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KR20180124343A - Multi-layer type gpf(gasoline particulate filer) and method for manufacturing of the gpf, exhaust gas treatment system for gasoline engine having the gpf, and method for judging of distribution of pore in the gpf - Google Patents

Multi-layer type gpf(gasoline particulate filer) and method for manufacturing of the gpf, exhaust gas treatment system for gasoline engine having the gpf, and method for judging of distribution of pore in the gpf Download PDF

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Publication number
KR20180124343A
KR20180124343A KR1020170058676A KR20170058676A KR20180124343A KR 20180124343 A KR20180124343 A KR 20180124343A KR 1020170058676 A KR1020170058676 A KR 1020170058676A KR 20170058676 A KR20170058676 A KR 20170058676A KR 20180124343 A KR20180124343 A KR 20180124343A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
coating step
filter wall
gpf
coated
Prior art date
Application number
KR1020170058676A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
권충일
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170058676A priority Critical patent/KR20180124343A/en
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Abstract

The present invention relates to multilayered gasoline particulate filter (GPF) coated with a catalytic material in multiple times so that the flow of exhaust gas can evenly be distributed over the whole area without being concentrated in a specific region. The present invention further relates to a production method thereof. According to the present invention, the multilayered GPF, which is made of a porous material and collects particulate matters (particle number, PN) introduced into at the pore, comprises a filter wall (21) which made of a porous material and through which the exhaust gas discharged from an engine (1) passes from the inside to the outside, and the catalytic material functioning as a three-way catalyst is coated on the inner wall of the filter wall (21) at least twice to form a plurality of catalyst layers. The production method comprises the following steps: a filter wall preparation step (S110) of preparing the filter wall (21) having a tubular shape and a highly porous structure; a first catalyst coating step (S110) of coating the inside of the filter wall (21) with the catalyst material to form a first catalyst layer (22); and a second catalyst coating step (S120) of forming a second catalyst layer (23) by further coating the catalyst material on the first catalyst layer (22) formed in the first catalyst coating step (S110).

Description

다층구조의 GPF 및 이의 제조방법, 상기 GPF를 포함하는 가솔린 엔진의 배기처리시스템, 그리고 상기 GPF의 기공분포 판정방법{MULTI-LAYER TYPE GPF(GASOLINE PARTICULATE FILER) AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE GPF, EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM FOR GASOLINE ENGINE HAVING THE GPF, AND METHOD FOR JUDGING OF DISTRIBUTION OF PORE IN THE GPF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a GPF having a multi-layer structure and a method of manufacturing the same, an exhaust treatment system of a gasoline engine including the GPF, and a method of determining a pore distribution of the GPF. TREATMENT SYSTEM FOR GASOLINE ENGINE HAVING THE GPF, AND METHOD FOR JUDGING OF DISTRIBUTION OF PORE IN THE GPF}

본 발명은 배기가스의 흐름이 특정 영역에 집중되지 않고, 전체 영역을 통하여 고르게 분포될 수 있도록 촉매물질을 복수회로 코팅한 다층구조의 GPF 및 이의 제조방법, 상기 GPF를 포함하는 가솔린 엔진의 배기처리시스템, 그리고 상기 GPF의 기공분포 판정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-layered GPF having a plurality of layers of a catalyst material coated thereon so that the flow of exhaust gas is not concentrated in a specific region but can be evenly distributed throughout the entire region and a manufacturing method thereof, System, and a method for determining the pore distribution of the GPF.

차량으로부터 배출되는 각종 배출물의 규제는 그 종류는 증가하고 있고, 배출량은 점차 감소하는 추세로 강화되고 있다.Various kinds of emissions from vehicles are being regulated, and the amount of emissions is being gradually increased.

상기 배출물중에는 입자상 물질인 PN(Particle Number)에 대한 규제도 점차 강화되고 있고, 실도로 배기규제인 RDE(Real Driving Emission)의 적용에 따라 가솔린 엔진, 특히 GDI(gasoline direct injection)엔진에 대한 규제 대응이 필요하다.Regulations for Particulate Numbers (PN), which are particulate matter, are gradually being strengthened in the above emissions. Regulation for gasoline engines, especially GDI (gasoline direct injection) engines, is being implemented in response to the application of RDE (Real Driving Emission) Is required.

이러한 PN규제에 대응하기 위하여 GDI엔진이 탑재된 차량의 경우, 엔진의 연소개선을 통하여, 엔진으로부터 연소후 배출되는 PN을 저감시키는 연구와 함께, 엔진으로부터 배출된 PN을 후처리를 통하여 저감시키는 연구가 병행되고 있다.In the case of a vehicle equipped with a GDI engine to cope with such a PN regulation, studies have been made to reduce the number of PNs discharged after combustion from the engine by improving the combustion of the engine and to reduce the number of PNs discharged from the engine through post- .

상기 PN을 후처리하는 방법의 일례로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 엔진(1)으로부터 배출된 배기가스를 배출시키는 배기관(2)에서 WCC(Warm-up Catalytic Converter, 10)의 하류에 GPF(gasoline particulate filter)를 설치하고, 상기 GPF(20)에서 상기 엔진(1)으로부터 배출되는 PN을 포집하는 기술이 개발중에 있다.1, an exhaust pipe 2 for exhausting the exhaust gas discharged from the engine 1 is disposed downstream of a WCC (Warm-up Catalytic Converter) 10, A technique of installing a gasoline particulate filter (GPF) and collecting the PN discharged from the engine 1 in the GPF 20 is under development.

상기 GPF(20)는 종래의 삼원촉매(TWC, three way catalyst)의 역할도 함께 담당해야 하므로, 상기 GPF(20)에는 상기 TWC촉매 물질이 코팅된다.Since the GPF 20 should also function as a conventional three way catalyst (TWC), the GPF 20 is coated with the TWC catalyst material.

상기 GPF(20)는 통상적으로 코디어라이트(cordierite) 필터를 이용하여 제조되는데, 상기 코디어라이트 필터는 벽면에 매우 복잡한 형태와 크기를 갖는 기공을 포함하고 있다. 상기 GPF(20)에 CO, HC, NOx의 저감을 위해 코팅되는 TWC촉매 물질은 상기 코디어라이트 필터의 벽면에 고르게 분포해야 상기 PN이 포집되도록 해야 한다.The GPF 20 is typically fabricated using a cordierite filter, which includes pores having a very complex shape and size on the wall. The TWC catalyst material coated on the GPF 20 for the reduction of CO, HC, and NOx should be evenly distributed on the wall surface of the cordierite filter so that the PN is collected.

즉, 도 3a와 같은 일반적인 필터에서는 기공이 작아 상기 PN이 상기 필터에 포집되지만, 상기 코디어라디트 필터와 같은 고기공성 필터(도 3b 참조)에서는 상기 TWC촉매 물질이 불균일하게 코팅되면, 일부 촉매물질의 코팅이 적거나 코팅되지 않은 영역으로 배기가스의 흐름이 집중되는 현상이 발생한다.That is, in the general filter shown in FIG. 3A, pores are small and the PN is collected in the filter. However, when the TWC catalyst material is nonuniformly coated in the large pore filter (see FIG. 3B) There is a phenomenon that the flow of the exhaust gas concentrates in a region where the coating of the catalyst layer is less or uncoated.

도 4에는 상기 GPF(20)를 길이방향을 따라 절개한 후의 단면사진이 도시되어 있는데, 상기 GPF(20)의 입구는 TWC촉매 물질이 포함된 촉매물질이 상기 GPF(20)의 기공을 메우고 있지만, 상기 GPF(20)의 중간은 상기 촉매물질이 상기GPF(20) 내에 고르게 코팅되지 않아 기공이 존재하고, 이를 통하여 PN이 외부로 유출된다.4 is a cross-sectional photograph of the GPF 20 taken along the longitudinal direction, wherein the inlet of the GPF 20 is filled with a catalyst material containing TWC catalyst material filling the pores of the GPF 20 In the middle of the GPF 20, the catalyst material is not uniformly coated in the GPF 20, and pores are present, and the PN flows out to the outside.

한편, 도 5에는 종래기술에 따른 GPF(20)에서 위치별 기공의 크기별 분포가 도시되어 있는데, 초기기 필터월(21)에 비하여 분포가 고르지 않음을 알 수 있다.FIG. 5 shows distribution of pore sizes according to positions in the GPF 20 according to the prior art. However, it can be seen that the distribution is uneven compared to the filter media 21 of the superficial filter.

이와 같이, 배기가스가 상기 GPF(20)의 일부 영역으로 집중되면, 크기가 작은 PN입자가 상기 GPF(20)를 통과하여, 외부로 배출되는 문제점이 있다. 외부로 배출되는 PN에 의해 배출물 규제를 충족하지 못하는 것뿐만 아니라, 이로 인하여 대기환경이 악화된다.Thus, when the exhaust gas is concentrated in a part of the GPF 20, PN particles having a small size pass through the GPF 20 and are discharged to the outside. In addition to not being able to meet emissions regulations due to the externally vented PN, this also deteriorates the atmospheric environment.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '배기가스 정화용 파티큘레이트 필터'에 관한 기술이 개시되어 있다.On the other hand, the following prior art document discloses a technique relating to a particulate filter for exhaust gas purification.

KR 10-2012-0007859 AKR 10-2012-0007859 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 필터의 전체 영역을 통하여 촉매물질이 고르게 코팅됨으로써, 상기 촉매물질이 부족하거나 코팅되지 않은 영역을 통하여 PN이 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있는 다층구조의 GPF 및 이의 제조방법, 상기 GPF를 포함하는 가솔린 엔진의 배기처리시스템, 그리고 상기 GPF의 기공분포 판정방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a method and an apparatus for preventing the PN from flowing out to the outside through the region where the catalytic material is insufficient or not coated, It is an object of the present invention to provide a GPF having a multilayer structure and a method of manufacturing the same, an exhaust treatment system of a gasoline engine including the GPF, and a method of determining a pore distribution of the GPF.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층구조의 GPF는, 기공성 재질로 이루어지고, 내부로 유입된 입자상 물질(PN; Particle Number)을 상기 기공에서 포집하는 GPF(gasoline particulate filter)에 있어서, 기공성 재질로 이루어지고, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 내부에서 외부로 관통하는 필터월을 구비하고, 상기 필터월의 내부에 삼원촉매 기능을 하는 촉매물질이 코팅된 제1촉매층과, 상기 제1촉매층에 상기 촉매물질이 추가로 코팅된 제2촉매층이 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a GPF having a multi-layer structure, the GPF comprising: a gasoline particulate filter (GPF) which is made of a porous material and collects particulate matter (PN) A first catalyst layer made of a porous material and having a filter wall through which exhaust gas discharged from the engine penetrates from the inside to the outside, wherein a catalyst material functioning as a three-way catalyst is coated in the filter wall; And a second catalyst layer on which the catalyst material is further coated is formed on the first catalyst layer.

상기 제2촉매층에 코팅된 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.And the catalyst material coated on the second catalyst layer includes a noble metal component.

상기 제1촉매층에 코팅된 촉매물질은 비귀금속 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And the catalyst material coated on the first catalyst layer is made of a non-noble metal component.

상기 제1촉매층에 코팅된 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.And the catalyst material coated on the first catalyst layer includes a noble metal component.

상기 제1촉매층과 상기 제2촉매층은 동일한 촉매물질로 코팅된 것을 특징으로 한다.Wherein the first catalyst layer and the second catalyst layer are coated with the same catalyst material.

상기 촉매층은 상기 필터월의 내부에 코팅되는 것을 특징으로 한다.And the catalyst layer is coated inside the filter wall.

상기 제2촉매층는 상기 촉매물질이 추가되는 또 다른 촉매층이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.And the second catalyst layer is further formed with another catalyst layer to which the catalyst material is added.

상기 필터월은 통형(筒形)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 형성되는 것을 특징으로 한다.And the filter wall is formed in a cylindrical shape.

상기 엔진은 가솔린 GDI(gasoline direct injection) 엔진이고, 상기 GPF는 상기 엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기관에서 WCC의 하류에 설치되는 것을 특징으로 한다.The engine is a gasoline direct injection (GDI) engine, and the GPF is installed downstream of the WCC in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the engine.

한편, 본 발명에 따른 다층구조의 GPF의 제조방법은, 고기공성 구조를 갖는 필터월의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층을 형성하는 제1촉매코팅단계와, 상기 제1촉매코팅단계에서 형성된 제1촉매층에 상기 촉매물질을 추가로 코팅하여 제2촉매층을 형성하는 제2촉매코팅단계를 포함한다.Meanwhile, a method of manufacturing a GPF having a multi-layer structure according to the present invention includes a first catalyst coating step of coating a catalyst material inside a filter wall having a large pore structure to form a first catalyst layer, And a second catalyst coating step of further coating the catalyst material on the formed first catalyst layer to form a second catalyst layer.

상기 제2촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalytic material coated in the second catalyst coating step includes a noble metal component.

상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 비귀금속 성분인 것을 특징으로 한다.The catalytic material coated in the first catalyst coating step is a non-noble metal component.

상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalytic material coated in the first catalyst coating step may include a noble metal component.

상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계의 촉매물질은 동일한 것을 특징으로 한다.Wherein the catalyst material of the first catalyst coating step and the catalyst material of the second catalyst coating step are the same.

상기 필터월은 통형(筒形)으로 형성되고, 상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계에서는 상기 촉매물질을 상기 필터월의 단면에서 반경방향으로 이동시켜 상기 필터월의 내부에 촉매물질이 코팅되게 하는 것을 특징으로 한다.Wherein the filter wall is formed in a cylindrical shape and in the first catalyst coating step and the second catalyst coating step the catalytic material is radially moved in the cross section of the filter wall, Is coated.

상기 제2촉매코팅단계 이후에는, 상기 필터월 내부의 기공분포가 상기 필터월의 길이방향을 따라 미리 정해진 범위 이내로 균일한지를 판단하는 기공분포 판단단계와, 상기 기공분포 판단단계에서 상기 필터월 내부의 기공분포가 균일하지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2촉매코팅단계가 재수행되는 것을 특징으로 한다.A pore distribution determining step of determining whether the pore distribution inside the filter wall is uniform within a predetermined range along the longitudinal direction of the filter wall after the second catalyst coating step, The second catalyst coating step is performed again when it is determined that the pore distribution of the catalyst is not uniform.

또한, 본 발명에 따른 다층구조의 GPF의 제조방법은, 고기공성 구조를 갖는 필터월의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층을 형성하는 제1촉매코팅단계와, 상기 제1촉매층이 형성된 상기 필터월이 상기 필터월의 길이방향을 따라 기공의 분포가 균일해지도록 상기 촉매물질을 추가로 코팅하는 제2촉매코팅단계를 포함하고,The present invention also provides a method of manufacturing a GPF having a multi-layer structure, comprising: a first catalyst coating step of forming a first catalyst layer by coating a catalytic material in a filter wall having a large pore structure; And a second catalytic coating step of further coating the catalytic material so that the filter walls are uniform in distribution of the pores along the longitudinal direction of the filter walls,

상기 제2촉매코팅단계는 상기 필터월에서 기공이 많이 분포하는 부위는 상기 촉매물질을 상기 기공이 적게 분포하는 부위에 비하여 더 많이 코팅하는 것을 특징으로 한다.The second catalytic coating step is characterized in that a portion where a large amount of pores are distributed in the filter wall is coated more than a portion where the pores are less distributed.

상기 제2촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalytic material coated in the second catalyst coating step includes a noble metal component.

상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 비귀금속 성분인 것을 특징으로 한다.The catalytic material coated in the first catalyst coating step is a non-noble metal component.

상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalytic material coated in the first catalyst coating step may include a noble metal component.

상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계의 촉매물질은 동일한 것을 특징으로 한다.Wherein the catalyst material of the first catalyst coating step and the catalyst material of the second catalyst coating step are the same.

상기 필터월은 통형(筒形)으로 형성되고, 상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계에서는 상기 촉매물질을 상기 필터월의 단면에서 반경방향으로 이동시켜 상기 필터월의 내부에 촉매물질이 코팅되게 하는 것을 특징으로 한다.Wherein the filter wall is formed in a cylindrical shape and in the first catalyst coating step and the second catalyst coating step the catalytic material is radially moved in the cross section of the filter wall, Is coated.

상기 제2촉매코팅단계 이후에는, 상기 필터월 내부의 기공분포가 상기 필터월의 길이방향을 따라 미리 정해진 범위 이내로 균일한지를 판단하는 기공분포 판단단계와, 상기 기공분포 판단단계에서 상기 필터월 내부의 기공분포가 균일하지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2촉매코팅단계가 재수행되는 것을 특징으로 한다.A pore distribution determining step of determining whether the pore distribution inside the filter wall is uniform within a predetermined range along the longitudinal direction of the filter wall after the second catalyst coating step, The second catalyst coating step is performed again when it is determined that the pore distribution of the catalyst is not uniform.

다층 구조의 GPF를 포함하는 가솔린 엔진의 배기처리시스템은, GDI(gasoline direct injection) 엔진으로부터 배기되는 배기가스를 처리하는 배기처리시스템에 있어서, 상기 엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기관에 설치되는 WCC(Warm-up Catalytic Converter)와, 상기 배기관에서 상기 WCC를 통과한 배기가스에 포함된 PN을 포집하는 상기 GPF가 설치되는 것을 특징으로 한다.An exhaust gas treatment system of a gasoline engine including a GPF of a multilayer structure includes an exhaust gas treatment system for treating an exhaust gas exhausted from a GDI (gasoline direct injection) engine, the exhaust gas treatment system comprising a WCC Warm-up Catalytic Converter) and the GPF for collecting PN contained in the exhaust gas passing through the WCC in the exhaust pipe.

다층 구조의 GPF의 기공분포 판정방법은, 고기공성 구조를 갖는 필터월의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층을 형성하는 제1촉매코팅단계와, 상기 제1촉매코팅단계에서 형성된 제1촉매층에 상기 촉매물질을 추가로 코팅하여 제2촉매층을 형성하는 제2촉매코팅단계와, 상기 필터월을 상기 필터월의 길이방향을 따라 정해진 간격으로 상기 필터월의 길이방향과 수직한 방향으로 절단하는 필터월 절단단계와, 각각의 절단된 면에서 기공의 분포가 측정하는 기공 분포 측정단계와, 상기 기공의 분포가 미리 정해진 범위이내로 균일한 지를 판단하는 기공분포 판단단계를 포함한다.A method for determining the pore distribution of a GPF of a multi-layered structure includes: a first catalyst coating step of forming a first catalyst layer by coating a catalyst material inside a filter wall having a mexican structure; A second catalytic coating step of coating the catalytic material on the second catalytic layer to form a second catalytic layer; and cutting the filter wall in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filter wall at predetermined intervals along the longitudinal direction of the filter wall A filter wall cutting step, a pore distribution measuring step of measuring a distribution of pores on each of the cut surfaces, and a pore distribution determining step of determining whether the distribution of the pores is uniform within a predetermined range.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다층구조의 GPF 및 이의 제조방법에 따르면, 촉매물질을 여러 번 걸쳐서 코팅하게 되므로, 2번째 코팅시부터는 직전 코팅시까지 코팅이 부족한 영역으로 촉매물질이 집중되어 코팅되므로, 상기 GPF의 전체 영역에 대하여 고르게 촉매물질이 코팅될 수 있다.According to the GPF of the present invention having the above-described structure and the method of producing the same, since the catalyst material is coated over several times, the catalyst material concentrates in a region where the coating is insufficient until the last coating, The catalyst material can be coated uniformly over the entire area of the GPF.

이와 같이, 상기 GPF에 촉매물질이 고르게 코팅되므로, 일부 코팅이 부족하거나, 코팅이 되지 않은 영역을 통하여 PN이 유출되는 현상을 방지할 수 있다.As described above, since the GPF is coated with the catalyst material, it is possible to prevent the PN from being leaked through the region where the coating is insufficient or not coated.

한편, 본 발명에 따른 다층구조의 GPF를 포함하는 가솔린 엔진의 배기처리시스템은, 상기 GPF의 내부에 촉매물질이 고르게 코팅되어 기공이 고르게 분포하므로, 차량에서 최종적으로 배출되는 배기가스에 포함된 PN이 외부로 유출되지 않도록 한다.Meanwhile, the exhaust gas treatment system of the gasoline engine including the GPF of the multi-layered structure according to the present invention is characterized in that since the catalyst material is uniformly coated inside the GPF and the pores are uniformly distributed, To the outside.

또한, 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF의 기공분포 판정방법에 따르면, 상기 GPF 내부의 기공분포를 용이하게 판정할 수 있다.Further, according to the pore distribution determination method of the GPF of the multilayer structure according to the present invention, the pore distribution in the GPF can be easily determined.

도 1은 가솔린 엔진의 배기관에 WCC와 GPF가 설치된 상태를 도시한 개략도.
도 2는 종래 기술에 따른 GPF를 도시한 단면도.
도 3a는 일반적인 필터의 단면을 촬영한 사진.
도 3b는 고기공성 필터의 단면을 촬영한 사진.
도 4는 종래 기술에 따른 GPF에서 구간별로 촉매물질과 기공의 분포를 도시한 단면도.
도 5는 종래기술에 따른 GPF에서 위치별 기공의 분포를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF에서 제1촉매층이 코팅된 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF를 도시한 단면도.
도 8a는 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF에서 제1촉매층이 코팅된 상태에서의 필터월의 단면도.
도 8b는 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF에서 제2촉매층을 코팅하는 동안의 필터월의 단면도.
도 8c는 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF에서 제2촉매층이 코팅된 상태에서의 필터월의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 다층구조의 GPF의 제조방법을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 다층구조의 GPF의 기공분포 판정방법을 도시한 순서도.
도 11은 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF에서 위치별 기공의 분포를 도시한 그래프.
1 is a schematic view showing a state where a WCC and a GPF are installed in an exhaust pipe of a gasoline engine.
2 is a cross-sectional view of a GPF according to the prior art;
3A is a photograph of a section of a general filter.
3B is a photograph of a section of the meat pneumatic filter.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing distribution of catalyst materials and pores in each GPF according to the prior art. FIG.
5 is a graph showing the distribution of pores per position in the GPF according to the prior art.
6 is a cross-sectional view showing a state in which a first catalyst layer is coated in a GPF having a multilayer structure according to the present invention.
7 is a cross-sectional view of a GPF of a multi-layer structure according to the present invention.
8A is a cross-sectional view of a filter wall in a state in which a first catalyst layer is coated in a GPF of a multilayer structure according to the present invention.
Figure 8b is a cross-sectional view of the filter wall during the coating of the second catalyst layer in the GPF of the multi-layer structure according to the invention.
FIG. 8C is a cross-sectional view of a filter wall in a GPF having a multilayer structure according to the present invention coated with a second catalyst layer. FIG.
9 is a flow chart showing a method of manufacturing a GPF of a multilayer structure according to the present invention.
10 is a flowchart showing a pore distribution determination method of a GPF having a multilayer structure according to the present invention.
11 is a graph showing the distribution of pores per position in the GPF of the multi-layer structure according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 다층구조의 GPF 및 이의 제조방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

본 발명에 따른 다층구조의 GPF는, 기공성 재질로 이루어지고, 내부로 유입된 입자상 물질(PN; Particle Number)을 상기 기공에서 포집하는 GPF(gasoline particulate filter)에서, 기공성 재질로 이루어지고, 엔진(1)으로부터 배출된 배기가스가 내부에서 외부로 관통하는 필터월(21)을 구비하고, 상기 필터월(21)의 내벽에 삼원촉매 기능을 하는 촉매물질이 적어도 2회이상 코팅되어 다수의 촉매층을 형성한다.The GPF having a multilayer structure according to the present invention is a gasoline particulate filter (GPF) made of a porous material and collecting particulate matter (PN) introduced into the pores into the pores, A filter wall (21) through which the exhaust gas discharged from the engine (1) penetrates from the inside to the outside, and a catalyst material functioning as a three way catalyst is coated on the inner wall of the filter wall (21) .

필터월(21)은 기공성 재질로 이루어진다. 상기 필터월(21)은 통형(筒形) 구조로 형성되어, 상기 필터월(21)의 내부로 유입된 배기가스가 상기 필터월(21)의 벽을 관통하여 유동하면서, 상기 필터월(21) 내부의 기공에 상기 배기가스에 포함된 PN(particle number)가 포집되도록 한다. 특히, 상기 필터월(21)은 고기공성 재질, 예컨대 코디어라이트(cordierite) 필터로 이루어지는 것이 바람직하다.The filter wall 21 is made of a porous material. The filter wall 21 is formed in a cylindrical shape so that the exhaust gas flowing into the filter wall 21 flows through the wall of the filter wall 21 while the filter wall 21 ) To trap the PN (particle number) contained in the exhaust gas. Particularly, it is preferable that the filter wall 21 is made of a high porosity material, for example, a cordierite filter.

GPF(20)는 삼원촉매(TWC)의 기능도 함께 하는데, 이를 위해서 상기 필터월(21)에 삼원촉매물질이 코팅된다. 상기 삼원촉매물질은 한번에 코팅될 수도 있지만, 여러 번 삼원촉매물질을 코팅하여 상기 필터월(21)에 상기 삼원촉매물질이 코팅된 촉매층이 다수의 층으로 형성되도록 한다. The GPF 20 also functions as a three-way catalyst (TWC). To this end, the filter wall 21 is coated with a three-way catalytic material. The three-way catalyst material may be coated at one time, but the three-way catalyst material is coated on the filter wall 21 several times to form a plurality of catalyst layers coated with the three-way catalyst material.

먼저 상기 필터월(21)의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층(22)을 형성한 후, 상기 제1촉매층(22)에 촉매물질을 도포하여, 상기 필터월(21)의 반경방향을 따라 상기 필터월(21)의 중심으로부터 제1촉매층(22)과 제2촉매층(23)이 형성된다.A catalyst material is coated on the inside of the filter wall 21 to form a first catalyst layer 22 and then a catalytic material is applied to the first catalyst layer 22 so that a radial direction of the filter wall 21 The first catalyst layer 22 and the second catalyst layer 23 are formed from the center of the filter wall 21.

상기 촉매물질은 나누어 코팅하게 되면, 직전 코팅시 촉매물질이 덜 코팅되어 기공이 많은 부위를 통하여, 상기 촉매물질의 유동이 집중하므로, 상기 촉매물질이 코팅되도록 하여, 전체적으로 균일한 촉매층이 형성된다.When the catalyst material is coated in a divided manner, the catalyst material is coated on the catalyst material because the flow of the catalyst material is concentrated through the portion where the catalyst material is less coated and the pores are large during the immediately preceding coating.

또한, 상기 촉매물질의 코팅량도 많아지므로 촉매의 기능도 향상된다.Further, since the coating amount of the catalyst material is increased, the function of the catalyst is also improved.

특히, 상기 삼원촉매물질은 상기 필터월(21)의 내부에 2층구조로 코팅되도록 2회 코팅되어 제1촉매층(22)과 제2촉매층(23)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 촉매물질이 2층을 초과하여 촉매층이 형성될 수도 있으나, 이러한 경우에는 상기 GPF(20)의 원가가 상승되고, 전체 구간에 대하여 배압이 증가하게 되므로, 상기 촉매층은 제1촉매층(22)과 제2촉매층(23)으로 이루어지는 것이 바람직하다.Particularly, it is preferable that the three-way catalyst material is coated twice inside the filter wall 21 so as to have a two-layer structure so that the first catalyst layer 22 and the second catalyst layer 23 are formed. In this case, since the cost of the GPF 20 is increased and the back pressure is increased with respect to the entire section, the catalyst layer is formed of the first catalyst layer 22 and the second catalyst layer 22, And a second catalyst layer (23).

상기 제1촉매층(22)의 촉매물질은 백금(Pt)과 같은 귀금속 성분을 포함하지 않고, 상기 제2촉매층(23)의 촉매물질은 백금(Pt)과 같은 귀금속 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 다만, 상기 제1촉매층(22)의 촉매물질도 귀금속 성분을 포함할 수 있다. 상기 제1촉매층(22)의 촉매물질이 귀금속 성분을 포함하는 경우, 상기 제1촉매층(22)가 상기 제2촉매층(23)은 동일한 물질이 될 수도 있다.The catalyst material of the first catalyst layer 22 does not include a noble metal component such as platinum Pt and the catalyst material of the second catalyst layer 23 includes a noble metal component such as platinum Pt. However, the catalyst material of the first catalyst layer 22 may also include noble metal components. When the catalyst material of the first catalyst layer 22 includes a noble metal component, the first catalyst layer 22 and the second catalyst layer 23 may be the same material.

또한, 상기 필터월(21)에 형성되는 촉매층은 모두 상기 필터월(21)의 내부에 위치하도록 한다. 만약, 상기 필터월(21)의 표면에 촉매물질이 쌓이면 급격한 배압의 상승을 유발할 수 있으므로, 상기 촉매층은 모두 상기 필터월(21)의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.In addition, the catalyst layers formed on the filter walls 21 are all located inside the filter walls 21. If the catalyst material accumulates on the surface of the filter wall 21, it may cause a sudden increase in the back pressure. Therefore, it is preferable that the catalyst layer is located inside the filter wall 21.

상기 GPF(20)는 가솔린엔진, 특히 GDI엔진이 적용된 차량에서 WCC(10)의 하류에 설치되어, 상기 필터월(21)의 기공에 의해 배기가스에 포함된 PN을 포집하고, 상기 제1촉매층(22)과 상기 제2촉매층(23)에 코팅된 촉매물질에 의해 삼원촉매의 역할을 한다. 상기 GPF(20)에 포집된 PN은 재생을 통하여 제거됨으로써, 상기 GPF(20)는 계속해서 상기 PN을 포집할 수 있다.The GPF 20 is installed downstream of the WCC 10 in a gasoline engine, particularly a vehicle to which a GDI engine is applied. The GPF 20 collects the PN contained in the exhaust gas by the pores of the filter wall 21, The second catalytic layer 22 and the catalytic material coated on the second catalytic layer 23 serve as a three-way catalyst. The PNs collected in the GPF 20 are removed through regeneration, so that the GPF 20 can continue to collect the PNs.

본 발명에 따른 가솔린 엔진의 배기처리시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다.An exhaust gas treatment system for a gasoline engine according to the present invention will now be described.

본 발명에 따른 가솔린 엔진의 배기처리시스템은, 상기 다층 구조의 GPF(20)를 이용하여 배기처리시스템을 구성한다.The exhaust treatment system of the gasoline engine according to the present invention constitutes an exhaust treatment system using the GPF 20 of the multi-layer structure.

엔진(1), 바람직하게는 가솔린 엔진, 더 바람직하게는 GDI 엔진으로부터 배기되는 배기가스에 포함된 PN를 포집하기 위해 앞서 살펴본 다층 구조의 GPF(20)가 적용된다.The GPF 20 of the multi-layer structure as described above is applied for collecting the PN contained in the exhaust gas discharged from the engine 1, preferably a gasoline engine, more preferably a GDI engine.

상기 엔진(1)에는 상기 엔진(1)으로부터 배기된 배기가스가 배출되는 배기관(2)이 연결된다.An exhaust pipe (2) through which exhaust gas exhausted from the engine (1) is exhausted is connected to the engine (1).

상기 배기관(2)에는 WCC(Warm-up Catalytic Converter)설치되는데, 상기 WCC(10)를 통과한 배기가스에 포함된 PN을 포집하도록 상기 GPF(20)가 설치된다.A WCC (Warm-up Catalytic Converter) is installed in the exhaust pipe 2, and the GPF 20 is installed to collect the PN contained in the exhaust gas passing through the WCC 10.

따라서, 상기 GPF(20)에서는 상기 WCC(10)를 통과한 배기가스는 상기 GPF(20)에서 특정부위로 집중되지 않고, 고르게 분산되어 통과하면서, 상기 배기가스에 포함된 PN이 포집된다.Therefore, in the GPF 20, the exhaust gas passing through the WCC 10 is not concentrated to a specific site in the GPF 20, but is uniformly dispersed and passed, and the PN contained in the exhaust gas is collected.

한편, 본 발명에 따른 다층구조의 GPF의 제조방법은, 고기공성 구조를 갖는 필터월(21)의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층(22)을 형성하는 제1촉매코팅단계(S110)와, 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 형성된 제1촉매층(22)에 상기 촉매물질을 추가로 코팅하여 제2촉매층(23)을 형성하는 제2촉매코팅단계(S120)를 포함한다.In the meantime, the method for manufacturing a GPF having a multi-layer structure according to the present invention includes a first catalyst coating step (S110) of forming a first catalyst layer (22) by coating a catalyst material inside a filter wall (21) And a second catalyst coating step (S120) of forming a second catalyst layer (23) by further coating the catalyst material on the first catalyst layer (22) formed in the first catalyst coating step (S110).

제1촉매코팅단계(S110)는 고기공성재질로 형성도고 통형(筒形)구조를 갖는 필터월(21)의 내벽에 촉매물질을 코팅하여, 상기 필터월(21)의 내벽에 제1촉매층(22)이 형성되도록 한다(도 6 참조). 상기 필터월(21)은 코디어라이트(cordierite) 필터를 재질로 하여, 일반적인 필터 재질에 비하여, 고기공성구조를 갖는다.In the first catalyst coating step S110, a catalytic material is coated on the inner wall of the filter wall 21 having a tubular structure formed of a porous material, and a first catalyst layer (not shown) is formed on the inner wall of the filter wall 21 22) are formed (see Fig. 6). The filter wall 21 is made of a cordierite filter, and has a larger pore structure than a general filter material.

상기 제1촉매코팅단계(S110)에서는 상기 필터월(21)의 외측의 압력을 낮춘 상태에서, 상기 필터월(21)의 내부로 촉매물질을 도포하여, 상기 필터월(21)의 내부로 촉매물질이 흡수되어 상기 필터월(21)의 내부에 제1촉매층(22)이 형성되도록 할 수 있다. 또는, 상기 필터월(21)을 촉매물질이 용해된 용액속에 침지시키면, 상기 필터월(21)의 기공에 의한 모세관 현상으로 용액이 이동하면서, 상기 기공에 상기 촉매물질이 코팅된다. 상기 2가지 방법 또는 그 이외의 방법을 통하여 상기 필터월(21)의 내부에 촉매물질을 코팅하게 된다.In the first catalyst coating step S110, the catalyst material is applied to the inside of the filter wall 21 in a state where the pressure outside the filter wall 21 is lowered, So that the first catalyst layer 22 is formed in the filter wall 21. Alternatively, if the filter wall 21 is immersed in a solution in which the catalyst material is dissolved, the catalyst material is coated on the pores while the solution moves due to the capillary phenomenon due to the pores of the filter wall 21. The catalyst material is coated on the inside of the filter wall 21 through the above two methods or other methods.

상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 코팅되는 촉매물질은 상기 GPF(20)가 삼원촉매의 기능도 수행할 수 있도록, 삼원촉매물질이 포함된 삼원촉매물질을 코팅한다.The catalyst material coated in the first catalyst coating step (S110) is coated with a three-way catalyst material containing a three-way catalyst material so that the GPF 20 can also function as a three-way catalyst.

특히, 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 코팅되는 촉매물질은 백금(Pt)와 같은 귀금속 성분을 포함하지 않은 비귀금속 촉매물질이 되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함할 수도 있다.Particularly, it is preferable that the catalyst material coated in the first catalyst coating step (S110) is a non-noble metal catalyst material containing no noble metal component such as platinum (Pt). Meanwhile, the catalyst material coated in the first catalyst coating step (S110) may include a noble metal component.

한편, 상기 제1촉매코팅단계(S110)가 완료된 상태의 GPF(20)를 살펴보면, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 필터월(21)에는 상기 촉매물질이 불균일하게 코팅된 상태로, 내부에 많은 기공이 존재한다.As shown in FIG. 8A, the GPF 20 in which the first catalyst coating step S110 is completed can be described as follows. In the filter wall 21, the catalyst material is uniformly coated, There are many pores.

제2촉매코팅단계(S120)는 상기 필터월(21)의 내벽에 삼원촉매물질을 추가로코팅한다(도 7 참조). 상기 제2촉매코팅단계(S120)에는 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 코팅된 제1촉매층(22)의 상부에 추가적으로 삼원촉매물질을 코팅하여, 제2촉매층(23)이 형성되도록 한다.The second catalyst coating step S120 further coats the inner wall of the filter wall 21 with a three-way catalyst material (see FIG. 7). In the second catalyst coating step S120, a third catalyst layer 23 is formed by further coating a three-way catalyst material on the first catalyst layer 22 coated in the first catalyst coating step S110.

상기 제2촉매코팅단계(S120)에서 촉매물질을 코팅하는 방식은 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 촉매물질을 코팅하는 방식을 같은 방식을 이용할 수 있다.The method of coating the catalyst material in the second catalyst coating step (S120) may be the same as the method of coating the catalyst material in the first catalyst coating step (S110).

상기 제2촉매코팅단계(S120)의 촉매물질은 백금(Pt)와 같은 귀금속 성분을 포함한다. 한편, 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 귀금속 성분을 포함한 촉매물질이 코팅된다면, 상기 제1촉매코팅단계(S110)와 상기 제2촉매코팅단계(S120)에서 코팅되는 촉매물질은 동일할 수 있다.The catalyst material in the second catalyst coating step S120 includes a noble metal component such as platinum (Pt). If the catalytic material including the noble metal component is coated in the first catalyst coating step S110, the catalytic material coated in the first catalytic coating step S110 and the second catalytic coating step S120 may be the same have.

상기 제2촉매코팅단계(S120)에서는 상기 제1촉매코팅단계(S110)에서 삼원촉매물질이 불균일하게 코팅되어, 상대적으로 상기 필터월(21)의 내부에 기공이 많이 존재하는 부위로 기공이 적게 존재하는 부위에 비하여 상기 촉매물질이 집중되어 이동하여 상기 촉매물질이 더 많이 코팅되도록 한다.In the second catalyst coating step (S120), the three-way catalytic material is unevenly coated in the first catalyst coating step (S110), and the pores are relatively small in the portion where a large amount of pores exist in the filter wall (21) The catalytic material is concentrated and moved relative to the existing part so that the catalytic material is coated more.

즉, 상기 제1촉매코팅단계(S110)에 의해 코팅된 촉매물질이 도 8a의 A영역으로 집중되어 있다면, 상기 제2촉매코팅단계(S120)에서는 도 8b의 B영역으로 더 많이 유동하도록 함으로써, 최종적으로는, GPF(20)의 길이방향을 따라 기공이 촉매물질로 메워져 균일한 코팅분포를 갖도록 한다. 이와 같이, 촉매물질이 균일하게 코팅되면, 기공의 분포도 균일해지게 된다.That is, if the catalyst material coated by the first catalyst coating step S110 is concentrated in the area A of FIG. 8A, the second catalyst coating step S120 allows more flow to the area B of FIG. 8B, Finally, the pores are filled with the catalyst material along the longitudinal direction of the GPF 20 to have a uniform coating distribution. Thus, when the catalyst material is uniformly coated, the distribution of the pores becomes uniform.

또한, 상기 촉매물질의 코팅량도 증가하므로, 상기 GPF(20)가 촉매로서의 기능 향상도 기대할 수 있다.Further, since the coating amount of the catalyst material is also increased, the function of the GPF 20 as a catalyst can be expected to be improved.

한편, 상기 제1촉매코팅단계(S110)와 상기 제2촉매코팅단계(S120)를 통하여 상기 필터월(21)에 촉매물질이 고르게 코팅되어, 기공의 분포도 고르다면, 상기 제2촉매코팅단계(S120)까지만 수행될 수 있다.On the other hand, if the catalyst material is uniformly coated on the filter wall 21 through the first catalyst coating step S110 and the second catalyst coating step S120 and the pore distribution is also uniform, S120).

그러나, 상기 제2촉매코팅단계(S120)가 수행된 이후에, 상기 기공의 분포가 미리 정해진 기준 이내로 고르지 않다면, 상기 제2촉매코팅단계(S120)가 반복 수행될 수 있다.However, after the second catalyst coating step (S120) is performed, if the distribution of the pores is not uniform within a predetermined standard, the second catalyst coating step (S120) may be repeatedly performed.

즉, 상기 제2촉매코팅단계(S120)가 수행된 이후에, 상기 필터월(21) 내부의 기공분포가 상기 필터월(21)의 길이방향을 따라 미리 정해진 범위 이내로 균일한지를 판단하는 기공분포 판단단계(S130)가 수행되고, 상기 기공분포 판단단계(S130)에서 상기 필터월(21) 내부의 기공분포가 균일하지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2촉매코팅단계(S120)가 재수행되도록 한다.That is, after the second catalyst coating step (S120) is performed, the pore distribution in the filter wall (21) is determined to be uniform within a predetermined range along the longitudinal direction of the filter wall (21) If it is determined that the pore distribution in the filter wall 21 is not uniform in the pore distribution determining step S130, the second catalyst coating step S120 is performed again .

상기 제2촉매코팅단계(S120)가 반복수행되면, 그 이전의 촉매코팅시 촉매물질이 덜 코팅된 부분으로 상기 촉매물질의 유동이 많아지게 되므로, 다른 영역에 비하여 빠르게 촉매물질이 코팅된다.When the second catalyst coating step (S120) is repeatedly performed, the flow of the catalyst material is increased to a portion where the catalyst material is less coated during the previous catalyst coating, so that the catalyst material is coated faster than other regions.

다만, 상기 GPF(20)의 생산원가나 상기 GPF(20)의 배압을 고려하여, 상기 제1촉매코팅단계(S110) 이후에는 상기 제2촉매코팅단계(S120)가 1회만 실시되는 것이 바람직하다.However, considering the production cost of the GPF 20 or the back pressure of the GPF 20, it is preferable that the second catalyst coating step S120 is performed only once after the first catalyst coating step S110 .

이와 같이, 본 발명에 따른 다층구조의 GPF 및 이의 제조방법에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 필터월(21)의 위치와 상관없이 균일한 기공의 분포를 갖는다.As described above, according to the GPF of the multi-layer structure and the method of manufacturing the same according to the present invention, as shown in FIG. 11, the GPF has a uniform pore distribution irrespective of the position of the filter wall 21.

따라서, 실제 GPF(20)가 차량에 장착되면, 상기 GPF(20)의 전체 길이에 대하여 배기가스가 고르게 유동하게 되므로, 일부 촉매물질이 적게 코팅되어 기공된 큰 부위를 통하여 배기가스의 유동이 집중되고, 이 부위를 통하여 입자상 물질이 외부로 배출되는 문제점을 해결할 수 있다.Therefore, when the actual GPF 20 is mounted on the vehicle, the exhaust gas flows uniformly over the entire length of the GPF 20, so that the flow of the exhaust gas is concentrated through a large portion of the catalyst material, And it is possible to solve the problem that the particulate matter is discharged to the outside through this portion.

상기 입자상 물질이 외부로 배출되지 않으므로, PN 규제 충족은 물론, 대기환경이 악화되는 문제점을 해결할 수 있다.Since the particulate matter is not discharged to the outside, it is possible to solve not only the PN regulation but also the deterioration of the atmospheric environment.

한편, 도 10에는 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF의 기공분포 판정방법에 대하여 도시되어 있다.On the other hand, Fig. 10 shows a pore distribution determination method of a GPF having a multilayer structure according to the present invention.

앞서 살펴본 상기 다층 구조의 GPF의 제조방법에 의해 제조된 GPF에서 기공이 균일하게 분포되어 있는지를 판정하기 위하여, 본 발명에 따른 다층 구조의 GPF의 기공분포 판정방법이 수행된다.In order to determine whether or not the pores are uniformly distributed in the GPF produced by the above-described method of manufacturing a GPF having the multi-layer structure, a method of determining the pore distribution of the GPF of the multi-layered structure according to the present invention is performed.

제1촉매코팅단계(S21)와 제2촉매코팅단계(S220)는 앞서 설명한 다층 구조의 GPF의 제조방법에서의 1촉매코팅단계(S110)와 제2촉매코팅단계(S120)와 동일하다.The first catalyst coating step S21 and the second catalyst coating step S220 are the same as the one catalyst coating step S110 and the second catalyst coating step S120 in the method of manufacturing the GPF of the multilayer structure described above.

필터월 절단단계(S230)는 필터월(21)을 상기 필터월(21)의 길이방향을 따라 정해진 간격으로 상기 필터월(21)의 길이방향과 수직한 방향으로 절단한다. 상기 필터월(21)을 절단함으로써, 제1촉매층(22)과 제2촉매층(23)이 형성된 필터월(21)의 내부구조가 외부로 노출될 수 있다.The filter wall cutting step S230 cuts the filter wall 21 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filter wall 21 at regular intervals along the longitudinal direction of the filter wall 21. [ By cutting the filter wall 21, the internal structure of the filter wall 21 in which the first catalyst layer 22 and the second catalyst layer 23 are formed can be exposed to the outside.

기공 분포 측정단계(S240)는 상기 필터월(21)의 절단에 의해 외부로 노출된 면에 존재하는 기공을 측정한다.The pore distribution measurement step S240 measures the pores existing on the surface exposed to the outside by cutting the filter wall 21. [

기공분포 판단단계(S250)는 상기 기공 분포 측정단계(S240)에서 측정된 기공의 분포가 미리 정해진 범위 이내에서 균일한지를 판단한다. 상기 필터월(21)은 그 길이방향을 따라 복수의 지점에서 절단되었는 바, 각각의 절단된 부위에서의 기공의 분포들이 서로 균일한 지를 판단한다.The pore distribution determining step S250 determines whether the pore distribution measured in the pore distribution measuring step S240 is uniform within a predetermined range. The filter wall 21 is cut at a plurality of points along its longitudinal direction to determine whether the distributions of the pores at the respective cut portions are uniform.

만약, 기공의 분포가 균일하다면, 상기 GPF(20)의 기공의 분포가 양호한 것으로 판정하고(S260), 그렇지 않다면 기공의 분포가 불량한 것으로 판정한다(S270).If the pore distribution is uniform, it is determined that the pore distribution of the GPF 20 is good (S260). Otherwise, it is determined that the pore distribution is poor (S270).

1 : 엔진
2 : 배기관
10 : WCC
20 : GPF
21 : 필터월
22 : 제1촉매층
23 : 제2촉매층
120 : GPF
121 : 필터월
122 : 촉매층
S110 : 제1촉매코팅단계
S120 : 제2촉매코팅단계
S130 : 기공분포 판단단계
S210 : 제1촉매코팅단계
S220 : 제2촉매코팅단계
S230 : 필터월 절단단계
S240 : 기공분포 측정단계
S250 : 기공분포 판단단계
S260 : 양호판정단계
S270 : 불량판정단계
1: engine
2: Exhaust pipe
10: WCC
20: GPF
21: Filter month
22: First catalyst layer
23: Second catalyst layer
120: GPF
121: Filter month
122: catalyst layer
S110: First catalyst coating step
S120: second catalyst coating step
S130: Pore distribution determination step
S210: First catalyst coating step
S220: the second catalyst coating step
S230: Filter wall cutting step
S240: Pore distribution measurement step
S250: Pore distribution determination step
S260: Good judgment step
S270: Bad determination step

Claims (25)

기공성 재질로 이루어지고, 내부로 유입된 입자상 물질(PN; Particle Number)을 상기 기공에서 포집하는 GPF(gasoline particulate filter)에 있어서,
기공성 재질로 이루어지고, 엔진으로부터 배출된 배기가스가 내부에서 외부로 관통하는 필터월을 구비하고,
상기 필터월의 내부에 삼원촉매 기능을 하는 촉매물질이 코팅된 제1촉매층과,
상기 제1촉매층에 상기 촉매물질이 추가로 코팅된 제2촉매층이 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
1. A GPF (gasoline particulate filter) made of a porous material and collecting particulate matter (PN)
And a filter wall made of a porous material and through which the exhaust gas discharged from the engine penetrates from the inside to the outside,
A first catalyst layer coated with a catalytic material functioning as a three-way catalyst in the filter wall,
Wherein the first catalyst layer is formed with a second catalyst layer on which the catalyst material is further coated.
제1항에 있어서,
상기 제2촉매층에 코팅된 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst material coated on the second catalyst layer comprises a noble metal component.
제2항에 있어서,
상기 제1촉매층에 코팅된 촉매물질은 비귀금속 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
3. The method of claim 2,
Wherein the catalyst material coated on the first catalyst layer comprises a non-noble metal component.
제2항에 있어서,
상기 제1촉매층에 코팅된 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
3. The method of claim 2,
Wherein the catalyst material coated on the first catalyst layer comprises a noble metal component.
제4항에 있어서,
상기 제1촉매층과 상기 제2촉매층은 동일한 촉매물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
5. The method of claim 4,
Wherein the first catalyst layer and the second catalyst layer are coated with the same catalyst material.
제1항에 있어서,
상기 촉매층은 상기 필터월의 내부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst layer is coated inside the filter wall.
제1항에 있어서,
상기 제2촉매층는 상기 촉매물질이 추가되는 또 다른 촉매층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
The method according to claim 1,
Wherein the second catalyst layer further comprises another catalyst layer to which the catalyst material is added.
제1항에 있어서,
상기 필터월은 통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
The method according to claim 1,
Wherein the filter wall is formed in a tubular shape.
제1항에 있어서,
상기 엔진은 가솔린 GDI(gasoline direct injection) 엔진이고,
상기 GPF는 상기 엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기관에서 WCC의 하류에 설치되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF.
The method according to claim 1,
The engine is a gasoline direct injection (GDI) engine,
Wherein the GPF is installed downstream of the WCC in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the engine.
GDI(gasoline direct injection) 엔진으로부터 배기되는 배기가스를 처리하는 배기처리시스템에 있어서,
상기 엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기관에 설치되는 WCC(Warm-up Catalytic Converter)와,
상기 배기관에서 상기 WCC를 통과한 배기가스에 포함된 PN을 포집하는 청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 GPF가 설치되는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 배기처리시스템.
1. An exhaust gas treatment system for treating an exhaust gas exhausted from a GDI (gasoline direct injection) engine,
A Warm-up Catalytic Converter (WCC) installed in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the engine,
The exhaust treatment system of a gasoline engine according to any one of claims 1 to 9, which collects PN contained in the exhaust gas that has passed through the WCC in the exhaust pipe.
고기공성 구조를 갖는 필터월의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층을 형성하는 제1촉매코팅단계와,
상기 제1촉매코팅단계에서 형성된 제1촉매층에 상기 촉매물질을 추가로 코팅하여 제2촉매층을 형성하는 제2촉매코팅단계를 포함하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
A first catalytic coating step of forming a first catalyst layer by coating a catalytic material in a filter wall having a large pore structure,
And a second catalyst coating step of further coating the catalyst material on the first catalyst layer formed in the first catalyst coating step to form a second catalyst layer.
제11항에 있어서,
상기 제2촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the catalytic material coated in the second catalytic coating step comprises a noble metal component.
제12항에 있어서,
상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 비귀금속 성분인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the catalytic material coated in the first catalyst coating step is a non-noble metal component.
제12항에 있어서,
상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the catalytic material coated in the first catalyst coating step comprises a noble metal component.
제14항에 있어서,
상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계의 촉매물질은 동일한 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the catalyst material of the first catalyst coating step and the catalyst material of the second catalyst coating step are the same.
제11항에 있어서,
상기 필터월은 통형으로 형성되고,
상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계에서는 상기 촉매물질을 상기 필터월의 단면에서 반경방향으로 이동시켜 상기 필터월의 내부에 촉매물질이 코팅되게 하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The filter wall is formed in a cylindrical shape,
Wherein in the first catalyst coating step and the second catalyst coating step, the catalytic material is radially moved in the cross section of the filter wall so that the catalytic material is coated inside the filter wall. Gt;
제11항에 있어서,
상기 제2촉매코팅단계 이후에는,
상기 필터월 내부의 기공분포가 상기 필터월의 길이방향을 따라 미리 정해진 범위 이내로 균일한지를 판단하는 기공분포 판단단계와,
상기 기공분포 판단단계에서 상기 필터월 내부의 기공분포가 균일하지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2촉매코팅단계가 재수행되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
12. The method of claim 11,
After the second catalyst coating step,
A pore distribution determining step of determining whether the pore distribution in the filter wall is uniform within a predetermined range along the longitudinal direction of the filter wall;
Wherein the second catalyst coating step is performed again when it is determined that the pore distribution in the filter wall is not uniform in the pore distribution determining step.
고기공성 구조를 갖는 필터월의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층을 형성하는 제1촉매코팅단계와,
상기 제1촉매층이 형성된 상기 필터월이 상기 필터월의 길이방향을 따라 기공의 분포가 균일해지도록 상기 촉매물질을 추가로 코팅하는 제2촉매코팅단계를 포함하고,
상기 제2촉매코팅단계는 상기 필터월에서 기공이 많이 분포하는 부위는 상기 필터월에 작용하는 배압이 균일해지도록 상기 촉매물질을 상기 기공이 적게 분포하는 부위에 비하여 더 많이 코팅하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
A first catalytic coating step of forming a first catalyst layer by coating a catalytic material in a filter wall having a large pore structure,
And a second catalyst coating step of further coating the catalyst material so that the filter walls on which the first catalyst layers are formed have a uniform distribution of pores along the longitudinal direction of the filter walls,
Wherein the second catalyst coating step further comprises coating the catalytic material on a portion of the filter wall where a large amount of pores are distributed as compared to a portion where the pores are less distributed so that a back pressure acting on the filter wall becomes uniform. A method for producing a GPF having a multilayer structure.
제18항에 있어서,
상기 제2촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the catalytic material coated in the second catalytic coating step comprises a noble metal component.
제19항에 있어서,
상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 비귀금속 성분인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the catalytic material coated in the first catalyst coating step is a non-noble metal component.
제19항에 있어서,
상기 제1촉매코팅단계에서 코팅되는 촉매물질은 귀금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the catalytic material coated in the first catalyst coating step comprises a noble metal component.
제21항에 있어서,
상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계의 촉매물질은 동일한 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the catalyst material of the first catalyst coating step and the catalyst material of the second catalyst coating step are the same.
제18항에 있어서,
상기 필터월은 통형으로 형성되고,
상기 제1촉매코팅단계와 상기 제2촉매코팅단계에서는 상기 촉매물질을 상기 필터월의 단면에서 반경방향으로 이동시켜 상기 필터월의 내부에 촉매물질이 코팅되게 하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The filter wall is formed in a cylindrical shape,
Wherein in the first catalyst coating step and the second catalyst coating step, the catalytic material is radially moved in the cross section of the filter wall so that the catalytic material is coated inside the filter wall. Gt;
제18항에 있어서,
상기 제2촉매코팅단계 이후에는,
상기 필터월 내부의 기공분포가 상기 필터월의 길이방향을 따라 미리 정해진 범위 이내로 균일한지를 판단하는 기공분포 판단단계와,
상기 기공분포 판단단계에서 상기 필터월 내부의 기공분포가 균일하지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2촉매코팅단계가 재수행되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 GPF의 제조방법.
19. The method of claim 18,
After the second catalyst coating step,
A pore distribution determining step of determining whether the pore distribution in the filter wall is uniform within a predetermined range along the longitudinal direction of the filter wall;
Wherein the second catalyst coating step is performed again when it is determined that the pore distribution in the filter wall is not uniform in the pore distribution determining step.
고기공성 구조를 갖는 필터월의 내부에 촉매물질을 코팅하여 제1촉매층을 형성하는 제1촉매코팅단계와,
상기 제1촉매코팅단계에서 형성된 제1촉매층에 상기 촉매물질을 추가로 코팅하여 제2촉매층을 형성하는 제2촉매코팅단계와,
상기 필터월을 상기 필터월의 길이방향을 따라 정해진 간격으로 상기 필터월의 길이방향과 수직한 방향으로 절단하는 필터월 절단단계와,
각각의 절단된 면에서 기공의 분포가 측정하는 기공 분포 측정단계와,
상기 기공의 분포가 미리 정해진 범위이내로 균일한 지를 판단하는 기공분포 판단단계를 포함하는 GPF의 기공분포 판정방법.

A first catalytic coating step of forming a first catalyst layer by coating a catalytic material in a filter wall having a large pore structure,
A second catalyst coating step of further coating the catalyst material on the first catalyst layer formed in the first catalyst coating step to form a second catalyst layer;
A filter wall cutting step of cutting the filter walls in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filter walls at predetermined intervals along the longitudinal direction of the filter walls;
A pore distribution measurement step of measuring a distribution of pores on each cut surface,
And a pore distribution determining step of determining whether the pore distribution is uniform within a predetermined range.

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