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Jul 30, 2023

디젤 미립자 필터란 무엇입니까? PH 설명

디젤 연소의 주요 부산물 중 하나는 입자상 물질입니다.

디젤 연소의 눈에 띄는 부산물 중 하나는 주로 연소되지 않은 연료에 의해 형성된 그을음으로 구성된 미립자 물질입니다. 이 그을음은 다른 미립자 물질 및 연소 부산물과 함께 짙은 검은 연기로 배출됩니다. 일반적으로 엔진에 과부하가 걸릴 때 발생합니다.

그을음과 디젤 엔진에서 배출되는 기타 미세 입자는 섭취할 경우 유해하며 폐 손상 및 암과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다. 특히 도시 지역에서는 엄청난 양의 디젤 차량이 대기 오염 관련 질병에 크게 기여합니다. 배기가스 흐름에서 이러한 미립자를 필터링하는 방법이 1960년대 후반에 연구되기 시작하여 미립자 필터가 개발되었습니다. 예를 들어 최초의 생산 자동차 시스템은 Mercedes-Benz의 캘리포니아 시장 1985 300D에서 제공되었습니다.

나중에 '디젤 미립자 필터'(DPF)로 알려지게 된 시스템은 배기 그을음을 필터 어셈블리에 가두는 방식에 의존했습니다. 필터가 가득 차면 '재생' 주기가 수행됩니다. 이 공정은 미립자 필터의 온도를 높은 수준으로 높여서 원하지 않는 저장된 부산물이 연소되고 산화된 다음 덜 유해한 이산화탄소로 방출됩니다.

디젤이 대중화되고 도시의 혼잡이 점점 더 불쾌한 공기 질 문제로 이어지면서 DPF의 사용이 더욱 널리 보급되었습니다. 2009년에는 배기가스 규제가 계속 강화되면서 모든 신차 디젤 차량에 디젤 미립자 필터 장착이 필수가 되었습니다.

미립자 필터는 어떻게 작동하나요? 디젤 매연 필터 내부에는 그을음 입자를 포집하는 역할을 하는 요소인 '필터 기판'이라는 구조가 있습니다. 일반적으로 세라믹 재료로 만들어지며 벽은 다공성인 경우가 많습니다. 두 가지 일반적인 형태의 설계가 사용됩니다: 벽 흐름 필터와 부분 흐름 필터. 첫 번째는 필터의 다공성 벽을 통해 흐르는 모든 배기 가스와 관련되어 있어 미립자를 효과적으로 제거하지만 어셈블리가 쉽게 막힐 수 있습니다. 부분 흐름 필터에는 흐르고 엮이는 채널이 포함되어 있습니다. 따라서 배기 가스의 방향이 빠르게 바뀌면 기판 벽에 그을음이 쌓이게 됩니다. 이 필터는 쉽게 막히지는 않지만 효과는 훨씬 떨어집니다.

두 경우 모두 기본 원칙은 동일합니다. 엔진의 배기가스는 디젤 미립자 필터로 공급되고 가스는 내부의 다공성 물질이나 채널을 통해 흐릅니다. 배기 흐름의 입자는 필터의 벽이나 채널을 통과할 수 없으므로 DPF 내에 쌓이고 나머지 배기 가스는 배기관 밖으로 나옵니다.

확인하지 않은 채 방치된 DPF의 침전물은 결국 필터 어셈블리를 막아 심각한 성능 문제를 일으킬 수 있습니다. 필터를 자동차에서 분리하지 않고 청소하기 위해서는 '재생'이라는 과정이 진행됩니다. 여기에는 내부에 저장된 잔해물이 연소되어 가스 형태, 일반적으로 이산화탄소로 산화되는 지점까지 미립자 필터 내부 온도를 높이는 것이 포함됩니다. 단순히 그을음을 대기로 방출하는 것보다 덜 유해한 배출을 생성하는 이 과정은 수동적으로 또는 적극적으로 발생할 수 있습니다.

수동 재생은 배기 가스 온도가 필터 내의 물질을 태울 만큼 충분히 높을 때 발생합니다. 이러한 상황은 자동차가 고속도로 속도로 주행할 때 경험할 수 있으며, 그 결과 운전자가 그 과정을 볼 수 없습니다. 반면에 능동 재생에는 필터 내의 온도를 인위적으로 높이는 것이 포함됩니다. 한 가지 접근 방식은 엔진의 동작을 변경하는 것입니다. 예를 들어 분사 과정을 지연시켜 배기가스에서 연소가 계속되고 필터를 가열하는 것입니다. 대안적으로, 가열 시스템이나 연료가 배기가스에 직접 주입되어 시스템 내에서 연소되어 온도를 높일 수도 있습니다.

운전자가 지속적으로 짧은 주행만 하는 등의 경우에는 필터가 재생될 기회를 얻지 못할 수도 있습니다. 이로 인해 궁극적으로 차단되어 엔진 성능이 저하되고 문제가 발생합니다. 결과적으로 많은 기술자들이 DPF를 청소하기 위해 강제로 재생성을 시킬 수 있습니다. 미립자 필터는 문제가 될 수 있지만 적어도 효율적입니다. 한 제조업체는 벽 흐름 필터가 엔진에서 배출되는 그을음 입자의 90% 이상을 포착한다고 주장합니다.