|
PARTENERINK:
A részecskeszűrő működési elve és felépítése
A kerámia részecskeszűrők lényegében sziíicium-karbidból vagy cordieritből készült sejtes testből állnak, melyben nagyszámú
párhuzamos, többnyire négyszögletes csatorna található. A csatornafalak vastagsága jellemzően 300 …400 um.
A csatornák méretét a cellasűrűséggel adják meg
(csatornák száma négyzethüvelyenként, jellemző érték 100…300 cpsi).
A szomszédos csatornák végei felváltva egyik vagy másik oldalon le vannak zárva kerámia dugókkal, így a kipufogógáznak a porózus
kerámia falakon kell átáramolnia. A falakokon való átáramlás közben a koromrészecskék diffúzióval (a kerámiafalak belsejében lévő)
pórusfalakhoz kerülnek, ahol megtapadnak (mélyszűrés). A szűrő egyre növekvő koromterhelése esetén a csatornafalak felületén
(a belső csatornák felé eső oldalon) koromréteg képződi,
mely azután nagyon hatékony felületi szűrést végez a következő üzemi fázis számára. A túlzottan nagy terhelést azonban
meg kell akadályozni (lást „Regeneráció” című bekezdése). A mélyszűrőkkel ellentétben a Wall-Flow szűrők lényegileg
a kerámia falak felületén tárolják (felületi szűrés) a részecskéket.
A szimmetrikus elrendezésű, négyzealakú kimenő ás bemenő csatornákkal készült szűrők mellett nyolcszögű csatornákkal készült
szűrőket is gyártanak.
Ezek nagyobb nyolcszögletű bemenő csatornákkal és kisebb négyzet alakú kimenő csatornákkal rendelkeznek.
A nagy bemenő
csatornák segítségével a részecskeszűrő tárolási kapacitása hamu és az elégett
olajból származó nem éghető hulladék anyagok,
valamint az adalékokból (lást az „Adalék rendszer” című bekezdést)
származó hamu terén jelentősen növelhető.
A nyolcszöglgletű szűrők nem sokkal sorozatgyártáselőtt állnak.
Regenerálás
A részecskeszűrők anyagától független – akár kerámia, akár zsugorfém – időről időre meg kell
szabadítani a benne maradt részecskéktől, vagyis regenerálni kell.
A szűrő egyre növekvő koromterhelése miatt nő a kipufogógáz ellennyomás. A motor hatásfokára és a gépkocsi gyorsulására ez kedvezőtlenül hat.
Kb. minden 500 km megtétele után regenerálást kell végezni; a nyers koromkibocsátástól és a szűrő nagyságától függően ez az érték jelentősen eltérhet (kb. 300…800 km). A regenerálási üzem időtartama 10…15 perc körül lehet, az adalékos rendszereknél ennél kevesebb, de emellett függ a motor üzemi körülményeitől is.
A szűrők regenerálása a szűrőben összegyűlt korom elégetésével történik. A részecskék karbontartalma a kipufogógázban mindig rendelkezésre álló oxigénnel 600 C felett nem mérgező CO2-ra oxidálható (égethető el). Ilyen magas hőmérséklet csak motor névleges teljesítménye esetén jön létre, hétköznapi üzemletetés esetén nagyon ritkán. Ezért lépéseket kellett tenni a korom égisi hőmérsékletének csökkentésére és/vagy a kipufogógáz hőmérsékletének emelésére.
NO2-vel, mint oxidációs anyaggal a korom már 300…450 C-on oxidálódik. Ezt az eljárást használják a FRT rendszerben.
A zsugorfémes szűrő előnye a kerámiaszűrővel szemben az, hogy jobb a hővezető képessége. A korom meggyújtása után a szűrő valamelyik területén az ott létrejövő reakciós hő jobban továbbítható a környező területekre, így egyenletesebb lesz a koromréteg elégése. Ezzel elkerülhető a nem regenerálható koromterületek kimaradása, ahogy az a kerámiaszűrőknél fennálló kedvezőtlen körülmények között előfordulhat.
Adalékos rendszer
A dízel tüzelőanyaghoz adalékok hozzáadásával, melyek többnyire cérium vagy vas vegyületek, a korom oxidációs hőmérséklete 600 C-ról kb. 450…500 C-ra csökkenthető. Azonban ez a hőmérséklet sem érhető el mindig az üzemelő gépjármű kipufogógáz rendszerében, így a korom nem fog elégni teljesen. A részecskeszűrő egy adott koromtelítettségi szintje fölött ezért aktív regenerálás indul be (lásd „Töltöttségi fok felismerése” című bekezdést). Emellett a motor égési szabályozása úgy változik meg, hogy a kipufogógáz hőmérséklete a korom égési hőmérsékletére emelkedik. Ezt például késleltetett befecskendezéssel lehet elérni (lásd a „A kipufogógáz hőmérsékletének emelését szolgáló megoldások a motoron belül”).
A tüzelőanyaghoz hozzáadott adalék a regenerálást követően visszamarad a szűrőben hamu formájában. Ez a hamu, ahogy a motorolajból vagy a tüzelőanyagból keletkező égéstermék is, folyamatosan telíti a szűrőt és növeli a kipufogógáz ellennyomást. A zsugorfémből készült szűrőn keresztüli nyomásveszteség ugyanolyan hamutöltöttség esetén kisebb, mint a kerámia szűrő esetében.
A nyomásnövekedés csökkentésére a hamutároló-kapacitás a zsugorfém szűrők és nyolcszögletű kerámia szűrők esetében a lehető legnagyobb keresztmetszetű belépő csatornákkal növelhető. Ezáltal ezek a szűrők elegendő kapacitást biztosítanak az égés során keletkezett összes hamuüledék számára, mely a jármű normál élettartama során keletkezik.
A hagyományos kerámiaszűrőket adalék alapú használat esetén kb. 120000 km-enként ki kell szerelni, és mechanikusan tisztítani kell.
A rendszer konfigurációja
Az alkalmazott részecskeszűrős eljárástól függetlenül a regenerálás vezérlésére és felügyeletére szolgáló rendszerre van szükség. A rendszer meghatározza a szűrő állapotát, vagyis egy töltöttség-ellenőrző eljárást folytat le, meghatározza a regenerálási stratégiát, és felügyeli a szűrőt. Emellett vezérli a regenerálást a befecskendező és a levegőellátó rendszerbe való beavatkozással. Az adalékrendszerekkel való üzemeltetéshez a tartály utáni felismerést és adalékadagolást segítő funkciók is hozzájárulnak. Az alapkonfiguráció minden rendszernél majdnem azonos.
|
