Системы фильтрации частиц в дизельном двигателе

Для уменьшения выброса частиц у дизельных двигателей в качестве внешних мер в настоящее время используются только системы фильтрации. Объем сажевого фильтра примерно в 1,5-2,5 раза больше рабочего объема двигателя. В качестве фильтрующего материала используются кордиерит (карбид кремния — вспененная керамика), титанат алюминия, карбид кремния, специальная металлическая пена или материалы на основе металлического порошка. Плотность ячеек материала фильтра в зависимости от типа фильтра составляет 230-300 cpsi (ячеек на квадратный дюйм).

Варианты исполнения сажевого фильтра

Рис. Варианты исполнения сажевого фильтра: 1 — фильтрующий материал из порошкового сплава, 2 — керамический фильтрующий материал

На рисунке показано два варианта сажевых фильтров. Самой оптимальной геометрической формой для равномерного распределения частиц в фильтре оказалась круглая форма. Вредные вещества СО, СН, NOx и SOx не преобразуются системой фильтрации. Для их преобразования требуются катализаторы. В обиходе используется понятие «сажевый фильтр», хотя с точки зрения физики и химии сгорания делается различие между сажей и частицами. Принципы действия катализатора и сажевого фильтра совершенно разные, хотя у некоторых новых систем необходимо согласованная совместная работа обеих систем.

Частицы — это мелкие, размером около 0,0001 мм, твердые компоненты ОГ, состоящие из чистого углерода и отложившихся на них органических и неорганических продуктов сгорания. Углерод химически очень инертен (можете попробовать поджечь кусок угля спичкой) и очень долго горит; как правило, в двигателе нет условий для длительного сгорания. Компоненты сажи и частицы необходимо отфильтровать из ОГ и затем сжечь. Для сжигания частиц требуется температура более 600 °С. Отработавшие газы дизельного двигателя при обычных условиях почти не достигают этой температуры.

Диапазон восстановления сажевого фильтра без применения дополнительных восстановительных средств

Рис. Диапазон восстановления сажевого фильтра без применения дополнительных восстановительных средств

Диапазон восстановления сажевого фильтра с применением дополнительных восстановительных средств

Рис. Диапазон восстановления сажевого фильтра с применением дополнительных восстановительных средств

На рисунках показаны диапазоны восстановления сажевых фильтров с применением дополнительных восстановительных средств и без них. Необходимо либо искусственно увеличить температуру ОГ, либо снизить температуру сгорания частиц. Зачастую имеет смысл сочетание этих двух путей.

Основные направления оптимизации систем фильтрации:

  • обеспечение степени фильтрования частиц до 99 % во всех диапазонах нагрузок и оборотов;
  • оптимизация длины фильтра и формы канала;
  • оптимизация покрытия фильтра;
  • обеспечение высокой аккумулирующей способности;
  • обеспечение низкого давления ОГ даже в состоянии нагрузки;
  • недопущение роста расхода топлива из-за использования фильтра;
  • обеспечение простоты и скорости восстановления системы фильтрации;
  • достижение длительного срока службы до первого восстановления;
  • обеспечение хорошей термостойкости и стойкости к коррозии;
  • достижение достаточной восстанавливаемости даже при низкой температуре ОГ.
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.