KR20080003956A - 촉매연소식 디젤 인젝터를 이용한 저온배기차량용 매연저감시스템 - Google Patents

촉매연소식 디젤 인젝터를 이용한 저온배기차량용 매연저감시스템 Download PDF

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김용우
조연근
이성호
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Abstract

본 발명은 축적된 입자상매연을 촉매연소를 통하여 배기가스 온도가 낮은 차량에서도 효과적으로 제거할 수 있는 매연저감시스템에 관한 것으로, 배기가스 내의 유기물 및 산화질소(NO)를 산화시키는 산화촉매부 및 촉매에 의해 입자상매연을 연소시키는 촉매필터부가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 상기 산화촉매부의 전단부에 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 디젤 인젝터를 가지는 저온배기차량용 매연저감시스템을 제공한다.
본 발명의 매연저감시스템은 촉매필터부에 입자상매연이 다량 축적되지 않을 경우에는 산화촉매부에서 생성되는 NO2에 의해 연속적으로 촉매필터가 재생되며, 입자상매연이 축적되어 배압이 증가할 경우에는 촉매연소식 디젤인젝터에 의해 디젤연료를 빠르게 산화시켜 산화촉매부의 전단부로 주입하여 배기가스를 빠르게 승온시킬 수 있어 촉매필터에 축적된 매연입자를 짧은 주기로 제거할 수 있는 장점이 있다.
필터재생, 저온배기차량, 촉매필터, 매연저감, 디젤분사, 인젝터, 촉매연소

Description

촉매연소식 디젤 인젝터를 이용한 저온배기차량용 매연저감 시스템{Exhaust Gas Treatment System For Low Exhaust Temperature Vehicle using Catalytic Combustion Type Diesel Injector}
도 1은 NO2 및 O2에 의한 그을음(Soot) 산화 반응속도를 나타낸 그래프이고,
도 2는 NO 및 NO2에 의한 촉매필터 재생 메카니즘을 나타낸 것이며,
도 3은 본 발명에서 사용되는 촉매연소식 디젤 인젝터가 적용된 매연저감시스템의 측면도이고,
도 4는 본 발명에서 사용되는 촉매연소식 디젤 인젝터에 의해 배기가스가 승온되는 것을 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 매연저감시스템에서 촉매연소식 디젤 인젝터를 구동시켰을 때 배기관내의 온도변화를 측정한 결과이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 산화촉매(DOC: Diesel Oxidation Catalyst)
2: 촉매필터(DPF: Diesel Particulate Filter)
3: 압력센서 4, 7: 온도센서
5: 데이터 저장, 알람 및 인젝터 제어유닛
6: 분사된 디젤의 기화와 배기가스와의 혼합을 돕는 분배기
8: 디젤 인젝터 9: 디젤 펌프
10: 디젤 연료관 11: 배기가스 유입부
20: 매연저감장치
본 발명은 디젤 엔진의 배기통로에 설치되는 저온배기차량용 매연저감시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스 내의 유기물 및 산화질소(NO)를 산화시키는 산화촉매부 및 촉매에 의해 입자상매연을 연소시키는 촉매필터부가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 상기 산화촉매부의 전단부에 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 디젤 인젝터를 가지는 저온배기차량용 매연저감시스템에 관한 것이다.
디젤엔진은 엔진내부로 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 인한 온도상승으로 자기 착화를 일으켜 연소된다. 이와 같은 과정에서 연료와 공기의 불균일성 등으로 불완전 연소가 일어나며, 이때 미연 탄소와 같은 유해 미립자(매연)가 발생된다. 이와 같은 매연은 호흡을 통하여 인체에 심각한 질병을 유발시킬 수가 있으며, 특 히 디젤 차량의 증가와 함께 사회적인 문제로 대두되고 있다.
매연저감 장치로서 촉매식 필터를 사용하였을 때 필터에 누적된 매연성분은 일정 온도 이상의 배기가스에 대해서는 코팅된 촉매에 의해 제거되어 필터가 자연적으로 재생이 어느 정도 가능하지만, 교통체중이 심한 도심의 버스 등과 같이 운전 중 잦은 아이들(Idle) 상태를 경험하거나 차량의 부하(Load)가 많이 걸리지 않을 경우에는 배기가스의 온도가 낮아 촉매에 의해서도 필터의 자연적인 재생이 어렵게 된다.
종래의 배기가스 차량의 매연저감장치에서는 매연을 촉매필터에 의해 포집하고, 포집된 매연을 배기가스의 온도가 일정온도 이상에서 촉매에 의해 산화시키는 방식이 적용되고 있다. 그러나 배기가스의 온도가 촉매가 작용할 수 있는 온도보다 낮을 경우에는 종래의 매연저감장치로서는 매연을 산화시키기 어려우므로 배기가스 및 촉매필터를 직접 산화가 가능한 온도까지 올리는 강제재생방식이 있다. 상기에서 직접 산화온도를 매연의 산화온도까지 올리는 방법으로는 전기히터 가열식과 버너 연소식 등의 수단을 이용하여 직접 가열하는 방식이 있다.
상기의 필터의 전단에 전기히터를 설치하여 배기가스 온도를 강제적으로 승온 시키는 방식은 우리나라특허공개공보 2004-68792호에 공지되어 있는데 이와 같은 방식은 배기가스의 온도를 승온시키기 위한 전기에너지를 얻기 위해 배터리를 이용하여야 하지만, 배기가스의 온도를 승온시키기 위해서는 상당히 큰 용량의 배터리가 필요하게 되어 현실적으로 적용이 어렵고, 또한 상기의 버너 연속식의 경우도 장치의 내부나 외부에 버너를 장착하고, 고압의 외부공기를 별도로 공급하므로 장치가 대형화되고 복잡하여 경제성이 떨어지는 단점이 있다.
또 다른 방식으로는 우리나라공개특허공보 2003-3599호에서는 매연저감장치가 설치되어 있는 배기유로상의 소정의 위치에서 연료를 분사하는 인젝터와 인젝터의 인접한 위치에서 점화하는 점화수단을 구비하여 연료를 점화장치로 점화하여 강제적으로 승온시키는 장치를 개시하고 있으나, 상기 장치는 반복적으로 사용할 경우 점화장치가 탄소성분에 의해 자주 막히는 현상이 발생하고, 또한 화염을 직접 이용하여 연소하기 때문에 완전연소를 이루기가 어려워 온도는 올릴 수 있지만 오히려 미연소된 매연, 탄화수소 및 일산화탄소를 증대시켜 필터의 부담도 동시에 증가되는 단점이 있으며, 여전히 점화장치의 설치에 따른 별도의 복잡한 장치가 소요되고, 또한 사용에 따라 점화장치의 홀이 막히게 되어 사용이 불가능 한 경우가 발생되며, 장치가 복잡하여 경제성이 떨어지며 또한 현실적으로 장기 사용이 어려워 사용될 가능성이 없는 단점이 있다.
또 다른 방식으로는 디젤 연료에 촉매성능을 보일 수 있는 금속 및 금속산화물을 포함하고 있는 물질을 혼합하고 엔진의 연소실에서 디젤연료를 후분사하는 방식이 있는데, 이 방식은 디젤연료에 촉매성능을 보여주는 물질을 혼합한 혼합 연료가 엔진에 분사되어 엔진에서 연료 및 연료첨가제가 함께 연소되면 연소 후에 촉매성능을 보이는 금속 및 금속산화물이 그을음(Soot)과 함께 필터에 축적된다. 그리고 엔진의 연소실에서 후 분사된 디젤연료가 배기가스와 함께 산화촉매에 전송되어 촉매 연소가 일어나며, 이때 연소열에 의해 배기가스의 온도가 상승하게 된다. 배기가스 온도가 상승하게 되면 필터에 이미 축적된 연료첨가제가 촉매로서 작용을 하게 되며 그을음을 촉매 연소시켜 제거할 수 있게 된다. 그러나 이와 같은 방식은 지속적으로 연료에 첨가제를 넣어주어야 하는 부담과 함께 궁극적으로 필터에 첨가제가 지속적으로 누적되므로 필터를 세정해주어야 하는 기간이 짧은 단점이 있다.
일본공개공보 2005-69017호에는 연소 가능한 액체연료를 촉매필터에 포착되는 매연 및 유기물에 미연인체로 직접 공급하여 필터를 재생하는 방법이 공지되어 있다. 그러나 이 방법에 의하면 촉매 필터의 온도를 충분히 올리기 위해 액체 연료를 많이 유입할 경우 촉매필터에서 완전히 산화되지 않고 대기 중으로 미연 탄화수소나 일산화탄소 등이 배출될 우려가 있으며, 또한 매연이 촉매필터에 다량 축적되었을 경우에는 촉매표면이 매연에 의해 가리게 되어 낮은 온도에서 액체연료를 효과적으로 연소시키기 어렵다.
또한 연속재생트랩(Continously Regenerating Trap,CRT)로 알려진 시스템은 세라믹 벽유동형 필터(Ceramic wall-flow filter)를 사용하고, 상기 벽유동형 필터 상류에 산화촉매부를 설치하여 산화촉매에서 생성되는 이산화질소(NO2)를 이용하여 필터에 포집된 입자상물질이 연속적으로 산화된다. 그을음(Soot)의 형태로 존재하는 탄소(Carbon,C)는 550℃ 이상의 온도에서 매우 높은 반응률로 산소와 산화반응 한다. 그러나 NO2는 이보다 훨씬 낮은 온도인 250℃ 이상에서 산화반응이 일어난다. 위와 같은 재생 메카니즘은 활성 귀금속 촉매가 담지된 촉매화 매연여과장치에서도 일어나 필터 재생에 도움이 되는 NO2가 일부 생성되지만 CRT 시스템에서 생성되는 NO2는 필터의 상류에 생성되기 때문에 이를 모두 그을음(Soot)의 산화에 이용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 연속재생식 방법도 배기 가스의 온도, 연료의 유황함유량, 배기가스중의 NOx/PM 비율 등에 크게 영향을 받기 때문에 지속적으로 효과적인 매연저감효율을 유지하기가 어려운 문제점이 있다.
한편 국내공고공보 특1997-0001934호는 촉매컨버터 전단부에 배기가스의 온도를 강제적으로 상승시키는 전기가열촉매(EHC)를 구비하는 배기가스 정화장치가 공지되어 있고, 국내등록특허 제300179호에서는 질소산화물 흡장형촉매 또는 삼원촉매의 전단부에 전기가열촉매(EHC)를 구비하는 질소산화물저감 촉매시스템을 개시하고 있다. 또한, 국내등록특허 제309839호에서는 HC-흡착기 촉매장치의 후단에 고온에서 탈착된 HC를 제거하기 위해 전기가열촉매(EHC)를 사용하고 있다. 또한, 대한민국공개공보 2004-68792호에서는 전기가열부를 입자제거필터의 전단부에 구비하여 전기히터를 작동하여 직접적으로 배기가스를 승온시키는 매연저감장치가 개시되어 있다. 그러나, 종래의 EHC 및 전기히터는 배기가스 통로에 장착되어 배기가스를 직접적으로 승온시키거나 배기가스 내 HC(탄화수소)를 연소하기 위한 용도로 고안되었으나 배기가스 전체를 전기에너지만으로 승온시키기에는 자동차의 배터리(Battery) 용량이 부족하여 현실성이 없다.
따라서 본 발명자들은 종래 기술의 문제점을 해결하고 배기가스를 효과적으로 승온시키기 위해 배기가스 승온의 에너지원으로 디젤의 연소열을 활용하기 위한 촉매연소식 디젤인젝터를 발명하기에 이르렀다. 본 발명에 따르는 촉매연소식 디젤인젝터는 내부에 전기가열촉매부를 구비하는 것으로 상기 전기가열촉매부는 전기가열촉매(EHC) 또는 전기가열부와 연소촉매를 적용하여 배기가스에 분사되는 디젤을 승온시키는 것으로 전기가열촉매를 배기가스에 디젤을 분사하는 디젤인젝터에 적용한 사례는 전무한 실정이며, 본 발명은 이를 통하여 효과적으로 배기가스를 승온시키는 매연저감장치를 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 촉매연소식 디젤 인젝터를 구비한 매연저감장치를 제공함으로써, 연속재생트랩으로 알려진 종래 기술이 적용될 수 없는 저온의 배기가스차량에서도 입자상매연을 효과적으로 저감할 수 있는 저온배기차량용 매연저감시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 차량 운행 중에 디젤분사가 어려운 아이들(Idle) 상태를 포함하여 디젤이 기화하기 어려운 낮은 배기가스 온도에서도 자유롭게 분사 및 연소가 가능하여 분사된 디젤이 낭비 없이 열로 변환되어 배기가스의 온도를 효과적으로 승온시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 또 다른 목적은 디젤분사 제어의 자유도가 높고 적은 양의 디젤 분사로 촉매필터의 재생이 가능한 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 디젤 인젝터를 적용한 저온배기차량용 매연저감시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 촉매연소식 디젤 인젝터 및 이를 포함하는 매연저감시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 촉매연소식 디젤 인젝터는 종래의 디젤 인젝터와는 달리 전기가열촉매부를 구비하는 데 특징이 있으며, 종래의 디젤 인젝터가 배기관 내로 디젤을 분무, 주입하는 것과 달리 본 발명에 따른 촉매연소식 디젤인젝터는 분무된 디젤이 인젝터 내의 전기가열촉매부를 통과하며 촉매연소되는 것에 특징이 있다.
기존의 전기가열촉매(EHC) 및 전기히터방식은 오로지 전기에너지만을 이용해 배기가스 전체의 온도를 상승시켜야 하기 때문에 배터리 용량 한계와 전기 제어(Power Control) 장치의 고비용, 복잡성으로 상용화가 어려운 반면에 본 발명의 촉매연소식 디젤인젝터의 특징은 주로 디젤연소열을 활용하여 배기가스의 온도를 승온시키는 것이고 전기가열촉매는 적은 양의 전기에너지로 자체 전기가열촉매 및/또는 연소촉매를 승온시켜 촉매상에서 디젤이 연소될 수 있도록 하는 촉매연소 점화기 역할을 하는 것이다.
본 발명에 따른 촉매연소식 디젤인젝터에 구비되는 전기가열촉매부는 전기가열과 촉매연소가 동시에 이루어지는 일체형 전기가열촉매(EHC)부이거나, 전기가열부 및 연소촉매부가 인접하여 배열된 인접형 전기가열촉매부이거나, 또는 상기 일체형 전기가열촉매부 및 연소촉매부가 결합된 복합형 전기가열촉매부일 수 있다.
또한, 본 발명은 배기가스 내의 유기물 및 산화질소(NO)를 산화시키는 산화촉매부 및 촉매에 의해 입자상매연을 연소시키는 촉매필터부가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 상기 산화촉매부의 전단부에 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 디젤 인젝터를 가지는 저온배기차량용 매연저감시스템을 제공한다.
상기 촉매연소식 디젤 인젝터에서 디젤 연료가 연소되면서 발생하는 고온의 디젤 연소 가스를 배기관에 주입함으로써 배기가스를 승온시키고, 승온된 배기가스가 산화촉매부를 거쳐 촉매필터로 이송되어 촉매필터의 촉매작용에 의해 연소온도를 낮추어 줌으로써 효과적으로 저온에서 입자상매연을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 촉매연소식 디젤 인젝터는 디젤주입부, 공기주입부, 분사 노즐(nozzle) 및 전기가열촉매부를 구비하며, 노즐을 통해 분무된 디젤이 전기가열촉매부에서 승온되고 연소되어 고온의 디젤 연소 가스를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기가열촉매부는 전기가열과 촉매연소가 동시에 이루어지는 일체형 전기가열촉매(EHC)부이거나, 전기가열부 및 연소촉매부가 인접하여 배열된 인접형 전기가열촉매부이거나, 또는 상기 일체형 전기가열촉매(EHC)부 및 연소촉매부가 결합된 복합형 전기가열촉매부일 수 있다. 상기 일체형 전기가열촉매란 통상 EHC(Electrically Heated Catalyst)로 알려진 것으로 가솔린 차량에 있어서 배기가스에 다량 포함되는 탄화수소(Hydrocarbon;HC), 일산화탄소(CO)의 배출량을 감소시키기 위해 전기에너지로 금속촉매 담체를 가열시켜 HC, CO 배출량을 줄이도록 하는데 적용되어온 것으로 종래의 EHC는 가솔린 차량에서 공연비가 농후한 상태에서 다량 발생하는 CH, CO를 감소시키기 위해 배기통로에 장착하여 사용되어 왔다. EHC는 금속지지체에 촉매성분이 코팅되어 있는 것으로서 금속지지체에 전기를 통하게 하면 자체 저항에 의해 승온되고 코팅된 촉매에 의해 낮은 온도에서 디젤이 산화되도록 한 것으로 전기적 가열 및 촉매연소과정이 동시에 이루어진다. 그러나 본 발명 의 전기가열촉매부는 이에 한정하는 것이 아니라, 전기가열 및 촉매연소가 디젤인젝터 내부에서 이루어지도록 하는 장치를 모두 포함한다. 따라서, 상술한 바와 같이 전기가열부 및 연소촉매부가 인접하여 배열된 인접형 전기가열촉매부일 수도 있고, 또한 상기 일체형전기가열촉매부의 촉매연소를 보다 효율적으로 하기 위해 일체형전기가열촉매부 및 연소촉매부를 결합한 복합형 전기가열촉매부일 수 있다.
따라서 본 발명에서는 일체형 전기가열촉매(EHC)부, 인접형 전기가열촉매부 또는 복합형전기가열촉매부에서 선택되는 전기가열촉매부를 구비한 촉매연소식 디젤 인젝터를 사용하여 종래의 디젤 분사 인젝터의 단점을 해결하고자 하였다. 종래의 디젤 분사인젝터를 구비하는 매연저감장치에서 디젤연료를 직접 주입할 경우에 배기가스의 온도에 의해서 산화되거나 산화촉매부에 의해서 디젤이 산화되어 배기가스를 승온시킬 수 있으나, 배기가스의 온도를 충분히 승온시키기 위해서는 많은 양의 디젤이 분사되어야 하므로 분사된 디젤이 효과적으로 산화되지 않아 배기가스의 유기물의 양을 증가시키게 되어 이로 인해 산화촉매나 촉매필터의 연소 능력이 과중되어 입자상 매연을 제거하는 효율이 감소될 수 있으며, 촉매필터를 통과한 배기가스 중에는 디젤이 불완전 연소되어 생긴 탄화수소 및 일산화탄소가 섞여 있어 대기 중으로 오염물질을 배출할 수 있고 또한 불완전 연소된 매연을 충분히 연소하지 못하여 재생효율이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에서 적용되는 배기가스 온도가 낮은 차량에 있어서, 산화촉매부의 전단부에 디젤을 직접 분사할 경우 디젤은 저온에서 분사되기 때문에 원활히 기화되기 어렵다. 디젤의 기화온도는 여러 성분의 혼합물이므로 약 200~320℃에 걸 쳐 있는데, 저온 배기가스 차량의 배기가스의 온도가 250도 이하로서, 이 경우에 디젤연료를 분사하게 되면 분사된 디젤의 일부만 기화가 일어나고 일부는 액상으로 배기가스와 혼합되어 산화촉매부로 진입한다. 이 때 기화된 디젤은 배기가스와 균일하게 혼합되어 적절히 분산된 상태로 산화촉매부에 진입이 가능하지만, 기화가 안 된 액상의 디젤연료는 무게편차에 의해 산화촉매부의 하단으로 몰려서 진입하게 되어, 산화촉매에 의해 디젤이 완전히 산화되기 어려우며 미연소된 디젤 또는 액상의 디젤이 촉매필터부로 진입하게 되어 촉매 필터의 재생이 균일하고 원활히 일어나기 어렵다.
종래의 디젤 분사 인젝터의 단점을 보완하고 배기가스를 효과적으로 승온하기 위해 발명된 본 발명의 촉매연소식 디젤 인젝터는 전기가열촉매부를 구비하고 있어 배기통로에 직접 디젤을 분무하는 것이 아니라 분무된 디젤이 전기가열촉매부를 통과하면서 승온되고 연소되어 고온의 디젤 연소가스가 배기통로에 주입되도록 하는 것에 큰 차이가 있다.
상기 전기가열촉매부 중에서 일체형전기가열촉매부는 고온용 합금에 촉매가 코팅된 메탈 지지체를 사용하며, 여기에 (+)전극과 (-)전극을 설치하여 전류를 통전할 경우 자체 저항에 의해 급격한 온도 상승이 이루어진다. 상기 고온용 합금은 철-크롬-알루미늄 합금, 니켈-크롬 합금 또는 니켈-크롬-알루미늄 합금 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 메탈 지지체는 하니콤, 메쉬, 폼 또는 파이버 형태의 것을 사용한다. 또한 상기 메탈지지체에 코팅된 촉매로 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트, 망간, 니켈, 구리, 철에서 선택되는 1종 이상의 촉 매성분이 바람직하며, 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 루테늄(Ru)에서 선택되는 귀금속 성분을 사용하는 경우 EHC의 온도가 약 200도 정도의 낮은 온도에서도 분사된 디젤이 쉽게 연소를 일으켜 쉽게 700~800도까지 승온시킬 수 있어 배기가스의 온도를 효과적으로 높일 수 있으므로 더욱 바람직하다. 만일 촉매가 없는 메탈지지체 사용하게 되면 상대적으로 높은 온도에서 분무된 디젤이 연소되어 전극을 포함한 전기장치에 문제를 일으킬 수 있으며, 응답시간도 느려져 디젤 연소과정이 느려져서 연소되지 않은 디젤이 주입될 수 있다. 상기 촉매 성분을 지지체에 효과적으로 코팅하기 위해 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 등에서 선택되는 담체를 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 인접형 전기가열촉매부는 전기가열부와 연소촉매부가 인접하여 배열되는 것으로서 디젤 주입 방향에 대하여 상단에 전기가열부가, 하단에 연소촉매부가 배열되어, 분무된 디젤이 전기가열부에 의해 1차 승온되고 인접한 연소촉매부에 의해 촉매연소가 이루어진다. 상기 전기가열부는 철-크롬-알루미늄 합금, 니켈-크롬 합금 또는 니켈-크롬-알루미늄 합금 등의 고온용 금속 합금의 재질로 이루어지고 열이 효과적으로 분배되도록 표면적이 넓은 3차원적인 구조를 가지고 있어서 분무되는 디젤이 효과적으로 승온되도록 하는 것이 바람직하며, 하니콤, 메쉬, 폼 또는 파이버로부터 선택되는 오픈 플로우 방식의 지지체에서 선택하여 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며, 전기 점화식 또는 가열식으로 분무된 디젤을 승온할 수만 있으면 어떠한 수단이라도 사용가능하며, 점화 플러그, 가열봉 등을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 연소촉매부는 세라믹 지지체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트, 망간, 니켈, 구리, 철에서 선택되는 1종 이상의 금속촉매성분, 또는 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트, 망간, 니켈, 구리, 철에서 선택되는 1종 이상의 금속이 포함된 금속산화물 촉매성분이 코팅되거나 상기 금속촉매성분 및 상기 금속산화물 촉매성분이 모두 코팅된 것일 수 있으며, 상기 코팅된 금속산화물은 페로브스카이트 또는 헥사알루미네이트 결정구조를 갖는 것일 수 있다. 또한, 상기 세라믹 지지체는 코디어라이트, SiC, 알루미나 또는 무라이트에서 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 촉매연소식 디젤 인젝터에 구비되는 복합형 전기가열촉매부는 상기 인접형 전기가열촉매부와 상기 연소촉매부를 결합한 것으로서 디젤 주입방향에 대하여 상단에 인접형 전기가열촉매부가, 하단에 연소촉매부가 배치되도록 한다. 이는 하단에 배치되는 연소촉매부에 의해 촉매연소가 보다 활성화되도록 하는 장점이 있어 보다 효과적으로 디젤을 연소하여 승온하는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 촉매연소식 디젤 인젝터는 촉매연소식 디젤 인젝터로 유입되는 디젤의 유량에 대한 공기의 유량을 조절하여 디젤을 연소시키는 정도 즉, 산화시키는 정도를 조절할 수 있으며, EHC 또는 연소촉매부에 담지되는 촉매의 종류에 따라서도 디젤의 산화 정도를 조절할 수 있다. 완전하게 디젤이 산화된 연소가스를 주입하기 위해서는 백금(Pt) 성분이 촉매로 담지된 것을 사용하는 것이 보다 바람직하며 주입되는 디젤에 대한 공기의 유량비는 8000이상인 것이 바람직하고, 부분 산화된 디젤 연소가스를 주입하기 위해서는 공기의 유량비를 줄이고 팔라듐 또는 루테늄 촉매를 사용하는 것이 보다 바람직하며, 디젤에 대한 공기의 유량비는 2000 내지 5000 정도인 것이 바람직하나 배기가스 자체의 온도, 산화촉매부의 성능 및 촉매필터부에 포집된 입자상물질의 양에 따라 조건을 적절하게 변경하여 사용할 수 있다.
본 발명의 매연 저감 시스템에 사용하는 촉매연소식 디젤 인젝터는 분무된 디젤이 전기가열촉매부을 거쳐 승온되고 연소되는 과정에서 발생하는 고온의 디젤 연소가스를 주입하므로 효과적으로 배기가스가 승온되고, 승온된 배기가스가 산화촉매부를 거쳐 촉매필터부로 이송되므로, 산화촉매의 유기물 또는 NO의 산화반응 효율이 증가하며, 또한 촉매필터의 촉매와 산소에 의한 연소에 의해 입자상 매연이 제거되는 재생 과정이 보다 효과적으로 진행되므로 배기가스의 온도가 낮은 경우에도 촉매필터를 효과적으로 재생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 산화 촉매부는 배기가스 내의 유기물을 산화시켜 배기가스를 승온시키는 역할과 함께 배기가스내의 산화질소(NO)를 산화하여 이산화질소(NO2)를 생성하여 NO2에 의해 촉매필터부에 포집된 입자상매연을 보다 낮은 온도에서 제거할 수 있도록 하는 역할을 한다. 본 발명에서는 촉매연소식 디젤인젝터에 의하여 고온의 디젤 연소가스가 배기가스 통로 내로 주입되어 배기가스를 승온함과 동시에 산화촉매부에서 배기가스내의 유기물 및 산화질소를 산화하는 과정이 복합적으로 작용하여 배기가스의 온도가 보다 효과적으로 승온되는 장점이 있다. 또한 촉매연소 식 디젤인젝터에서 일부 디젤이 산화되지 않고 미연소된 상태로 주입되더라도 산화촉매에 의해 산화가 가능하여 안정적으로 배기가스를 승온할 수 있어 미연소된 디젤의 배출을 방지할 뿐만아니라 적은 양의 디젤을 사용하여도 촉매필터를 재생할 수 있다. 본 발명에 따른 산화촉매부는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 이리듐(Ir)로부터 선택되는 백금족 성분이 담지된 것을 사용하는 것이 좋으며 코디어라이트, SiC, 알루미나 또는 무라이트에서 선택된 세라믹지지체를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명과 같이 매연저감시스템에서 촉매연소식 디젤 인젝터, 산화촉매부 및 촉매필터부를 구비하는 경우, 배압이 많이 올라가지 않은 상태에서는 인젝션을 중지하여 기존의 산화촉매에서 NO를 NO2로 전환시켜 촉매필터에서 매연을 NO2에 의해 산화시키는 메카니즘을 적용할 수 있으며, 일정 배압이 올라가게 될 경우 촉매연소식 디젤 인젝터에서 주입되는 고온의 디젤연소가스에 의해 배기가스가 승온되고, 산화촉매부에서는 미연소된 디젤 혹은 배기가스 내의 유기물을 산화하여 배기가스 온도를 승온시킬 수 있으므로, 산화촉매부를 구비하지 않는 매연재생장치에 비하여, NO2에 의한 자연재생이 일어나고 있어 디젤을 인젝션하게 되는 빈도수가 적어지고 따라서 상대적으로 디젤 소모량을 절약할 수 있으므로, 매연의 연소효율을 높여 필터의 재생효율을 극대화 시킬 수 있다.
또한 본 발명은 촉매필터의 재생 시, 즉, 촉매연소식 디젤인젝터 내부에서 디젤을 연소시킴으로써 디젤을 직접 분사하는 것과 달리 빠른 응답시간에 배기 가스의 온도를 승온시킬 수 있는 장점이 있으며, 디젤이 완전 연소되지 않고 주입되더라도 산화촉매에 의해 산화되므로 주입되는 디젤을 거의 완전히 연소시킬 수 있어 미연소된 디젤이 촉매필터부로 이송될 가능성이 적으며, 촉매 필터부에서는 승온된 배기가스에 의해 효과적으로 재생이 이루어질 수 있다. 또한 디젤을 연소시켜 주입하는 방식을 채용하고, 산화촉매에 의해서도 배기가스의 온도가 승온되기 때문에 후분사되는 디젤의 소모량이 적어 연비를 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 촉매필터부는 필터의 재생 과정에서 온도가 과다하게 승온되는 경우에도 안전하게 사용할 수 있도록 필터의 재질을 내열성이 우수한 코디어라이트, SiC를 포함하는 세라믹, Ni합금 또는 FeCr합금을 포함하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 고내열성 재료를 필터로 사용할 경우에는 필터에 입자상매연(또는 그을음(soot))이 과량으로 축적될 경우에도 재생 시에 발생되는 고열에 대해 안정되게 운전할 수 있으며, 또한 과다한 그을음(Soot)이 산화 시에 발생하는 열량을 이용할 수 있어 분사되는 디젤연료의 양을 절약할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 내열성 SiC 필터에 Pt가 담지된 촉매필터를 예로 든 것으로, 필터에 누적된 매연의 산화속도(필터 재생속도)를 나타낸 것이다. 촉매필터에는 NO와 O2 또는 NO, O2, H2O가 유입하게 되면 도 2에서 알 수 있듯이 촉매상에서 NO2가 발생되고 NO2에 의해 매연이 CO2로 산화가 일어난다. 이때의 반응온도 범위는 250~350℃에서 최대 전환율을 보이는데, 온도범위가 좁아 자동차 배기가스가 이 온도범위 이외의 온도일 때가 많을 경우 매연은 재생이 원활히 일어날 수 없다. 반면에 반응물질로 O2를 유입하게 되면 도 1에 나타낸 바와 같이 최대전환율은 500℃ 이상으로 상대적으로 높지만 반응속도가 아주 빠르며 온도가 높으면 높을수록 전환율은 증가된다. 따라서 본 발명에서와 같이 디젤연료를 분사를 하여 산화촉매부분에서 촉매연소시켜 의도적으로 배기가스의 온도를 500도 가까이 높일 경우 매연 재생이 어려운 차량에 대해서도 O2에 산화반응에 의해 빠른 속도로 매연을 재생할 수 있다.
본 발명은 촉매연소식 디젤 인젝터에서 주입되는 고온의 디젤 연소가스와 배기가스와의 혼합을 도울 수 있는 분배기를 촉매연소식 디젤인젝터와 산화촉매부 사이에 더 구비함으로써 입자상물질을 저온에서 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명은 상기의 분배기 또는 산화촉매부의 전단부에 압력센서와 온도센서를 구비하고, 촉매필터부의 후단부에 온도센서를 구비한다.
본 발명에서 상기 압력센서 및 온도센서와 촉매연소식 디젤 인젝터는 제어유닛에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제어유닛은 엔진회전수(RPM)등의 다양한 엔진운전정보가 입력되어 있다. 그러므로 상기 제어유닛은 온도센서와 압력센서에서 측정된 온도 및 압력과 엔진의 운전정보에 기초하여 촉매연소식 디젤 인젝터의 디젤 분사시기, 디젤 분사량 및 전기가열촉매부에 연결된 전기 공급장치의 작동을 제어하게 된다.
이하에서는 도 3를 이용하여 본 발명의 매연저감시스템를 효과적으로 재생할 수 있는 재생장치의 작동관계를 설명한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 배기가스가 유입되는 배기관에 연결되는 저온 매연저감시스템을 도시한 것이다.
매연저감시스템은 디젤 엔진의 배기 가스의 통로에 삽입하여 설치되며, 엔진의 배기관과 연결되는 매연저감장치(20)의 전단부의 배기가스유입부(11), 디젤연료를 연소하여 매연저감장치의 산화촉매부의 전단부 내로 고온의 디젤 연소가스를 주입하는 촉매연소식 디젤인젝터(8), 촉매연소식 디젤인젝터(8)에 인접하여 형성되며 배기가스의 유기물 및 산화질소를 촉매연소하는 산화촉매부(1), 촉매연소식 디젤인텍터에서 주입되는 고온의 디젤 연소가스 및 산화촉매부(1)의 촉매 연소과정에 의해 승온되어 포집된 매연입자를 연소하는 촉매필터부(2), 촉매연소식 디젤인젝터로 분사하는 연료를 공급하는 디젤펌프(9)와 디젤펌프(9) 및 외부의 디젤연료저장조(별도의 도시를 하지 않음)와 연결되는 디젤연료관(10)으로 구성된다.
본 발명은 또한 상기 매연저감장치의 산화촉매 전단부의 일측에 삽설된 압력센서(3)와 온도센서(4) 및 매연자감장치의 후단부에 설치된 온도센서(7)와 상기 압력센서와 온도센서의 정보를 저장하고 엔진의 상태에 대한 정보를 저장하여 디젤펌프의 디젤연료분사를 제어하는 제어유닛(5)으로 구성된다.
또한 본 발명은 산화촉매의 전단부에 위치하며, 촉매연소식 디젤 인젝터에서 주입되는 고온의 디젤 연소가스와 배기가스와의 혼합을 도울 수 있는 분배기(6)를 추가로 설치할 수 있다.
이하는 본 발명의 저온 매연저감시스템의 작동방식을 설명한다.
엔진의 배기관과 연결되어 매연배기관의 일정한 곳에 위치하는 매연저감장치의 전단부에 설치된 압력센서(3)에 걸리는 압력은 매연입자가 걸러지는 필터에 의해 엔진의 운전시간이 경과함에 따라서 증가하게 되며, 압력센서(3)에서 측정된 값이 설정값 이상이 되면 포집된 매연의 연소를 위하여 재생과정을 거치게 된다. 상기 압력센서의 값과 설정값으로부터 제어유닛(5)에 의해 매연저감장치에 포집된 매연을 연소시키기 위해서는 촉매연소식 디젤인젝터(8)로 디젤 및 공기가 주입되고 촉매연소식 디젤 인젝터 내부의 노즐에서 디젤이 공기와 함께 분무된다. 이때 전기가열촉매부에 전류가 흐르게 되고 자체 저항에 의해 200도 이상으로 승온된다. 분무된 디젤은 200도 이상의 온도에서 전기가열촉매부의 촉매 작용에 의해 연소되며, 연소과정에서 높은 연소열이 발생하므로 고온의 디젤 연소가스가 생성되고, 고온의 연소가스가 배기 통로로 주입되어 배기가스의 온도를 승온하게 된다. 도 4에서 본 발명에 따른 촉매연소식 디젤 인젝터의 개략적인 단면도 및 촉매연소식 디젤 인젝터에 의해 배기가스가 승온되는 것을 나타내었다. 도 4를 참조하면, 촉매연소식 디젤 인젝터의 전기가열촉매부는 일체형 전기가열촉매부 및 연소촉매부로 이루어진 복합형 전기가열촉매부이며, 분무된 디젤은 일체형 전기가열촉매부에서 승온되고 일부 촉매 연소된 후 후단의 연소촉매부에서 촉매 연소에 의해 디젤의 연소가 이루어지고, 이를 배기 가스 통로에 주입합으로써 배기 가스가 승온되고, 승온된 배기가스가 산화촉매부 및 촉매필터로 전달되며 산화촉매에 의한 승온효과와 NO2 생성 효과가 복합적으로 작용하여 촉매 필터의 촉매 작용에 의해 포집된 입자상매연이 연소되어 촉매필터가 효과적으로 재생된다.
상기 촉매연소식 디젤인젝터(8)에 주입되는 디젤은 디젤펌프(9)에 의해 촉매필터의 재생 시에만 공급되며, 디젤의 주입과 동시에 전기가열촉매부에 연결된 전기공급장치를 통해 전기가열촉매부에 전류를 공급한다. 일단 200도 이상으로 승온되어 디젤의 연소가 시작되면 전기가열촉매부에 더 이상 전기를 공급할 필요가 없으므로 전기 공급을 중단한다. 또한 촉매 필터의 재생 정도는 압력센서(3)의 압력을 측정하여 파악할 수 있지만, 필터후단부의 온도센서(7)의 온도를 측정함으로써도 그 온도의 승온 정도에 따라서 필터의 재생정도를 가늠할 수 있다. 따라서 재생하는 동안 측정되는 압력, 온도 및 RPM에 따라서 재생과정에 필요한 디젤연료의 분사 주기와 분사 양 등을 조절하여 재생정도를 조절한다.
본 발명은 촉매필터부에 입자상매연이 다량 축적되지 않을 경우에는 산화촉매에서 생성되는 NO2에 의해 연속적으로 촉매필터가 재생되며, 입자상매연이 축적되어 배압이 증가할 경우에는 촉매연소식 디젤인젝터에 의해 디젤연료를 빠르게 산화시켜 산화촉매부의 전단부로 주입하여 배기가스를 빠르게 승온시킬 수 있어 촉매필터에 축적된 매연입자를 짧은 주기로 제거할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 산화촉매부는 배기가스중의 유기물과 산화질소를 산화하는 역할을 하여 연속적으로 촉매필터의 입자상매연을 제거해주는 역할을 하며, 다량으로 축적된 입자상매연을 제거하기 위해 촉매연소식 디젤인젝터로부터 디젤이 연소하면서 생성되는 고온의 디젤 연소 가스를 주입할 경우에 산화촉매부는 미연소되어 주입될 수 있는 디젤 및 배기가스 내의 유기물을 연소시켜 배기가스를 효과적으로 승온시키는 역할을 한다.
이하는 본 발명의 실시예로부터 본 발명의 기술을 좀더 자세히 설명하며, 본 발명의 하기의 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다양하게 변경하여 사용할 수 있다.
[제조예]
도 4에 나타낸 바와 같이 일체형 전기가열촉매(EHC)부 및 연소촉매부로 이루어진 복합형 전기가열촉매부를 구비한 촉매연소식 디젤 인젝터를 제조하였다.
일체형 전기가열촉매(EHC)부의 제조
물결 모양의 FeCrAl합금판(FeCrAlloy)과 평평한 FeCrAl합금판을 함께 말아서 직경 약 4cm 정도의 메탈 하니콤(Metal Honeycomb) 지지체를 성형하고, 지지체의 가운데와 바깥쪽에 직경 약 2mm의 FeCrAl합금 봉을 용접하여 전류를 공급할 수 있도록 제작하였다. 이를 900도에서 약 5시간 열처리를 하여 금속표면에 알루미나가 석출되도록 하였다. 이렇게 제작된 지지체를 5% 질산팔라듐(Palladium Nitrate) 용액에 함침시킨 후 공기를 분사(Air-Blowing)하고, 이를 120도에서 2시간 건조 및 850도에서 4시간 소성을 거쳐 최종적인 EHC를 제작하였다.
연소촉매부의 제조
감마 알루미나 파우더[SASOL, 독일, 표면적 : 210m2/gr, 기공부피:0.5cc/gr, 비중:0.8g/cc]와 초산 및 2차 증류수를 혼합한 다음, 습식 볼밀을 이용하여 24시간 분쇄하여 균일한 알루미나 슬러리를 제조하였다. 습식 볼밀을 통해 분쇄한 알루미나의 평균 입자크기가 2 내지 8 마이크로미터가 되도록 하였다.
직경 4cm, 높이 1.5cm, 셀밀도 400 cpsi의 코디어라이트 하니컴을 준비하고, 상기 제조한 알루미나 슬러리에 함침시킨 후 공기를 분사(Air-Blowing)하고, 이를 120도에서 2시간 건조 및 850도에서 4시간 소성하였으며 2.0g/in3이 되도록 하였다. 이후 5% 질산팔라듐(Palladium Nitrate) 용액에 함침시킨 후 공기를 분사(Air-Blowing)하고, 이를 120도에서 2시간 건조 및 800도에서 4시간 소성을 거쳐 최종적으로 4wt% Pd/Al2O3 촉매가 코팅된 하니콤 연소촉매를 제조하였다.
[실시예]
촉매연소식인젝터를 장착한 매연 저감장치
도 3과 같이 장착된 시스템을 이용하여 촉매연소식인젝터에 의한 배기가스 승온 정도를 평가하였다.
촉매연소식인젝터는 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 제조된 일체형 전기가열촉매(EHC)부 및 연소촉매부를 디젤의 주입되는 방향에 대하여 순차적으로 인접하게 배열한 복합형 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 인젝터를 사용하였다. 주입 된 디젤과 공기가 혼합되어 분사노즐을 통하여 분사되는 디젤이 EHC에서 1차 승온되고 연소되기 시작하며 인접한 연소촉매부에서 촉매에 의한 연소반응이 보다 활성화되어 효과적으로 디젤이 승온되고 연소되도록 하였다.
<평가조건>
엔진동력계 실험(산타페엔진)
EHC Power 주입방법: 차량용 12V Battery 2개 직렬연결 사용, 실험시 측정된
전압 및 전류 24.9V, 25A
Air 주입량: 30L/min
<평가내용>
초기에 엔진은 토크(Torque)를 0으로 하고 1200RPM에서 엔진을 구동하였으며, 디젤을 인젝션하기 이전에 촉매연소식인젝터의 일체형전기가열촉매(EHC)부에 30초 정도 미리 전원과 공기를 공급하였다. 배기 가스 온도는 디젤 주입구에서 약 20cm 떨어진 곳에서 측정하였다. 이후에 분당 7cc/min으로 디젤을 공급하였더니 배기가스 온도가 500도 이상으로 급격히 상승하여 EHC 및 연소촉매부의 보호를 위해 인젝션을 중단하였다. 이후에 디젤 분사량을 4cc/min으로 주입하였을 경우 도 5에서 알 수 있듯이 배기가스 온도가 약 400도 정도로 상승하여 안정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 이후에 RPM을 1700으로 증대하여 배기가스 유량을 증대시켰으며 동일하게 4cc/min으로 디젤을 분사시켰을 경우 배기가스 온도가 약 300도 정도에서 안정하게 상승된 수치를 보였다. 또한 동일한 조건에서 EHC의 전원을 중단하였을 경우에도 디젤 주입에 따른 배기가스의 온도가 이전과 동일하게 약 300도 정도의 상승된 온도를 보여주었다. 이것은 전원 공급을 중단하여도 이전 실험에서 발생된 발열량으로 연소촉매부의 온도가 상승되었으며, 일정시간 이후에도 쉽게 냉각되지 않고 촉매 연소반응이 일어날 수 있을 정도의 온도로 유지되고 있었기 때문이다.
본 실시예의 결과로부터 EHC는 전기 가열을 통해 하단의 연소촉매부에서 연소 반응을 일으켜 디젤을 연소함으로써 배기가스의 온도를 승온시키는 것을 확인하였으며, EHC와 하단의 연소촉매부가 저온 배기가스의 온도를 DPF의 재생이 일어날 수 있을 정도로 충분히 승온시킬 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 매연저감시스템은 축적된 입자상매연을 촉매연소를 통하여 배기가스 온도가 낮은 차량에서도 효과적으로 제거할 수 있는 장치를 제공한다. 즉, 본 발명은 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 디젤 인젝터를 사용하여 촉매필터를 효과적으로 재생하는 매연저감시스템에 관한 것으로, 본 발명의 촉매연소식 디젤 분사 인젝터는 내부에 전기가열촉매부를 구비하여 분무된 디젤을 EHC를 통해 연소하면서 발생하는 고온의 디젤 연소가스를 산화촉매부의 전단부에 주입함으로써 미연소된 디젤이 배출되는 문제가 발생하지 않으며, 소량의 디젤을 사용하여도 배기가스를 충분히 승온시킬 수 있어서 연비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 매연저감시스템은 촉매필터부에 입자상매연이 다량 축적되지 않을 경우에는 산화촉매부에서 생성되는 NO2에 의해 연속적으로 촉매필터가 재생되며, 입자상매연이 축적되어 배압이 증가할 경우에는 촉매연소식 디젤인젝터에 의해 디젤연료를 빠르게 산화시켜 산화촉매부의 전단부로 주입하여 배기가스를 빠르게 승온시킬 수 있어 촉매필터에 축적된 매연입자를 짧은 주기로 제거할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 디젤 엔진의 배기통로에 설치되는 저온배기차량용 매연저감시스템에 있어서,
    배기가스 내의 유기물 및 산화질소(NO)를 산화시키는 산화촉매부 및 촉매에 의해 입자상매연을 연소시키는 촉매필터부가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 상기 산화촉매부의 전단부에 전기가열촉매부를 구비하는 촉매연소식 디젤 인젝터를 가지는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매연소식 디젤 인젝터는 디젤주입부, 공기주입부, 분사 노즐, 전기가열촉매부를 구비하며, 노즐을 통해 분무된 디젤이 전기가열촉매부에서 승온되고 연소하여 고온의 디젤 연소 가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전기가열촉매부는 전기가열과 촉매연소가 동시에 이루어지는 일체형 전기가열촉매(EHC)부이거나, 전기가열부 및 연소촉매부가 인접하여 배열된 인접형 전기가열촉매부이거나, 또는 상기 일체형 전기가열촉매부 및 연소촉매부가 결합된 복 합형 전기가열촉매부인 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 일체형 전기가열촉매부는 고온용 금속 합금 지지체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트, 망간, 니켈, 구리, 철에서 선택되는 1종 이상의 촉매성분이 코팅된 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 지지체는 하니콤, 메쉬, 폼 또는 파이버로부터 선택되는 형태의, 철-크롬-알루미늄 합금, 니켈-크롬 합금 또는 니켈-크롬-알루미늄 합금에서 선택되는 금속 합금 지지체인 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 전기가열부는 오픈 플로우 방식의 고온용 금속 합금 지지체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 연소촉매부는 코디어라이트, SiC, 알루미나 또는 무라이트에서 선택되는 세라믹 지지체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트, 망간, 니켈, 구리, 철에서 선택되는 1종 이상의 금속촉매성분, 상기 금속촉매성분 중 1종 이상이 포함된 금속산화물 촉매성분 또는 이의 혼합물이 코팅된 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    촉매필터는 코디어라이트, SiC를 포함하는 세라믹, Ni합금 또는 FeCr합금을 포함하는 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 저온배기차량용 매연저감시스템.
  9. 제 1항 내지 제 8항에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
    매연저감시스템은 상기 촉매필터 전단부 및 후단부에 구비된 온도센서, 촉매필터 전단부에 구비된 압력센서, 및 상기 압력, 온도 및 엔진회전수(RPM)를 모니터링하여 촉매연소식 디젤 인젝터의 디젤 분사시기, 디젤 분사량, 공기 주입량 및 전기가열촉매부에 연결된 전기공급장치를 제어하는 제어유닛을 가지는 저온배기차량용 매연저감시스템.
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