Otázka je zpracována ve formě „koncept“.

 

uvod

 

 

Otázka č. 17

Popište, jakou funkci plní filtr pevných částic,

jeho umístění na vozidle a jakými způsoby lze ovlivnit jeho životnost.

 

 

 

 

 

Foto01

Filtr pevných částic významnou měrou přispívá ke snížení rakovinotvorných látek v ovzduší a téměř stoprocentně odstraňuje z výfukových plynů tyto karcinogenní pevné částice označované lidově jako saze. Filtr pevných částic je součástí výfukového traktu. Jeho vnější plášť je tvořen ocelovým obalem a vnitřní část je tvořena křemičitou sloučeninou, která vytváří porézní filtr podobný včelím plátům.

 

 

 

 

Při průchodu výfukových plynů se zachytí větší pevné částice uvnitř filtru. Po zachycení určitého množství sazí se filtr postupně ucpává a tím se snižuje jeho průchodnost. Pro ovlivnění životnosti je nutné filtr regenerovat. Výrobci vozidel používají více druhů filtrů pevných částic. Podle druhu filtru je použit i způsob regenerace.

 

 

 

 

Jeden ze způsobů je aktivní regenerace. Cílem je saze spálit. Proto je zapotřebí zvýšit teplotu výfukových plynů ve filtru pevných částic na 550 – 600 °C. Protože při běžném spalování nafty výfukové plyny takové teploty nedosahují, vstřikuje se při regeneraci do motoru více paliva. Celý proces je spouštěn řídicí jednotkou až po dosažení mezního odporu filtru a při předepsaném režimu chodu motoru. Řidič je na stav, kdy odpor filtru dosahuje mezních hodnot, upozorněn v zorné poli oranžovou kontrolkou. Většina výrobců vozidel se shoduje na stejném postupu. Jed ustálenou rychlostí nad 60 Km/hod při 1800 – 2500 ot/min přibližně 15 minut, nebo dokud kontrolka nezhasne. POZOR! Při nedodržení pokynů výrobce se může filtr zanést natolik, že nebude možné regeneraci (vypalování) spustit.

 

 

 

 

Technologie snižující emise výfukových plynů vznětových motorů

 

 

 

Jedna z technologií, které umožňují snížit emise výfukových plynů vznětových motorů je Selektivní katalytická redukce (SCR - Selective Catalytic Reduction). Tuto technologii používají téměř všichni výrobci nákladních vozidel a autobusů. Snížení obsahu škodlivých látek, převážně oxidu dusíku (NOX) se dosahuje vstřikováním kapaliny známé pod obchodním názvem AdBlue. Je to 32,5% roztok syntetické močoviny ve vodě. Močovina je za pomocí stlačeného vzduchu rozprašována do výfukového potrubí. Při vysoké teplotě výfukových plynů vyprodukuje amoniak. Ten umožní proběhnutí chemické reakce, která transformuje (přemění) veškeré škodlivé NOX na neškodný dusík (N2) a vodu (H2O). Spotřeba roztoku AdBlue odpovídá zhruba 5-7% spotřeby nafty daného motoru. Řidič musí kontrolovat množství roztoku AdBlue umístěné v samostatné nádrži a podle potřeby jej doplňovat. Při poruše systému, při nedostatku či nesprávné kvalitě AdBlue, nebo při nedosažení potřebné teploty funguje motor dál, pouze stoupnou emise NOX. Řídicí jednotka však omezí výkon motoru, aby donutila řidiče natankovat AdBlue, popřípadě nechat systém opravit.

Druhá z technologií, které umožňují snížit emise výfukových plynů vznětových motorů je recirkulace spalin (EGR Exhaust Gas Recirculation). V současné době je nejpoužívanější vnější recirkulace. Principem je, že část výfukových plynů prochází výměníkem tepla (chladičem), a je nasávána zpět do motoru, kde se znovu účastní procesu spalování. V nasávaném vzduchu do spalovacího prostoru je tak menší podíl kyslíku, jehož výsledkem jsou nižší teploty v průběhu spalování a tím i nižší produkce oxidů dusíku (NOX), vznikajících především při hoření za vysokých teplot. Méně používaná metoda je vnitřní recirkulace. Zpětného nasátí spalin do válce se dosahuje vhodným časováním rozvodů. Při recirkulaci dochází ke snížení škodlivých oxidů dusíku (NOX), ale na druhé straně ke zvýšení množství pevných částic (sazí). Tyto jsou následně zachycovány ve filtru pevných částic a za vhodných podmínek průběžně spalovány.

 

 

 

 

 

Katalyzátor je zařízení, které je zaměřeno na přímou práci s výfukovými plyny. Katalyzátor je součástí výfukového potrubí motoru a nutí nežádoucí škodliviny znovu chemicky reagovat. Tím se škodliviny transformují na neškodné látky.

 

 

 

 

 

Dělení katalyzátorů

 

 

            Oxidační katalyzátor, který snižuje škodliviny vznikající v pracovním prostoru motoru

v podmínkách nedostatku kyslíku, eventuálně nedostatečnou rychlostí hoření. Jde tedy o oxid uhelnatý a nespálené uhlovodíky. Ty jsou přinuceny vstupovat znovu do reakcí s volným kyslíkem. Výsledným produktem je neškodlivý oxid uhličitý, voda a vodík.

            Redukční katalyzátor omezuje obsah oxidu dusíku. Chemicky v něm dochází pomocí oxidu uhelnatého k odnímání kyslíku a oxidu dusíku. Výsledkem je neškodný oxid uhličitý a dusík. Redukční katalyzátor ovšem na rozdíl od oxidačního, nebývá používán sám, ale uplatňuje se zpravidla v kombinaci s tzv. redukčně oxidačním systémem. Redukční a oxidační vložky jsou v jednom společném tělese.

Mezi uvedenými systémy hraje relativní roli třícestný katalyzátor, který výrazně přispívá ke snižování množství všech škodlivin (tj. oxidu uhelnatého, nespálených uhlovodíků a oxidu dusíku). K nevýhodám patří 2-7 % zvýšení spotřeby paliva a velké pořizovací náklady. Princip činnosti spočívá v tom, že oxidace a redukce probíhají současně. Třícestností katalyzátoru se rozumí jeho působnost třemi směry, tzn. zaměření na oxid uhelnatý, uhlovodíky a oxidy dusíku.

 

 

 

 

 

Péče o katalyzátor a faktory ovlivňující jeho životnost

 

 

Základní podmínkou je používání správného paliva, tj. výhradně bezolovnatý benzín. Který katalyzátor chemicky nepoškozuje. Další příčinou poruchy funkce katalyzátoru je správná funkce zapalovacího systému (nesmí vynechávat). Dále nesmíme vozidlo s katalyzátorem roztahovat ani vykonávat jízdu s vypnutým zapalováním a zařazeným rychlostním stupněm. Tím by došlo k průniku baliva do výfukového potrubí kde by došlo ke shoření katalyzátoru.

Další příčinou poškození katalyzátoru by mohla být koroze jednotlivých dílů výfukového potrubí.

 

 

 

 

 

Další prvky snižující emise vozidla

 

 

 

Likvidace pevných částic (mokrou nebo suchou metodou)

 

 

Při likvidaci pevných částic jsou používány dvě metody. První metodou je likvidace mokrou cestou přičemž se do paliva přidává chemická složka tzv. močovina, které neshoří při spalování ve válci motoru, ale později zažehne pevné částice ve výfukovém potrubí.

Další složkou je suchý částicový filtr, který částice zažehne jen změnou poměru nasávaného vzduchu a vstřikovaného paliva (změna teploty výfukových zplodin) kterou dojde ke shoření pevných částic ve filtru.

 

 

 

 

 

Vstřikování močoviny (SCR)

U vozů splňující emisní normy Euro 5 a novější sledujeme množství koncentrátu tzv. AdBlue (32,5% roztok močoviny ve vodě). Ten je za pomocí stlačeného vzduchu rozprašován do výfukového potrubí za účelem snížení emisí NOx. Jeho spotřeba odpovídá zhruba 5-7% spotřeby nafty daného motoru. Čerpací stanice tohoto prostředku najdeme na vybraných čerpacích stanicích, či přímo v areálu firem.

Tuto technologii používají téměř všichni výrobci nákladních vozidel a autobusů. Snížení obsahu škodlivých látek, převážně oxidu dusíku (NOX) se dosahuje vstřikováním kapaliny známé pod obchodním názvem AdBlue. Je to 32,5% roztok syntetické močoviny ve vodě. Močovina je za pomocí stlačeného vzduchu rozprašována do výfukového potrubí. Při vysoké teplotě výfukových plynů vyprodukuje amoniak. Ten umožní proběhnutí chemické reakce, která transformuje (přemění) veškeré škodlivé NOX na neškodný dusík (N2) a vodu (H2O). Spotřeba roztoku AdBlue odpovídá zhruba 5-7% spotřeby nafty daného motoru. Řidič musí kontrolovat množství roztoku AdBlue umístěné v samostatné nádrži a podle potřeby jej doplňovat. Při poruše systému, při nedostatku či nesprávné kvalitě AdBlue, nebo při nedosažení potřebné teploty funguje motor dál, pouze stoupnou emise NOX. Řídicí jednotka však omezí výkon motoru, aby donutila řidiče natankovat AdBlue, popřípadě nechat systém opravit.

 

 

 

 

 

Rekuperace výfukových plynů (EGR)

 

Foto

Systém zajišťuje zpětné vedení určitého množství výfukových plynů do spalovacího procesu (Foto). Snižuje se tím tak tvorba NOx (oxidu dusíku), který je zdraví nejškodlivější součástí výfukových plynů. Naopak dochází ke zvýšení podílu nespálených HC (uhlovodíků) ve výfukových plynech.

V současné době je nejpoužívanější vnější recirkulace. Principem je, že část výfukových plynů prochází výměníkem tepla (chladičem), a je nasávána zpět do motoru, kde se znovu účastní procesu spalování. V nasávaném vzduchu do spalovacího prostoru je tak menší podíl kyslíku, jehož výsledkem jsou nižší teploty v průběhu spalování a tím i nižší produkce oxidů dusíku (NOX), vznikajících především při hoření za vysokých teplot. Méně používaná metoda je vnitřní recirkulace. Zpětného nasátí spalin do válce se dosahuje vhodným časováním rozvodů. Při recirkulaci dochází ke snížení škodlivých oxidů dusíku (NOX), ale na druhé straně ke zvýšení množství pevných částic (sazí). Tyto jsou následně zachycovány ve filtru pevných částic a za vhodných podmínek průběžně spalovány.

 

 

 

 

Dá se předpokládat, že pro splnění zpřísněných emisních limitů, například evropské normy Euro 6 bude většina výrobců vozidel nucena obě technologie (SCR a EGR) kombinovat.