Soot? ??????? ??? ??

1
Soot? ?????????? ??
2007. 9. 14 S-Oil RD Lube Section ???, ???
2
? ?

• Introduction
• Soot ??? ??
• Soot Concern Control
• Soot ???
• Soot? ???? ??
• ??
• Summary

3
Introduction

• ???? ????
• EGR ?? ?? ?? Soot ?? ??
• ???? ??? ??? ??
• ????? Soot control ????
• ???? ??? Soot Control ?? ??
• Soot? ??? ??? ?? ??
• ??? Soot ?? ??
• Soot? ??? ????? ??? ?? ??

4
Soot ??

• Soot ?
• ??? ??? ??????? Dark Powdery Deposit
• ??? ???? ?? ???? ??
• Sticky?? ?? ????? ???
• ?? ????? Soot
• ?????? ???? Crankcase? ??
• Mainly - ??? ???? ??? ? ????? Scraped Down
• Partly - ????? Blow-by? ??
• ??? 98?? near spherical shape
• Size ?? ?? ?? 1050nm?? ?? ?? ?? large Particle?
  ?? ??? ??

5
Soot ??

• Soot? ?? Mechanism
• - ???? ? ?? ????? ??? Complex Process
• Fuel-pyrolysis Fuel ??? ??? Fragment? Break
  down
• Pre-soot chain ???? ??? ??? ???? Precursors?
  ???? Large Pre-soot? ??
• Soot-inception Pre-soot chain? ?? Hydrogen-rich
  spheres ??
• Soot-growth Hydrogen? Diffusion? ?? ???? ? ??
  ?? Solids? ??
• ???? ????? Soot? Break down?? CO2, H2O? ??
• ????? ???? Soot? ???

6
Soot ??

• Soot? Size ??

7
Soot ??

• Soot? ????
• Improper Air to Fuel Ratio
• Others
• Injector Adjustment Incorrect
• Improper Equipment Operation
• Clogged Air Filters
• Poor Fuel Quality
• Defective Injector
• Stuck Rings
• ?? ????? Soot ?? ??? ??? ????? ???? ??? ??

8
Soot ??

• Soot? ??? ??
• Viscosity ??
• Oil Flow ??
• High Engine Temperature
• Clogged Filters
• Lacquer Build-up
• Loss of Power / Performance
• Oil Drain ?? ??
• Engine Life May be Shortened ..
• Soot? ??? Soot? ??, ????? ?? ???? ??? ??? ???
  ???? ???

9
Soot ??

• Soot ?? Mechanism

Effect Mechanism
Viscosity ?? Soot ??? Colloidal Suspension
Deposit Oil Flow Blocking Soot deposit? Sludge? Oil ??? ??, ?? ??
Dispersancy ?? ??? ?? ??? ??
???? ?? ??? ?? ???? ??
Sludge ?? Soot? Sludge ??? ??
Filter ?? Soot ?? ???, Filter ??
10
Soot ??

• ????? Soot ??

11
Soot Concern

• Soot? ???? ?? ???? ?? ??

U.S. Emission Standard (Heavy-Duty Vehicle)
12
Soot Concern

• EGR ?? ???
• Exhaust Gas Recirculation
• NOx ????
• ?? ??? ??? ???? ????? ?? ????? ???

13
Soot Concern

• NOx? PM? Trade-off
• EGR ??? ??
• NOx? ????
• PM? ???? ?
• PM ??? ?????
• Soot ??? ??

14
Soot Concern

• PM (Particulate Matters)
• PM? ?? (?? CARB)
• 51.7? ??? ??? ???? ??? ??? ??? ?? ?? ?
  ????? ??? ?? ?? ??(Dust, Soot, Mist)
• PM ??
• - SOL (Solid Fraction, ???? Carbon ?, Soot
  ?),
• - SOF (Soluble Organic Fraction), - SO4
  (Sulfate Particles)

lt PM ?? ?? gt
15
Soot Concern

• Soot? ????
• ????? ?? ?? ? ?? ??
• ?? ??? ???? ??
• ???? Oil? ?? Trash-Can
• ????? Soot Control ?? ??
• ??????? Soot? ????? ????? ??
• ???? ?? Soot Control ?? ?? ??

16
Soot Control

• Increased Soot Control Capability
• Viscosity
• Mack T-11
• Mack T-10
• Mack T-8E
• Wear Control
• Cummins M11 EGR
• Cummins M11 HST
• Mack T-10
• Cummins M11

17
Soot Control

• ???
• ?? Soot ??? ???? ???? ??? ????, ??? ??? ????
  ??? ?
• Soot ??? Van der Waals type? ?? ?? ?? ????? ? ???
  ??? ???? ????? ?

18
Soot Control

• ???? ??? ?? ???? ??? ?? ???

CH-4 ??? ??
CI-4 ??? ??
19
Soot ???
??? ???? ??
TGA? Thermogravimetric Analyzer ?? ??
FT-IR? Fourier Transformed Infrared Analyzer ?? ??
Insoluble? ?? Centrifuge -
LEM? Light Extinction Measurement -
Botter? Chromatography Paper ????
20
Soot ???

• TGA?
• ??? ?????? 650??? ?? ?
• ?????? ??? ?? 750? ?? ?? ?,
• ???????? ????? ??
• Soot? ??????? ???? ??
• ???????
• ???? ?? ??
• ASTM D-5967? ?? (Appendix 4)

21
Soot ???

• FT-IR?
• Soot? ??????? ???? Broadband change ??
• ?, Baseline shift? ???? ??
• 2000 wavenumber region??? ??? ?? Peak? ???
• ?? ????, ?? ? ???? ??, On-site ????
• DIN-51452? ??

22
Soot ???

• Insouble?
• Soot ??? ???? ??? ????? ??? ??
• ?? ??? ?? ?? ???? ??
• (rpm 10,00020,000, ?? ?? or ??)
• LEM?
• ?????? ???? ??? ?? ??? ???? ??? ?? ?? ????? ???
  ??
• Botter?
• ??????? ??? ??? ???? ???? ? ???? ???? ??, ?????
  ???

23
Soot? ????

• Soot? ?? Thickening Effect? ?? ??
• ??? Soot? ??? ???? ??? ??
• Soot? ?? Thickening ??
• Not Clear till now
• Soot ??? Agglomeration?? Colloidal Suspension
• Colloidal aggregates? gelation? thickening ??
• ????? Soot? ??, size? ??
• Soot? ??? weight??? effective volume? ? ??
• Effective volume? Soot? Shape? ??
• (Sphere? 1 ? ? Diesel soot? 56 ??? ??)

24
Soot? ????

• lt?? SAE 971693gt ltBase Oil ? ????
  gt

25
Soot? ??

• Soot? ??
• Soot ??? ?? ?????? ??
• Soot?? ??? ???? ??
• ???? ??
• Chemical Effect on Antiwear Additive
• Soot ??? ?? Abrasion
• ?????? ??? ??? ??? ?? ??? ??? ?? ??

26
Soot? ??

• ????? ?? ?? ??
• ???? / ???? ??
• Soot? ?? ?? ??? ???? Bearing ??? ???
• Soot ??? ?? Abrasive ?? ??
• ???? ??
• Soot? ?? ????? ???? ???? ??? ??? ??? Adhesive
  ??? ??
• Soot ??? ?? Abrasive ??? ??
• ?????? Highly Transient Load Condition Valve
  Train? ????? ????? Soot? ?? ?? ??? ?? ??

27
Soot ????

• Soot ?? ????? ?? ??? ?? ??
• Soot ?? ??
• USA Patent 5549393 0.54
• ???? Warning 4, Critical 6 for EGR
• ????
• ?? ??? ?? ?? ???? Control ?? ??? ??
• ??? ???
• GM? ??? UEIL Congress Report 4 ??
• ?? Normal 13, Critical 45 ??

28
?? 1

• CF? ?? ???? - ?? ????
• ?? ?? ?? ? ????? ??? ?? ?? ?? ??
• ???? ??
• 2,500cc ????, 3800 rpm
• Full Throttle, ???? 130?, 50??(10,000 km ???)

???? ?? CF? 1 () CF? 1 () CF? 2
???? 2,500cc ?? 2,500cc ?? 2,500cc ??
EGR ?? EGR?? EGR ?? EGR ??
???(_at_40?) 3.50 1.57 2.08
Fe ??? 110 ppm 41 ppm 51 ppm
Soot ?? 9.0 3.9 5.8
() CF? 1? ?? ??, CF? 2? ?? ??
29
?? 1

• ?? ??
• ?? ? ???? ??(EGR? ?)? ????? ?? ?,
• ??? Soot? ???? ??? ?? ???? ??? ???.
• ???? ??? ??? ??
• - ????? ??? ???? ??
• (FT-IR ??)
• - TAN ??? ??
• - Sim-Distillation? ??, ???? ????? ?? ?????
  ??? ??? ??

30
?? 2

• CI-4? ?????? - ?? ????
• RV? ?? ??? CI-4? ????? ????
• Cold Start Part Load ???? ?? ??? ?? Soot? ??
• City Mode??? ???? ?? ?? ??? ???
• ???? ??? ???? ?? ??? Soot ??? ??

Test Mode Cold start Part load Cold start Part load City Mode City Mode
?????? 100 1000 200 500
???? ???? 50 50 50 50
Soot ?? 0.9 2.36 0.6 0.7
31
?? 3

• ?? ?? ?? ??? ??
• Car Center?? ?? ?? ?? ????? ???? ??
• ????? RV? ???????
• ?? ?? ????? ????? Mild?? Soot? ??? ???
• ?? ??? ??

? ? ?? RV?? 1 ?? RV?? 2
?? ????, km 159,000 90,000
???? ????, km 18,000 9,000
Soot ?? 0.7 0.5
32
Summary

• ????? Soot ?? ??? ??? ??
• ???? ????? ?? EGR ?? ?
• ????, ??? ??, ????
• ????? Soot control ??
• ??? ?? ??? ?? Soot ??? Control ??
• ??? Soot ?? ??
• TGA?, FT-IR?, Insoluble? ?
• Soot ??? ????? ?? ? ?? ??
• Soot ??? ?? ?? ?? ? ??? ?? ??? ??
• Soot ???? ??