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대형디젤엔진용 SDPF와 DPF-SCR촉매의 NOx 정화 특성 비교 연구
배창현(ChangHyeon Bae),유동규(Donggyu Yu),고아현(Ahyun Ko),장진영(Jinyoung Jang),우영민(Youngmin Woo),이영재(Youngjae Lee),임옥택(Ocktaeck Lim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
본 연구에서는 기존 DPF와 SCR을 조합한 시스템과 앞 시스템의 SCR과 동급인 바나듐(V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 계열 촉매를 코팅을 한 SDPF 시스템의 NOx 정화특성을 엔진 및 배출가스 실험을 통하여 확인하였다. 실험의 목적은 측정된 결과로 두 시스템의 정화 효율을 비교하고 정화효율이 비슷하여 SDPF로 대체되었을 때 후처리 장치가 차지하는 공간이 감소하는 이점에 대하여 연구하였다. 후처리 장치의 차지하는 공간이 감소에 따라 후처리 시스템의 무게 또한 감소하여 차량 경량화의 영향까지 기대하였다. 실험의 평가조건에서는 정속 운전조건과 천이 및 정속모드 시험을 실시하였다. 정속운전 조건에서는 우레아의 분사조건과 NOx정화효율을 분석하여 최적의 촉매운전 및 제어조건을 설정하였다. 모드시험에서는 각 촉매의 상태에 따른 우리아 소비량과 NOx정화효율을 분석하였다. 정속운전 시험의 경우 모든 시스템은 엔진 rpm 1500rpm에서 SDPF 내부 온도가 200℃에서 350℃까지 50℃ 간격으로 실험되었으며 화학량론적으로 계산된 NOx와 암모니아가 완전히 반응하는 Urea 분사량을 기준으로 40% ~ 120%까지 분사량을 달리하며 NOx 정화성능을 확인하였다. 구해진 온도 별 NOx 정화성능을 바탕으로 모드시험 시 암모니아 분사량을 설정하여 Cold WHTC, Hot WHTC 모드시험을 수행하였다. 정속 모드에서 SDPF 시스템의 NOx 정화효율이 DPF과 SCR을 조합한 시스템보다 정화특성이 향상됨을 보였다. 또한 모드 시험에서는 두 시스템의 NOx 정화특성이 거의 비슷하였다. 나온 결과들을 토대로 분석하였을 시 DPF와 SCR을 조합한 시스템과 SDPF 시스템의 NOx 정화 성능이 비슷함을 볼 수 있었다. DPF와 SCR조합 시스템을 대체하여 SDPF 시스템을 사용 시 NOx 정화 성능은 비슷하지만 자동차 내 후처리 시스템이 차지하는 공간의 비율을 줄어들고 또한 무게 또한 감소하여 연비향상의 도움이 된다고 볼 수 있다.
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DME 고압연료펌프의 플런저 TDC 도달 타이밍과 DME 인젝터의 분사 타이밍 차이에 따른 커먼레일 압력 특성 연구
배창현(Changhyeon Bae),유동규(Donggyu Yu),우영민(Youngmin Woo),표영덕(Youngdug Pyo),신영진(Youngjin Shin),고아현(Ahyun Ko),정용진(Yongjin Jung),조종표(Chongpyo Cho),김강출(Gangchul Kim),장진영(Jinyoung Jang),임옥택(Octeck Lim) 한국자동차공학회 2023 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2023 No.5
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Donggyu Yu(유동규),ChangHyeon Bae(배창현),Ahyun Ko(고아현),Jinyoung Jang(장진영),Youngmin Woo(우영민),Youngjae Lee(이영재),Ocktaeck Lim(임옥택) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
The effect of NOx conversion rate according to change amount of vanadium in SDPF for heavy duty diesel engine was confirmed with experiments. Vanadium-based catalysts are widely used as SCR systems for heavy duty diesel engines due to their high catalytic efficiency, economy, and sulfur resistance. In addition, there is a method using SDPF; in which the DPF is coated for reducing NOx on a catalyst. In this study, SDPF coated on the catalyst (vanadium) at a level of 43% and 100% of catalyst amount per volume, compared to commercial products was used. In the experiment test, the evaluation has constant speed operating conditions, transient and steady-state mode. In the constant speed operation conditions, the optimum catalyst operation and control conditions were set by analyzing the injection conditions of urea and the NOx conversion efficiency; and in the mode test, urea consumption and NOx conversion efficiency were analyzed according to the state of each catalyst. All systems were tested with the internal temperature of SDPF from 200℃ to 350℃ at 50℃ intervals at 1500rpm, and the injection amount was varied from 40% to 120% based on the amount of urea injection; in which NOx and ammonia react completely and can confirm the NOx conversion performance. The WHTC and WHSC mode tests were performed by setting the amount of urea injection during the mode test based on the obtained NOx conversion performance for each temperature. In each mode, the NOx conversion efficiency was reduced to 43% of the commercial product in the amount of vanadium. But the NOx conversion rate showed similar performance, thus securing the economic feasibility of SDPF by reducing the amount of vanadium.
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