MAGAZÍN D'INVESTGACIÓ PERIODÍSTICA (iniciat el 1960 com AUCA satírica.. per M.Capdevila a classe de F.E.N.)
-VINCIT OMNIA VERITAS -
VOLTAIRE: "El temps fa justícia i posa a cadascú al seu lloc.."- "No aniràs mai a dormir..sense ampliar el teu magí"
"La història l'escriu qui guanya".. així.. "El poble que no coneix la seva història... es veurà obligat a repetir-la.."
Un filtre de partÃcules dièsel (DPF) és un dispositiu dissenyat per eliminar la matèria de partÃcules dièsel o sutge del gas d'escapament d'un motor dièsel. [1][2]
Els filtres de partÃcules dièsel de flux de paret solen eliminar el 85% o més de la sutge, i en certes condicions poden aconseguir eficiències d'eliminació de sutge que s'acosten al 100%. Alguns filtres són d'un sol ús, destinats a la seva eliminació i substitució un cop plens de cendra acumulada. Altres estan dissenyats per cremar el partÃcules acumulades ja sigui passivament mitjançant l'ús d'un catalitzador o per mitjans actius com un cremador de combustible que escalfa el filtre per suavitzar les temperatures de combustió. Això s'aconsegueix mitjançant la programació del motor per executar (quan el filtre està ple) d'una manera que eleva la temperatura d'escapament, juntament amb un injector de combustible addicional en el flux d'escapament que injecta combustible per reaccionar amb un element catalitzador per cremar la sutge acumulada en el filtre DPF,[3] o a través d'altres mètodes. Això es coneix com a regeneració de filtres. La neteja també es requereix com a part del manteniment periòdic, i s'ha de fer amb cura per evitar danyar el filtre. El fracà s dels injectors de combustible o turbocarregadors resultant en la contaminació del filtre amb dièsel cru o oli del motor també pot requerir neteja. [4] El procés de regeneració es produeix a velocitats de carreteres superiors a les que generalment es poden aconseguir als carrers de la ciutat; els vehicles conduïts exclusivament a baixes velocitats en el trà nsit urbà poden requerir viatges periòdics a velocitats més altes per netejar el DPF. [5] Si el conductor ignora el llum d'advertència i espera massa temps per operar el vehicle per sobre dels 60 km/h, el DPF pot no regenerar-se correctament, i l'operació continuada passada aquest punt pot espatllar completament el DPF pel que ha de ser reemplaçat. [6] Alguns motors dièsel més nous, és a dir, els instal·lats en vehicles combinats, també poden realitzar el que s'anomena regeneració aparcada, on el motor augmenta rpm al voltant de 1400 mentre està aparcat, per augmentar la temperatura de l'escapament.
Els motors dièsel produeixen una varietat de partÃcules durant la combustió de la barreja de combustible / aire a causa de la combustió incompleta. La composició de les partÃcules varia à mpliament depenent del tipus de motor, l'edat i l'especificació d'emissions que el motor va ser dissenyat per complir. Els motors dièsel de dos temps produeixen més partÃcules per unitat de potència que els motors dièsel de quatre temps, ja que cremen la barreja d'aire de combustible menys completament. [7] El 1997, el govern va
La matèria de partÃcules dièsel resultant de la combustió incompleta de combustible dièsel produeix partÃculesde sutge (carboni negre). Aquestes partÃcules inclouen petites nanopartÃcules —méspetites que un micròmetre. La sutge i altres partÃcules dels motors dièsel empitjoren la contaminació de la matèria particulada en l'aire i són perjudicials per a la salut. [8] [8]
Els nous filtres de partÃcules poden capturar del 30% a més del 95% de la sutge nociva. [9] Amb un filtre òptim de partÃcules dièsel (DPF), les emissions de sutge es poden reduir a 0,001 g/km o menys. [10] [10]
La qualitat del combustible també influeix en la formació d'aquestes partÃcules. Per exemple, un dièsel d'alt contingut en sofre produeix més partÃcules. El menor combustible de sofre produeix menys partÃcules, i permet l'ús de filtres de partÃcules. La pressió d'injecció de gasoil també influeix en la formació de partÃcules fines.
El filtratge de partÃcules dièsel es va considerar per primera vegada en la dècada de 1970 a causa de les preocupacions sobre els impactes de les partÃcules inhalades. [11] Els filtres de partÃcules s'utilitzen en mà quines no vivendes des de 1980, i en automòbils des de 1985. [12]Històricament les emissions del motor dièsel mitjà i pesat no es van regular fins al 1987, quan es va introduir la primera regla de Camions Pesants de Califòrnia que va captar les emissions de partÃcules a 0,60 g/BHP Hour. [14] Des de llavors, s'han introduït està ndards progressivament més estrictes per a vehicles dièsel lleugers i pesats i per a motors dièsel tot terreny. També s'han adoptat regulacions similars per part de la Unió Europea i alguns països europeus individuals, la majoria dels països asià tics, i la resta d'Amèrica del Nord i del Sud. [15] [15]
Tot i que cap jurisdicció ha fet explÃcitament filtres obligatoris, les regulacions d'emissions cada vegada més estrictes que fabrica el motor han de complir signifiquen que amb el temps tots els motors dièsel en carretera estaran equipats amb ells. [14] A la Unió Europea, s'espera que els filtres siguin necessaris per complir amb la normativa d'emissions de motors de camions pesats Euro.VI actualment en discussió i prevista per al perÃode de temps 2012-2013. L'any 2000, en previsió de la futura normativa euro-5 PSA Peugeot Citroën es va convertir en la primera companyia a fer filtres està ndard en els cotxes de passatgers. [16] [16]
A partir de desembre de 2008, la Junta de Recursos Aeris de Califòrnia (CARB) va establir la Regla de Camions i Autobusos a nivell estatal de Califòrnia de 2008 que, amb variació segons el tipus de vehicle, la mida i l'ús, requereix que els camions i autobusos pesats dièsel en carretera a Califòrnia siguin reapropiats, repoderats o reemplaçats per reduir les emissions de partÃcules (PM) en almenys un 85%. Adaptar els motors amb filtres de partÃcules dièsel homologades per CARB és una manera de complir aquest requisit. [17] El 2009, l'American Recovery and Reinvestment Act va proporcionar finançament per ajudar els propietaris a compensar el cost dels retrofits dièsel per als seus vehicles. [18] Altres jurisdiccions també han llançat programes de retrofit, incloent:
Els filtres de partÃcules inadequadament mantinguts en vehicles amb motors dièsel són propensos a l'acumulació de sutge, que pot causar problemes de motor a causa de l'alta pressió de l'esquena. [4] [4]
El 2018, el Regne Unit va fer canvis en els seus requisits de prova d'ITV,incloent l'escrutini més dur dels cotxes dièsel. Un requisit era tenir un DPF degudament equipat i treballant. Conduir sense un DPF podria incórrer en una multa de £ 1000. [27][28]
A diferència d'un convertidor catalÃtic que és un dispositiu de flux, un DPF conserva partÃcules de gas d'escapament més grans forçant el gas a fluir a través del filtre; [2]Tanmateix, el DPF no conserva petites partÃcules i els DPF lliures de manteniment trenquen partÃcules més grans en altres més petites. No,no, no, no. Hi ha una varietat de tecnologies de filtre de partÃcules dièsel en el mercat. Cada un està dissenyat al voltant de requisits similars:
El filtre més comú està fet de cordierita (un material cerà mic que també s'utilitza com a suports de convertidor catalÃtic (nuclis)). Els filtres cordierites proporcionen una excel·lent eficiència de filtració, són relativament barats, i disposen de propietats tèrmiques que els fan que l'embalatge sigui senzill per a la seva instal·lació en el vehicle. El principal inconvenient és que el cordierita té un punt de fusió relativament baix (uns 1200 °C) i s'ha sabut que els substrats de cordierita es fonen durant la regeneració del filtre. Això és principalment un problema si el filtre s'ha carregat més del que és habitual, i és més d'un problema amb els sistemes passius que amb els sistemes actius, llevat que hi hagi un desglossament del sistema. [2][20]
Els nuclis de filtre de cordierita semblen nuclis convertidors catalÃtics que han tingut canals alternatius endollats- els endolls forcen el flux de gas d'escapament a través de la paret i el partÃcules es recull a la cara de l'entrada. [31] [31] El 2007,
El segon material de filtre més popular és el carbur de silici, o SiC. Té un punt de fusió més alt (2700 °C) que el cordierita, però, no és tan estable tèrmicament, fent que l'envasament sigui un problema. Els petits nuclis SiC estan fets de peces individuals, mentre que els nuclis més grans estan fets en segments, que estan separats per un ciment especial de manera que l'expansió de calor del nucli serà ocupat pel ciment, i no el paquet. Els nuclis SiC solen ser més cars que els nuclis cordierites, però es fabriquen en mides similars, i sovint es poden utilitzar per reemplaçar l'altre. Els nuclis de filtre de carbur de silici també semblen nuclis de convertidor catalÃtics que han tingut canals alternatius endollats - de nou els taps forcen el flux de gas d'escapament a través de la paret i el partÃcules es recull a la cara de l'entrada. [2][32]
Les caracterÃstiques del substrat de filtre de partÃcules dièsel de flux de paret són:
Els filtres cerà mics fibrosos estan fets de diversos tipus diferents de fibres cerà miques que es barregen per formar un mitjà porós. Aquest suport es pot formar en gairebé qualsevol forma i es pot personalitzar per adaptar-se a diverses aplicacions. La porositat es pot controlar per produir un flux elevat, menor eficiència o filtració de menor volum d'alta eficiència. Els filtres fibrosos tenen un avantatge sobre el disseny del flux de paret de la producció de pressió posterior baixa. Els filtres cerà mics fibrosos eliminen les partÃcules de carboni gairebé completament, incloent partÃcules fines de menys de 100 nanòmetres (nm) de dià metre amb una eficiència superior al 95% en massa i superior al 99% en nombre de partÃcules en una à mplia gamma de condicions de funcionament del motor. Atès que el flux continu de sutge en el filtre finalment el bloquejaria, cal 'regenerar' les propietats de filtració del filtre cremant el partÃcules recollides de forma regular. La soot particulació forma aigua i CO2 en petites quantitats que equivalen a menys del 0,05% del CO2 emès pel motor. [2] [2]
Alguns nuclis estan fets de fibres metà l·liques - en general les fibres són "teixides" en un monòlit. Aquests nuclis tenen l'avantatge que un corrent elèctric es pot passar a través del monòlit per escalfar el nucli amb finalitats de regeneració, permetent que el filtre es regeneri a baixes temperatures d'escapament i/o baixes taxes de flux d'escapament. Els nuclis de fibra de metall tendeixen a ser més cars que els nuclis de cordierita o carbur de silici, i en general no són intercanviables amb ells a causa del requisit elèctric. [2][33]
Els nuclis de paper d'un sol ús s'utilitzen en determinades aplicacions d'especialitat, sense una estratègia de regeneració. Les mines de carbó són usuaris comuns: el gas d'escapament sol passar primer a través d'una trampa d'aigua per refredar-lo, i després a través del filtre. [34] Els filtres de paper també s'utilitzen quan una mà quina dièsel s'ha d'utilitzar a l'interior durant perÃodes curts de temps, com ara en un carretó elevador que s'utilitza per instal·lar equips dins d'una botiga. [2][35]
Hi ha una varietat de dispositius que produeixen més del 50% de filtració de matèria de partÃcules, però menys del 85%. Els filtres parcials vénen en una varietat de materials. L'única comunalitat entre ells és que produeixen més pressió d'esquena que un convertidor catalÃtic, i menys que un filtre de partÃcules dièsel. La tecnologia de filtre parcial és popular per retrofit. [36] [36]
Els filtres requereixen més manteniment que els convertidors catalÃtics. Cendra, un subproducte del consum de petroli a partir de l'operació normal del motor, s'acumula en el filtre, ja que no es pot convertir en un gas i passar a través de les parets del filtre. Això augmenta la pressió abans del filtre. Els advertiments es donen al controlador abans que la restricció del filtre provoqui un problema amb la conducció o el dany al motor o al filtre. El manteniment periòdic del filtre és una necessitat. [4] [4]
Els filtres DPF passen per un procés de regeneració que elimina aquesta sutge i redueix la pressió del filtre. Hi ha tres tipus de regeneració: passiva, activa i forçada. La regeneració passiva es porta a terme normalment durant la conducció, quan la cà rrega del motor i el cicle d'accionament del vehicle creen temperatures prou altes com per regenerar l'acumulació de sutge a les parets del DPF. La regeneració activa es produeix mentre el vehicle està en ús, quan la baixa cà rrega del motor i les temperatures de gas d'escapament més baixes inhibeixen la regeneració passiva natural. Els sensors aigües amunt i aigües avall del DPF (o un sensor de pressió diferencial) proporcionen lectures que inicien una addició mesurada de combustible en el flux d'escapament. Hi ha dos mètodes per injectar combustible, ja sigui la injecció aigües avall directament en el flux d'escapament, aigües avall del turbo, o la injecció de combustible en els cilindres del motor en el cop d'escapament. Aquesta barreja de combustible i gas d'escapament passa a través del Catalitzador d'Oxidació Dièsel (DOC) creant temperatures prou altes com per cremar la sutge acumulada. Una vegada que la caiguda de pressió a través del DPF baixa a un valor calculat, el procés acaba, fins que l'acumulació de sutge s'acumula de nou. Això funciona bé per als vehicles que condueixen distà ncies més llargues amb poques parades en comparació amb les que realitzen viatges curts amb moltes sortides i parades. Si el filtre desenvolupa massa pressió, llavors s'ha d'utilitzar l'últim tipus de regeneració - una regeneració forçada. Això es pot aconseguir de dues maneres. L'operador de vehicles pot iniciar la regeneració a través d'un interruptor muntat al quadre de comandament. Es requereixen diversos enclavaments de senyal, com ara fre de parc aplicat, transmissió en temperatura de refrigerant neutre, motor, i una absència de codis de fallada relacionats amb el motor (varien per OEM i aplicació) perquè aquest procés s'iniciï. Quan l'acumulació de sutge arriba a un nivell potencialment perjudicial per al motor o el sistema d'escapament, la solució consisteix en un garatge utilitzant un programa informà tic per executar una regeneració del DPF manualment. [37] El 2007, el govern va començar a
El 2011, Ford va recordar 37.400 camions de la sèrie F amb motors dièsel després que les fuites de combustible i petroli provoquen incendis en els filtres de partÃcules dièsel dels camions. No es van produir ferits abans de la retirada, tot i que es va iniciar un incendi d'herba. [38] Es va emetre un record similar per als dièsel Jaguar S-Type i XJ 2007, on grans quantitats de sutge es van quedar atrapats en el DPF En els vehicles afectats, el fum i el foc van emanar de la part inferior del vehicle, acompanyats de flames des de la part posterior de l'escapament. La calor de l'incendi podria causar calefacció a través del túnel de transmissió a l'interior, fonent components interiors i potencialment causant incendis interiors. [39] [39]
La regeneració és el procés de cremar (oxidar) la sutge acumulada a partir del filtre. Això es fa passivament (des de la calor d'escapament del motor en funcionament normal o afegint un catalitzador al filtre) o introduint activament calor molt alta en el sistema d'escapament. La gestió activa de filtres a bord pot utilitzar una varietat d'estratègies:[9]
Tots els sistemes actius a bord utilitzen combustible addicional, ja sigui a través de la crema per escalfar el DPF, o proporcionant energia addicional al sistema elèctric del DPF, encara que l'ús d'un catalitzador de combustible redueix molt significativament l'energia requerida. Normalment un ordinador controla un o més sensors que mesuren la pressió i/o la temperatura de l'esquena, i basant-se en punts pre-programats, l'ordinador pren decisions sobre quan activar el cicle de regeneració. El combustible addicional pot ser subministrat per una bomba de mesurament. Córrer el cicle amb massa freqüència, mantenint la pressió posterior en el sistema d'escapament baix es traduirà en un alt consum de combustible. No executar el cicle de regeneració aviat augmenta el risc de dany al motor i / o la regeneració descontrolada (fuga tèrmica) i la possible fallada del DPF.
La matèria de partÃcules dièsel es crema quan s'assoleixen temperatures superiors als 600 °C. Aquesta temperatura es pot reduir a algun lloc en el rang de 350 a 450 °C mitjançant l'ús d'un catalitzador suportat per combustible. La temperatura real de cremada de sutge dependrà de la quÃmica emprada. L'inici de la combustió provoca un nou augment de la temperatura. En alguns casos, en absència d'un catalitzador de combustible, la combustió de la matèria particulada pot elevar les temperatures per sobre del llindar d'integritat estructural del material de filtre, que pot causar una fallada catastròfica del substrat. S'han desenvolupat diverses estratègies per limitar aquesta possibilitat. Tingueu en compte que, a diferència d'un motor encès per espurna, que normalment té menys de 0,5% d'oxigen en el flux de gas d'escapament abans dels dispositius de control d'emissions, els motors dièsel tenen una proporció molt alta d'oxigen disponible. Si bé la quantitat d'oxigen disponible fa possible una rà pida regeneració d'un filtre, també contribueix a problemes de regeneració fugaç.
Algunes aplicacions utilitzen la regeneració fora de bord. La regeneració fora de bord requereix la intervenció de l'operador (és a dir, la mà quina està connectada a una estació de regeneració muntada a paret/terra, o el filtre s'elimina de la mà quina i es col·loca a l'estació de regeneració). La regeneració fora de bord no és adequada per a vehicles tot terreny, excepte en situacions en què els vehicles estiguin estacionats en un dipòsit central quan no s'utilitzin. La regeneració fora de bord s'utilitza principalment en aplicacions industrials i mineres. Les mines de carbó (amb el risc d'explosió de la humitat del carbó) utilitzen la regeneració fora de bord si s'instal·len filtres no d'un sol ús, amb les estacions de regeneració instal·lades en una zona on es permet maquinà ria no permesa.
Molts carretons elevadors també poden utilitzar la regeneració fora de bord- tÃpicament maquinà ria minera i altres maquinà ries que passen la seva vida operativa en un sol lloc, el que fa que tenir una estació de regeneració estacionà ria prà ctica. En situacions en què el filtre s'elimina fÃsicament de la mà quina per a la regeneració també hi ha l'avantatge de poder inspeccionar el nucli de filtre dià riament (els nuclis DPF per a aplicacions no vià ries solen ser utilitzables per a un torn , de manera que la regeneració és una ocurrència dià ria). [42] El 2007, el govern va començar a
![]() |
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Diesel particulate filters |
Comentaris publicats
Afegeix-hi un comentari: