Фильтр каталитической очистки выхлопных газов (отработавших газов) для дизельных двигателей.



Экологические нормы для современных двигателей использующих в качестве топлива бензин или дизельное топливо, становятся все жестче. Это обстоятельство обязывает производителей усложнять системы подачи топлива и системы отвода отработанных газов. Топливо сгорает в камере взаимодействуя с кислородом воздуха, при этом выделяется большое количество тепла, преобразующееся в работу. Теоретические расчеты показывают, что для сгорания 1 кг бензина необходимо 14, 7 кг воздуха, но на практике этого количества не достаточно. Топливо сгорает не полностью и в систему отвода выхлопных газов, а затем в атмосферу, поступают продукты неполного сгорания.

Наиболее вредными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, а в случае применения этилированного бензина еще и свинец.

Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели еще выбрасывают твердые частицы сажу. Сажа, содержащаяся в выхлопных газах дизельного двигателя сама по себе не токсична, но она несет на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид.

Оксид углерода СО - бесцветный газ, легче воздуха, не имеет запаха, легко распространяется в атмосфере, при попадании в дыхательные пути человека вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксиды азота, попадая в организм человека, соединяются с водой, образуя в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислот. Вызывают раздражение слизистой оболочки глаз и носоглотки, способствуют развитию заболеваний легких. Соединения углеводородов, например бензапирен, являются сильнейшими канцерогенами, частицы которых переносятся частицами сажи. В скопившихся облаках выхлопных газов под воздействием светового излучения происходят химические реакции, которые приводят к образованию озона. Распад озона тормозится углеводородами и он активно вступает в реакцию с водой содержащейся в воздухе и другими соединениями, образуя облако мутного смога. Озон разъедает ткани глаз и легких, а выбросы в атмосферу оксидов азота участвуют в образовании кислотных дождей.

Первыми в мире начали бить тревогу в США и Японии, где особенно остро стояла проблема загазованности крупных городов.

Далее настал черед Европейских стран. Были приняты законодательные акты, в которых утверждены нормы токсичности для выхлопных газов. Эти нормы постоянно уточняются и ужесточаются и сегодня.

Нормы содержания вредных веществ в отработавших газах, г/км

Наименование нормы

Бензиновые двигатели

Дизельные двигатели

СО

СН

NOx

Твердые частицы

СО

СН+NOx

Твердые частицы

Евро II (1996г)

2, 2

0, 5 (суммарно)

-

1

0, 9/0, 7*

0, 1/0, 08*

Евро III (2000г)

2, 3

0, 2

0, 15

-

0, 64

0, 56

0, 05

ЕвроIV (2005г)

1

0, 1

0, 08

-

0, 5

0, 3

0, 025

Евро V (2010г)

1

0, 075

0, 06

0, 005

0, 5

0, 25

0, 005

* - двигатели с непосредственным впрыском, с раздельными камерами.

В 2011 году 6 января вступила в силу Директива Евросоюза о Промышленных Выбросах, она должна быть принята странами членами Евросоюза до 7 января 2013 года. В основе Директивы положен комплексный подход в применении экологически чистых технологий. Все рекомендации, которые использовались до этого момента теперь стали обязательными нормами. В нашей стране тоже принимаются современные экологические нормы, защищающие нашу с Вами окружающую среду. Ужесточающаяся нормативная база приводит к появлению спроса на системы очистки выхлопных газов и отработанных газов. Для снижения токсичности выхлопных газов (отработавших газов) с помощью химической реакции используется метод каталитической очистки выхлопных газов (отработавших газов). Это наиболее распространенный метод очистки выхлопных газов, применяемый при производстве пассивных фильтров каталитической очистки выхлопных газов для двигателей работающих на дизельном топливе. Небольшое содержание вредных веществ в выхлопных (отработавших) газах двигателей работающих на дизельном топливе не требовало раньше установки дополнительных устройств очистки. Но ужесточение норм токсичности пришло и сюда. На устройства использующие двигатели работающие на дизельном топливе стали устанавливать системы снижения токсичности, системы очистки выхлопных газов (отработавших газов), сажевые фильтры. Сажевые фильтры производятся в виде пористого фильтрующего материала из карбида кремния. В прошлом очистку сажевых фильтров от накопившейся сажи проводили отработавшими газами, температуру которых повышали путем обогащения смеси (нажимали на педаль акселератора и газовали). При этом резко увеличивались выбросы других вредных (токсичных) веществ. Поэтому современные сажевые фильтры работают в паре с каталитическим фильтром, который восстанавливает оксид азота NOx до безвредного NO2 и одновременно дожигает сажу, причем при более низких температурах.

Принцип работы в современных фильтрах каталитической очистки ФКО можно описать так: "Задержать и уничтожить". Фильтры стали размещать сразу после выпускного коллектора двигателя. Поверхность фильтрующего элемента покрывается тонким слоем катализатора, который дополнительно повышает температуру выхлопных газов до необходимого уровня 500...600С. Фильтрующие элементы производят из керамики (карбида кремния) в виде микропористой губки с толщиной стенок не более 0, 4 мм. Но все чаще используется сверхтонкое стальное волокно, с напыленным каталитическим слоем. Использование металлической "губки" позволяет увеличить площадь рабочей поверхности (толщина стенок у металлического волокна 0, 04мм), получить меньшее противодавление, ускорить нагрев катализатора до рабочей температуры и увеличить предел термической стойкости до 1000...1100С. Металлические соты (губка) производятся из хромоалюминиевой стали с легированием редкоземельным материалом иттрием. Легирование увеличивает пиковые температуры до 1300С.

Предлагаем вам перейти в раздел Системы кондиционирования и вентиляции и ознакомиться с предложениями данной продукции на портале.
Похожие статьи