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디젤 미립자 필터(DPF)는 디젤 엔진의 배기 흐름에서 그을음과 재 입자가 테일 파이프를 빠져나가기 전에 이를 포착하는 배기 후처리 장치입니다. 이는 배기 시스템에 위치하여 다공성 벽 구조를 통해 배기 가스를 강제로 통과시켜 공기를 오염시킬 수 있는 미세한 입자를 가두어 줍니다. 엔진 제조업체들은 EPA의 2007년 대형 배기가스 배출 표준을 충족하기 위해 DPF를 장착하기 시작했으며 그 이후로 DPF는 디젤 트럭과 승용차에 장착되어 왔습니다.
디젤 연소는 결코 완벽하게 완료되지 않습니다. 모든 파워 스트로크는 배기 시스템을 통해 이동하는 직경 1미크론보다 작은 작은 그을음 입자를 생성합니다. DPF는 막힌 채널의 벌집을 통해 배기 가스를 강제로 통과시켜 이러한 입자를 차단합니다. 가스는 다공성 벽을 통과하지만 입자는 그렇지 않습니다. 이 설계의 벽 흐름 필터는 일반적으로 배기 흐름에서 85% 이상의 그을음을 제거하며 최적의 조건에서는 거의 100% 효율에 도달할 수 있습니다.
필터는 후처리 장치의 DPF 상류에 있는 디젤 산화 촉매(DOC)와 함께 작동합니다. DOC는 배기가스가 필터에 도달하기 전에 탄화수소와 일산화탄소를 변환하므로 DPF가 더 효과적으로 작업을 수행하고 재생 프로세스를 지원하는 데 도움이 됩니다.
가장 일반적인 DPF 기판 재료는 촉매 변환기 코어에도 사용되는 세라믹 화합물인 코디어라이트입니다. 근청석 필터는 비용 효율적이고 배기 시스템에 포장하기 쉬우며 강력한 여과 효율성을 제공합니다. 트레이드오프는 약 1,200°C의 상대적으로 낮은 녹는점이며, 시스템 제어가 실패할 경우 그을음 부하가 높은 재생 이벤트 중에 문제가 될 수 있습니다.
실리콘 카바이드(SiC)는 두 번째로 가장 일반적인 선택입니다. 녹는점이 2,700°C에 가까워 열을 더 잘 처리하지만 단일 부품으로는 열 안정성이 떨어지므로 더 큰 SiC 필터는 열팽창을 수용하는 특수 시멘트로 연결된 분할 섹션에 내장됩니다. SiC 코어는 코디어라이트보다 가격이 비싸지만 유사한 응용 분야에서 상호 교환이 가능한 경우가 많습니다.
덜 일반적인 대안으로는 더 낮은 배기 배압을 생성하고 입자 수 기준으로 99% 이상의 효율성으로 100나노미터 미만의 초미세 입자를 포집할 수 있는 섬유 세라믹 필터가 있습니다. 한편, 금속 섬유 코어는 재생을 위해 전기적으로 가열될 수 있습니다. 이를 통해 낮은 배기 온도에서도 필터가 스스로 청소될 수 있습니다.
재생은 필터에 쌓인 그을음을 태우는 과정입니다. 재는 산화될 수 없고 물리적으로 청소해야 하며 그렇지 않으면 필터를 교체해야 하기 때문에 재생은 특히 높은 온도에서 이산화탄소와 수증기로 변환하여 그을음을 목표로 합니다. 세 가지 모드가 있습니다:
이는 운전자의 입력이나 엔진 개입 없이 일반 주행 중에 자동으로 발생합니다. 지속적인 고속도로 속도나 무거운 짐을 싣는 동안 배기가스 온도가 충분히 높아지면 열이 그을음 입자를 CO2로 변환하여 필터 벽을 무해하게 통과시킵니다. 고속으로 고속도로를 달리는 완전 부하 세미 자동차는 교과서적인 패시브 재생 시나리오입니다. 패시브 재생이 완료되려면 승용차가 주기적으로 30~45분 동안 약 50~60mph의 속도에 도달하고 유지해야 합니다.
운전 조건에서 수동 재생을 위한 충분한 열이 발생하지 않으면 엔진 관리 시스템이 대신합니다. DPF의 업스트림 및 다운스트림 센서는 배압과 온도를 모니터링합니다. 그을음 축적이 설정된 임계값에 도달하면 시스템은 배기 흐름에 연료를 분사합니다. 이 연료는 DOC를 통과하여 산화되고 그을음을 연소하는 데 필요한 열을 생성합니다. 활성 재생 중 배기가스 온도는 1,500°F에 도달할 수 있습니다. 이 과정은 차량이 움직이는 동안 자동으로 실행되며 대부분의 운전자는 대시보드 표시등을 통해서만 이를 알 수 있습니다.
차량이 짧은 저속 주행에 대부분의 시간을 소비하는 경우 수동 및 능동 재생이 그을음 축적을 따라잡지 못할 수 있습니다. 필터가 임계 제한 수준에 도달하면 강제 재생이 필요해집니다. 차량은 정지해 있고, 주차 브레이크가 걸려 있고, 변속기가 중립에 있고, 엔진이 작동 온도에 있어야 합니다. 운전자나 기술자는 대시보드 스위치나 진단 스캔 도구를 통해 사이클을 시작합니다. 이 과정은 엔진 및 주변 조건에 따라 20분에서 1시간 정도 소요됩니다. 배기 온도가 극도로 높아질 수 있으므로 주차 재생을 시작하기 전에 항상 배기구가 구조물, 초목 및 가연성 물질로부터 멀리 떨어져 있는지 확인하십시오.
대시보드의 주황색 DPF 경고등은 필터에 주의가 필요하다는 첫 번째 신호입니다. 이 표시등을 무시하면 차량은 막힌 필터로 인해 생성되는 높은 배압으로부터 엔진과 터보를 보호하기 위해 절전 모드(림프 모드라고도 함)로 들어갈 수 있습니다.
DPF 막힘의 일반적인 원인은 다음과 같습니다:
원유나 디젤이 배기가스로 유입되는 터보차저나 연료 분사기 고장으로 인해 DPF가 오염되고 조기에 막힐 수도 있으며, 이로 인해 전문적인 청소나 교체가 필요할 수 있습니다.
새로운 OEM 디젤 미립자 필터의 가격은 일반적으로 차량 및 엔진 플랫폼에 따라 $3,000~$10,000입니다. 주행거리가 긴 구형 트럭의 경우 이 비용이 차량 가치를 초과하는 경우가 많습니다. 전문적인 청소는 비용이 훨씬 저렴하며, 재 축적으로 인해 되돌릴 수 없는 손상이 발생하지 않은 경우 필터 성능을 복원할 수 있습니다. 청소에는 일반적으로 필터를 제거하고 압축 공기 또는 열 오븐 공정을 사용하여 채널에서 재를 제거하는 작업이 포함됩니다.
한 가지 중요한 참고 사항:DPF는 특정 엔진 및 배기가스 보정에 적합한 부품이어야 합니다. 크기가 작거나 일치하지 않는 필터는 법적 배출 요구 사항을 충족하지 않으며 지속적인 오류 코드를 유발할 수 있습니다.
DPF 경고등이 켜진 상태에서 운전할 수 있나요? 수동 재생이 완료될 수 있는 고속도로에 도달하기 위해 잠깐 운전할 수 있지만, 빛을 무시한 채 저속으로 계속 운전하면 완전히 막힐 위험이 있습니다. DPF가 완전히 막히면 차량이 림프 모드로 들어가 잠재적으로 터보차저나 엔진이 손상될 수 있습니다.
DPF는 얼마나 자주 재생성해야 하나요? 운전주기에 따라 다릅니다. 주로 고속도로 주행을 하는 차량은 수백 마일마다 수동적으로 재생될 수 있습니다. 주로 짧은 여행에 사용되는 제품은 능동적 또는 강제 재생이 더 자주 필요할 수 있습니다. 그을음 부하량에 따라 달라지므로 고정된 간격은 없습니다.
DPF를 제거하는 것이 합법적인가요? 아니요. DPF를 의도적으로 삭제, 비활성화 또는 변조하는 것은 EPA에 의해 금지되며 패배 장치 제조업체 및 소매업체에 최대 100만 달러의 벌금이 부과됩니다. 개인 차량 소유자도 상당한 처벌을 받을 수 있습니다.
DPF는 얼마나 오래 지속되나요? 적절한 유지 관리를 통해 많은 DPF는 차량 수명 동안 지속됩니다. Cummins ISX15 플랫폼과 같은 고강도 애플리케이션의 필터 청소 간격은 수십만 마일로 측정됩니다. 올바른 오일과 고품질 연료를 사용하고 과도한 단거리 주행을 피하면 필터 수명이 상당히 연장됩니다.
DPF를 교체하는 대신 청소할 수 있나요? 예, 많은 경우에 그렇습니다. 재는 압축 공기나 열 청소 오븐을 사용하여 제거할 수 있습니다. 완전히 산화되지 않은 그을음도 전문적인 청소에 반응할 수 있습니다. 그러나 폭주 재생으로 인해 기판이 갈라지거나 녹은 경우에는 청소를 해도 복원되지 않으며 교체가 필요합니다.
DPF를 좋은 상태로 유지하는 것은 올바른 오일을 사용하고, 고품질 디젤로 연료를 공급하고, 재생 사이클을 완료할 수 있도록 엔진 작동 시간을 충분히 제공하는 것부터 시작됩니다. 교체용 DPF 또는 관련 배기가스 후처리 구성품이 필요한 경우 CarParts.com에서 디젤 차량을 다시 도로로 운행할 수 있는 부품을 찾으실 수 있습니다. 지금 전체 카탈로그를 쇼핑하고 귀하의 라이딩에 딱 맞는 제품을 찾아보세요.
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