ΦΙΛΤΡΟ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ

Φίλτρο σωματιδίων Diesel    ΦΙΛΤΡΟ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ (DPF)

Ένα φίλτρο σωματιδίων diesel σε ένα Peugeot
Ένα φίλτρο σωματιδίων πετρελαίου (DPF ή) είναι μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να αφαιρέσετε σωματιδίων ντίζελ ή αιθάλη από το καυσαέριο του κινητήρα ντίζελ .

Τρόπος δράσης

Wall-ροής φίλτρα σωματιδίων ντίζελ αφαίρεση συνήθως 85% ή περισσότερο της αιθάλης, και υπό ορισμένες συνθήκες μπορεί να επιτευχθεί η αποτελεσματικότητα της αφαίρεσης αιθάλης που πλησιάζει το 100%. Μερικά φίλτρα είναι μιας χρήσης, που προορίζονται για τη διάθεση και την αντικατάσταση μια φορά γεμάτο συσσωρευμένη τέφρα. Άλλοι έχουν σχεδιαστεί για να κάψει το συσσωρευμένο σωματιδίων είτε παθητικά μέσω της χρήσης ενός καταλύτη ή με ενεργό μέσο όπως ένας καυστήρας καυσίμου το οποίο θερμαίνει το φίλτρο αιθάλης σε θερμοκρασίες καύσης. Αυτό επιτυγχάνεται με τον προγραμματισμό της μηχανής για να τρέξει (όταν το φίλτρο είναι γεμάτο) με τρόπο που αυξάνει τη θερμοκρασία των καυσαερίων Σε συνδυασμό με ένα επιπλέον μπεκ ψεκασμού καυσίμου στο ρεύμα των καυσαερίων που εγχέει καύσιμα να αντιδράσει με ένα στοιχείο καταλύτη για να κάψει συσσωρευμένη αιθάλη και να το μετατρέψει τέφρας όπου αποθηκεύεται στο φίλτρο DPF, ή μέσω άλλων μεθόδων. Αυτό είναι γνωστό ως «αναγέννηση του φίλτρου”. Καθαρισμός απαιτείται επίσης ως μέρος της περιοδικής συντήρησης, και αυτό πρέπει να γίνει προσεκτικά για να αποφευχθεί η καταστροφή του φίλτρου. Η αποτυχία των μπεκ ψεκασμού καυσίμου ή υπερσυμπιεστές με αποτέλεσμα τη μόλυνση του φίλτρου με πρώτες ντίζελ ή του λαδιού του κινητήρα μπορεί επίσης να απαιτήσει τον καθαρισμό. Η διαδικασία αναγέννησης συμβαίνει σε ταχύτητες υψηλότερες από τις οδικές μπορούν γενικά να επιτευχθούν στους δρόμους της πόλης? οχήματα που κινούνται αποκλειστικά σε χαμηλές ταχύτητες στην αστική κυκλοφορία μπορεί να απαιτήσει περιοδικές ταξίδια σε υψηλότερες ταχύτητες για να καθαρίσει το DPF. Αν ο οδηγός αγνοεί την προειδοποιητική λυχνία και περιμένει πάρα πολύ καιρό για να λειτουργήσει το πάνω από 40 μίλια ανά ώρα όχημα (64 χλμ/ώρα ), η DPF δεν μπορούν να αναγεννηθούν σωστά, και τη συνέχιση της λειτουργίας πέρα από αυτό το σημείο μπορεί να χαλάσει το DPF εντελώς γι ‘αυτό πρέπει να αντικατασταθεί. Κάποιοι σύγχρονοι κινητήρες ντίζελ, δηλαδή αυτές που είναι εγκατεστημένα σε συνδυασμό οχημάτων, μπορεί επίσης να εκτελέσει αυτό που ονομάζεται σταθμευμένων Αναγέννηση , όπου ο κινητήρας αυξάνει RPM σε περίπου 1400, ενώ σταθμευμένο, για να αυξηθεί η θερμοκρασία των καυσαερίων.

Ιστορία

Οι κινητήρες ντίζελ που παράγει μια ποικιλία των σωματιδίων κατά την καύση του μίγματος αέρα / καυσίμου λόγω της ατελούς καύσης. Η σύνθεση των σωματιδίων ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό εξαρτάται από τον τύπο του κινητήρα, την ηλικία, και τις προδιαγραφές εκπομπών που ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί για να ανταποκριθεί. Δύο-εγκεφαλικό επεισόδιοκινητήρες ντίζελ παράγουν περισσότερα σωματίδια ανά μονάδα ενέργειας από ό, τι τετράχρονους κινητήρες ντήζελ, όπως καίνε το καυσίμου-αέρα αναμειγνύεται λιγότερο εντελώς.

Σωματιδίων ντίζελ που προκύπτουν από την ατελή καύση του καυσίμου ντίζελ παράγει αιθάλη (αιθάλη) σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια περιλαμβάνουν μικροσκοπικάνανοσωματίδια -smaller από ένα χιλιοστό του χιλιοστού (ένα μικρό). Αιθάλης και άλλων σωματιδίων από τους κινητήρες ντίζελ επιδεινώσει την σωματιδιακή ύλη της ρύπανσης στον αέρα και είναι επιβλαβή για την υγεία.

Νέα φίλτρα σωματιδίων μπορεί να συλλάβει από 30% σε περισσότερο από 95% των επιβλαβών αιθάλης.Με ένα φίλτρο βέλτιστη σωματιδίων ντίζελ (DPF), οι εκπομπές αιθάλης μπορεί να μειωθεί σε 0.001 g / km ή λιγότερο.

Η ποιότητα του καυσίμου επηρεάζει επίσης τον σχηματισμό των σωματιδίων αυτών. Για παράδειγμα, μια υψηλή περιεκτικότητα σε θείο ντίζελ παράγει περισσότερα σωματίδια.Κάτω των καυσίμων σε θείο παράγει λιγότερα σωματίδια, και επιτρέπει τη χρήση των φίλτρων σωματιδίων. Η πίεση έγχυσης του ντίζελ επηρεάζει επίσης το σχηματισμό λεπτών σωματιδίων.

Τα φίλτρα σωματιδίων ήταν σε χρήση σε μη οδικά μηχανήματα από το 1980, και στα αυτοκίνητα από το 1985. Εκπομπές των κινητήρων Ιστορικά μεσαίων και βαρέων καθηκόντων diesel δεν ρυθμίζονταν μέχρι το 1987, όταν ο πρώτος κανόνας Καλιφόρνια βαρέων φορτηγών εισήχθη ανώτατο όριο σωματιδίων εκπομπές σε 0,60 g / BHP ώρα.Από τότε, σταδιακά αυστηρότερα πρότυπα έχουν εισαχθεί για τα ελαφρά και βαρέα roadgoing πετρελαιοκίνητα οχήματα και για τους κινητήρες εκτός δρόμου ντίζελ. Παρόμοιες ρυθμίσεις έχουν επίσης εγκριθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση και ορισμένες μεμονωμένες ευρωπαϊκές χώρες, οι περισσότερες χώρες της Ασίας, και την υπόλοιπη Βόρεια και τη Νότια Αμερική .

Ενώ δεν υπάρχει δικαιοδοσία έχει γίνει ρητώς φίλτρα υποχρεωτική, οι ολοένα και πιο αυστηρές προδιαγραφές εκπομπών ρύπων που κατασκευάζει τη μηχανή πρέπει να πληρούν σημαίνει ότι τελικά όλοι οι κινητήρες ντίζελ επί της οδού θα είναι εφοδιασμένα με αυτούς. Ωστόσο, υπάρχει μια εταιρεία στο Κονέκτικατ, που έχει αναπτύξει έναν τρόπο για να αναγέννηση των φίλτρων για να “κοντά” το καινούργιο συνθήκες. Αυτή ήταν μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση για τα αυτοκίνητα και τα φορτηγά που χρησιμοποιούν καύσιμο ντίζελ. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, τα φίλτρα που αναμένεται να απαιτηθεί για την κάλυψη των Euro.VI κανονισμούς εκπομπών βαρέων φορτηγών κινητήρα επί του παρόντος υπό συζήτηση και προγραμματίζεται για το 2012-2013 χρονικό πλαίσιο. Το 2000, εν αναμονή των μελλοντικών Euro 5 κανονισμούς της PSA Peugeot Citroën έγινε η πρώτη εταιρεία που κάνει τα φίλτρα πρότυπο για τα επιβατικά αυτοκίνητα.

Από τον Δεκέμβριο του 2008, το California Air Resources Board (CARB) ιδρύθηκε το 2008 στην Καλιφόρνια Statewide φορτηγών και λεωφορείων κανόνα που, με διακύμανση ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και το όχημα χρήσης, απαιτούν να τοποθετηθεί επί της οδού ντίζελ βαρέων φορτηγών και λεωφορείων στην Καλιφόρνια, επανενίσχυσης , ή να αντικατασταθεί για τη μείωση αιωρούμενων σωματιδίων (PM) κατά τουλάχιστον 85%. Εκ των υστέρων τοποθέτηση των κινητήρων με υδατάνθρακες εγκεκριμένο φίλτρο σωματιδίων diesel είναι ένας τρόπος για να ικανοποιηθεί η απαίτηση αυτή.Το 2009, η Αμερικανική Ανάκαμψη και Επανεπένδυση Πράξη παρέχεται χρηματοδότηση για να βοηθήσει τους ιδιοκτήτες στην αντιστάθμιση του κόστους των μετασκευές ντίζελ για τα οχήματά τους.

Ανεπαρκώς συντηρημένα φίλτρα σωματιδίων για οχήματα με κινητήρες ντίζελ είναι επιρρεπείς σε συσσώρευση αιθάλης, η οποία μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στον κινητήρα λόγω της υψηλής πίεσης επιστροφής.
Κεραμικά φίλτρα ινών

Τα ινώδη κεραμικά φίλτρα κατασκευασμένα από πολλούς διαφορετικούς τύπους κεραμικών ινών που αναμειγνύονται μαζί για να σχηματίσουν ένα πορώδες μέσων. Αυτό το μέσο μπορεί να σχηματίζεται σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα και μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να ταιριάζει σε διάφορες εφαρμογές. Το πορώδες μπορεί να ελεγχθεί με σκοπό την παραγωγή υψηλής ροής, χαμηλότερη απόδοση ή υψηλής αποτελεσματικότητας φιλτραρίσματος χαμηλότερο όγκο. Ινώδη φίλτρα έχουν ένα πλεονέκτημα έναντι τοίχο σχεδιασμός της ροής της παραγωγής κάτω μέρος της πλάτης πίεση. Κεραμικά φίλτρα τοιχώματος ροής απομάκρυνση των σωματιδίων άνθρακα σχεδόν εντελώς, συμπεριλαμβανομένων των λεπτών σωματιδίων μικρότερο από 100 νανόμετρα (nm) σε διάμετρο με μία απόδοση μεγαλύτερη από 95% της μάζας και μεγαλύτερη από το 99% του αριθμού των σωματιδίων σε ένα ευρύ φάσμα συνθηκών λειτουργίας του κινητήρα. Δεδομένου ότι η συνεχής ροή του αιθάλης στο φίλτρο θα το εμποδίσει τελικά, είναι απαραίτητο να «αναγέννηση» των ιδιοτήτων διήθησης του φίλτρου με την καύση, από την συλλογή των σωματιδίων σε τακτική βάση. Σωματιδίων αιθάλης κάψει-off σχηματίζει νερό και CO2 σε μικρές ποσότητες που αντιστοιχούν σε λιγότερο από το 0,05% του CO2 που εκπέμπονται από τον κινητήρα.

Μεταλλικά ροή ινών μέσα από τα φίλτρα

Μερικά πυρήνες από μεταλλικές ίνες – γενικά οι ίνες είναι «υφαντό» σε ένα μονόλιθο. Τέτοιοι πυρήνες έχουν το πλεονέκτημα ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να διέλθει μέσω του μονόλιθου να θερμαίνει τον πυρήνα για τους σκοπούς αναγέννησης, επιτρέποντας στο φίλτρο να αναγεννηθεί σε χαμηλές θερμοκρασίες των καυσαερίων ή / και χαμηλούς ρυθμούς ροής των καυσαερίων. Πυρήνες μεταλλικές ίνες τείνουν να είναι πιο ακριβά από ό, τι κορδιερίτη ή καρβίδιο του πυριτίου πυρήνες, και γενικά δεν είναι εναλλάξιμα με αυτά, λόγω της ηλεκτρικής απαίτηση.

Συντήρηση

Φίλτρα απαιτούν περισσότερη συντήρηση από τους καταλυτικούς μετατροπείς. Ash, ένα υποπροϊόν της κατανάλωσης πετρελαίου από την κανονική λειτουργία του κινητήρα, συσσωρεύεται στο φίλτρο καθώς δεν μπορεί να μετατραπεί σε ένα αέριο και να περάσει μέσα από τα τοιχώματα του φίλτρου. Αυτό αυξάνει την πίεση πριν από το φίλτρο. Οι προειδοποιήσεις δίνονται στον οδηγό πριν περιορισμό φίλτρο προκαλεί ένα πρόβλημα με το αυτοκίνητο-ικανότητα ή ζημιά στον κινητήρα ή το φίλτρο αναπτυχθεί. Η τακτική συντήρηση του φίλτρου είναι μια αναγκαιότητα.

Αναγέννηση

Αντλίας μέτρησης για ντίζελ ή πρόσθετο ένεση, 3 l / h σε 5 bar
Διάγραμμα της αναγέννησης

Αναγέννηση είναι η διαδικασία αφαίρεσης της συσσωρευμένης αιθάλης από το φίλτρο. Αυτό γίνεται είτε παθητικά (από τη θερμότητα των καυσαερίων του κινητήρα σε κανονική λειτουργία ή με την προσθήκη ενός καταλύτη προς το φίλτρο) ή εισαγωγή ενεργά πολύ υψηλή θερμότητα στο σύστημα εξάτμισης. Εποχούμενων ενεργή διαχείριση του φίλτρου μπορεί να χρησιμοποιήσει μια ποικιλία από στρατηγικές:

Διαχείριση του κινητήρα για την αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων μέσω τέλη ψεκασμού καυσίμου ή ένεση κατά τη διάρκεια της διαδρομής των καυσαερίων
Χρήση ενός καταλύτη καυσίμων επιβαρύνει τη μείωση της θερμοκρασίας καύσης-out αιθάλη
Ένας καυστήρας καυσίμου μετά την τούρμπο για να αυξηθεί η θερμοκρασία των καυσαερίων
Μια καταλυτική οξειδωτής για να αυξηθεί η θερμοκρασία των καυσαερίων, με μετά την έγχυση (HC-Doser)
Ωμικό θερμαντικό στοιχείο για την αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων
Μικροκυματική ενέργεια για την αύξηση της θερμοκρασίας των σωματιδίων

Όλα τα επί του σκάφους ενεργά συστήματα χρησιμοποιούν επιπλέον καύσιμα, είτε μέσω της καύσης των για τη θέρμανση του DPF, ή την παροχή επιπλέον ισχύος στο ηλεκτρικό σύστημα του DPF, αν και η χρήση του καταλύτη στο καύσιμο μειώνει την ενέργεια που απαιτείται είναι πολύ σημαντικά. Τυπικά ένας υπολογιστής παρακολουθεί έναν ή περισσότερους αισθητήρες που μετρούν πίσω πίεση και / ή θερμοκρασία, και βασίζεται σε προ-προγραμματισμένη σειρά σημείων ο υπολογιστής παίρνει αποφάσεις σχετικά με το πότε να ενεργοποιήσει τον κύκλο αναγεννήσεως. Το πρόσθετο καύσιμο μπορεί να παρέχεται από μία αντλία μέτρησης . Την εκτέλεση του κύκλου πολύ συχνά ενώ διατηρείται η αντίθλιψη στη χαμηλή του συστήματος εξάτμισης θα οδηγήσει σε υψηλή κατανάλωση καυσίμου. Δεν την εκτέλεση του κύκλου αναγέννησης αρκετά σύντομα αυξάνει τον κίνδυνο βλάβης του κινητήρα ή / και ανεξέλεγκτη αναγέννηση ( θερμική δραπέτη ) και η πιθανή αποτυχία του DPF.

Σωματιδίων ντίζελ καίει όταν επιτυγχάνονται θερμοκρασίες πάνω από 600 βαθμούς Κελσίου. Αυτή η θερμοκρασία μπορεί να μειωθεί σε κάπου στην περιοχή από 350 έως 450 βαθμούς Κελσίου με τη χρήση ενός καταλύτη καυσίμου βαρύνει. Η πραγματική θερμοκρασία αιθάλης εξουθένωση θα εξαρτάται από τη χημεία που χρησιμοποιείται. Η έναρξη της καύσης προκαλεί μια περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, εν απουσία ενός καταλύτη καυσίμου βαρύνουν, η καύση του σωματιδιακού υλικού μπορεί να αυξήσει θερμοκρασίες πάνω από το κατώφλι δομική ακεραιότητα του υλικού του φίλτρου, το οποίο μπορεί να προκαλέσει καταστροφική αποτυχία του υποστρώματος. Διάφορες στρατηγικές έχουν αναπτυχθεί για να περιορίζουν τη δυνατότητα αυτή. Σημειώστε ότι σε αντίθεση με ένα σπινθήρα ανάφλεξη του κινητήρα, που συνήθως έχει λιγότερο από 0,5% οξυγόνο στο ρεύμα των καυσαερίων πριν από τη διάταξη (δ) τον έλεγχο των εκπομπών, οι κινητήρες ντήζελ έχουν πολύ υψηλή αναλογία του διαθέσιμου οξυγόνου. Ενώ η ποσότητα του διαθέσιμου οξυγόνου καθιστά γρήγορη αναγέννηση ενός φίλτρου είναι δυνατόν, συμβάλλει επίσης στην ανεξέλεγκτη προβλήματα αναγέννησης.

Μερικές εφαρμογές χρησιμοποιούν την αναγέννηση εκτός του οχήματος. Εκτός του σκάφους αναγέννησης απαιτεί την παρέμβαση του χειριστή (δηλαδή το μηχάνημα είναι συνδεδεμένο είτε σε έναν τοίχο / δάπεδο τοποθετείται σταθμός αναγέννηση, ή το φίλτρο αφαιρείται από τη μηχανή και τοποθετείται στο σταθμό αναγέννησης). Off-σκάφους αναγέννηση δεν είναι κατάλληλο για τα οδικά οχήματα, εκτός από περιπτώσεις όπου είναι σταθμευμένα τα οχήματα σε μια κεντρική αποθήκη όταν δεν είναι σε χρήση. Off-σανίδα αναγέννηση χρησιμοποιείται κυρίως σε βιομηχανικές και μεταλλευτικές εφαρμογές. Τα ανθρακωρυχεία (με το συνακόλουθο κίνδυνο έκρηξης από άνθρακα υγρασία) χρησιμοποιούν αναγέννηση εκτός του οχήματος, εάν είναι εγκατεστημένα φίλτρα μη αναλώσιμα, με τους σταθμούς αναγέννηση βρίσκεται σε μια περιοχή όπου οι μη-επιτρεπτή μηχανήματα επιτρέπεται.