cell-open-type pDPF의 의 특성규명을 위한 실험적 연구 = An Experimental Study for searching characteristics of cell-open-type partial Diesel Pariculate Filter

국문 초록 (Abstract)

디젤기관은 가솔린기관보다 연비가 좋아 최근 각광받고 있지만 확산 연소 형태의 특성 때문에 질소산화물(NOx) 생성뿐만 아니라 부분적 과농지역에서는 매연이 다량 생성되는 문제를 근본적으로 안고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고압분사 등과 같은 분사 전략의 향상과 유동에 의한 혼합 조절 등으로 많은 배출가스의 저감을 이루었지만 현재 강화되는 배출규제를 만족시키기 위해서는 후처리의 개발은 필수적이다. 그 중 PM의 제거를 위한 기술 중 DPF는 가장 효과적인 기술로 인식되고 있다.
본 연구에서는 COT pDPF의 특성을 파악하기 위해 상용 4기통 3,907cc 디젤기관의 배기라인에 DOC-pDPF를 장착하여 엔진에서 배출되는 PM을 기준으로 정화효율 및 BPT 측정을 수행하였다. 또한, 이 측정값을 기준으로 soot loading 양, 구멍의 크기, DOC의 성능, 배기유량에 따른 변화를 살펴보았으며, 정화효율과 BPT의 관계에 대하여서도 알아보았다.
연구 결과, ESC 모드에서 구멍지름 0.7mm에서 78%, 0.9mm에서 65%의 정화효율을 가짐을 확인하였다. 또한, soot loading이 진행되는 동안 정화효율은 선형적으로 감소하여 8시간 후에는 구멍지름 0.7mm, 0.9mm에서 각각 13%, 20%의 감소를 하는 것을 확인하였다. BPT 실험을 수행한 결과, DOC의 성능에 의한 영향은 거의 받지 않는 것으로 판단되고, 정화효율과 유량비의 변화에 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 배기유량에 따른 정화효율과 BPT의 특성을 알아본 결과 배기유량이 증가하면 정화효율은 증가하고 BPT는 감소하는 경향을 볼 수 있고 이는 배기유량이 정화효율보다 큰 영향을 끼치지 못함을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Diesel engine had better than gasoline engine at fuel-efficiency so that became newly prominent. However, it faced fundamental problems because it generated NOx due to the nature of diffusion combustion, as well as it produced a large amount of soot in partial rich area. In order to solve these problems, people have achieved a lot the reduction of such emissions by improving strategy of injection like common rail and using mixed-controlled through a flow. But it is essential to develop the after treatment to meet the regulation of emission. Diesel particulate filter is being recognized that it is the most effective technologies to reduce particulate matter. In this study, to determine the characteristics of the cell-open-type pDPF, we attached DOC-pDPF to exhaust gas tunnel of diesel engine and surveyed filtration efficiency and BPT on the basis of PM which is exhausted from engine. In addition, on the standard of this measurement, we observed the changes by soot loading mass, size of the hole, and DOC's performance and examined the relationship between purification efficiency and BPT. The result of the research, we found that the filtration efficiency of 65% in ESC mode with 0.7mm hole diameter. In addition, we confirmed that the filtration efficiency during soot loading was decreased linearly, after 8 hours, 13%, 20% reduction with the hole diameter of 0.7mm, 0.9mm were shown respectively. The results of the BPT experiments performed, it is considered that it is almost not influenced by the efficiency of DOC performance and it showed significant effect by the changes of filtration efficiency and flow rate. The results of the characteristics of filtration efficiency and BPT according to mass_exh, we can see that if mass_exh increases, filtration efficiency increases and BPT decreases. And we can know that filtration efficiency's influence is greater than mass_exh's.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 = 1
• 1.2 연구 동향 = 4
• 1.3 연구목적 및 내용 = 9
• 2. 디젤 기관의 입자상물질 및 배기가스 저감장치 = 11
• 2.1 입자상물질 = 11
• 2.2 디젤 기관의 저감장치 = 13
• 2.3 디젤 매연여과장치 = 16
• 2.3.1 필터의 종류 = 16
• 2.3.2 재생 방식 = 19
• 3. 실험장치 및 방법 = 24
• 3.1 실험장치 = 24
• 3.1.1 실험엔진 = 24
• 3.1.2 실험샘플 = 27
• 3.2 주변장치 = 28
• 3.2.1 동력계 = 28
• 3.2.2 배기가스분석기 = 28
• 3.2.3 MDT(micro dilution tunnel) = 29
• 3.3 실험방법 = 33
• 3.3.1 구멍크기 측정 = 33
• 3.3.2 burning = 35
• 3.3.3 정화효율 측정 = 36
• 3.3.4 BPT 측정 = 38
• 3.3.5 DOC+DPF 조합에 따른 정화효율 및 BPT 테스트 = 39
• 3.3.6 부분부하(partial load)에서의 정화효율 및 BPT 측정 = 40
• 4. 실험결과 및 고찰 = 41
• 4.1 정화효율(filtration efficiency) = 41
• 4.1.1 soot loading이 없을 시 정화효율 = 41
• 4.1.2 soot loading이 있을 시 정화효율 = 43
• 4.2 BPT 측정 = 48
• 4.2.1 soot loading 시간에 따른 BPT 측정 = 48
• 4.2.2 COT 필터 구멍 크기의 따른 BPT 측정 = 50
• 4.2.3 DOC 종류에 따른 BPT 측정 = 51
• 4.2.4 정화효율에 따른 BPT 실험 = 53
• 4.3 부분부하(partial load)에서의 정화효율 및 BPT 측정 = 54
• 5. 결론 = 56
• 참고문헌 = 58
• 부록 = 60
• 영문초록 = 63
• 국문초록 = 65