موتورهای دیزلی به دلیل کارایی و دوام بالا از دیرباز در صنایع مختلف به عنوان یکی از لوازم اصلی مورد استفاده قرار گرفته اند. با این حال، یکی از اشکالات عمده موتورهای دیزل، انتشار ذرات معلق (PM) است که از ذرات ریز جامد و مایع معلق در هوا تشکیل شده است. این ذرات می توانند اثرات قابل توجهی بر سلامتی و زیست محیطی داشته باشند که منجر به قوانین سختگیرانه تر در مورد انتشار موتورهای دیزل در سراسر جهان می شود. فیلتر ذرات دیزل (DPF) یک جزء حیاتی در کاهش این انتشارات مضر است، و به عنوان یک تامین کننده DPF، من اینجا هستم تا نحوه جذب ذرات را توضیح دهم.
مبانی ذرات معلق در موتورهای دیزلی
قبل از بررسی چگونگی جذب ذرات توسط یک DPF، ضروری است که بدانیم این ذرات چیست. ذرات دیزلی مخلوط پیچیده ای از ذرات جامد و مایع است. بخش جامد عمدتاً از کربن عنصری (دوده) تشکیل شده است که در طی احتراق ناقص سوخت دیزل تشکیل می شود. کسر مایع شامل هیدروکربن ها، سولفات ها و آب است. اندازه این ذرات متفاوت است و مضرترین آنها ذرات کوچکتر از 2.5 میکرومتر (PM2.5) و 10 میکرومتر (PM10) است. این ذرات ریز می توانند به اعماق ریه ها نفوذ کرده و حتی وارد جریان خون شوند و باعث بیماری های تنفسی و قلبی عروقی شوند.
فیلتر ذرات دیزل چگونه کار می کند
یک فیلتر ذرات دیزل برای به دام انداختن و حذف ذرات معلق از گازهای خروجی موتور دیزل طراحی شده است. انواع مختلفی از DPF وجود دارد، اما رایج ترین آنها فیلترهای جریان دیواری هستند.
دیوار - طراحی فیلتر جریان
فیلترهای جریان دیواری از مواد سرامیکی متخلخل، معمولاً کوردیریت یا کاربید سیلیکون ساخته می شوند. فیلتر دارای ساختار لانه زنبوری با یک سری کانال های موازی است. هر کانال دیگر در ورودی و خروجی در یک الگوی متناوب مسدود می شود. این بدان معنی است که گازهای خروجی وارد شده به فیلتر مجبور می شوند از طریق دیواره های متخلخل کانال ها جریان پیدا کنند تا به کانال های خروجی برسند.
مکانیسم های فیلتراسیون
سه مکانیسم اصلی وجود دارد که توسط آن یک DPF ذرات معلق را جذب می کند:
- رهگیری: ذرات بزرگتر که برای دنبال کردن جریان گاز از طریق منافذ دیواره فیلتر بسیار بزرگ هستند توسط دیواره ها قطع می شوند. هنگامی که گاز خروجی به دیوار متخلخل نزدیک می شود، این ذرات بزرگ با سطح دیوار برخورد کرده و به آن می چسبند.
- تاثیر اینرسی: با تغییر جهت گاز خروجی هنگام عبور از دیواره های متخلخل، ذرات با اینرسی بالا (معمولاً ذرات بزرگتر) به حرکت در یک خط مستقیم ادامه می دهند و دیواره های فیلتر را تحت تأثیر قرار می دهند. این شبیه نحوه حرکت یک مسافر در یک ماشین به جلو است که ناگهان ماشین می چرخد.
- انتشار: ذرات کوچکتر، به ویژه ذرات در محدوده زیر میکرومتر، در معرض حرکت تصادفی براونی هستند. این حرکت تصادفی باعث می شود که این ذرات با دیواره های فیلتر برخورد کرده و اسیر شوند.
تجمع و بازسازی
با جذب بیشتر و بیشتر ذرات DPF، افت فشار در فیلتر افزایش می یابد. این می تواند منجر به کاهش عملکرد موتور و افزایش مصرف سوخت شود. برای جلوگیری از این امر، DPF باید به طور دوره ای بازسازی شود تا ذرات انباشته شده حذف شود.
دو نوع اصلی بازسازی وجود دارد: غیرفعال و فعال.
- بازسازی غیر فعال: این در شرایط عادی رانندگی زمانی رخ می دهد که دمای گاز خروجی به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً بالای 250 - 300 درجه سانتیگراد) تا دوده اکسید شود. برخی از DPF ها با یک پوشش داده شده اندکاتالیزور اکسیداسیون دیزلبرای کاهش دمایی که در آن دوده می تواند اکسید شود. کاتالیزور باعث اکسیداسیون مونوکسید نیتروژن (NO) در گاز خروجی به دی اکسید نیتروژن (NO2) می شود. NO2 یک عامل اکسید کننده قوی تر از اکسیژن است و می تواند دوده را در دماهای پایین تر اکسید کند.
- بازسازی فعال: هنگامی که دمای گاز خروجی به اندازه کافی برای بازسازی غیرفعال بالا نباشد، واحد کنترل موتور (ECU) یک فرآیند بازسازی فعال را آغاز می کند. این می تواند شامل تزریق سوخت اضافی به سیستم اگزوز برای افزایش دمای گاز خروجی یا استفاده از بخاری الکتریکی برای گرم کردن DPF باشد. هنگامی که دما به حدود 600 تا 650 درجه سانتیگراد می رسد، دوده انباشته شده می سوزد و کارایی فیلتر را بازیابی می کند.
فن آوری های مکمل
علاوه بر DPF، سایر فناوری های کنترل انتشار اغلب همراه با آن برای کاهش بیشتر انتشارات مضر استفاده می شود.
کاهش کاتالیزوری انتخابی (SCR)
سیستم های SCR برای کاهش انتشار اکسید نیتروژن (NOₓ) از موتورهای دیزل استفاده می شود. دو نوع اصلی کاتالیزور SCR وجود دارد:کاتالیست SCR مبتنی بر آهنوکاتالیست SCR مبتنی بر Cu. این کاتالیزورها واکنش بین آمونیاک (معمولاً به شکل محلول اوره) و NOₓ در گاز خروجی را برای تولید نیتروژن و آب تقویت می کنند. با کاهش انتشار NOₓ، سیستم های SCR همچنین به کاهش کلی آلاینده های مضر موتورهای دیزل کمک می کنند.
مزایای استفاده از فیلتر ذرات دیزلی با کیفیت بالا
- حفاظت از محیط زیست: DPF ها با جذب ذرات معلق، میزان آلاینده های مضر منتشر شده در جو را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. این به بهبود کیفیت هوا و کاهش اثرات زیست محیطی موتورهای دیزل کمک می کند.
- رعایت مقررات: از آنجایی که دولتها در سراسر جهان استانداردهای انتشار سختگیرانهتری را اجرا میکنند، استفاده از DPF اغلب برای وسایل نقلیه و تجهیزات دیزلی برای رعایت این مقررات الزامی است.
- عملکرد موتور: اگرچه یک DPF می تواند باعث افزایش جزئی در فشار برگشتی شود، DPF های مدرن برای به حداقل رساندن این اثر طراحی شده اند. در واقع، یک DPF با عملکرد خوب می تواند با اطمینان از یک سیستم اگزوز تمیز، به حفظ عملکرد موتور کمک کند.
چرا فیلترهای ذرات دیزلی خود را انتخاب کنید؟
به عنوان یک تامین کننده DPF، ما مفتخریم که DPF های با کیفیت بالا را ارائه می کنیم که برای رعایت دقیق ترین استانداردهای انتشار طراحی شده اند. فیلترهای ما از بهترین مواد ساخته شده اند که دوام طولانی مدت و فیلتراسیون کارآمد را تضمین می کنند. ما از تکنیک های ساخت پیشرفته برای تولید DPF با کیفیت و عملکرد ثابت استفاده می کنیم.
تیم تحقیق و توسعه ما دائماً در حال کار بر روی بهبود محصولات ما است، خواه این کار بهبود راندمان فیلتراسیون، کاهش افت فشار، یا بهینه سازی فرآیند بازسازی باشد. ما همچنین پشتیبانی فنی جامعی را به مشتریان خود ارائه می دهیم و به آنها در نصب، تعمیر و نگهداری و عیب یابی کمک می کنیم.
برای تهیه با ما تماس بگیرید
اگر به دنبال فیلتر ذرات دیزلی مطمئن هستید، خوشحال میشویم نظر شما را بشنویم. خواه سازنده خودرو، اپراتور ناوگان، یا مالک تجهیزات باشید، DPF های ما می توانند راه حل کنترل آلایندگی مورد نیاز شما را ارائه دهند. امروز با ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خاص خود و اینکه چگونه محصولات ما می توانند برای عملیات شما مفید باشند، بحثی را آغاز کنیم.
مراجع
- هیوود، جی بی (1988). اصول موتور احتراق داخلی مک گراو - هیل.
- جانسون، تلویزیون (2009). انتشارات اگزوز دیزل: خصوصیات، اثرات و کنترل. SAE International.
- کیتلسون، دی بی (1998). موتورها و نانوذرات: بررسی Journal of Aerosol Science, 29(5 - 6), 575 - 588.
