Předměty:
- obecný
- Původ částic sazí
- Provoz filtru pevných částic
- Samogenerující filtr pevných částic
- Polootevřený filtr pevných částic
- Výfukové plyny z dieselového motoru
Obecné:
U dieselových motorů se používá filtr pevných částic. Účelem filtru pevných částic je propustit výfukové plyny a zadržet částice sazí. V dnešní době je každý vznětový motor v novém autě vybaven filtrem pevných částic, aby splnil přísné ekologické požadavky. V některých velkých městech už mají zákaz jízdy „špinavé“ naftové vozy bez filtru pevných částic a benzínové vozy bez katalyzátoru.
Původ částic sazí:
Částice sazí vznikají vždy při spalovacím procesu vznětového motoru. Saze jsou známkou nedokonalého spalování. Částice sazí jsou malé uhlíkové kuličky s jádrem z čistého uhlíku o průměru přibližně 0,05 mikromilimetrů. Některé škodlivé látky, včetně uhlovodíků, síry a oxidů kovů, ulpívají na jádru tohoto uhlíku. Některé uhlovodíky mohou být zdraví škodlivé.
Vznik a množství částic sazí závisí především na použití, přívodu vzduchu, vstřikování a spalování motoru. Zejména při nedostatku kyslíku se emise sazí zvyšují, protože směs je příliš bohatá a spalování není úplné. Chip tuning může být také příčinou nadměrných emisí sazí.
Rozměry částic sazí jsou prakticky stejné u dieselových motorů s nepřímým vstřikováním s vířivou komorou, přímým vstřikováním, common rail a jednotkových vstřikovacích motorů.
Provoz filtru pevných částic:
Filtr pevných částic se skládá z keramického tělesa voštinového tvaru vyrobeného z karbidu křemíku uloženého v kovovém pouzdře. Keramické těleso se skládá z mnoha paralelních, mikroskopických průchodů, které jsou na jedné straně střídavě uzavřeny.
Když výfukové plyny proudí filtrem pevných částic, částice jsou zadržovány ve vstupních kanálech, zatímco ostatní plynné složky výfukových plynů procházejí porézními stěnami filtru.
Samogenerující filtr pevných částic:
Samogenerující se filtr pevných částic blokuje přibližně 90 % všech sazí emitovaných motorem. Protože v samogenerujícím se částicovém filtru po chvíli zůstane mnoho částic sazí, bez opatření by se ucpal. Aby k tomu nedocházelo, musí být filtr pravidelně regenerován (každých 200-1000 km). Říká se tomu „proces regenerace“. To znamená, že nahromaděné částice sazí jsou spáleny. Při spalování se částice přeměňují na neškodné látky oxid uhličitý a vodu. Teplota spalování částic sazí je u částicových filtrů bez katalytického povlaku minimálně 600 °C, ale výfukové plyny na to často nejsou dostatečně horké. Ke spalování částic sazí lze použít následující metody:
- Filtr pevných částic s katalytickým povlakem:
Tento typ filtru pevných částic má katalytický povlak, který umožňuje spalovat částice sazí při teplotě 250ºC. Filtr pevných částic však musí být umístěn co nejblíže motoru, jinak dojde k velkým ztrátám tepla. Tento způsob regenerace se používá mimo jiné u polootevřených a průběžně regenerujících filtrů pevných částic. - Použijte oxidační katalyzátor: S oxidačním katalyzátorem se oxidy dusíku ve výfukových plynech částečně přeměňují na oxid dusičitý. Tento oxid dusičitý je velmi reaktivní, což znamená, že saze se vznítí mnohem snadněji a tedy při nižší teplotě. Oxidační katalyzátor je proto vždy umístěn před filtrem pevných částic, obvykle dokonce přímo za výfukovým potrubím. Někdy jsou instalovány i 2 tyto katalyzátory. (viz obrázek)
- Externí ohřev: Umístěním žhavicí spirálky nebo vstřikovače paliva do výfuku je možné dosáhnout potřebné teploty pro zapálení částic sazí. To se ovládá přes řídicí jednotku motoru. Ten zaznamenává hodnoty ze snímačů diferenčního tlaku, které měří před a za filtrem, že se filtr pevných částic začíná zaplňovat.
- Přídavné vstřikování paliva: Přidáním dalšího paliva do trysek během výfukového zdvihu se zvýší teplota výfukových plynů, čímž lze dosáhnout regenerace.
Polootevřený filtr pevných částic:
Polootevřené filtry pevných částic jsou určeny pro vozy, které nejsou standardně vybaveny filtrem pevných částic. Tento typ filtru pevných částic se proto instaluje dodatečně. Počet polootevřených filtrů pevných částic je stále méně a méně, protože všechny nové vozy jsou již standardně vybaveny filtrem pevných částic.
Polootevřené filtry pevných částic mají otevřenou strukturu, která umožňuje výfukovým plynům nerušeně proudit přes filtr. Některé částice sazí ulpívají na stěnách. Filtr má uvnitř katalytický povlak, který umožňuje regeneraci (spálení) částic sazí při nízkých teplotách. Regenerace probíhá nepřetržitě při vysoké teplotě. Pravděpodobnost ucpání filtru je malá, pokud se filtr občas zahřeje. Zásadní nevýhodou je, že emise lze za optimálních podmínek snížit maximálně o 60 % a emise za méně optimálních podmínek, což je často případ běžného používání, lze snížit pouze o 30 %.
Výfukové plyny z dieselového motoru:
Na obrázku vpravo a vysvětlení níže vidíte, z čeho se skládají výfukové plyny naftového motoru.
- 67% dusík (N2)
- 12 % oxidu uhličitého (CO2)
- 11 % vody (H2O)
- 10% kyslíku
- 0,3 % ostatních látek, včetně částic sazí (PM), uhlovodíků (HC), oxidů dusíku (NOx), oxidu uhelnatého (CO).
Ke snížení emisí NOx používají dieselové motory stále častěji jeden SCR katalyzátor s dávkovacím systémem AdBlue.
