KR100743042B1 - Reduction system of diesel engine exhaust gas use of plasma reactor - Google Patents

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Abstract

An exhaust gas reduction system of a diesel engine using a plasma reactor is provided to reduce the amount of particular materials and nitrogen oxides discharged from the diesel engine. An exhaust gas reduction system of a diesel engine using a plasma reactor includes an engine(2), a DPF reproduction device(3), a recirculation device(4), and a plasma reactor(5). The engine receives fuel from a fuel tank and burns the fuel. The DPF reproduction device is installed at an exhaust pipe(6) through which an exhaust gas from the engine is discharged. The recirculation device supplies a portion of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe into the engine. The plasma reactor is installed to increase efficiency of the DPF reproduction device and the exhaust gas recirculation device. Products generated from the plasma reactor are supplied to the exhaust pipe to increase the temperature of the exhaust pipe so as to increase efficiency of the DPF reproduction device.

Description

플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템{Reduction system of diesel engine exhaust gas use of Plasma Reactor}Reduction system of diesel engine exhaust gas using plasma reactor {Reduction system of diesel engine exhaust gas use of Plasma Reactor}

도 1은 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 실시예를 나타낸 개략도이고,1 is a schematic view showing an embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention,

도 2는 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 다른 실시예를 나타낸 개략도이며,Figure 2 is a schematic diagram showing another embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using the plasma reactor of the present invention,

도 3은 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이고,Figure 3 is a schematic diagram showing another embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention,

도 4는 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이며,Figure 4 is a schematic diagram showing another embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention,

도 5는 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 사용되는 플라즈마 반응기의 실시예를 나타낸 단면도이고,5 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma reactor used in the diesel engine exhaust gas reduction system using the plasma reactor of the present invention,

도 6은 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 사용되는 플라즈마 반응기의 실시예를 나타낸 단면도이며,6 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma reactor used in the diesel engine exhaust gas reduction system using the plasma reactor of the present invention,

도 7은 도 5와 도 6의 주요부분에 대한 부분상세도이다.FIG. 7 is a partial detailed view of the main part of FIGS. 5 and 6.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]

1 : 연료탱크 2 : 엔진1: fuel tank 2: engine

3 : DPF 재생장치 4 : 배기가스 재순환장치3: DPF regeneration device 4: exhaust gas recirculation device

5 : 플라즈마 반응기 6 : 배기관5: plasma reactor 6: exhaust pipe

본 발명은 Heavy hydrocarbon(HHC)연료를 사용하는 디젤엔진이 장착된 자동차의 배기가스 중 대표적인 오염물질은 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)이 있으며, 상기 오염물질들을 플라즈마 반응기를 이용하여 감소시키기 위한 것으로 상기 입자상 물질(PM)을 제거를 위한 DPF 장치의 재생시에는 플라즈마 반응기 생성물을 배기가스의 배기관에 유입시켜 배기관의 온도를 상승시켜 DPF 장치의 재생효과를 상승시킴으로써 입자상 물질(PM)을 처리하고, 상기 DPF 장치의 재생 이외의 시간에는 플라즈마 반응기에서 생성된 가스를 엔진에 공급하여 배기가스 재순환장치(EGR : Exhaust gas recirculation)률을 증가시켜 오염물질인 질소 산화물(NOx)를 저감시키는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 관한 것이다. In the present invention, representative pollutants of exhaust gas of a diesel engine equipped with heavy hydrocarbon (HHC) fuel are particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx), and the pollutants are reduced by using a plasma reactor. In the regeneration of the DPF apparatus for removing the particulate matter (PM), the plasma reactor product is introduced into the exhaust pipe of the exhaust gas to raise the temperature of the exhaust pipe to increase the regeneration effect of the DPF apparatus to treat the particulate matter (PM). In addition, during a time other than regeneration of the DPF apparatus, a plasma reactor that supplies a gas generated in the plasma reactor to the engine to increase the exhaust gas recirculation (EGR) rate to reduce nitrogen oxide (NOx), which is a pollutant. It relates to a diesel engine exhaust gas reduction system using.

산업의 발달에 의하여 환경오염은 날로 심각해지고 있으며, 환경오염을 줄이고자 인류는 환경오염을 발생시키는 것에 대한 규제를 하고 있다.Due to the development of industry, environmental pollution is getting serious day by day, and to reduce environmental pollution, mankind regulates the generation of environmental pollution.

본 발명은 인류에게 기동성을 주는 장치에는 비행기와 자동차들이 있으며, 자동차에는 대표적으로 가솔린을 이용한 가솔린 자동차와 Heavy hydrocarbon(HHC)연료를 사용하는 디젤 자동차가 있으며, 환경오염에 대한 규제에 의하여 수소 자동 자와 하이브리드 자동차들이 개발되고 있다. In the present invention, there are planes and automobiles that provide maneuverability to humans, and typical automobiles include gasoline vehicles using gasoline and diesel vehicles using heavy hydrocarbon (HHC) fuel. And hybrid cars are being developed.

상기 디젤 자동차는 인류에게 심각한 피해를 주는 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)을 다량으로 배출함으로써 디젤 자동차의 규제는 날로 심각해지고 있으며, 이를 극복하고자 종래에는 여러가지 기술들이 제안되고 있다.The diesel vehicle has been severely regulated due to the large amount of particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) that cause serious damage to human beings, and various techniques have been proposed in the related art.

일반적으로 배기가스 중 입자상 물질(PM)을 저감시키기 위하여 배기가스가 배출되는 배기관에 DPF 재생장치를 설치하나, 자동차의 초기운행시나 정지시 및 시내주행 등의 조건에서는 배기가스의 온도가 낮아 DPF 재생장치가 제대로 효과를 발휘하지 못하는 단점이 있으며, In general, to reduce particulate matter (PM) in the exhaust gas, a DPF regeneration device is installed in the exhaust pipe where the exhaust gas is discharged, but the DPF regeneration is low due to the low temperature of the exhaust gas during the initial driving, stoppage, and city driving. The disadvantage is that the device does not work properly,

배기관을 통하여 배출하는 배기가스의 일부를 회수하여 엔진에 공급하는 배기가스 재순환장치(EGR : Exhaust gas recirculation)는 배출되는 배기가스를 줄이고 질소 산화물(NOx)의 발생을 줄이나, 질소 산화물(NOx)의 발생을 줄이고자 배기가스의 량을 엔진에 많이 공급하게 되면 CO, PM 등이 증가하고 엔진의 출력이 저하되는 등 많은 문제점을 야기시킨다.Exhaust gas recirculation (EGR), which recovers a part of the exhaust gas discharged through the exhaust pipe and supplies it to the engine, reduces exhaust gas and reduces the generation of nitrogen oxides (NOx). In order to reduce the occurrence of a large amount of exhaust gas to the engine causes a lot of problems, such as increase in CO, PM, and the output of the engine.

종래에 제시된 기술 대부분은 디젤 자동차의 엔진을 컨트롤(control)하여 배기가스를 줄이고자 하는 기술들이며,Most of the technologies proposed in the related art are technologies for reducing exhaust gas by controlling an engine of a diesel vehicle.

통상 디젤 엔진은 엔진의 특성상 희박 연소를 하게 되나 입자상 물질의 저감을 위해 일시적인 농후 연소를 하기도 한다. 이 때 엔진으로 공급된 연료를 희박 연소시키면 질소 산화물(NOx)의 발생이 증가 되는 단점을 가지고, In general, diesel engines undergo lean combustion due to the characteristics of the engine, but also temporarily enrich the combustion to reduce particulate matter. At this time, the lean burn of the fuel supplied to the engine has the disadvantage of increasing the generation of nitrogen oxides (NOx),

질소 산화물(NOx)의 발생을 줄이고자 일시적인 농후 연소를 할 수 있도록 제어를 하나, 이 경우처럼 엔진으로 공급된 연료가 농후 연소를 하면 입자상 물 질(PM)과 CO, HC 등이 증가하는 단점이 있다.In order to reduce the generation of nitrogen oxides (NOx), it is controlled to perform temporary rich combustion.However, in this case, when the fuel supplied to the engine is richly burned, particulate matter (PM), CO, HC, etc. increase. have.

즉, 디젤 자동차에서 입자상 물질(PM)을 줄이고자 할 경우에는 질소 산화물(NOx)의 발생이 증가하고, 질소 산화물(NOx)을 줄이고자 할 경우에는 입자상 물질(PM)이 증가하는 것으로, 디젤 자동차의 엔진을 컨트롤(control)하여 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)를 동시에 저감하기는 많은 어려움이 있는 것이다.In other words, in the case of diesel particulates, the generation of nitrogen oxides (NOx) increases when the particulate matter (PM) is to be reduced, and in the case of reducing nitrogen oxides (NOx), the particulate matter (PM) is increased. It is difficult to simultaneously control the engine of the particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) to reduce.

또한, 디젤 자동차의 엔진을 컨트롤(control)하여 엔진의 연소상태를 희박연소와 농후연소상태로 조절함으로써 자동차의 상황 대처능력을 저하시켰다.In addition, by controlling the engine of the diesel vehicle (control), the combustion state of the engine is adjusted to lean and rich combustion conditions, thereby reducing the vehicle's ability to cope with the situation.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명의 출원인은 플라즈마 반응기를 이용한 입자상 물질(PM)의 저감방법과, 플라즈마 반응기를 이용한 질소 산화물(NOx)의 저감장치를 제시하였으며, 본 발명은 디젤엔진을 가지는 자동차로부터 배출되는 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)를 플라즈마 반응기를 이용하여 동시에 저감시키는 시스템을 제시하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the applicant of the present invention proposed a method for reducing particulate matter (PM) using a plasma reactor, and a device for reducing nitrogen oxides (NOx) using a plasma reactor, the present invention has a diesel engine An object of the present invention is to propose a system for simultaneously reducing particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) emitted from an automobile using a plasma reactor.

상기 목적을 달성하고자 실시예로 제시된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.It will be described in detail with reference to the drawings presented as an embodiment to achieve the above object.

도 1은 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 실시예를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 다른 실시예 를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발 명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이며, 도 5는 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 사용되는 플라즈마 반응기의 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명인 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 사용되는 플라즈마 반응기의 실시예를 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 5와 도 6의 주요부분에 대한 부분상세도이다.1 is a schematic view showing an embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing another embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention, Figure 3 is a schematic view showing another embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention, Figure 4 is a schematic diagram showing another embodiment of a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor of the present invention. 5 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma reactor used in the diesel engine exhaust gas reduction system using the plasma reactor of the present invention, Figure 6 is used in the diesel engine exhaust gas reduction system using the plasma reactor of the present invention. Cross-sectional view showing an embodiment of the plasma reactor, Figure 7 Partial details of the main parts of FIGS. 5 and 6.

도 1과 같이 디젤엔진 배기가스의 저감시스템인 본 발명은,The present invention is a diesel engine exhaust gas reduction system as shown in Figure 1,

연료탱크(1)로부터 연료를 공급받아 연소시키는 엔진(2)과;An engine 2 which receives fuel from the fuel tank 1 and combusts it;

상기 엔진(2)으로부터 배출되는 배기가스가 배출되는 배기관(6)에 설치된 DPF 재생장치(3)와;A DPF regeneration device (3) installed in an exhaust pipe (6) through which exhaust gas discharged from the engine (2) is discharged;

상기 배기관(6)으로 배출되는 배기가스의 일부를 엔진(2)으로 공급시키도록 형성된 배기가스 재순환장치(4)와;An exhaust gas recirculation device (4) configured to supply a portion of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe (6) to the engine (2);

상기 DPF 재생장치(3)와 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높이고자 설치된 플라즈마 반응기(5)로 구성되어,It is composed of a plasma reactor (5) installed to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3) and the exhaust gas recirculation device (4),

상기 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 배기관(6)으로 공급하여 배기관(6)의 온도를 상승시킴으로써 DPF 재생장치(3)의 효율을 높이고, 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 엔진(2)으로 공급하여 질소 산화물(NOx)의 저감을 위한 EGR 증가로 인해 발생하는 CO, HC 등의 발생을 저감시키도록 하여 여타 오염 물질의 추가 발생 없이 질소 산화물 (NOx)의 저감이 가능도록 이루어진다.By supplying the product generated from the plasma reactor (5) to the exhaust pipe (6) to increase the temperature of the exhaust pipe (6) to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3), the product generated from the plasma reactor (5) engine ( 2) It is possible to reduce the generation of CO, HC, etc. caused by the increase in EGR for the reduction of nitrogen oxides (NOx) to reduce the nitrogen oxides (NOx) without additional generation of other pollutants.

또한, 상기 플라즈마 반응기(5)에서 생성된 생성물을 DPF 재생장치(3)를 이용한 입자상 물질(PM)을 재생시에는 배기관(6)으로 공급하고, 그 외의 시간에는 엔진(2)으로 공급하여 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)의 생성을 저감시키도록 이루어진 것도 가능하다.In addition, the particulate matter (PM) generated by the plasma reactor (5) is supplied to the exhaust pipe (6) during regeneration of the particulate matter (PM) using the DPF regeneration device (3), and the particulate matter is supplied to the engine (2) at other times. It is also possible to reduce the generation of (PM) and nitrogen oxides (NOx).

일반적으로 디젤 자동차의 경우 초기운전시나 자동차의 정지상태에는 배기가스의 온도가 낮아져 DPF 재생장치(3)에서 효과적으로 입자상 물질(PM)을 재생시키지 못하였다. In general, in the case of diesel vehicles, the temperature of the exhaust gas is lowered during the initial operation or in the stationary state of the vehicle, so that the particulate matter (PM) cannot be effectively recycled in the DPF regeneration apparatus 3.

좀더 상세하게 설명하면, 일반적으로 DPF 재생장치(3)에는 산화촉매제가 형성되어 있으며, 배기가스의 온도가 약 250℃이상이 되어야 산화촉매제에 의하여 배기가스의 입자상 물질(PM)이 산화하여 재생된다. 그러나 자동차가 초기운전시나 정지상태에서는 배기가스의 온도가 250℃ 이하로 낮아져 입자상 물질(PM)이 재생되지 못한다. 또한, 소형 디젤엔진이 장착된 디젤 자동차의 경우에는 배기가스의 온도가 200℃ 이하이다. In more detail, an oxidation catalyst is generally formed in the DPF regeneration apparatus 3, and particulate matter (PM) of the exhaust gas is oxidized and regenerated by the oxidation catalyst when the temperature of the exhaust gas is about 250 ° C. or more. . However, when the vehicle is initially driven or stopped, the exhaust gas temperature is lowered to 250 ° C. or lower, and particulate matter (PM) cannot be regenerated. In the case of a diesel vehicle equipped with a small diesel engine, the exhaust gas has a temperature of 200 ° C or lower.

즉, 자동차가 초기운전시나 정지상태와 같이 배기관(6)으로 배출되는 배기가의 온도가 낮은 경우에는 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 배기관(6)으로 공급하여 배기관(6)의 온도를 상승시킴으로써 DPF 재생장치(3)의 효율을 높이고, 그외의 시간에는 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 엔진(2)으로 공급하여 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높여 질소 산화물(NOx)의 생성을 억제시키는 것이다.That is, when the temperature of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe 6 is low, such as when the vehicle is initially operated or in a stopped state, the product generated from the plasma reactor 5 is supplied to the exhaust pipe 6 to adjust the temperature of the exhaust pipe 6. By increasing the efficiency of the DPF regeneration device (3), and at other times the product generated from the plasma reactor (5) is supplied to the engine (2) to increase the efficiency of the exhaust gas recirculation device (4) nitrogen oxides (NOx) It is to suppress the production of.

예를 들면, DPF 장치 재생조건을 위한 압력 측정 정보에 의하여 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 배기관(6)과 엔진(2)에 선택적으로 공급하여 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)을 저감시킬 수 있는 것이다. 통상 DPF 시스템의 운전에 있어 매연 포집 시간에 비해 재생 기간은 짧은 기간이므로 재상을 위한 짧은 시간 외의 대부분의 시간은 엔진에서의 질소 산화물 (NOx) 발생 저하를 위한 운전을 할 수 있게 되는 것이다. For example, the particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) are selectively supplied to the exhaust pipe 6 and the engine 2 by selectively supplying the product generated from the plasma reactor 5 by the pressure measurement information for the regeneration condition of the DPF device. This can be reduced. In general, since the regeneration period is shorter than the soot collection time in the operation of the DPF system, most of the time other than the short time for the rejuvenation can be operated to reduce the generation of NOx in the engine.

또는, 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 배기관(6)과 엔진(2)으로 연속공급하여 DPF 재생장치(3)의 효율을 높이고, 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높여 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)의 생성을 저감시킬 수 있는 것이다.Alternatively, the product generated from the plasma reactor 5 is continuously supplied to the exhaust pipe 6 and the engine 2 to increase the efficiency of the DPF regeneration device 3 and to increase the efficiency of the exhaust gas recirculation device 4 so that the particulate matter ( It is possible to reduce the production of PM) and nitrogen oxides (NOx).

다른 실시예를 나타낸 도 2와 같이 본 발명의 디젤엔진 배기가스의 저감시스템은,As shown in Figure 2 showing another embodiment of the diesel engine exhaust gas reduction system of the present invention,

연료탱크(1)로부터 연료를 공급받아 연소시키는 엔진(2)과;An engine 2 which receives fuel from the fuel tank 1 and combusts it;

상기 엔진(2)으로부터 배출되는 배기가스가 배출되는 배기관(6)에 설치된 DPF 재생장치(3)와;A DPF regeneration device (3) installed in an exhaust pipe (6) through which exhaust gas discharged from the engine (2) is discharged;

상기 배기관(6)으로 배출되는 배기가스의 일부를 엔진(2)으로 공급시키도록 형성된 배기가스 재순환장치(4)와;An exhaust gas recirculation device (4) configured to supply a portion of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe (6) to the engine (2);

상기 DPF 재생장치(3)와 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높이고자 설치된 플라즈마 반응기(5)로 구성되되,It is composed of a plasma reactor (5) installed to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3) and exhaust gas recirculation device (4),

상기 플라즈마 반응기(5)는 DPF 재생장치(3)의 효율을 높이기 설치된 DPF용 플라즈마 반응기(5b)와, 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높이기 위하여 설치된 EGR용 플라즈마 반응기(5a)로 이루어지며, The plasma reactor (5) is composed of a plasma reactor (5b) for DPF installed to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3), and a plasma reactor (5a) for EGR installed to increase the efficiency of the exhaust gas recirculation device (4) ,

상기 DPF용 플라즈마 반응기(5b)는 배기가스가 공급되는 배기관(6)에 DPF용 플라즈마 반응기(5b)로부터 발생된 생성물을 공급하고,The plasma reactor 5b for DPF supplies the product generated from the plasma reactor 5b for DPF to the exhaust pipe 6 through which the exhaust gas is supplied.

상기 EGR용 플라즈마 반응기(5a)는 엔진(2)에 EGR용 플라즈마 반응기(5a)로부터 발생된 생성물을 공급하도록 이루어지는 것도 가능하다.The EGR plasma reactor 5a may be configured to supply a product generated from the EGR plasma reactor 5a to the engine 2.

도 3과 같이 상기 플라즈마 반응기(5)는 연료탱크(1)로부터 공급되는 연료와 공기(Air)를 공급받아 플라즈마 반응을 하도록 설치할 수 있으며,As shown in FIG. 3, the plasma reactor 5 may be installed to receive a fuel and air supplied from the fuel tank 1 to perform a plasma reaction.

도 4와 같이 상기 플라즈마 반응기(5)는 연료탱크(1)로부터 공급되는 연료와 공기(Air)와 배기관(6)통하여 공급되는 배기가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하도록 설치할 수도 있는 것이다.As shown in FIG. 4, the plasma reactor 5 may be installed to receive the fuel supplied from the fuel tank 1 and the exhaust gas supplied through the air and the exhaust pipe 6 to perform a plasma reaction.

도 5와 같이 상기 플라즈마 반응기(5)는, The plasma reactor 5, as shown in FIG.

상측으로 개방되도록 배출구(40)가 형성된 원통 형상의 반응로(11)와, 상기 반응로(11)를 지지하는 베이스(12)로 몸체(10)가 형성된다.The body 10 is formed of a cylindrical reactor 11 formed with an outlet 40 so as to open upward, and a base 12 supporting the reactor 11.

상기 반응로(11)의 일측에 형성된 유입구(50)로부터 유입되는 가스가 예열 되도록 반응로(11)에 흡열로(13)가 형성되며, 상기 흡열로(13)는 반응기(11)의 열을 오랜 시간 동안 머물러 흡수할 수 있도록 반응기(11)의 원주에 나선형으로 형성된다.An endothermic furnace 13 is formed in the reactor 11 so that the gas flowing from the inlet 50 formed at one side of the reactor 11 is preheated, and the endothermic furnace 13 heats the reactor 11. It is formed spirally on the circumference of the reactor 11 so that it can stay and absorb for a long time.

상기 유입구(50)로 유입되는 가스는 보통 공기(Air) 또는 공기(Air)와 배기가스가 혼합된 혼합가스이다.The gas flowing into the inlet 50 is usually air or mixed gas in which air and exhaust gas are mixed.

상기 반응로(11) 내측에는 전류가 인가되는 전극(20)이 베이스(12)에 지지되어 설치된다.Inside the reactor 11, an electrode 20 to which a current is applied is supported on the base 12 and installed.

상기 전극(20)에는 내측으로 공급된 연료가 흡열할 수 있도록 공간으로 이루어진 흡열챔버(21)가 형성되고, 상기 공급되어 예열 된 연료가 반응로(11)로 분사되도록 노즐(22)이 형성된다.The electrode 20 has an endothermic chamber 21 formed of a space for absorbing the fuel supplied inwardly, and a nozzle 22 is formed so that the supplied preheated fuel is injected into the reactor 11. .

상기 노즐(22)은 반응로(11)에 골고루 분사되도록 전극(20) 상부에 1개 또는 등간격으로 다수개가 배치되도록 형성된다. The nozzles 22 are formed such that a plurality of the nozzles 22 are disposed on the electrode 20 so as to be evenly sprayed on the reactor 11 or at equal intervals.

상기 베이스(12)에 지지되어 설치된 전극(20)의 흡열챔버(21)내로 액체연료를 분사공급할 수 있도록 연료분사장치(30)가 설치된다.The fuel injection device 30 is installed so that the liquid fuel may be injected and supplied into the endothermic chamber 21 of the electrode 20 supported and supported by the base 12.

상기 연료분사장치(30)는 연료를 공급하는 연료탱크(1)와 연결관으로 연결되며, 보통 인젝터를 사용하나 노즐을 사용할 수도 있다.The fuel injection device 30 is connected to the fuel tank 1 for supplying fuel by a connection pipe, and usually uses an injector but may use a nozzle.

상기 반응로(11)의 유입구(50)로부터 유입된 가스는 흡열로(13)에서 예열 되어 베이스(12)에 형성된 혼합챔버(14)로 이동하고, 상기 혼합챔버(14)로 이동한 가스는 연료분사장치(30)로 전극(20)의 흡열챔버(21)내에서 분사되어 예열 된 연료와 혼합하여 혼합연료를 생성한다.The gas introduced from the inlet 50 of the reactor 11 is preheated in the endothermic furnace 13 and moved to the mixing chamber 14 formed in the base 12, and the gas moved to the mixing chamber 14 is The fuel injection device 30 is injected into the endothermic chamber 21 of the electrode 20 and mixed with the preheated fuel to generate a mixed fuel.

상기 혼합챔버(14)에서 혼합된 혼합연료는 유입홀(15)을 통하여 반응로(11)에 유입된다.The mixed fuel mixed in the mixing chamber 14 is introduced into the reactor 11 through the inlet hole 15.

도 7과 같이 상기 유입홀(15)은 접선방향으로 반응로(11)에 경사지게 형성되 어 공급되는 혼합연료가 스월(swirl)형태가 발생하도록 회전 공급한다.As shown in FIG. 7, the inflow hole 15 is formed to be inclined to the reactor 11 in a tangential direction, and rotates to supply a mixed fuel supplied with a swirl shape.

상기 유입홀(15)은 1개 또는 2개 이상이 형성되며, 상기 유입홀(15)의 개수는 플라즈마 반응기(5)의 크기 즉, 반응로(11)의 크기와 반응물의 유량에 따라 설치 개수가 변화한다. One or two or more inflow holes 15 are formed, and the number of the inflow holes 15 is set according to the size of the plasma reactor 5, that is, the size of the reactor 11 and the flow rate of the reactants. Changes.

상기 유입홀(15)이 2개 이상을 설치될 경우에는 등간격으로 배치한다.When two or more inflow holes 15 are installed, they are arranged at equal intervals.

상기 고압의 전류가 인가되는 전극(20)의 형상은 원추형상으로 형성되며, 내측에는 소정의 공간을 형성하여 연료분사장치(30)로부터 공급되는 연료를 예열하는 흡열챔버(21)을 형성하고, 상측에는 예열 된 연료를 반응로(11)내로 공급할 수 있도록 노즐(22)이 형성된다.The shape of the electrode 20 to which the high voltage current is applied is formed in a conical shape, and a predetermined space is formed inside to form an endothermic chamber 21 for preheating the fuel supplied from the fuel injection device 30. The nozzle 22 is formed at the upper side to supply the preheated fuel into the reactor 11.

상기 유입홀(15)을 통하여 회전공급되는 혼합연료는 회전류를 형성하면서 진행하여 반응로(11)의 길이방향의 상측으로 곧바로 이동되는 것보다 원주방향으로 회전하면서 이동함으로써 동일체적대비 플라즈마 반응효율을 높게 할 수 있는 것이다.The mixed fuel rotated and supplied through the inflow hole 15 proceeds while forming a rotational flow and moves while rotating in the circumferential direction rather than being immediately moved upward in the longitudinal direction of the reaction furnace 11, thereby reducing the plasma reaction efficiency to the same volume. It can be higher.

상기 고압의 전류가 인가되는 전극(20)에 형성되어 있는 노즐(22)에서 분사되는 연료가 반응구간(60)에서 플라즈마 반응을 하여 배출구(40)로 플라즈마 반응d으로 생성된 생성물을 배출한다.The fuel injected from the nozzle 22 formed in the electrode 20 to which the high pressure current is applied performs a plasma reaction in the reaction section 60 to discharge the product generated by the plasma reaction d to the discharge port 40.

또한, 도 6과 같이 반응로(11)에 플라즈마 반응이 일어나는 반응구간(60)에 연료를 분사하는 연료분사장치(8)를 더 설치하는 것도 가능하다.In addition, as shown in FIG. 6, a fuel injection device 8 for injecting fuel may be further provided in the reaction section 60 where the plasma reaction occurs.

상기 연료분사장치(8)는 플라즈마 반응기(5)의 최소화하면서 많은 플라즈마 생성물을 생성할 수 있는 것이다.The fuel injection device 8 is capable of producing a large number of plasma products while minimizing the plasma reactor 5.

보통 상기 액체연료분사장치(8)는 인젝터 또는 노즐을 사용한다.Usually the liquid fuel injection device 8 uses an injector or a nozzle.

상기 플라즈마 반응기(5)의 반응구간(60)에 연료분사장치(8)를 통하여 연료를 분사하면 연료는 순간적으로 기화되어 기체연료로 전환되어 연소 혹은 부분산화 되거나, 혹은 미연 상태의 기체연료 된다.When fuel is injected into the reaction section 60 of the plasma reactor 5 through the fuel injection device 8, the fuel is vaporized instantly and converted into gaseous fuel, which is burned or partially oxidized, or is unburned gaseous fuel.

상기와 같이 이루어진 플라즈마 반응기(5)는 도 1 내지 도 4와 같은 형태로 설치되어 사용되는 것으로,Plasma reactor 5 made as described above is to be used is installed in the form as shown in Figures 1 to 4,

유입구(50)를 통하여 유입되는 가스(공기 또는 공기와 배기가스가 혼합된 혼합가스)는 흡열로(13)에서 예열되고, 상기 흡열로(13)에서 예열된 가스는 혼합챔버(14)로 유입되어 전극(20)의 흡열챔버(21)내에서 예열 된 연료와 혼합되어 혼합연료를 형성하여 유입홀(15)을 통하여 반응로(11)로 유입된다.Gas introduced through the inlet port 50 (mixed gas in which air or air and exhaust gas are mixed) is preheated in the endothermic furnace 13, and the gas preheated in the endothermic furnace 13 flows into the mixing chamber 14. The mixture is mixed with the preheated fuel in the endothermic chamber 21 of the electrode 20 to form a mixed fuel and flows into the reactor 11 through the inlet hole 15.

상기 유입홀(15)을 통하여 유입되는 혼합연료는 유입홀(15)의 형상에 의하여 회전하며 공급되어 반응로(11) 안에 연료가 고르게 분포된다.The mixed fuel introduced through the inlet hole 15 is rotated and supplied by the shape of the inlet hole 15 so that fuel is evenly distributed in the reactor 11.

상기 반응로(11) 안으로 유입된 혼합연료는 다시 전극(20)의 노즐(22)에서 분사되는 예열된 연료와 함께 전극(20)에서 인가되는 고전압에 의하여 플라즈마 반응을 한다.The mixed fuel introduced into the reactor 11 undergoes a plasma reaction by the high voltage applied from the electrode 20 together with the preheated fuel injected from the nozzle 22 of the electrode 20.

상기 연료분사장치(8)에서 분사되는 연료에 의하여 플라즈마 반응을 하는 반응구간에서는 다량의 플라즈마 반응에 의한 생성물이 생성되며, 연료분사장치(8)를 통하여 분사되는 연료에 따라 플라즈마 반응에 의한 생성물은 수소를 포함하는 합성가스가 생성될 수 있는 것으로, 수소를 포함하는 합성가스가 엔진(2)으로 공급되면 질소 산화물(NOx)의 저감을 위한 EGR 증가시 일어나는 CO, HC 등의 발생이 저 감된다.In a reaction section in which a plasma reaction is performed by the fuel injected from the fuel injection device 8, a product of a large amount of plasma reaction is generated, and a product of the plasma reaction is generated according to the fuel injected through the fuel injection device 8. Synthesis gas containing hydrogen can be generated, and when the synthesis gas containing hydrogen is supplied to the engine 2, the generation of CO, HC, etc., which occurs when the EGR increases for the reduction of nitrogen oxides (NOx) is reduced. .

상기와 같이 플라즈마 반응에 의하여 생성되는 생성물은 배기가스가 배출되는 배기관(6)과 엔진(2)에 공급되어 DPF 장치와 배기가스 재순환장치(EGR)의 효율을 증가시켜 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)의 발생을 저감시킨다. As described above, the product generated by the plasma reaction is supplied to the exhaust pipe 6 and the engine 2 through which the exhaust gas is discharged, thereby increasing the efficiency of the DPF device and the exhaust gas recirculation device (EGR), thereby increasing the particulate matter (PM) and nitrogen. The generation of oxides (NOx) is reduced.

상기와 같이 이루어진 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템은 디젤엔진에서 발생되는 배기가스 중 인체에 가장 해로운 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)을 동시에 저감시킬 수 있는 것이다.The diesel engine exhaust gas reduction system using the plasma reactor made as described above can reduce the particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) most harmful to the human body of the exhaust gas generated in the diesel engine at the same time.

또한, 엔진의 불필요한 일시적 농후 연소 상태를 필요로 하지 않음으로써 자동차의 상황 대처능력을 좋게 하였다.In addition, the vehicle's ability to deal with the situation is improved by not requiring unnecessary transient rich combustion state of the engine.

또한, 플라즈마 반응기를 이용하여 엔진의 연소상태와 배기가스의 온도를 조절함으로써 엔진 컨트롤(control)의 어려움을 극복하였다.In addition, by controlling the combustion state of the engine and the temperature of the exhaust gas using a plasma reactor to overcome the difficulty of engine control (control).

Claims (11)

디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 있어서,In the diesel engine exhaust gas reduction system, 연료탱크(1)로부터 연료를 공급받아 연소시키는 엔진(2)과;An engine 2 which receives fuel from the fuel tank 1 and combusts it; 상기 엔진(2)으로부터 배출되는 배기가스가 배출되는 배기관(6)에 설치된 DPF 재생장치(3)와;A DPF regeneration device (3) installed in an exhaust pipe (6) through which exhaust gas discharged from the engine (2) is discharged; 상기 배기관(6)으로 배출되는 배기가스의 일부를 엔진(2)으로 공급시키도록 형성된 배기가스 재순환장치(4)와;An exhaust gas recirculation device (4) configured to supply a portion of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe (6) to the engine (2); 상기 DPF 재생장치(3)와 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높이고자 설치된 플라즈마 반응기(5)로 구성되되,It is composed of a plasma reactor (5) installed to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3) and exhaust gas recirculation device (4), 상기 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 배기관(6)으로 공급하여 배기관(6)의 온도를 상승시킴으로써 DPF 재생장치(3)의 효율을 높이고, 플라즈마 반응기(5)로부터 발생된 생성물을 엔진(2)으로 공급하여 질소 산화물(NOx)의 생성을 저감하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. By supplying the product generated from the plasma reactor (5) to the exhaust pipe (6) to increase the temperature of the exhaust pipe (6) to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3), the product generated from the plasma reactor (5) engine ( 2) A diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor, characterized in that for supplying to reduce the production of nitrogen oxides (NOx). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 반응기(5)에서 생성된 생성물을 DPF 재생장치(3)를 이용한 입자상 물질(PM)을 재생시에는 배기관(6)으로 공급하고, 그 외의 시간에는 엔진(2)으로 공급하여 입자상 물질(PM)과 질소 산화물(NOx)의 생성을 저감시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The product generated in the plasma reactor 5 is supplied to the exhaust pipe 6 at the time of regeneration of particulate matter PM using the DPF regeneration device 3, and is supplied to the engine 2 at other times. And a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor, characterized in that the generation of nitrogen oxides (NOx) is reduced. 디젤엔진 배기가스의 저감시스템에 있어서,In the diesel engine exhaust gas reduction system, 연료탱크(1)로부터 연료를 공급받아 연소시키는 엔진(2)과;An engine 2 which receives fuel from the fuel tank 1 and combusts it; 상기 엔진(2)으로부터 배출되는 배기가스가 배출되는 배기관(6)에 설치된 DPF 재생장치(3)와;A DPF regeneration device (3) installed in an exhaust pipe (6) through which exhaust gas discharged from the engine (2) is discharged; 상기 배기관(6)으로 배출되는 배기가스의 일부를 엔진(2)으로 공급시키도록 형성된 배기가스 재순환장치(4)와;An exhaust gas recirculation device (4) configured to supply a portion of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe (6) to the engine (2); 상기 DPF 재생장치(3)와 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높이고자 설치된 플라즈마 반응기(5)로 구성되되,It is composed of a plasma reactor (5) installed to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3) and exhaust gas recirculation device (4), 상기 플라즈마 반응기(5)는 DPF 재생장치(3)의 효율을 높이기 설치된 DPF용 플라즈마 반응기(5b)와, 배기가스 재순환장치(4)의 효율을 높이기 위하여 설치된 EGR용 플라즈마 반응기(5a)로 이루어지며, The plasma reactor (5) is composed of a plasma reactor (5b) for DPF installed to increase the efficiency of the DPF regeneration device (3), and a plasma reactor (5a) for EGR installed to increase the efficiency of the exhaust gas recirculation device (4) , 상기 DPF용 플라즈마 반응기(5b)는 배기가스가 공급되는 배기관(6)에 DPF용 플라즈마 반응기(5b)로부터 발생된 생성물을 공급하고,The plasma reactor 5b for DPF supplies the product generated from the plasma reactor 5b for DPF to the exhaust pipe 6 through which the exhaust gas is supplied. 상기 EGR용 플라즈마 반응기(5a)는 엔진(2)에 EGR용 플라즈마 반응기(5a)로부터 발생된 생성물을 공급하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The plasma reactor (5a) for the EGR is a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor, characterized in that for supplying the product generated from the EGR plasma reactor (5a) to the engine (2). 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 플라즈마 반응기(5)는 연료탱크(1)로부터 공급되는 연료와 공기를 공급받아 플라즈마 반응을 하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The plasma reactor (5) is a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor, characterized in that configured to receive a plasma reaction by receiving the fuel and air supplied from the fuel tank (1). 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 플라즈마 반응기(5)는 연료탱크(1)로부터 공급되는 연료와 공기와 배기관(6)통하여 공급되는 배기가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The plasma reactor 5 receives the fuel supplied from the fuel tank 1 and the exhaust gas supplied through the air and the exhaust pipe 6 to perform a plasma reaction, characterized in that for reducing the diesel engine exhaust gas using the plasma reactor system. 제 1항 내지 제 3중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 플라즈마 반응기(5)는, The plasma reactor 5, 상측으로 배출구(40)가 형성되고, 유입구(50)가 형성된 원통 형상의 반응로(11)와, 상기 반응로(11)를 지지하는 베이스(12)로 형성된 몸체(10)와;A body (10) formed with a discharge port (40) formed at an upper side, a cylindrical reactor (11) having an inlet (50) formed therein, and a base (12) supporting the reactor (11); 상기 반응로(11) 내측으로 설치된 흡열챔버(21)와 노즐(22)이 형성된 전극(20)과;An electrode 20 having an endothermic chamber 21 and a nozzle 22 provided inside the reactor 11; 상기 베이스(12)에 설치되어 전극(20)의 흡열챔버(21)내로 액체연료를 분사공급하도록 형성된 연료분사장치(30)를 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. Reduction of the diesel engine exhaust gas using the plasma reactor, characterized in that it comprises a fuel injection device 30 is installed in the base 12 to be formed to inject the liquid fuel into the endothermic chamber 21 of the electrode 20 system. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반응로(11)에는 유입구(50)로 유입되는 가스가 예열 되도록 흡열로(13)가 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The reactor (11) is a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor, characterized in that the endothermic path 13 is formed to preheat the gas flowing into the inlet (50). 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 반응로(11)에 형성된 흡열로(13)는 반응기(11)의 열을 흡수할 수 있도록 반응기(11)의 원주에 나선형으로 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The endothermic furnace 13 formed in the reactor 11 is formed in a spiral shape on the circumference of the reactor 11 so as to absorb the heat of the reactor 11, the diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor . 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 베이스(12)에는 반응로(11)의 유입구(50)로부터 유입된 가스와, 전극(20)의 흡열챔버(21)내에서 예열 된 연료가 혼합되도록 혼합챔버(14)가 형성되고, 상기 혼합챔버(14)에서 혼합된 혼합연료가 반응로(11)에 유입되도록 유입홀(15)이 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. In the base 12, a mixing chamber 14 is formed to mix the gas introduced from the inlet 50 of the reactor 11 and the fuel preheated in the endothermic chamber 21 of the electrode 20. An inlet hole (15) is formed so that the mixed fuel mixed in the mixing chamber (14) flows into the reactor (11). 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 유입홀(15)은 반응로(11)에 공급되는 혼합연료가 회전공급되도록 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템. The inlet hole (15) is a diesel engine exhaust gas reduction system using a plasma reactor, characterized in that the fuel is supplied so that the mixed fuel supplied to the reactor 11 is rotated. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 반응로(11)의 반응구간(60)에 연료를 공급할 수 있도록 연료분사장치(8)가 더 설치됨을 특징으로 하는 플라즈마 반응기를 이용한 디젤엔진 배기가스의 저감시스템.Reducing system of diesel engine exhaust gas using a plasma reactor, characterized in that the fuel injection device (8) is further provided to supply fuel to the reaction section (60) of the reactor (11).
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