KR20090019950A - 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서, 유해한 가스를 산화시키고, 엔진의 연소말기 팽창과정동안 분사된 연료를 산화시키는 산화촉매(DOC) 및 디젤엔진으로부터 배출되는 매연을 여과하는 매연여과필터(DPF)로 이루어지도록 하되, 하니콤 형태의 매연여과필터 전단에 폼 타입의 DOC를 위치시키고, 상기 폼 타입의 DOC는 일반 DOC의 역할 이외에 일부의 매연을 여과하는 기능을 가지며, 매연포집율이 저하되거나 앞부분에 과다하게 매연이 포집되어 막히지 않도록 적정의 기공 크기를 가지도록 하여 배출되는 매연을 30 내지 50% 저감함으로써, 상기 DOC 후단에 위치하게 되는 기존 고가의 하니컴 타입의 DPF 사용량을 그에 비례하여 줄일 수 있어, 매연포집능력은 증대되면서 제작비는 절감될 수 있는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 관한 것이다.
매연, 가스, 여과, 포집, 자동차, 경유, 디젤, 후처리 시스템, DOC, DPF
Description
도 1은 기존의 매연여과장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 배출가스 후처리 시스템을 나타낸 단면도.
도 3은 매연 여과 원리를 나타낸 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 폼 타입 DOC의 기공크기에 따른 매연 포집율을 나타낸 도표를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 폼 타입 DOC의 시간에 따른 기공크기와 매연 포집량의 관계를 나타낸 도표를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>
10, 100 : 산화촉매(DOC) 20, 20': 매연여과필터(DPF)
30: 기공
본 발명은 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서, 유해한 가스를 산화시키고, 엔진의 연소말기 팽창과정동안 분사된 연료를 산화시키는 산화촉매(DOC) 및 디젤엔진으로부터 배출되는 매연을 여과하는 매연여과필터(DPF)로 이루어지도록 하되, 하니콤 형태의 매연여과필터 전단에 폼 타입의 DOC를 위치시키고, 상기 폼 타입의 DOC는 일반 DOC의 역할 이외에 일부의 매연을 여과하는 기능을 가지며, 매연포집율이 저하되거나 앞부분에 과다하게 매연이 포집되어 막히지 않도록 적정의 기공 크기를 가지도록 하여 배출되는 매연을 30 내지 50% 저감함으로써, 상기 DOC 후단에 위치하게 되는 기존 고가의 하니컴 타입의 DPF 사용량을 그에 비례하여 줄일 수 있어, 매연포집능력은 증대되면서 제작비는 절감될 수 있는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 관한 것이다.
현대에는 환경의 오염에 대한 관심도가 높아지고 있는 가운데 자동차의 배기가스에 의한 대기오염은 차량의 수가 증가됨에 따라 계속 증가하고 있으며 최근 국내 자동차의 급격한 증가는 공해물질의 대량배출로 도시 대기환경을 크게 악화시키고 있다. 이렇게 교통수단에 의하여 배출되는 공해물질은 가솔린 차량보다 버스 및 트럭등의 산업용으로 주로 사용되는 디젤차량이 공해물질 배출량이 많고 또한 차량의 운행거리가 길어 대기환경오염의 주원인으로 분석되었으며, 또한 입자상물질(매연포함)에 의한 가시적인 불쾌감, 정신적인 피해, 물질적인 피해 등 국민생활에 많은 위해를 끼치고 있다.
따라서 세계 여러 나라에서는 도시 대기질 개선을 위한 일환으로 차량의한 대기환경 오염의 저감을 위해 자동차의 유해가스 성분의 량을 법적으로 규제함으로 저공해 차량의 생산을 의무화하고 있는 실정이며, 디젤자동차의 배기가스 저감기술은 크게 대체연료사용, 엔진개량, 흡기개선 및 후처리 장치 등이 있으며, 특히 후처리 장치의 매연여과방식은 매연저감 효과가 매우 우수한 반면 현재 외국의 기술수준도 초기 산업화 단계에 있는 정도로 개발의 여지가 많은 기술이다
도 1은 기존의 매연여과장치를 나타낸 단면도로서, 매연여과장치는 하니컴형 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)(100)와 하니컴형 DPF(Diesel Particulate Filter trap, 매연여과필터)(20)로 구성된다.
통상 DOC(100)의 경우 셀밀도가 높은 세라믹 하니컴에 귀금속 촉매를 코팅하여 만든 DOC를 사용한다.
DOC(100)는 배출가스 중의 유해한 가스를 무해한 가스로 산화시키는 역활을 하며, 사익 매연여과필터(DPF)(20)는 디젤엔진으로부터 배출되는 매연을 여과하는 역할을 한다. 세라믹 하니컴의 셀을 번갈아 막는 방식을 사용하는 매연여과필터(20)의 매연여과율은 80%이상이다. 하지만 세라믹 하니컴형 매연여과필터(20)는 제조에는 압출, 건조, 소성, 플러깅 등 고정이 많이 소요되는 고가이다.
상기 매연여과필터(20)에 매연이 일정이상 포집되는 경우 재생을 실시해야 하는데 재생열을 만들기 위해서 상당량의 연료가 추가 소모되므로 가급적 매연여과필터(20)의 용량을 엔진 체적대비 1 ~ 2배 이상으로 크게 설계해야만 매연여과필터의 재생주기를 길게 할 수 있는데, 세라믹 필터가 고가이므로 필터의 용량은 적으면서 동일한 재생주기를 가질 수 있는 아이디어가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서, 산화촉매(DOC)를 일반 산화촉매의 역활 이외에 일분의 매연을 여과하는 기능을 갖도록 하여, 포집된 매연의 재생주기를 길게 하기 위해 엔진 배기량 대비 약 2배 이상의 큰 체적을 갖는 고가의 하니컴 타입의 매연여과필터(DPF) 대신, 매연포집율이 저하되거나 매연에 의해 막히지 않는 기공의 크기를 가지는 저가의 폼 타입 산화촉매를 하니컴 타입의 매연여과필터 전단에 사용함으로써, 고가의 하니컴 타입의 매연여과필터의 사용량을 줄일 수 있어, 전체적인 사이즈가 줄어들며 그로 인한 제작비 또한 절감할 수 있도록 하는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 일 실시예는 자동차 배기 머플러에 부착되는 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서, 배출되는 매연의 입자상 물질을 필터로 여과하고 이를 엔진의 배출가스 열 또는 전기히터 등을 이용하여 연소시키는 하니컴 타입의 매연여과필터(DPF)와; 상기 매연여과필터의 전단에 위치되고, 귀금속 촉매가 코팅되 되, 배출가스 중의 미연탄화수소와 일산화탄소 등 유해한 가스상 물질이 상기 촉매와 접촉하면서 화학반응을 일으켜 무해한 CO2와 H20로 산화되도록 하는 기능 및 일부의 매연을 포집하는 기능을 가짐으로써 상기 고가의 매연여과필터의 사용량을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 산화촉매는 체적이 엔진배기량 대비 0.5 내지 2배 되는 저가의 산화촉매가 사용되어 배출되는 매연을 30 내지 50% 저감함으로써, 후단에 위치되는 상기 고가의 매연여과필터 체적을 30 내지 50% 감소시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 산화촉매는 기공(Pore)이 너무 클 경우 매연 포집율이 저하되고, 상기 기공이 너무 작을 경우 매연 포집율이 높지만 상기 산화촉매 앞부분에 매연이 과다하게 포집되어 막히는 현상을 방지하기 위해, 기공의 크기를 1 내지 5mm가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 산화촉매는 세라믹 또는 금속 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 산화촉매의 매연 여과 원리는 깊이 여과법(Depth filtration)이 사용되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템을 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템은 자동차 배기 머플러에 부착되는 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서, 기존에 사용되는 고가의 하니컴 타입 매연여과필터(20)의 사용량을 줄일수 있도록 적정의 기공(30) 크기를 가지며 체적이 엔진배기량 대비 0.5 ~ 2배 되는 폼 타입 DOC(10)를 사용하여 배출되는 매연을 저감하도록 한 배출가스 후처리 시스템에 관한 것으로, DOC(10), DPF(20')를 포함한다.
도 1은 기존의 매연여과장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배출가스 후처리 시스템을 나타낸 단면도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 종래의 매연여과장치는 자동차의 배기 머플러에 장착되어 매연을 여과하기 위해 사용되는 장치로서 하니컴 타입의 DOC(100)와 하니컴 타입의 매연여과필터(20)로 구성된다.
이에 반해 본 발명에 따른 배출가스 후처리 시스템은 상기 도 2에서와 같이 상기 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)(10)는 귀금속 촉매가 코팅되고, 기공(Pore)(30)의 크기가 1 ~ 5mm 인 폼(Form) 타입 산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)(10)를 전단에 두고, 그 후단에 하니컴(Honeycomb) 타입의 매연여과필터(Diesel Particulate Filter trap, DPF)(20')를 위치시켜 매연을 저감하는 구성을 가진다.
기존의 매연여과장치에서는 포집된 매연의 재생주기를 길게 하기 위하여 엔진 배기량 대비 약 2배 이상의 큰 체적을 갖는 고가의 하니컴 타입 매연여과필터(20)를 사용해야 되지만, 본 발명에서는 일부의 매연을 포집하는 기능을 갖는 저가의 폼 타입 DOC(10)를 하니컴 타입 매연여과필터(20') 전단에 사용함으로써 고가의 하니컴 타입 매연여과필터(20') 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 3은 매연 여과 원리를 나타낸 설명도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 매연 필터링 메커니즘은 'A'와 같은 깊이 여과법(Depth Filtration)과 'B'와 같은 표면 여과법(Surface Filtration)으로 나눌 수 있다.
하니컴 타입의 필터의 매연 필터링 메커니즘은 Surface Filtration이고, 본 발명에서 사용하는 폼 타입 필터의 매연 필터링 메커니즘은 Depth Filtration이다.
상기 도 2, 3에서와 같이, 본 발명에 따른 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템은, 그 시스템의 구성을 이루는 것이 DOC(10)와 DPF(20')이다.
단, 상기 DOC(10)의 기공(30) 크기를 1 내지 5mm로 하고, 체적이 엔진배기량 대비 0.5 내지 2배가 되는 폼 타입 DOC(10)을 사용하여 배출되는 매연을 30 ~ 50% 저감하는 것이며, 이에 따라 후단에 위치되는 고가의 하니컴 타입 매연여과필터(20')의 체적을 30 ~ 50% 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 폼 타입 DOC의 기공크기에 따른 매연 포집율을 나타낸 도표를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 폼 타입 DOC의 시간에 따른 기공크기와 매연 포집량의 관계를 나타낸 도표를 도시한 도면으로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 폼 타입 DOC(10)의 기공(30)이 작으면 매연 포집율이 높지만 상기 폼 타입 DOC(10) 앞부분에만 매연이 포집되어 막히는 현상이 발생한다.
그리고, 폼 타입 DOC(10)의 기공(30)이 너무 크면 매연 포집율이 저하되는 것을 볼 수 있다. 그래서, 본 발명에서는 폼 타입 DOC(10)의 적정 기공(30)의 크기를 1 ~ 5mm로 제한한다.
이상과 같이, 본 발명의 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되진 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서, 산화촉매(DOC)를 일반 산화촉매의 역할 이외에 일분의 매연을 여과하는 기 능을 갖도록 하여, 포집된 매연의 재생주기를 길게 하기 위해 엔진 배기량 대비 약 2배 이상의 큰 체적을 갖는 고가의 하니컴 타입의 매연여과필터(DPF) 대신, 매연포집율이 저하되거나 매연에 의해 막히지 않는 기공의 크기를 가지는 저가의 폼 타입 산화촉매를 하니컴 타입의 매연여과필터 전단에 사용함으로써, 고가의 하니컴 타입의 매연여과필터의 사용량을 줄일 수 있어, 전체적인 사이즈가 줄어들며 그로 인한 제작비 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 자동차 배기 머플러에 부착되는 경유차용 배출가스 후처리 시스템에 있어서,배출되는 매연의 입자상 물질을 필터로 여과하고 이를 엔진의 배출가스 열 또는 전기히터 등을 이용하여 연소시키는 하니컴 타입의 매연여과필터(DPF)(20')와;상기 매연여과필터(20')의 전단에 위치되고, 귀금속 촉매가 코팅되되, 배출가스 중의 미연탄화수소와 일산화탄소 등 유해한 가스상 물질이 상기 촉매와 접촉하면서 화학반응을 일으켜 무해한 CO2와 H20로 산화되도록 하는 기능 및 일부의 매연을 포집하는 기능을 가짐으로써 상기 고가의 매연여과필터(20')의 사용량을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폼 타입의 산화촉매(DOC)(10);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 산화촉매(10)는 체적이 엔진배기량 대비 0.5 내지 2배 되는 저가의 산화촉매(10)가 사용되어 배출되는 매연을 30 내지 50% 저감함으로써, 후단에 위치되는 상기 고가의 매연여과필터(20') 체적을 30 내지 50% 감소시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 산화촉매(10)는 기공(Pore)(30)이 너무 클 경우 매연 포집율이 저하되고, 상기 기공(30)이 너무 작을 경우 매연 포집율이 높지만 상기 산화촉매(10) 앞부분에 매연이 과다하게 포집되어 막히는 현상을 방지하기 위해, 기공(30)의 크기를 1 내지 5mm가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 산화촉매(10)는 세라믹 또는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 산화촉매(10)의 매연 여과 원리는 깊이 여과법(Depth filtration)이 사용되는 것을 특징으로 하는 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템.
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| KR1020070084266A KR20090019950A (ko) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020070084266A KR20090019950A (ko) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | 매연포집능력이 증대된 경유차용 배출가스 후처리 시스템 |
Publications (1)
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| KR (1) | KR20090019950A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210096419A (ko) | 2020-01-28 | 2021-08-05 | 전남대학교산학협력단 | 인덕션 가열에 의한 배출가스 후처리 장치 |
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2007
- 2007-08-22 KR KR1020070084266A patent/KR20090019950A/ko not_active Ceased
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| KR20210096419A (ko) | 2020-01-28 | 2021-08-05 | 전남대학교산학협력단 | 인덕션 가열에 의한 배출가스 후처리 장치 |
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