디젤 차량 배기가스 처리 시스템
디젤 배기가스는 디젤 엔진에서 디젤을 연소한 후 배출되는 배기가스로, 수백 가지의 다양한 화합물을 함유하고 있습니다. 이 가스는 악취를 유발할 뿐만 아니라 어지럼증, 메스꺼움, 그리고 건강에도 악영향을 미칩니다. 세계보건기구(WHO) 전문가들에 따르면, 디젤 엔진 배기가스는 고발암성 물질로 1급 발암 물질로 지정되어 있습니다. 이러한 오염 물질에는 주로 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 미세먼지 등이 포함되며, 이들은 주로 지표면을 통해 배출됩니다. 이러한 오염 물질은 코와 입을 통해 호흡기로 유입되어 인체 건강에 해를 끼칩니다.
디젤 엔진의 주요 배출물은 미세먼지(PM)와 NOx이며, CO와 HC는 상대적으로 낮은 수준입니다. 디젤 엔진 배기가스 제어는 주로 미세먼지(PM)와 NOx의 생성을 억제하고, PM과 NOx의 직접 배출을 줄이는 것을 포함합니다. 현재 디젤 차량 배기가스 문제를 해결하기 위해 대부분의 기술 솔루션은 EGR+DOC+DPF+SCR+ASC 시스템을 채택하고 있습니다.
배기가스 재순환장치
EGR은 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation)의 약자입니다. 배기가스 재순환은 엔진에서 배출된 배기가스 일부를 흡기 매니폴드로 되돌려 새로운 혼합기와 함께 실린더로 다시 유입하는 것을 의미합니다. 배기가스에는 CO₂와 같은 다원자 가스가 다량 포함되어 있으며, CO₂와 같은 가스는 비열이 높아 연소되지 않고 많은 열을 흡수하기 때문에 실린더 내 혼합기의 최대 연소 온도가 낮아져 NOx 생성량이 감소합니다.
의사
DOC의 정식 명칭은 디젤 산화 촉매이며, 전체 후처리 공정의 첫 번째 단계로, 일반적으로 3단계 배기 파이프의 첫 번째 단계이며, 일반적으로 귀금속이나 세라믹을 촉매 담체로 사용합니다.
DOC의 주요 기능은 배기가스 중의 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)를 산화시켜 무독성, 무해한 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)로 전환하는 것입니다. 동시에 용해성 유기 성분과 일부 탄소 입자를 흡수하여 미세먼지(PM) 배출량을 줄일 수 있습니다. 일산화질소(NO)는 산화질소(NO₂)로 전환됩니다(NO₂는 하부 반응의 원료 가스이기도 합니다). 촉매 선택은 디젤 배기 온도와 밀접한 관련이 있으며, 온도가 150°C 미만이면 촉매가 거의 작동하지 않습니다. 온도가 상승함에 따라 배기 입자 주요 성분의 전환 효율이 점차 증가합니다. 온도가 350°C를 초과하면 황산염 생성량이 많아지지만, 입자 배출량이 증가하고 황산염이 촉매 표면을 덮어 촉매의 활성과 전환 효율을 저하시키므로 촉매의 필요성이 커집니다.온도 센서DOC 흡입 온도를 모니터링하여 DOC 흡입 온도가 250 ° C 이상이면 탄화수소가 정상적으로 발화되고, 즉 산화 반응이 충분히 이루어진다는 것을 의미합니다.
디피에프
DPF의 정식 명칭은 Diesel Particle Filter(디젤 입자 필터)로, 후처리 공정의 두 번째 단계이자 3단 배기 파이프의 두 번째 부분입니다. 주요 기능은 PM 입자를 포집하는 것이며, PM 저감율은 약 90%입니다.
파티클 필터는 미세먼지 배출을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 먼저 배기가스 속 미세먼지를 포집합니다. 시간이 지남에 따라 DPF에 더 많은 미세먼지가 쌓이고, DPF의 압력차가 점차 증가합니다.차압 센서이를 모니터링할 수 있습니다. 압력 차이가 특정 임계값을 초과하면 DPF 재생 프로세스가 축적된 미립자 물질을 제거합니다. 필터 재생은 장기간 작동 시 트랩 내 미립자 물질이 점진적으로 증가하는 것을 의미하며, 이는 엔진 배압 상승을 유발하고 엔진 성능 저하로 이어질 수 있습니다. 따라서 축적된 미립자 물질을 정기적으로 제거하고 트랩의 여과 성능을 회복하는 것이 중요합니다.
입자 트랩의 온도가 550℃에 도달하고 산소 농도가 5%를 초과하면 침전된 입자가 산화되어 연소됩니다. 온도가 550℃ 미만이면 침전물이 너무 많아 트랩을 막게 됩니다.온도 센서DPF의 흡기 온도를 모니터링합니다. 온도가 요구 사항을 충족하지 못하면 신호가 피드백됩니다. 이때 외부 에너지원(예: 전기 히터, 버너 또는 엔진 작동 조건 변화)을 사용하여 DPF 내부 온도를 높이고 입자를 산화시켜 연소시켜야 합니다.
에스씨알
SCR은 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction)의 약자로, 선택적 촉매 환원 시스템의 약자입니다. 또한 배기관의 마지막 부분입니다. 요소를 환원제로 사용하고 촉매를 사용하여 NOx와 화학 반응을 일으켜 NOx를 N₂와 H₂O로 전환합니다.
SCR 시스템은 압축 공기 보조 분사 시스템을 사용합니다. 요소수 공급 펌프에는 내부 요소수 공급 펌프와 압축 공기 솔레노이드 밸브를 정해진 절차에 따라 작동하도록 제어할 수 있는 제어 장치가 내장되어 있습니다. 분사 제어기(DCU)는 CAN 버스를 통해 엔진 ECU와 통신하여 엔진 작동 매개변수를 수집한 후, 촉매 변환기 온도 신호를 기반으로 촉매 변환기에 전달합니다.고온 센서요소 분사량을 계산하고, 요소 용액 공급 펌프를 제어하여 CAN 버스를 통해 적정량의 요소를 분사합니다. 배기 파이프 내부. 압축 공기의 기능은 측정된 요소를 노즐로 운반하여 노즐을 통해 분사된 요소가 완전히 무화될 수 있도록 하는 것입니다.
ASC
ASC 암모니아 슬립 촉매는 암모니아 슬립 촉매의 약자입니다. 요소 누출 및 낮은 반응 효율로 인해 요소 분해로 생성된 암모니아는 반응에 참여하지 않고 대기 중으로 직접 배출될 수 있습니다. 따라서 암모니아 누출을 방지하기 위해 ASC 장치를 설치해야 합니다.
ASC는 일반적으로 SCR의 후단에 설치되며, 담체 내벽에 귀금속과 같은 촉매 코팅을 사용하여 REDOX 반응을 촉진하는데, 이 반응은 NH3를 무해한 N2로 반응시킵니다.
온도 센서
촉매의 여러 위치에서 배기 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 여기에는 DOC(일반적으로 T4 온도), DPF(일반적으로 T5 온도), SCR(일반적으로 T6 온도), 촉매 배기 테일파이프 온도(일반적으로 T7 온도)가 포함됩니다. 동시에 해당 신호가 ECU로 전송되고, ECU는 센서의 피드백 데이터를 기반으로 해당 재생 전략과 요소 분사 전략을 실행합니다. 전원 전압은 5V이며, 온도 측정 범위는 -40℃에서 900℃입니다.
차압 센서
촉매 변환기 내 DPF 공기 흡입구와 배출구 사이의 배기 배압을 감지하여 해당 신호를 ECU로 전송하여 DPF 및 OBD 모니터링 기능을 제어하는 데 사용됩니다. 전원 전압은 5V이며, 작동 환경 온도는 -40~130℃입니다.
센서는 디젤 차량 배기가스 처리 시스템에서 중요한 역할을 하며, 환경 규제를 충족하고 대기질을 개선하기 위해 배출가스를 모니터링하고 제어하는 데 도움을 줍니다. 센서는 배기가스 온도, 압력, 산소 농도, 질소산화물(NOx)에 대한 데이터를 제공하며, 엔진 제어 장치(ECU)는 이 데이터를 활용하여 연소 과정을 최적화하고 연비를 개선하며 배기가스 처리 부품의 수명을 연장합니다.
자동차 산업이 배출가스를 줄이고 대기 질을 개선하는 데 계속 주력함에 따라, 이러한 목표를 달성하려면 고급 센서의 개발과 통합이 매우 중요합니다.