Третиране на отработени газове, Системи за контрол на емисиите на превозни средства
Разделяне на частици
Делът на емисиите от превозните средства в общия дял на замърсяването на въздуха е приблизително 10%. Черен, бял и син дим от дизелов двигател са пряко наблюдавани емисии и, подобно на изгорелите газове, се виждат в резултат на работата на двигателя.
Обработката на отработените газове в дизеловите двигатели е предназначена да се справи с тези проблеми, при което емисиите на частици могат да бъдат намалени с до 75%.
Като цяло, размерът на частиците, които трябва да бъдат отстранени, е от решаващо значение за практическото приложение на възможните системи за разделяне. Частиците сажди, отделяни от дизелов двигател, имат размер (съдейки по диаметъра) от 0,01 до 10 микрона. Размерът на зърното е средно около 1 микрон (микрон). За частици с такъв размер могат да се използват само филтриращи и електрически сепаратори.
Филтър за доизгаряне на сажди
Дизеловият двигател постоянно работи с излишък на въздух. Това означава, че отработените газове съдържат толкова много кислород, че при температура над около 550° C. събраните сажди изгарят сами в камерата за последващо изгаряне на сажди (a) с ефект на самопочистване на филтъра. Въпреки това, местните пикови температури, достигащи 1200°C по време на доизгаряне на саждите, изискват използването на материали със специални свойства. Поради тази причина за тази цел са специално разработени керамични филтърни материали с различен дизайн.
Щампованата керамична пчелна пита (2) е подобна по дизайн и материали на каталитичния конвертор (катализатор), използван в бензиновите двигатели (b). Краищата на пчелните пити обаче се запечатват последователно с керамични тапи (3).
Следователно отработените газове, преминаващи в отворения канал, могат да текат през порестиякерамични стени в съседни канали, водещи до изпускателната тръба. Керамичните стени са с дебелина под 0,5 мм. Така наречените филтри с дълбока основа са проектирани като алтернатива на керамичните филтри тип пчелна пита. Те имат забележимо по-голям размер на порите и отделянето става само при значителна дълбочина във филтъра (дебелина на стената). Тук се използват „свещи“, състоящи се от преплетени керамични влакна. За да се избегне прекомерно обратно налягане и по този начин рискът от запушване, трябва да се осигури спомагателна регенерация. Температурите на горене могат да бъдат намалени до 200-250°C чрез добавяне на органометални съединения. Доизгарянето в този случай може да остане ефективно дори ако филтърната система е разположена под дъното на купето на автомобила. Доставянето на външна енергия през камерата за последващо изгаряне ще доведе до подобрена регенерация на филтъра.
Електрически сепаратор
Силата на електрическото поле е толкова висока, че в краищата или върховете на един от електродите (3) на електрическия сепаратор започва излъчване на електрони. В резултат на това се образуват свободни носители на заряд, които сами се отлагат върху частици в отработените газове (1). В електростатично поле електрически заредените частици се движат към електрод с обратна полярност, където се разделят. (2 - електростатично съхранение). Въпреки че електрическият сепаратор в неговата конвенционална форма не е подходящ за работа в автомобил (размери, трудност при почистване), неговият акумулационен принцип ще доведе до значително увеличаване на отделените частици. След това частиците могат да бъдат отделени от отработения поток в конвенционален центробежен сепаратор.
Циклонът (устройство за отделяне на частици от газ) (5) се намира в долната част на акумулатора. Благодарение на центробежната сила на частицатапреместете, въртейки се, към външната стена и оттам към шахтата. Отделените сажди се подават към системата за отстраняване (4) заедно с потока отработени газове. Опциите за отстраняване включват последващо изгаряне на сажди вътре или извън двигателя или директно съхранение на сажди. (6 - пречистени отработени газове).
За разлика от доизгарянето на саждите, течовете на налягането на отработените газове в електрическия сепаратор са независими от количеството сажди и са постоянни за съответния режим на работа (няма опасност от запушване).
Катализатор (катализатор)
Катализаторът осигурява значително намаляване на въглеродния окис и въглеводородите, отделяни от дизелов двигател. Тъй като въглеводородните емисии допринасят за емисиите на прахови частици, те също могат да бъдат намалени чрез използване на катализатор.