로, 결과 적으로 전체적인 후처리 장치의 배기가스 처리성능을 일층 향상시킬 수 있게 된다. <57> 또한, 위와 같이 상기 DPF에 고른 분포로 PM이 쌓이면, DPF를 재생시키기 위 한 과정이 수행되더라도 PM이 연소 시 종래와 같이 국부적으로 고온의 열이 발생하 는 문제가 일어나지 않게 되므로, 재생과정에서의 DPF가 국부적으로 녹아 내리는 문제를 미연에 방지할 수 있으며, 따라서 장치의 내구성 및 수명을 가일층 향상 및 연장시킬 수 있게 된다.
<58> 이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
<59>
<60> [부호의 설명]
<61> 1 : 산화 처리부 2 : 흡착 처리부
<62> 3 : 배출부 4 : V-클램프
<63> 7 : 배플 (Baffle)
<64> 10 DOC 커버 12, 32 : 엔드 플레이트
<65> 14 DOCCDiesel Oxidation Catalyst)
<66> 20 DPF 커버
<67> 24 DPFCDiesel Particulate Filter)
<68> 30 아울렛 커버
<69> 70 타공면 72 : 타공홀
<70> 70a : 고밀도 타공영역 70b : 저밀도 타공영역
<71>

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
디젤 산화 촉매 (DOC; Diesel Oxidation Catalyst)와 디젤 산화 촉매가 삽입 될 수 있는 공간을 내부에 형성한 중공의 D0C커버로 이루어진 산화 처리부;
상기 산화 처리부 후방에 배치되며, 디젤 입자 필터 (DPF; Diesel Particulate Filter)와 디젤 입자 필터가 삽입될 수 있는 공간을 내부에 형성한 중 공의 DPF커버로 구성된 흡착 처리부;
상기 홉착 처리부 후방에 배치되며, 상기 산화 처리부 및 흡착 처리부를 거 쳐 정화 처리된 배기가스가 배출될 수 있는 출구를 갖는 중공의 아을렛 커버 및 아 울렛 커버 일측을 커버링하는 엔드 플레이트로 구성된 배출부; 및
배기가스의 고른 확산 도입을 위해 상기 산화 처리부의 디젤 산화 촉매 (D0C; Diesel Oxidation Catalyst) 전방에 설치되는 배플 (Baffle);을 포함하며,
상기 배플은 다수의 .타공을 형성한 타공면을 갖고, 상기 타공면에 형성된 타 공은 영역 별로 다른 밀도로 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 후처 리 장치 .
【청구항 2】
제 1 항에 있어서,
상기 배플은 금속으로 제작되고, 다수의 타공이 형성된 타공면은 배기가스가 도입되는 전방을 향해 그 중앙이 일정한 곡률로 볼록하게 만곡진 것을 특징으로 하 는 디젤엔진 배기가스 후처리 장치.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서,
서로 다른 밀도로 타공이 형성된 상기 타공면은,
규칙적인 배열로 타공이 분포된 고밀도 타공영역과,
상기 고밀도 타공영역에 비해 낮은 밀도로 타공이 분포된 저밀도 타공영역으 로 분리 구획되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 후처리 장치.
【청구항 4】
제 3항에 있어서,
상기 저밀도 타공영역은, 타공면 가장자리를 따라 원호 상의 배열로 타공이 형성된 타공부와, 상기 타공부 안쪽에 형성되며 타공이 형성되지 않는 비 타공부로 분리 구획 되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는
[청구항 5】
제 3 항에 있어서,
상기 저밀도 타공영역은,
배플의 횡축선인 C1 위쪽으로 일정거리 평행하게 이격된 위치에 일정한 면적 으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배기가스 후처리 장치.
【청구항 6】
제 3 항에 있어서,
상기 '저밀도 타공영역은,
상기 C1으로부터 배플 반경의 1/2 이격된 지점에서부터 C1으로부터 배플 반 경의 4/5가 되는 지점에 걸쳐 활 모양으로 정의되는 영역에 해당되는 것을 특징으 로 하는 디젤엔진 배기가스 후처리 장치.
【청구항 7]
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
배플은 스테인레스를 소재로 하여 제작되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 배 기가스 후처리 장치 .
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