A one-dimensional in-house computational code has been developed to simulate the exhaust flow and chemical reactions in the Catalyzed Diesel Particulate Filter (CPF) and Lean NOx Trap (LNT) under different operating conditions. To do that, the mathematical modeling for CPF and LNT was individually performed first. In this process, the state-of-the-art models and schemes were employed with reference to the relevant literatures. Particularly, the current numerical modeling was focused on the cost-effectiveness as well as to the applicability in the real design and development processes. And then, on the basis of the mathematical modeling, an in-house computational code was developed using the FORTRAN 90 language. For a verification of its reliability, the developed code for each aftertreatment device was validated with other known experimental and computational results from the literature. Using the developed numerical tools, the primary factors controlling the system performance were calibrated based on the experimental results. With an employment of the newly determined control parameters, the simulation results were validated with the experimental results. For the CPF, the deposit microscopic properties such as porosity and permeability and regeneration kinetics were newly determined based on measured data taken from the literature. For the LNT, the kinetic parameters of several model reactions were newly calibrated based on experimental results taken from the literature.For all of the developed numerical tools of CPF and LNT, their reliabilities were successfully verified through the comparison with a number of experimental data.
다양한 작동조건에 따른 Catalyzed Diesel Particulate Filter(CPF)와 Lean NOx Trap(LNT)에서의 배기가스 유동 및 화학반응들을 모사할 수 있는 1차원의 해석코드를 개발하였다. 이를 위해 먼저 각각의 CPF와 LNT에 대한 수학적 모델링을 수행하였다. 이 과정에서 적절한 문헌들을 참고하여 최신의 모델과 해석기법을 이용하였다. 특히, 현재의 수치 모델링은 실제 시스템의 디자인 및 개발 과정에 적용할 수 있을 뿐아니라 비용 측면에서의 효율성에 중점을 두었다. 수학적 모델링을 기초로 해석 코드는 포트란 언어를 기반으로 개발되었다. 모델링 연구의 신뢰성을 증명하기 위해 각 후처리 장치에 대해 개발된 코드는 문헌으로 부터 얻어진 실험 결과와 비교, 검증을 수행하였다. 개발된 수치해석 기술은 시스템의 성능을 제어하는 중요한 인자들을 실험 결과에 기반하여 새롭게 조정되었고, 이 새롭게 결정된 변수들을 이용하여 해석 결과는 실험결과와 검증되었다. CPF 모델링에서는 매연의 미세구조적 성질인 porosity와 permeability 그리고 매연 재생반응에서의 반응동역학을 문헌에서 얻어진 실험데이터를 이용하여 새롭게 추정되었다. 또한 LNT 모델링에서는 다양한 촉매반응에 대한 반응동역학 변수들을 문헌에서의 실험데이터를 이용하여 새롭게 추정되었다. 각각의 장치에 대해 개발된 해석기법은 신뢰성 확보를 위해 많은 실험데이터들과 비교를 통해 검증을 완료하였다.
