Регенерация сажевого фильтра дизельного двигателя

Сажевый фильтр (DPF) имеет высокую эффективность фильтрации частиц сажи, которая может достигать 60–90%. Во время фильтрации в фильтре твердых частиц скапливаются твердые частицы, что приводит к увеличению противодавления выхлопных газов дизельного двигателя. Когда противодавление выхлопных газов достигает 16–20 кПа, характеристики дизельного двигателя начинают ухудшаться. Поэтому частицы необходимо регулярно удалять для восстановления сажевого фильтра до исходного рабочего состояния, то есть регенерации. Самая большая проблема, с которой сталкивается DPF, — это проблема регенерации. Метод регенерации фильтра твердых частиц заключается в основном в окислении частиц, а элементами окисления частиц являются высокая температура, обогащение кислородом и время окисления. Фактически, температура выхлопных газов дизельных двигателей обычно составляет менее 500 градусов, особенно температура выхлопных газов некоторых автобусов, работающих в городских условиях, даже ниже 300 градусов. Ключевой задачей регенерации противосажевого фильтра является снижение температуры точки равновесия, при которой скорость образования частиц и окисления одинакова, противодавление относительно постоянно и система находится в равновесии. Температура точки равновесия связана со скоростью потока, составом частиц, содержанием NOx, концентрацией серы, образованием сажи, а также параметрами двигателя и топлива. Методы регенерации DPF включают активную регенерацию и пассивную регенерацию. Общие методы активной регенерации включают регенерацию при нагреве впрыском топлива в горелку, регенерацию при электрическом нагреве, регенерацию при микроволновом нагреве и регенерацию при инфракрасном нагреве. Регенерация нагрева горелки заключается в установке горелки на входе в сажевый фильтр, распылении дизельного топлива и вторичного воздуха и воспламенении частиц сажи в сажевом фильтре после сгорания для регенерации. Этот способ требует обеспечения дополнительного топлива и постоянной температуры горелки, поэтому необходим комплект системы автоматического регулирования подачи топлива и вторичного воздуха. Кроме того, к этой горелке предъявляются определенные требования при вождении транспортного средства, например, отсутствие резкого ускорения во время регенерации. Если регенерацию резко ускорить, поток воздуха погасит регенерированное пламя, так что топливо не сгорит полностью, в результате чего автомобиль начнет испускать белый дым. Регенерация с помощью электрического нагрева заключается в нагреве противосажевого фильтра электрическим нагревом, что способствует воспламенению частиц сажи. Хотя этот метод регенерации не вызывает образования дыма, электрический нагрев предъявляет относительно высокие требования к системе управления, и во время использования транспортного средства необходимо решать проблему высокого энергопотребления. Дизельным двигателям малой и средней мощности нелегко удовлетворить требования к мощности. Кроме того, неравномерный нагрев приведет к неравномерной регенерации корпуса фильтра, а корпус фильтра подвержен локальному перегреву и повреждению. Регенерация с помощью микроволнового нагрева использует уникальные характеристики селективного и объемного нагрева микроволн для формирования пространственно распределенного источника тепла внутри корпуса фильтра, нагревания частиц сажи, отложившихся на корпусе фильтра, а также нагревания и воспламенения частиц сажи на месте. Реализация регенерации корпуса фильтра. Микроволновой нагрев подразумевает нагрев объекта на частоте от 300 МГц до 300 ГГц. Он отличается от обычных методов отопления. Это объемный нагрев, вызванный диэлектрическими потерями в электромагнитном поле. Его энергия передается в виде электромагнитных волн через пространство или среду. Процесс нагрева тесно связан с поляризацией молекул внутри вещества. Ключевая технология регенерации СВЧ-нагрева заключается в том, чтобы возбудить как можно больше мод в резонансной полости и контролировать температуру сгорания частиц сажи в полости, чтобы предотвратить повреждение корпуса фильтра из-за чрезмерной температуры. По сравнению с другими методами нагрева, регенерация нагрева инфракрасным излучением имеет характеристики селективного нагрева, может напрямую нагревать нагретое тело, сокращать время, необходимое нагретому телу для нагрева до необходимой температуры, и снижать потребление энергии; технология инфракрасной регенерации имеет высокую эффективность регенерации; подходит максимальная температура регенерации, а градиент температуры корпуса фильтра небольшой, что очень подходит для регенерации сотовой керамики. Эти преимущества нагрева инфракрасным излучением тесно связаны с механизмом его нагрева. С точки зрения механизма нагрева инфракрасным излучением, когда длина волны излучения источника излучения соответствует длине волны поглощения облучаемого объекта, последний поглощает большое количество инфракрасной энергии, тем самым изменяя и усиливая движение его молекул, достигая эффект нагрева и обогрева. Общие методы пассивной регенерации включают систему фильтров каталитической регенерации топливных присадок, систему CRT (фильтр непрерывной регенерации) и систему CCRT. Топливная присадка в системе фильтров каталитической регенерации топливных присадок представляет собой катализатор, растворенный в топливе. После сгорания в двигателе он попадает в выхлопные газы и улавливается фильтром вместе с частицами, что обеспечивает тесный контакт частиц и каталитических активных компонентов, что эквивалентно добавлению катализатора к частицам для снижения температуры регенерации. частицы. Недостаток – топливные присадки будут представлять опасность для здоровья человека при попадании в атмосферу с выхлопами автомобилей. ЭЛТ состоит из окислителя (DOC) и сажевого фильтра (DPF без каталитического покрытия). Когда выхлоп дизельного двигателя проходит через окислительный каталитический нейтрализатор, при температуре от 200 до 600 градусов CO и HC сначала почти полностью окисляются до CO2 и H2O, а NO превращается в NO2. Затем NO2 окисляется с образованием CO2 из частиц в сажевом фильтре, а NO2 восстанавливается до NO, тем самым достигая цели регенерации частиц. Следует отметить, что данную систему можно использовать только на малосернистых дизельных двигателях, поскольку катализатор окисления может окислять серу и увеличивать количество частиц. В то же время пассивная регенерация требует подходящей температуры выхлопных газов. Плохо, если температура слишком высокая или слишком низкая. Если температура слишком низкая, скорость окисления NO2 будет слишком низкой; если температура слишком высока, разложение NO2 ускоряется и может образоваться недостаточное количество NO2. Диапазон температур регенерации ЭЛТ составляет 240–450 градусов, и для регенерации требуется, чтобы соотношение NOx/PM в выхлопных газах было больше 20:1. Система CCRT также состоит из окислителя (DOC) и сажевого фильтра (DPF), но держатель сажевого фильтра (DPF) CCRT покрыт катализатором, так что NO, образующийся в окислителе, может продолжать генерировать NO2 в сажевого фильтра для окисления твердых частиц, чтобы система могла более полно удалять твердые частицы из фильтра. Преимущество системы CCRT заключается в том, что она имеет более мягкие условия для регенерации, а более низкая температура выхлопных газов и более низкое соотношение NOx/PM в выхлопных газах могут регенерировать систему.
Однако в описанном выше процессе регенерации удаляются только углеродистые отложения внутри DPF, а зольные вещества без углеродистых отложений вообще не могут быть уменьшены и разложены. Эта зола в основном образуется из компонентов моторного масла и топлива. Поскольку золу невозможно сжечь, эффективный объем противосажевого фильтра уменьшается, и через определенный период времени его функционирование ухудшается. Поэтому для дизельных автомобилей с DPF в первую очередь следует выбирать малозольное моторное масло, а DPF следует регулярно очищать и регенерировать, чтобы обеспечить фактическую эффективность преобразования DPF, снизить выбросы загрязняющих веществ, продлить срок службы DPF, сократить последующие расходы на техническое обслуживание, уменьшить потери мощности двигателя и снизить расход топлива. Для регулярной очистки DPF вы можете выбрать оригинальные импортные чистящие средства Liqui Moly DPF из Германии — очиститель сажевого фильтра LM-5169 и жидкость для промывки сажевого фильтра LM-5171. LM-5169 — очень эффективный очищающий диспергатор, способный быстро растворять такие вещества, как углекислый газ и золу, прилипшие к поверхности DPF. LM-5171 — эффективная промывочная жидкость. При использовании после использования очистителя частиц Liqui Moly Diesel Particle Cleaner он может распределить растворенные в процессе очистки частицы вокруг внутренней стенки DPF и сжечь их. Таким образом, регулярное использование этого продукта может значительно продлить срок службы DPF, снизить затраты на последующее обслуживание и замену, а также эффективно снизить выбросы твердых частиц.