Teemad:
- üld-
- Tahmaosakeste päritolu
- Tahkete osakeste filtri kasutamine
- Isegenereeruv tahkete osakeste filter
- Poolavatud tahkete osakeste filter
- Diiselmootori heitgaasid
Üldine:
Diiselmootorites kasutatakse tahkete osakeste filtrit. Tahkete osakeste filtri eesmärk on lasta heitgaasidel läbi ja hoida tahmaosakesi. Tänapäeval on iga uue auto diiselmootor varustatud tahkete osakeste filtriga, et vastata rangetele keskkonnanõuetele. Mõnes suures linnas on tahkete osakeste filtrita "määrdunud" diiselautode ja katalüsaatorita bensiinimootoriga autodega sõitmine juba keelatud.
Tahmaosakeste päritolu:
Tahmaosakesed tekivad alati diiselmootori põlemisprotsessis. Tahm on märk mittetäielikust põlemisest. Tahmaosakesed on puhtast süsinikust tuumaga väikesed süsinikukerad, mille läbimõõt on ligikaudu 0,05 mikromillimeetrit. Teatud kahjulikud ained, sealhulgas süsivesinikud, väävel ja metallioksiidid, kleepuvad selle süsiniku tuumale. Mõned süsivesinikud võivad olla tervisele kahjulikud.
Tahmaosakeste moodustumine ja kogus sõltuvad peamiselt kasutamisest, õhuvarustusest, sissepritsest ja mootori põlemisest. Eriti hapnikupuuduse korral suureneb tahma eraldumine, kuna segu on liiga rikas ja põlemine on seetõttu puudulik. Kiibi häälestamine võib olla ka liigse tahmaheite põhjuseks.
Tahmaosakeste mõõtmed on pöördkambriga kaudsissepritsega diiselmootorites, otsesissepritsega, ühisanum- ja ühikpihustiga mootorites praktiliselt samad.
Tahkete osakeste filtri töö:
Tahkete osakeste filter koosneb ränikarbiidist valmistatud kärjekujulisest keraamilisest korpusest, mis on paigutatud metallkorpusesse. Keraamiline korpus koosneb paljudest paralleelsetest mikroskoopilistest käikudest, mis on vaheldumisi ühelt poolt suletud.
Kui heitgaasid voolavad läbi tahkete osakeste filtri, jäävad osakesed sissepääsukanalitesse, teised heitgaasi gaasilised komponendid aga läbivad filtri poorseid seinu.
Isegenereeruv tahkete osakeste filter:
Isetekitav tahkete osakeste filter blokeerib ligikaudu 90% kogu mootori poolt eralduvast tahmast. Kuna palju tahmaosakesi jääb mõne aja pärast isetekitavasse tahkete osakeste filtrisse, ummistuks see ilma meetmeteta. Selle vältimiseks tuleb filtrit regulaarselt regenereerida (iga 200-1000 km järel). Seda nimetatakse "regenereerimisprotsessiks". See tähendab, et kogunenud tahmaosakesed põletatakse. Põlemisel muutuvad osakesed kahjututeks aineteks süsinikdioksiidiks ja veeks. Tahmaosakeste põlemistemperatuur on katalüütilise katteta tahkete osakeste filtrite puhul vähemalt 600ºC, kuid sageli ei ole heitgaasid selleks piisavalt kuumad. Tahmaosakeste põletamiseks võib kasutada järgmisi meetodeid:
- Katalüütilise kattega tahkete osakeste filter:
Seda tüüpi tahkete osakeste filtritel on katalüütiline kate, mis võimaldab põletada tahmaosakesi temperatuuril 250ºC. Tahkete osakeste filter tuleb aga asetada mootorile võimalikult lähedale, muidu läheb palju soojust kaotsi. Seda regenereerimismeetodit kasutatakse muu hulgas poolavatud ja pidevalt regenereeruvate tahkete osakeste filtrite puhul. - Kasutage oksüdatsioonikatalüsaatorit: oksüdatsioonikatalüsaatoriga muudetakse heitgaasides sisalduvad lämmastikoksiidid osaliselt lämmastikdioksiidiks. See lämmastikdioksiid on väga reaktiivne, mis tähendab, et tahm süttib palju kergemini ja seetõttu madalamal temperatuuril. Oksüdatsioonikatalüsaator asetatakse seetõttu alati tahkete osakeste filtri ette, tavaliselt isegi vahetult pärast väljalaskekollektorit. Mõnikord paigaldatakse isegi 2 sellist katalüsaatorit. (vaata pilti)
- Välisküte: Hõõgspiraali või kütusepihusti heitgaasi asetamisega on võimalik saavutada tahmaosakeste süütamiseks vajalik temperatuur. Seda juhitakse mootori juhtseadme kaudu. See registreerib enne ja pärast filtrit mõõtvate diferentsiaalrõhuandurite väärtused, et tahkete osakeste filter hakkab täis saama.
- Täiendav kütuse sissepritse: lisades düüsidele väljalasketakti ajal lisakütust, tõuseb heitgaasi temperatuur, mis võib saavutada regeneratsiooni.
Poolavatud tahkete osakeste filter:
Poolavatud tahkete osakeste filtrid on mõeldud autodele, millel pole standardvarustuses tahkete osakeste filtrit. Seetõttu paigaldatakse seda tüüpi tahkete osakeste filter hiljem. Poolavatud kübemefiltreid jääb järjest vähemaks, sest kõik uued autod on nüüd standardvarustuses kübemefiltriga.
Poolavatud tahkete osakeste filtritel on avatud struktuur, mis võimaldab heitgaasidel takistusteta läbi filtri voolata. Mõned tahmaosakesed kleepuvad seintele. Filtril on sees katalüütiline kate, mis võimaldab madalatel temperatuuridel tahmaosakesi regenereerida (põletada). Regenereerimine toimub pidevalt kõrgel temperatuuril. Filtri ummistumise tõenäosus on väike, eeldusel, et filtrit aeg-ajalt soojendatakse. Suureks puuduseks on see, et optimaalsetes tingimustes saab heitkoguseid vähendada ainult maksimaalselt 60% ja vähem optimaalsetes tingimustes, mis tavakasutuses sageli juhtub, saab heitkoguseid vähendada vaid 30%.
Diiselmootori heitgaasid:
Parempoolsel pildil ja alloleval selgitusel on näha, millest diiselmootori heitgaasid koosnevad.
- 67% lämmastikku (N2)
- 12% süsinikdioksiid (CO2)
- 11% vett (H2O)
- 10% hapnikku
- 0,3% muid aineid, sh tahmaosakesed (PM), süsivesinikud (HC), lämmastikoksiidid (NOx), süsinikoksiid (CO).
NOx heitkoguste vähendamiseks kasutavad diiselmootorid seda üha enam SCR katalüsaator AdBlue doseerimissüsteemiga.
