DPF 장치 소개

 

 

DOC(Diesel Oxidation Catalyst)-디젤 산화 촉매

디젤 산화 촉매의 성분은 백금,망간,세륨으로 구성되어있고 백금은 배기열에 의해 일산화 질소를 이산화 질소로 바꿔준다. (일반 재생)

이산화 질소는 카본 수트를 제거하며 소멸되지만 일산화 질소는 대기중으로 방출된다.

망간과 세륨은 백금이 한군데로 뭉치는 현상을 줄이기 위한 역할이다.

 

DPF(Diesel Particulate Filter)-디젤 초미립자 필터

현재 매연저감장치를 부착한 가장 큰 이유는 초미세먼지(PM-2.5)를 제거하기 위해서이다.

예전에 없던 초미세먼지가 많이 발생하는 이유는 직분사하는 자동차의 연소실 온도(예전 500°c 현재 2,000°c)가 높아질수록 숨쉬는 공기(78%질소-N2,21%산소-O,1%기타)속의 안정된 질소가 불안정해지며 산소와 결합해서 일산화 질소(NO)와 이산화 질소(NO2)로 바뀐다.

바뀐 일산화 질소와 이산화 질소를 질소 산화물(NOx)이라고 한다.

NOx는 오존과 결합하여 질산으로 바뀌고 암모니아와 결합 질산암모늄으로 바뀐다. 

노약자와 폐질환자,심혈관 질환자에게는 치명적이다.

1년에 700만명을 조기 사망시키는 초미세먼지를 잡기 위해서 부착된 매연 저감 장치의 하는 일을 알아보겠다.

 

DOC와 마찬가지로 백금,망간,세륨이 들어있으나 함량은 1/10 정도이다. 차압 센서를 활용하여 포집된 입자상 물질(카본 수트,황)을 연료의 후분사로 태워준다. (강제 재생)

강제 재생 횟수가 10번이라면 백금 촉매의 일반재생으로 7번으로 줄어든다.

연비도 줄이고 질소 산화물의 방출도 줄이는 백금 촉매이다.

DPF의 역활은 엔진 배기 가스중의 입자상 물질(주로 탄소알갱이, 검댕이, 카본)을 걸러내어 그 입자상 물질이 대기중으로 배출되지 못하도록 한다.

DOC와 DPF의 촉매 역할은 매연의 카본을 낮은 배기온도에서 태워준다. 즉, 산화 촉매(백금,망간,세륨등)를 이용하여 낮은 배기 온도에서 DPF에 쌓인 카본(매연의 주성분)을 주행중에도 태워서 줄여준다.

 

DPF에 CARBON SOOT(검댕이) 가 쌓이면 차압센서가 이를 감지하고 강제 재생이 실행되는데 실행시 온도는 500°c~600°c 이다.

이때 사용되는 연료 소모량은 버스의 경우 1번 재생시 4~5리터의 경유가 소모된다.

강제 재생을 10번 할때 백금 촉매가 제 역할을 하면 7번으로 줄어들기에 연비하고 밀접한 연관이 있다.

DPF내에 ASH(검댕이 타고 남은 재)가 쌓이면 이때에도 차압이 떨어져 강제 재생 횟수가 빈번해지기에 연비가 떨어진다.

변비가 걸린(배기 시스템에 검댕이나 Ash등 장애물로 인해 배기가스 배출이 원활치않은) 차량은 가속시 엔진에 무리가 가는 이유 이기도 하다.

DPF 클리닝에서 담체를 손상시키면 매연이 방출되고, 백금 촉매등이 떨어져나가면 강제 재생이 빈번해지는 것이다.

담체의 손상없이 ASH를 확실하게 제거하면 5%의 연비가 상승하는 이유이다.

 

신차의 경우 강제 재생을 10회를 시행할때 백금 촉매가 자연재생을 하였기에 3회가 줄어들어서 7회의 강제 재생을 한다.

DPF 클리닝시 ASH를 확실히 제거해야하고 산화 촉매에 손상을 주면 안되는 이유이다.

 

[자연 재생]

DPF 내부의 디젤산화촉매(백금,망간,세륨)를 이용하여 포집된 PM을 산화하여 배출합니다.

촉매에 스케일이 쌓이거나 에이징이 되면서 자연히 성능이 떨어진다.

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[강제 재생 (수동재생)]

연료 등의 불완전 연소로 인해 PM(carbon soot, 산화물 등)이 Filter 내부에 누적되고 그로인해 Filter의 앞뒤 센서에서 측정되는 압력이 다를 경우, 연료를 분사하여 300℃ 이상의 고온을 발생시켜 Carbon soot 를 태워 제거하고 Filter의 기능을 정상화 시킨다.

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DPF 클리닝이란?

DPF에 쌓인 PM 카본 등은 재생(버닝) 후 남은 ASH(재)가 배기가스 온도에 의해 DPF에 달라붙어 떨어지지 않는다. 달라붙은 ASH를 제거하지 않으면 DPF 차압센서는 그 압력수치로 인해 PM 카본이 쌓인 것으로 인식하여 강제재생이 빈번하게 이루어지고 이로 인해 DPF 손상으로 수명단축과 DPF 기능저하와 연비저하 (1회 강제 재생시 4~5L의 경유가 소모됨) 및 출력저하로 이어진다.

따라서 DPF는 매 100,000km 마다 받드시 전문적인 클리닝을 받아야 한다.

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DPF 클리닝의 잘못된 종래의 방법

(1) 흡기밸브에 DPF 클리너 주입 (DPF 미탈착) : 효과 미미 (대표적인 상술로 소비자들로부터 외면을 받고 있는 방식)

 

(2) DPF를 탈착하여 물(스팀, 물대포)로 세척하는 방법 : 세척효과 미미

 

(3) 건식방법 (고온의 오븐에 DPF를 넣고 태우는 방식) :

①절단후 용접해야 하기 때문에 품질에 손상을 준다. ②시간이 오래 걸린다. ③배압측정<재생<블라스팅<노즐링<블라스팅<배압측정<건조의 과정을 거칠 때 마다 촉매를 이동시켜야 한다. ④오븐기에서 건조시간이 오래 걸린다. (작은 DPF는 4~8시간, 트럭 및 버스 DPF는 10시간 소요). ⑤고온과 직접적인 고압에 의해 촉매에 코팅된 활성 금속에 손상을 준다.

 

(4) 화학용 세제를 사용하는 방법 : 베이킹 소다와 중성 세제로 클리닝하는 경우 DPF에 손상이 발생한다. (2018년 손상 테스트완료) 고체 상태인 재료는 물과 만나서 반응을 하며 클리닝이 되고 물에 희석하고 1시간 정도 지나면 반응이 끝나서 효과가 뚝 떨어진다. 이는 물과 반응을 하며

클리닝이 되는 것인데 백금,망간,세륨등의 고가의 촉매가 떨어져나간다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

              

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