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Jul 24, 2023

디젤

NOx를 제거하기 위해 디젤 연료를 사용하는 경우에는 미묘한 균형이 있습니다.

캘리포니아 대기 자원 위원회(California Air Resources Board)의 엄격한 2027년 질소 산화물(NOx) 표준을 충족하기 위해 디젤 연료를 사용하여 NOx 배출을 제거하는 데는 미묘한 균형이 있지만, 수많은 테스트를 거친 후 Eaton과 Tenneco는 공동으로 생산한 통합 배기 장치로 성공을 보고하고 있습니다. 열 관리 시스템.

2021년 3월 파트너십에 이어 두 회사는 이산화탄소를 발생시키지 않고 CARB의 2027년 NOx 요구 사항인 0.02g/bhp-hr을 충족하기 위해 디젤 연료 배기 버너를 사용하여 NOx를 열적으로 낮추는 방법을 자세히 조사하기 시작했습니다.

그들은 배기 버너 시스템, 실린더 비활성화 및 소등 선택적 배기 촉매 감소 기능을 갖춘 2020 Cummins X15 엔진에서 성공을 거두었습니다. Southwest Research Institute의 저부하 사이클(LLC) 테스트 중에 NOx는 0.02g/bhp-hr로 떨어졌고 C02는 중립을 유지했습니다. (CARB의 2027 LLC 요구 사항은 .05g/bhp-hr, 즉 현재 표준보다 90% 감소한 것입니다.)

[관련: ATA 패널이 배출 감소, 지속 가능성에 대해 논의]

CARB가 2027년에 .02g/bhp-hr로 설정한 FTP(연방 테스트 절차) 고강도 과도 사이클 동안 NOx는 .01g/bhp-hr로 훨씬 더 떨어졌습니다. 그러나 CO2는 0.9% 증가했습니다.

Eaton의 수석 수석 엔지니어인 Jim McCarthy는 Tenneco가 공동 주최한 배기 버너에 대한 웹 세미나가 끝난 후 CCJ에 "CO2가 규제되지 않더라도 중요하다는 사실을 무시할 수 없습니다"라고 말했습니다. McCarthy는 "이틀 더 테스트하면" CO2가 최소한 중립 수준으로 떨어질 것이라고 "완전히 확신한다"고 덧붙였습니다.

Eaton과 Tenneco는 1.5리터 이하의 소형 엔진용 Eaton의 TVS V180 송풍기에서 배기열 관리 시스템용 공기원을 개발했습니다. Eaton 웹사이트에서 Cold Start Thermal Unit Air Source라고 불리는 이 송풍기는 "최적의 후처리 온도를 유지하기 위해 효율적이고 정밀하게 제어"할 수 있는 전기 모터(12볼트 또는 24볼트)와 쌍을 이룹니다.

송풍기는 Tenneco에서 제공한 버너에 공기를 공급하며 이 버너도 점화기에 공급됩니다. 배기버너는 디젤미립자필터(DPF) 바로 앞에 장착된다.

McCarthy는 "DPF 앞의 버너 조합은 세게 치고 하류에 균일한 열 흐름을 제공할 수 있는 탁월한 구성입니다."라고 말했습니다.

Eaton과 Tenneco가 개발한 디젤 연료 배기 버너의 정격은 대략 50kW인 반면, Eaton이 개발한 48V 전기 히터는 10kW에 달하는 컨트롤러입니다. Tenneco의 수석 엔지니어링 관리자인 Tom Harris는 "결국 전기 히터는 [디젤] 버너에 비해 배기 시스템에 열을 전달하는 데 훨씬 덜 효율적입니다."라고 말했습니다. "파워트레인이 풀 하이브리드가 되고 전기 히터를 위한 일부 에너지를 회수할 수 있는 기회가 생긴다면 이것이 유일한 솔루션입니다."Eaton/Tenneco

McCarthy는 Tenneco의 수석 엔지니어링 관리자인 Tom Harris와 협력하여 배기 버너 가열에 대한 2단계 접근 방식을 개발했습니다. 냉간 시동 시 버너는 화씨 572도(섭씨 300도)까지 빠르게 가열되어 저온 후처리 시스템에서 흔히 발생하는 높은 NOx 수준을 제거합니다. 엔진이 정상 작동 온도에 도달하면 버너는 후속 SCR 온도를 화씨 356~392도(섭씨 180~200도)로 유지하기 위해 켜짐/꺼짐 접근 방식을 취합니다.

Harris는 "이 2단 임계값을 사용하는 기본 접근 방식은 기본적으로 배기관 NOx, CO2 또는 버너에서 소비되는 연료 간의 균형을 관리하는 온-오프 스위치입니다."라고 말했습니다.

특히 더 높은 수준에서 버너 온도 관리는 시스템 성공의 핵심입니다.

"온도는 양날의 검입니다. NOx를 줄이기 위해 뜨겁게 만들고 싶지만 너무 빨리 뜨거워지고 너무 뜨겁게 유지하면 환원제인 암모니아 저장 공간이 손실될 수 있습니다. SCR입니다."라고 McCarthy는 설명했습니다.

"그래서 실제로 전략은 신속하게 강타하고 온도를 올린 다음 버너를 끄는 것입니다. 모든 것을 안정화시킨 다음 암모니아가 SCR에 머무르는 관리 가능한 '뜨거운 상태 유지 모드'에 도달하면 엄청난 NOx 감소 효과를 얻고 있습니다.”라고 McCarthy는 계속 말했습니다.