Temos:
- Bendras
- Suodžių dalelių kilmė
- Kietųjų dalelių filtro veikimas
- Savaime susikuriantis kietųjų dalelių filtras
- Pusiau atviras kietųjų dalelių filtras
- Dyzelinio variklio išmetamosios dujos
Bendrieji:
Dyzeliniuose varikliuose naudojamas kietųjų dalelių filtras. Kietųjų dalelių filtro paskirtis – leisti išmetamosioms dujoms praeiti ir sulaikyti suodžių daleles. Šiais laikais kiekviename naujame automobilyje esančiame dyzeliniame variklyje yra sumontuotas kietųjų dalelių filtras, atitinkantis griežtus aplinkosaugos reikalavimus. Kai kuriuose didžiuosiuose miestuose jau draudžiama važiuoti „nešvariais“ dyzeliniais automobiliais be kietųjų dalelių filtro ir benzininiams automobiliams be katalizatoriaus.
Suodžių dalelių kilmė:
Dyzelinio variklio degimo proceso metu visada susidaro suodžių dalelės. Suodžiai yra nepilno degimo požymis. Suodžių dalelės yra mažos anglies sferos, kurių šerdis iš grynos anglies, maždaug 0,05 mikromilimetro skersmens. Tam tikros kenksmingos medžiagos, įskaitant angliavandenilius, sierą ir metalų oksidus, prilimpa prie šios anglies šerdies. Kai kurie angliavandeniliai gali pakenkti sveikatai.
Suodžių dalelių susidarymas ir kiekis daugiausia priklauso nuo naudojimo, oro tiekimo, įpurškimo ir variklio degimo. Ypač tada, kai trūksta deguonies, suodžių emisija padidėja, nes mišinys yra per turtingas, todėl degimas yra nepilnas. Lustų derinimas taip pat gali būti pernelyg didelio suodžių išmetimo priežastimi.
Suodžių dalelių matmenys yra beveik tokie patys netiesioginio įpurškimo dyzeliniuose varikliuose su sūkurine kamera, tiesioginio įpurškimo, bendrojo bėgio ir vienetinio purkštuko varikliuose.
Kietųjų dalelių filtro veikimas:
Kietųjų dalelių filtras susideda iš korio formos keraminio korpuso, pagaminto iš silicio karbido, įtaisyto metaliniame korpuse. Keraminis korpusas susideda iš daugybės lygiagrečių mikroskopinių kanalų, kurie pakaitomis uždaromi vienoje pusėje.
Kai išmetamosios dujos teka per kietųjų dalelių filtrą, dalelės sulaikomos įėjimo kanaluose, o kiti dujiniai išmetamųjų dujų komponentai praeina per porėtas filtro sieneles.
Savaime susikuriantis kietųjų dalelių filtras:
Savaime susikuriantis kietųjų dalelių filtras blokuoja maždaug 90 % visų variklio išmetamų suodžių. Kadangi savaime besikuriančiame kietųjų dalelių filtre po kurio laiko lieka daug suodžių dalelių, be priemonių jis užsikimštų. Norint to išvengti, filtrą reikia reguliariai regeneruoti (kas 200-1000 km). Tai vadinama „atkūrimo procesu“. Tai reiškia, kad susikaupusios suodžių dalelės deginamos. Degdamos dalelės virsta nekenksmingomis medžiagomis anglies dioksidu ir vandeniu. Kietųjų dalelių filtrų be katalizinės dangos suodžių dalelių degimo temperatūra yra ne mažesnė kaip 600ºC, tačiau išmetamosios dujos dažnai tam nėra pakankamai karštos. Norėdami sudeginti suodžių daleles, galite naudoti šiuos metodus:
- Kietųjų dalelių filtras su katalizine danga:
Šio tipo kietųjų dalelių filtras turi katalizinę dangą, kuri leidžia sudeginti suodžių daleles 250ºC temperatūroje. Tačiau kietųjų dalelių filtras turi būti dedamas kuo arčiau variklio, kitaip bus prarasta daug šilumos. Šis regeneravimo būdas, be kita ko, naudojamas pusiau atviriems ir nuolat regeneruojantiems kietųjų dalelių filtrams. - Naudokite oksidacijos katalizatorių: naudojant oksidacijos katalizatorių išmetamosiose dujose esantys azoto oksidai iš dalies paverčiami azoto dioksidu. Šis azoto dioksidas yra labai reaktyvus, o tai reiškia, kad suodžiai užsidega daug lengviau ir todėl žemesnėje temperatūroje. Todėl oksidacijos katalizatorius visada dedamas prieš kietųjų dalelių filtrą, paprastai net iškart po išmetimo kolektoriaus. Kartais įrengiami net 2 tokie katalizatoriai. (žr. paveikslėlį)
- Išorinis šildymas: į išmetimą įdėjus švytėjimo ritę arba kuro purkštuką galima pasiekti reikiamą temperatūrą suodžių dalelėms užsidegti. Tai valdoma variklio valdymo bloku. Tai užregistruoja slėgio perkryčio jutiklių, kurie matuoja prieš ir po filtro, vertes, kad kietųjų dalelių filtras pradeda pildytis.
- Papildomas degalų įpurškimas: išmetimo takto metu į purkštukus įpylus papildomo kuro, išmetamųjų dujų temperatūra pakyla, o tai gali pasiekti regeneraciją.
Pusiau atviras kietųjų dalelių filtras:
Pusiau atviri kietųjų dalelių filtrai skirti automobiliams, kuriuose standartiškai neįtaisytas kietųjų dalelių filtras. Todėl šio tipo kietųjų dalelių filtras įrengiamas vėliau. Pusiau atvirų kietųjų dalelių filtrų vis mažiau, nes dabar visuose naujuose automobiliuose kietųjų dalelių filtras yra standartiškai.
Pusiau atviri kietųjų dalelių filtrai turi atvirą struktūrą, kuri leidžia išmetamosioms dujoms netrukdomai tekėti per filtrą. Kai kurios suodžių dalelės prilimpa prie sienų. Filtro viduje yra katalizinė danga, kuri leidžia regeneruoti (sudeginti) suodžių daleles esant žemai temperatūrai. Regeneracija vyksta nuolat aukštoje temperatūroje. Tikimybė, kad filtras užsikimš, yra maža, jei filtras retkarčiais pašildomas. Pagrindinis trūkumas yra tas, kad optimaliomis sąlygomis išmetamųjų teršalų kiekis gali būti sumažintas ne daugiau kaip 60 %, o mažiau optimaliomis sąlygomis, kaip dažnai būna įprastai naudojant, išmetamų teršalų kiekis gali būti sumažintas tik 30 %.
Dyzelinio variklio išmetamosios dujos:
Paveikslėlyje dešinėje ir žemiau esančiame paaiškinime galite pamatyti, iš ko susideda dyzelinio variklio išmetamosios dujos.
- 67 % azoto (N2)
- 12% anglies dioksido (CO2)
- 11 % vandens (H2O)
- 10% deguonies
- 0,3% kitų medžiagų, įskaitant suodžių daleles (PM), angliavandenilius (HC), azoto oksidus (NOx), anglies monoksidą (CO).
Siekiant sumažinti NOx emisiją, dyzeliniai varikliai vis dažniau naudoja vieną SCR katalizatorius su AdBlue dozavimo sistema.
