디젤엔진에서 배출되는 PM은 DPF를 사용하여 효과적으로 저감하고 있다. DPF에 포집이 진행되면서 배압이 증가하는 문제가 발생하므로 포집된 PM을 산화시키는 재생(Regeneration)과정이 요구되며, 이를 수행할 시기와 방법의 최적화를 위해서는 PM의 포집량 정보가 필요하다. 포집량은 ...
디젤엔진에서 배출되는 PM은 DPF를 사용하여 효과적으로 저감하고 있다. DPF에 포집이 진행되면서 배압이 증가하는 문제가 발생하므로 포집된 PM을 산화시키는 재생(Regeneration)과정이 요구되며, 이를 수행할 시기와 방법의 최적화를 위해서는 PM의 포집량 정보가 필요하다. 포집량은 수학적 모델링 기법을 적용하여 실측된 배압으로부터 예측해야 하며, 이를 위해서는 온도와 유량 조건이 제어된 상태에서 취득된 다양한 조건의 실험 데이터가 요구된다. 그러나 엔진 배기상 DPF의 경우 온도와 유량 구배가 발생하며, 엔진 배기는 온도와 유량 그리고 배출물 특성이 상호의존적인 문제가 있다.이에 본 연구에서는 단일 채널 DPF와 Partial flow system을 제작하여, 가스의 온도와 유량을 독립적으로 제어함과 동시에 구배를 최소화시킨 상태로 PM을 DPF에 통과시키면서 배압 데이터를 취득하였다.공기 유동을 이용하여 다양한 온도, 유량 조건에서 초기배압 측정 실험을 수행한 결과, Corning EX-80의 permeability(ko)는 8.3E-13 ㎡로 구해졌으며 260 ～ 340°C조건에서 열팽창에 의한 permeability 변화는 나타나지 않았다.엔진 배출가스를 동일한 온도 조건에서 다른 유량으로 DPF에 통과시켜 배압을 측정한 결과로부터 DPF의 배압 특성이 포집시 배출 가스의 접근 속도에 영향을 받으며, 접근 속도가 증가할수록 포집량 대비 배압 증가량이 커짐을 알 수 있었다. 동일한 유량으로 온도를 달리하여 실험한 결과, 260 ～ 340°C의 범위에서 온도 변화에 의한 DPF의 배압 특성 변화는 나타나지 않았다. 입자층 포집에 의해 나타나는 선형 배압 구간을 분석하여, 입자층의 배압 특성을 나타내주는 hydrodynamic resistance factor를 입자층 접근 속도(ucake)의 함수로 근사적으로 구하였다. 이 식을 적용하여 단일 면적 soot 포집량에 대한 입자층의 배압 상승 근사식을 산정하였다.
디젤엔진에서 배출되는 PM은 DPF를 사용하여 효과적으로 저감하고 있다. DPF에 포집이 진행되면서 배압이 증가하는 문제가 발생하므로 포집된 PM을 산화시키는 재생(Regeneration)과정이 요구되며, 이를 수행할 시기와 방법의 최적화를 위해서는 PM의 포집량 정보가 필요하다. 포집량은 수학적 모델링 기법을 적용하여 실측된 배압으로부터 예측해야 하며, 이를 위해서는 온도와 유량 조건이 제어된 상태에서 취득된 다양한 조건의 실험 데이터가 요구된다. 그러나 엔진 배기상 DPF의 경우 온도와 유량 구배가 발생하며, 엔진 배기는 온도와 유량 그리고 배출물 특성이 상호의존적인 문제가 있다.이에 본 연구에서는 단일 채널 DPF와 Partial flow system을 제작하여, 가스의 온도와 유량을 독립적으로 제어함과 동시에 구배를 최소화시킨 상태로 PM을 DPF에 통과시키면서 배압 데이터를 취득하였다.공기 유동을 이용하여 다양한 온도, 유량 조건에서 초기배압 측정 실험을 수행한 결과, Corning EX-80의 permeability(ko)는 8.3E-13 ㎡로 구해졌으며 260 ～ 340°C조건에서 열팽창에 의한 permeability 변화는 나타나지 않았다.엔진 배출가스를 동일한 온도 조건에서 다른 유량으로 DPF에 통과시켜 배압을 측정한 결과로부터 DPF의 배압 특성이 포집시 배출 가스의 접근 속도에 영향을 받으며, 접근 속도가 증가할수록 포집량 대비 배압 증가량이 커짐을 알 수 있었다. 동일한 유량으로 온도를 달리하여 실험한 결과, 260 ～ 340°C의 범위에서 온도 변화에 의한 DPF의 배압 특성 변화는 나타나지 않았다. 입자층 포집에 의해 나타나는 선형 배압 구간을 분석하여, 입자층의 배압 특성을 나타내주는 hydrodynamic resistance factor를 입자층 접근 속도(ucake)의 함수로 근사적으로 구하였다. 이 식을 적용하여 단일 면적 soot 포집량에 대한 입자층의 배압 상승 근사식을 산정하였다.
DPF(Diesel Particulate Filters) is effective in trapping the diesel particulate emission and must be regenerated either continuously or periodically. The accumulated particulate mass is the most important parameter which can be used to determine when and how to regenerate. It can be calculated from ...
DPF(Diesel Particulate Filters) is effective in trapping the diesel particulate emission and must be regenerated either continuously or periodically. The accumulated particulate mass is the most important parameter which can be used to determine when and how to regenerate. It can be calculated from the back pressure of DPF through an appropriate modeling with some parameters and constants determined from experiments. However, it is very difficult to measure the pressure drop data at various conditions accurately from conventional DPF system. In this study, the partial flow system using single channel DPF was developed to acquire the decoupled back pressure data from inlet particulate mass, temperature and flow rate respectively. The permeability of EX-80 filter was determined as 8.3E-13 ㎡ based on air flow experiment. It was shown that the pressure drop characteristics of DPF deteriorate with the increase of approaching velocity at constant temperature. And there was no significant effect of the DPF temperature in the range of 260 ～ 340°C at constant flow rate. As a result of analysis on the particulate-cake filtration phase which has an almost constant slope, an approximation of the hydrodynamic resistance factor of cake layer and the pressure drop of cake layer due to soot mass deposited on unit area were obtained.
DPF(Diesel Particulate Filters) is effective in trapping the diesel particulate emission and must be regenerated either continuously or periodically. The accumulated particulate mass is the most important parameter which can be used to determine when and how to regenerate. It can be calculated from the back pressure of DPF through an appropriate modeling with some parameters and constants determined from experiments. However, it is very difficult to measure the pressure drop data at various conditions accurately from conventional DPF system. In this study, the partial flow system using single channel DPF was developed to acquire the decoupled back pressure data from inlet particulate mass, temperature and flow rate respectively. The permeability of EX-80 filter was determined as 8.3E-13 ㎡ based on air flow experiment. It was shown that the pressure drop characteristics of DPF deteriorate with the increase of approaching velocity at constant temperature. And there was no significant effect of the DPF temperature in the range of 260 ～ 340°C at constant flow rate. As a result of analysis on the particulate-cake filtration phase which has an almost constant slope, an approximation of the hydrodynamic resistance factor of cake layer and the pressure drop of cake layer due to soot mass deposited on unit area were obtained.
Keyword
#DPF Diesel Particulate Filter permeability cake hydrodynamic resistance factor approaching velocity diesel engine PM pressure drop 디젤엔진 재생 입자상물질 배압
학위논문 정보
저자
박종선
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
기계공학과
지도교수
전광민
발행연도
2005
총페이지
ix, 57p.
키워드
DPF Diesel Particulate Filter permeability cake hydrodynamic resistance factor approaching velocity diesel engine PM pressure drop 디젤엔진 재생 입자상물질 배압
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