Agnasía

Viðfangsefni:

General
Uppruni sótagna
Rekstur agnasíu
Sjálfmyndandi agnasía
Hálfopin agnasía
Útblástursloft frá dísilvél

Almennt:
Agnasía er notuð á dísilvélar. Tilgangur agnasíu er að hleypa útblástursloftunum framhjá og halda í sig sótagnirnar. Nú á dögum er hver dísilvél í nýjum bíl búin agnasíu til að uppfylla strangar umhverfiskröfur. Í sumum stórum borgum er nú þegar bannað að aka „óhreinum“ dísilbílum án agnasíu og bensínbílum án hvarfakúts.

Uppruni sótagna:
Sótagnir myndast alltaf við brunaferli dísilvélar. Sót er merki um ófullkominn bruna. Sótagnir eru litlar kolefniskúlur með kjarna úr hreinu kolefni, með þvermál um það bil 0,05 míkrómillímetra. Ákveðin skaðleg efni, þar á meðal kolvetni, brennisteinn og málmoxíð, festast við kjarna þessa kolefnis. Sum kolvetni geta verið heilsuspillandi.
Myndun og magn sótagna fer aðallega eftir notkun, loftflæði, innspýtingu og bruna hreyfilsins. Sérstaklega þegar skortur er á súrefni eykst útblástur sóts vegna þess að blandan er of rík og brennsla því ófullkomin. Flísastilling getur einnig verið orsök óhóflegrar sótlosunar.
Stærð sótagnanna er nánast sú sama í dísilvélum með óbeinni innspýtingu með þyrilhólf, beinni innspýtingu, common rail og eininga innspýtingarvélum.

Notkun agnasíu:
Agnasían samanstendur af honeycomb-laga keramikhluta úr kísilkarbíði sem er hýst í málmhúsi. Keramikhlutinn samanstendur af mörgum samsíða, smásæjum göngum, sem eru lokuð til skiptis á annarri hliðinni.
Þegar útblástursloftið streymir í gegnum agnastíuna haldast agnirnar í inntaksrásunum á meðan aðrir loftkenndir þættir útblástursloftsins fara í gegnum gljúpa veggi síunnar.

Sjálfmyndandi agnastía:
Sjálfmyndandi agnasía hindrar um það bil 90% af öllu sóti sem vélin gefur frá sér. Vegna þess að margar sótagnir verða eftir í sjálfmyndandi svifrykssíu eftir smá stund, myndi hún stíflast án ráðstafana. Til að koma í veg fyrir þetta þarf að endurnýja síuna reglulega (á 200-1000 km fresti). Þetta er kallað „endurnýjunarferlið“. Þetta þýðir að uppsafnaðar sótagnir eru brenndar. Við brennslu breytast agnirnar í skaðlausu efnin koltvísýring og vatn. Brunahitastig sótagnanna er að minnsta kosti 600ºC fyrir svifrykssíur án hvatahúðunar, en útblástursloftið er oft ekki nógu heitt til þess. Til að brenna sótagnirnar er hægt að nota eftirfarandi aðferðir:

Agnasía með hvatahúð:
Þessi tegund af agnasíu er með hvatahúð sem gerir það kleift að brenna sótagnirnar við 250ºC hita. Samt sem áður verður að setja svifrykssíuna sem næst vélinni, annars tapast mikill hiti. Þessi endurnýjunaraðferð er meðal annars notuð við hálfopnar og stöðugt endurnýjandi agnastíur.
Notaðu oxunarhvata: Með oxunarhvata breytast köfnunarefnisoxíð í útblástursloftunum að hluta í köfnunarefnisdíoxíð. Þetta köfnunarefnisdíoxíð er mjög hvarfgjarnt sem gerir það að verkum að sótið kviknar mun auðveldara og því við lægra hitastig. Oxunarhvatinn er því alltaf settur fyrir agnasíuna, venjulega jafnvel beint á eftir útblástursgreininni. Stundum eru jafnvel 2 af þessum hvötum settir upp. (sjá mynd)
Ytri hitun: Með því að setja glóðarspólu eða eldsneytissprautu í útblásturinn er hægt að ná nauðsynlegum hitastigi til að kveikja í sótagnunum. Þessu er stjórnað í gegnum vélstýringareininguna. Þetta skráir gildin frá mismunaþrýstingsskynjurum sem mæla fyrir og eftir síuna að agnastían er farin að fyllast.
Viðbótareldsneytisinnspýting: Með því að bæta auka eldsneyti í stútana meðan á útblástursslag stendur eykst hitastig útblástursloftsins, sem getur náð endurnýjun.

Hálfopin agnastía:
Hálfopnar svifrykssíur eru hannaðar fyrir bíla sem eru ekki með agnasíu sem staðalbúnað. Þessi tegund af agnasíu er því sett upp eftir á. Hálfopnum agnasíum fer sífellt fækkandi, því allir nýir bílar eru nú búnir agnasíu sem staðalbúnað.

Hálfopnar agnasíur hafa opna uppbyggingu sem gerir útblástursloftunum kleift að flæða óhindrað í gegnum síuna. Sumar sótagnanna festast við veggina. Sían er með hvatahúð að innan sem gerir það mögulegt að endurnýja (brenna) sótagnirnar við lágt hitastig. Endurnýjun á sér stað stöðugt við háan hita. Líkurnar á að sían stíflist eru litlar, að því gefnu að sían sé hituð upp annað slagið. Helsti ókosturinn er sá að aðeins er hægt að draga úr losun um að hámarki 60% við bestu aðstæður og losun við óákjósanlegri aðstæður, sem oft er raunin við venjulega notkun, má aðeins minnka um 30%.

Útblástursloft frá dísilvél:
Á myndinni til hægri og skýringunni hér að neðan má sjá í hverju útblásturslofttegundir dísilvélar eru.

67% köfnunarefni (N2)
12% koltvísýringur (CO2)
11% vatn (H2O)
10% súrefni
0,3% önnur efni, þar á meðal sótagnir (PM), kolvetni (HC), köfnunarefnisoxíð (NOx), kolmónoxíð (CO).

Til að draga úr losun NOx nota dísilvélar í auknum mæli einn slíkan SCR hvati með AdBlue skömmtunarkerfi.