افزایش پاکیزگی هوا با  فیلترهای اگزوز

وقتی صحبت از تکنولوژی کاهنده گازهای آلاینده می‌شود نمی‌توان در مورد تاثیر فیلتر اگزوز و اهمیت آن صحبت نکرد. در دهه‌های اخیر صنعت خودروسازی شاهد تاکید فزاینده‌ای بر مسئولیت زیست محیطی بوده که منجر به پیشرفت در سیستم‌های فیلتر اگزوز شده است. فیلترهای اگزوز، به عنوان یکی از اجزای اساسی سیستم تخلیه گازها، در تصفیه انواع آلاینده‌ها و گازهای مضر نقشی اساسی ایفا می‌کنند. در این مقاله انواع فیلترهای اگزوز و کاربرد آن‌ها مورد بررسی قرارگرفته و در مورد اثرگذاری آن‌ها در ارتقای عملکرد موتور صحبت خواهدشد.پس تا انتها همراه ما باشید

فیلتر ذرات معلق (DPF)

فیلتر ذرات دیزل (DPF) یک دستگاه کنترل انتشار است که معمولاً در سیستم های اگزوز خودروهای دیزلی استفاده می‌شود. هدف اصلی آن کاهش انتشار ذرات معلق (PM) از جمله دوده از گازهای خروجی است. در اینجا نکات کلیدی در مورد DPF ها وجود دارد:

1. عملکرد: DPF ها ذرات ریزی مانند دوده‌ای که در طی فرآیند احتراق تولید شده را جذب می‌کنند.
2. ترکیب: DPF ها معمولاً از مواد سرامیکی متخلخل با ساختار لانه زنبوری ساخته می‌شوند. این ماهیت متخلخل به آن اجازه می‌دهد تا ذرات معلق را به دام بیاندازد و ذخیره کند.
3. محل در سیستم اگزوز:DPF ها اغلب در نزدیکی موتور در سیستم اگزوز قرار می‌گیرند تا از دمای بالاتر اگزوز استفاده کنند که منجر به بازسازی غیرفعال می‌شود.
4. فرایند بازسازی: در شرایط رانندگی عادی، دمای بالا در سیستم اگزوز می‌تواند باعث بازسازی غیرفعال شود. این فرآیند شامل احتراق دوده انباشته شده و کاهش گرفتگی در فیلتر اگزوز است.
5. بازسازی فعال (اختیاری): در برخی موارد، فرآیندهای بازسازی فعال ممکن است به کار گرفته شوند که شامل تنظیماتی در مدیریت موتور برای بهینه‌سازی شرایط برای احتراق کارآمد دوده می‌شود.
6. نگهداری: DPF ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بادوام باشند، اما به مرور زمان ممکن است با دوده مسدود شوند. نگهداری منظم، از جمله فرآیندهای بازسازی است که برای جلوگیری از گرفتگی بیش از حد ضروری است.
7. تکنولوژی های تکمیلی: DPF ها اغلب همراه با سایر فن‌آوری‌های پس از تصفیه، مانند کاهش کاتالیستی انتخابی (SCR)، برای کاهش‌دادن هرچه بیشتر گازهای مضر استفاده می‌شوند.

فیلتر ذرات بنزین (GPF)

فیلتر ذرات بنزین (GPF) یک دستگاه کنترل آلاینده است که در سیستم اگزوز خودروهای بنزینی ادغام شده است. مشابه فیلترهای ذرات دیزل (DPF) در موتورهای دیزلی، هدف GPFها کاهش انتشار ذرات معلق (PM) از گازهای خروجی موتورهای احتراق داخلی است. در اینجا نکات کلیدی در مورد GPF ها وجود دارد:

1. عملکرد: GPFها برای جذب ذرات ریز از جمله دوده و سایر ذرات جامد تولید شده در هنگام احتراق بنزین در موتور طراحی شده اند.
2. ترکیب: GPF ها معمولاً از مواد سرامیکی متخلخل با ساختار لانه زنبوری ساخته می‌شوند. ماهیت متخلخل فیلتر به آن اجازه می‌دهد تا ذرات معلق را به دام بیاندازد و ذخیره کند.
3. محل در سیستم اگزوز: GPFها در پایین دست مبدل کاتالیزوری در سیستم اگزوز قرار می گیرند و به آنها اجازه می‌دهد تا ذرات معلق را پس از اینکه سایر گازهای خروجی تحت عملیات شیمیایی قرار گرفتند، جذب کنند.
4. فرایند بازسازی: بازسازی غیرفعال، در شرایط رانندگی منظم، دمای بالا در سیستم اگزوز می‌تواند باعث احیای غیرفعال شود، جایی که ذرات انباشته شده سوزانده می‌شوند. این فرآیند به حفظ کارایی فیلتر اگزوز کمک می‌کند.
5. بازسازی فعال (اختیاری): در برخی موارد، فرآیندهای بازسازی فعال ممکن است به کار گرفته شوند که شامل تنظیماتی در مدیریت موتور برای بهینه سازی شرایط برای حذف کارآمد ذرات می‌شود.
6. نگهداری: GPF ها به گونه ای طراحی شده اند که بادوام باشند، اما با گذشت زمان، ممکن است با ذرات معلق مسدود شوند. برای اطمینان از عملکرد بهتر، تعمیر و نگهداری منظم و جایگزینی ضروری است.

سیستم‌ کاهش کاتالیزوری انتخابی (SCR)

سیستم کاهش کاتالیزوری انتخابی (SCR) فیلتری برای ذرات اگزوز نیست. بلکه یک فناوری است که برای کاهش انتشار اکسید نیتروژن (NOx) از گازهای خروجی موتورهای دیزلی طراحی شده است. سیستم SCR با تزریق یک محلول مبتنی بر اوره، که معمولاً به عنوان مایع اگزوز دیزل (DEF) یا AdBlue شناخته می‌شود، به جریان اگزوز کار می‌کند. این مایع حاوی اوره است که با حرارت دادن به آمونیاک (NH3) تجزیه می‌شود. در اینجا نحوه عملکرد سیستم SCR آمده است:

• تزریق اوره: مایع اگزوز دیزل به جریان اگزوز تزریق می‌شود، معمولاً قبل از مبدل کاتالیزوری.
• تشکیل آمونیاک: گرمای خروجی اگزوز باعث می‌شود که اوره موجود در مایع به آمونیاک و دی اکسید کربن تجزیه شود.
• کاهش NOx: هنگامی که گازهای خروجی از کاتالیزور SCR عبور می‌کنند، آمونیاک با اکسیدهای نیتروژن (NOx) واکنش داده و نیتروژن بی ضرر (N2) و بخار آب را تشکیل می‌دهد.
• مبدل کاتالیزوری: کاتالیزور SCR جزئی در سیستم اگزوز است که واکنش های شیمیایی لازم برای کاهش NOx را تسهیل می‌کند.

سیستم SCR در کاهش انتشار NOx که عامل اصلی آلودگی هوا هستند، موثر است. معمولاً در موتورهای دیزلی برای وسایل نقلیه مانند کامیون ها، اتوبوس ها و برخی خودروهای سواری استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که در حالی که فناوری SCR به کنترل انتشار NOx کمک می‌کند، اجزای دیگری مانند فیلتر اگزوز (DPF) همچنان ممکن است برای رسیدگی به ذرات معلق استفاده شوند.

کاتالیست‌های اکسیداسیون دیزل (DOC)

کاتالیزورهای اکسیداسیون دیزل به‌عنوان فیلترهای موثر برای هیدروکربن‌ها (HC) و مونوکسید کربن (CO) و ذرات (PM) عمل می‌کنند. DOCها با اکسیداسیون، این آلاینده‌ها را به ترکیبات کم ضرر تبدیل و به انتشار گازهای خروجی پاک کمک می‌کنند. آن‌ها معمولاً در ارتباط با سایر فن آوری‌های فیلتراسیون نیز استفاده می‌شوند. در زیر نکات کلیدی در مورد کاتالیزورهای اکسیداسیون دیزل وجود دارد:

1. عملکرد: DOC اکسیداسیون آلاینده های مضر موجود در گازهای خروجی را تسهیل میکند. این فرآیند شامل تبدیل مونوکسید کربن (CO) به دی اکسید کربن (CO2) و اکسیداسیون هیدروکربن های نسوخته (HC) به دی اکسید کربن و آب است. به طور خاص، مبدل‌ کاتالیزوری سه طرفه، چندین آلاینده را به طور همزمان هدف قرار می‌دهد.
2. ترکیب کاتالیست: کاتالیست‌های اکسیداسیون دیزل ها معمولاً از مواد فعالی مانند پلاتین (Pt)، پالادیوم (Pd) و رودیوم (Rh) تشکیل شده‌اند که به عنوان کاتالیزور برای تسریع واکنش های اکسیداسیون عمل می‌کنند.
3. محل در سیستم اگزوز: DOC ها اغلب در نزدیکی موتور در سیستم اگزوز قرار می‌گیرند تا از قسمت گرمتر اگزوز استفاده کنند که باعث افزایش واکنش های اکسیداسیون می‌شود.
4. کاهش انتشار CO و HC: با ترویج اکسیداسیون مونوکسید کربن و هیدروکربن های نسوخته، DOCها به کاهش قابل توجه این انتشارات مضر کمک می‌کنند.
5. تکنولوژی های تکمیلی: DOC ها اغلب همراه با سایر فناوری های پس از تصفیه، مانند فیلترهای ذرات دیزل (DPF) و کاهش کاتالیستی انتخابی (SCR)، برای دستیابی به کنترل جامع انتشار استفاده می‌شوند.
6. دوام و نگهداری: DOC ها به گونه ای طراحی شدهاند که بادوام باشند و در برابر شرایط سخت خروجی اگزوز موتور دیزل مقاومت کنند.

کاتالیزورهای اکسیداسیون دیزل نقش مهمی در رعایت استانداردهای آلایندگی دقیق و بهبود عملکرد زیست محیطی موتورهای دیزل ایفا می‌کنند. آنها با تبدیل آلاینده های مضر به مواد کم ضرر به کاهش آلودگی هوا کمک می‌کنند.

جمع بندی

فیلتر اگزوز نقشی اساسی در کاهش اثرات زیست محیطی آلایندگی خودرو دارد. وجود انواع مختلف فیلترهایی که در بالا ذکر شد، مسئولیت صنعت خودروسازی نسبت به هوایی پاک‌ و تلاش برای بهبود راندمان موتور را نشان می‌دهد. این قطعه‌های مفید به منظور کاهش ذرات معلق، تبدیل آلاینده‌های مضر و تصفیه اکسیدهای نیتروژن مورد استفاده قرار می‌گیرند. درک فناوری‌های مختلف فیلتر اگزوز، هم تولیدکنندگان و هم مصرف‌کنندگان را قادر می‌سازد تا انتخاب‌های آگاهانه‌ای داشته باشند که با اهداف زیست‌محیطی و استانداردها هماهنگ باشد.