Дизельные двигатели уже давно стали основным продуктом в различных отраслях промышленности благодаря своей высокой эффективности и долговечности. Однако одним из основных недостатков дизельных двигателей является выброс твердых частиц (ТЧ), которые состоят из мельчайших твердых и жидких частиц, взвешенных в воздухе. Эти частицы могут оказывать значительное воздействие на здоровье и окружающую среду, что приводит к ужесточению правил выбросов дизельных двигателей во всем мире. Дизельный сажевый фильтр (DPF) является важнейшим компонентом в сокращении этих вредных выбросов, и как поставщик DPF я здесь, чтобы объяснить, как он улавливает твердые частицы.
Основы твердых частиц в дизельных двигателях
Прежде чем углубляться в то, как DPF улавливает твердые частицы, важно понять, что это за твердые частицы. Дизельные твердые частицы представляют собой сложную смесь твердых и жидких частиц. Твердая фракция в основном состоит из элементарного углерода (сажи), который образуется при неполном сгорании дизельного топлива. Жидкая фракция включает углеводороды, сульфаты и воду. Эти частицы различаются по размеру, причем наиболее вредными являются частицы размером менее 2,5 микрометров (PM2,5) и 10 микрометров (PM10). Эти мелкие частицы могут проникать глубоко в легкие и даже попадать в кровоток, вызывая респираторные и сердечно-сосудистые заболевания.
Как работает дизельный сажевый фильтр
Дизельный сажевый фильтр предназначен для улавливания и удаления твердых частиц из выхлопных газов дизельного двигателя. Существует несколько типов DPF, но наиболее распространенными являются настенные проточные фильтры.
Стена – конструкция фильтра потока
Настенно-проточные фильтры изготавливаются из пористого керамического материала, обычно кордиерита или карбида кремния. Фильтр имеет сотовую структуру с рядом параллельных каналов. Все остальные каналы блокируются на входном и выходном концах поочередно. Это означает, что выхлопные газы, поступающие в фильтр, вынуждены проходить через пористые стенки каналов, чтобы достичь выпускных каналов.
Механизмы фильтрации
Существует три основных механизма, с помощью которых DPF улавливает твердые частицы:
- Перехват: Более крупные частицы, которые слишком велики, чтобы следовать за потоком газа через поры стенки фильтра, задерживаются стенками. Когда выхлопной газ приближается к пористой стенке, эти крупные частицы сталкиваются с поверхностью стенки и прилипают к ней.
- Инерционное воздействие: Поскольку выхлопной газ меняет направление при прохождении через пористые стенки, частицы с высокой инерцией (обычно более крупные частицы) продолжают двигаться по прямой и ударяются о стенки фильтра. Это похоже на то, как пассажир автомобиля продолжает двигаться вперед, когда машина внезапно поворачивает.
- Диффузия: Частицы меньшего размера, особенно частицы субмикронного диапазона, подвержены хаотическому броуновскому движению. Это случайное движение приводит к тому, что эти частицы сталкиваются со стенками фильтра и улавливаются.
Накопление и регенерация
Поскольку DPF улавливает все больше и больше твердых частиц, перепад давления на фильтре увеличивается. Это может привести к снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива. Чтобы предотвратить это, DPF необходимо периодически регенерировать для удаления накопившихся твердых частиц.
Существует два основных типа регенерации: пассивная и активная.
- Пассивная регенерация: Это происходит при нормальных условиях вождения, когда температура выхлопных газов достаточно высока (обычно выше 250–300°C) для окисления сажи. Некоторые DPF покрытыКатализатор окисления дизельного топливадля снижения температуры, при которой сажа может окисляться. Катализатор способствует окислению монооксида азота (NO) в выхлопных газах до диоксида азота (NO₂). NO₂ — более мощный окислитель, чем кислород, и он может окислять сажу при более низких температурах.
- Активная регенерация: Когда температура выхлопных газов недостаточно высока для пассивной регенерации, блок управления двигателем (ECU) запускает процесс активной регенерации. Это может включать впрыск дополнительного топлива в выхлопную систему для повышения температуры выхлопных газов или использование электрического нагревателя для нагрева DPF. Как только температура достигает 600–650°C, накопившаяся сажа сгорает, восстанавливая эффективность фильтра.
Дополнительные технологии
Помимо DPF, вместе с ним часто используются и другие технологии контроля выбросов для дальнейшего снижения вредных выбросов.
Селективное каталитическое восстановление (SCR)
Системы SCR используются для снижения выбросов оксидов азота (NOₓ) дизельными двигателями. Существует два основных типа катализаторов SCR:Катализатор СКВ на основе FeиКатализатор СКВ на основе меди. Эти катализаторы способствуют реакции между аммиаком (обычно в форме раствора мочевины) и NOₓ в выхлопных газах с образованием азота и воды. Сокращая выбросы NOₓ, системы SCR также способствуют общему снижению вредных выбросов дизельных двигателей.
Преимущества использования высококачественного сажевого фильтра
- Охрана окружающей среды: Улавливая твердые частицы, DPF значительно сокращают количество вредных загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу. Это помогает улучшить качество воздуха и снизить воздействие дизельных двигателей на окружающую среду.
- Соблюдение правил: Поскольку правительства во всем мире вводят более строгие стандарты выбросов, использование DPF часто является требованием для дизельных автомобилей и оборудования, отвечающих этим нормам.
- Производительность двигателя: Хотя DPF может вызвать небольшое увеличение противодавления, современные DPF сконструированы таким образом, чтобы свести к минимуму этот эффект. Фактически, хорошо функционирующий DPF может помочь сохранить производительность двигателя, обеспечивая чистоту выхлопной системы.
Почему стоит выбрать наши сажевые фильтры для дизельных двигателей
Как поставщик DPF, мы гордимся тем, что предлагаем высококачественные DPF, которые разработаны с учетом самых строгих стандартов выбросов. Наши фильтры изготовлены из лучших материалов, что обеспечивает долговечность и эффективную фильтрацию. Мы используем передовые технологии производства для производства DPF с неизменным качеством и производительностью.
Наша команда исследований и разработок постоянно работает над улучшением нашей продукции, будь то повышение эффективности фильтрации, снижение перепада давления или оптимизация процесса регенерации. Мы также предлагаем комплексную техническую поддержку нашим клиентам, помогая им с установкой, обслуживанием и устранением неполадок.
Свяжитесь с нами для закупок
Если вы ищете надежный дизельный сажевый фильтр, мы будем рады услышать ваше мнение. Независимо от того, являетесь ли вы производителем транспортных средств, оператором автопарка или владельцем оборудования, наши DPF могут предоставить вам необходимое решение по контролю выбросов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать обсуждение ваших конкретных требований и того, как наши продукты могут принести пользу вашей деятельности.
Ссылки
- Хейвуд, Дж. Б. (1988). Основы двигателей внутреннего сгорания. МакГроу - Хилл.
- Джонсон, ТВ (2009). Выбросы выхлопных газов дизельных двигателей: характеристика, воздействие и контроль. САЭ Интернешнл.
- Киттельсон, Д.Б. (1998). Двигатели и наночастицы: обзор. Журнал аэрозольной науки, 29 (5–6), 575–588.
