Subiecte:
- General
- Originea particulelor de funingine
- Funcționarea unui filtru de particule
- Filtru de particule autogenerator
- Filtru de particule semideschis
- Gaze de eșapament de la un motor diesel
General:
Un filtru de particule este utilizat la motoarele diesel. Scopul unui filtru de particule este de a lăsa gazele de evacuare să treacă și de a reține particulele de funingine. În zilele noastre, fiecare motor diesel dintr-o mașină nouă este echipat cu un filtru de particule pentru a îndeplini cerințele stricte de mediu. În unele orașe mari, mașinilor diesel „murdare” fără filtru de particule și mașinilor pe benzină fără convertor catalitic sunt deja interzise să conducă.
Originea particulelor de funingine:
Particulele de funingine sunt întotdeauna produse în timpul procesului de ardere a unui motor diesel. Funinginea este un semn de ardere incompletă. Particulele de funingine sunt mici sfere de carbon cu un miez de carbon pur, cu un diametru de aproximativ 0,05 micromilimetri. Anumite substanțe nocive, inclusiv hidrocarburi, sulf și oxizi metalici, aderă la miezul acestui carbon. Unele hidrocarburi pot fi dăunătoare sănătății.
Formarea și cantitatea particulelor de funingine depind în principal de utilizare, alimentarea cu aer, injecția și arderea motorului. În special atunci când există o lipsă de oxigen, emisiile de funingine cresc, deoarece amestecul este prea bogat și, prin urmare, arderea este incompletă. Reglajul cipului poate fi, de asemenea, o cauză a emisiilor excesive de funingine.
Dimensiunile particulelor de funingine sunt practic aceleași la motoarele diesel cu injecție indirectă cu cameră de turbionare, injecție directă, motoarele cu rampă comună și cu injecție unitară.
Funcționarea unui filtru de particule:
Filtrul de particule constă dintr-un corp ceramic în formă de fagure din carbură de siliciu găzduit într-o carcasă metalică. Corpul ceramic este format din multe pasaje paralele, microscopice, care sunt închise alternativ pe o parte.
Când gazele de eșapament curg prin filtrul de particule, particulele sunt reținute în canalele de intrare, în timp ce celelalte componente gazoase ale gazului de eșapament trec prin pereții poroși ai filtrului.
Filtru de particule autogenerator:
Un filtru de particule autogenerator blochează aproximativ 90% din toată funinginea emisă de motor. Deoarece multe particule de funingine rămân în filtrul de particule autogenerator după un timp, acesta s-ar înfunda fără măsuri. Pentru a preveni acest lucru, filtrul trebuie regenerat în mod regulat (la fiecare 200-1000 km). Acesta se numește „proces de regenerare”. Aceasta înseamnă că particulele de funingine acumulate sunt arse. Când sunt arse, particulele sunt transformate în substanțe inofensive dioxid de carbon și apă. Temperatura de ardere a particulelor de funingine este de cel puțin 600 °C pentru filtrele de particule fără un strat catalitic, dar gazele de evacuare nu sunt adesea suficient de fierbinți pentru aceasta. Pentru a arde particulele de funingine, pot fi folosite următoarele metode:
- Filtru de particule cu un strat catalitic:
Acest tip de filtru de particule are un strat catalitic, care face posibilă arderea particulelor de funingine la o temperatură de 250ºC. Cu toate acestea, filtrul de particule trebuie plasat cât mai aproape de motor, altfel se va pierde multă căldură. Această metodă de regenerare este utilizată, printre altele, pentru filtrele de particule semideschise și cu regenerare continuă. - Utilizați un catalizator de oxidare: Cu un catalizator de oxidare, oxizii de azot din gazele de evacuare sunt parțial transformați în dioxid de azot. Acest dioxid de azot este foarte reactiv, ceea ce înseamnă că funinginea se aprinde mult mai ușor și deci la o temperatură mai scăzută. Prin urmare, catalizatorul de oxidare este întotdeauna plasat înaintea filtrului de particule, de obicei chiar și imediat după galeria de evacuare. Uneori sunt instalați chiar și 2 dintre acești catalizatori. (vezi poza)
- Încălzire externă: Prin plasarea unei bobine incandescente sau a unui injector de combustibil în evacuare este posibilă atingerea temperaturii necesare pentru a aprinde particulele de funingine. Acest lucru este controlat prin unitatea de control al motorului. Aceasta înregistrează valorile de la senzorii de presiune diferențială care măsoară înainte și după filtru că filtrul de particule începe să se umple.
- Injecție suplimentară de combustibil: prin adăugarea de combustibil suplimentar la duze în timpul cursei de evacuare, temperatura gazelor de eșapament crește, ceea ce poate realiza regenerarea.
Filtru de particule semideschis:
Filtrele de particule semideschise sunt concepute pentru mașinile care nu sunt echipate standard cu filtru de particule. Prin urmare, acest tip de filtru de particule este instalat ulterior. Numărul de filtre de particule semideschise devine din ce în ce mai puțin, deoarece toate mașinile noi sunt acum echipate cu un filtru de particule ca standard.
Filtrele de particule semideschise au o structură deschisă care permite gazelor de evacuare să curgă nestingherite prin filtru. Unele dintre particulele de funingine se lipesc de pereți. Filtrul are în interior un strat catalitic, care face posibilă regenerarea (arderea) particulelor de funingine la temperaturi scăzute. Regenerarea are loc continuu la temperaturi ridicate. Șansa ca filtrul să se înfunde este mică, cu condiția ca filtrul să fie încălzit din când în când. Dezavantajul major este că emisiile pot fi reduse doar cu maximum 60% în condiții optime, iar emisiile în condiții mai puțin optime, ceea ce este adesea cazul în timpul utilizării normale, pot fi reduse doar cu 30%.
Gaze de eșapament de la un motor diesel:
În imaginea din dreapta și explicația de mai jos puteți vedea în ce constau gazele de eșapament ale unui motor diesel.
- 67% azot (N2)
- 12% dioxid de carbon (CO2)
- 11% apă (H2O)
- 10% oxigen
- 0,3% alte substanțe, inclusiv particule de funingine (PM), hidrocarburi (HC), oxizi de azot (NOx), monoxid de carbon (CO).
Pentru a reduce emisiile de NOx, motoarele diesel folosesc din ce în ce mai mult unul Catalizator SCR cu sistem de dozare AdBlue.
