Aký je rozdiel medzi časticami sadzí (soot) a popolčekom (ash) v DPF
Tento článok popisuje základné rozdiely medzi časticami sadzí a popolčekom v DPF. Článok zhŕňa kľúčové rozdiely vo veľkosti a zložení častíc, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu v spôsobe, akým sú častice odstránené z filtra.
Vlastnosti a charakteristika sadzí
Popolček a sadze sú zásadne odlišné materiály, ale obe sa hromadia v DPF filtri. Odstránenie každého z týchto materiálov z DPF vyžaduje úplne odlišné procesy. Sadze sa z DPF zvyčajne odstraňujú regeneráciou, ktorá spaľuje sadze ale zároveň produkuje popolček. Popolček je naopak nehorľavý a musí sa z DPF odstrániť iným typom čistenia.
Častice sadzí sa tvoria v spaľovacej komore motora v dôsledku neúplného spaľovania. Častice sadzí sú zachytávaná v DPF filtri, kde dochádza k ich oxidácii počas regeneračného procesu. Po procese regenerácie sa tvorí nehorľavý popolček, ktorý sa dlhodobo usadzuje v DPF. Pri konvenčných dieselových motoroch obsahujú sadze len malé množstvo popolčeka, zvyčajne menej ako 5% [1].
Obrazok 1. Veľkosť častíc popolčeka v porovnaní so zrnkom piesku a ľudským vlasom.
Obrázok 1 poskytuje porovnanie priemerov častíc sadzí a popolčeka s priemerom malého zrna plážového piesku a priemeru ľudského vlasu. Ako je znázornené na obrázku, aglomeráty sadzí sú pomerne malé, priemerná veľkosť je 100 nm (0,1 mikrónov). Častice popolčeka, ktoré vznikajú pri spaľovaní, sú ešte menšie ako častice sadzí, ale časom rastú a aglomerujú v DPF (1-10 mikrónov). Teda častice popolčeka v DPF časom presahujú veľkosť častíc sadzí, ktoré boli pôvodne ich nosičom do DPF [2].
Tvorba popolčeka a rozdiely medzi popolčekom a sadzami
Popolček sa vytvára v DPF dlhý čas a zostáva vo filtri aj po periodickej regenerácii až kým sa neodstráni mechanickou metódou filtrácie. Špecifické vlastnosti popolčeka a spôsob ako je možné popolček odstrániť z DPF filtra závisí od množstva faktorov, ktoré súvisia s prevádzkou daného filtra. Na rozdiel od toho, sadze zostávajú v DPF len krátky čas kým kým neprebehne regenerácia, ktorá sadze odstráni s filtra.
Hoci popolček tvorí iba veľmi malý podiel sadzí, ktoré sa hromadia v DPF, zostáva však vo filtri natrvalo a časom sa hromadí až postupne tvorí zásadný podiel vo filtri. V skutočnosti, po 50 000 km sa množstvo popolčeka v DPF môže rovnať množstvu sadzí (pred regeneráciou) a po 250 000 km môže tvoriť až 80% materiálu zachyteného v DPF nespáliteľný popolček. Inými slovami, DPF s vysokým nájazdom kilometrov obsahuje oveľa viac popolčeka než sadzí. Takže už nie je schopný zachytiť toľko sadzí a zásadne klesá jeho účinnosť. [3].
Obrázok 2. Porovnanie ako vyzerajú sadze (čierne) a popolček (svetlý).
Obrázok 2 zobrazuje vizuálne porovnanie medzi sadzami (ľavá flaštička) a popolčekom (pravá flaštička) ktoré boli odstránená z dvoch rôznych filtrov DPF na CTS. Sadze pozostávajú prevažne z uhlíka, ale tiež obsahujú iné uhľovodíky pochádzajúce z paliva a motorového oleja, ako aj sulfáty a malé množstvo popola. Špecifický podiel rôznych zložiek sadzí závisí od prevádzkových podmienok motora, ako aj od typu použitého paliva a oleja. Sadze sa daju jednoznačne identifikovať, pretože sú čierne. Popolček je v porovnaní so sadzami omnoho svetlejší a pozostáva prevažne z kovových komponentov, ktoré sú nehorľavé. Pôvodom popolčeka môžu byť rôzne zdroje, ale väčšina popolčeka pochádza z motorového oleja.
Vlastnosti vytvoreného popolčeka sa tiež môžu značne líšiť v závislosti od rôznych činiteľov ako je napríklad typ DPF filtra, typ motora a použitého motorového oleja, prevádzkové podmienky, alebo spôsob nastavenia periodickej regenerácie filtra. Tieto vlastnostiach popolčeka zohrávajú dôležitú úlohu v tom, aký vplyv bude mať popolček na výkon motora a DPF a tiež na to, ako ľahko môže byť popolček odstránený z DPF.
Prečo je dôležité odstrániť popolček z DPF?
Ako bolo uvedené, popolček a sadze majú rôzne vlastnosti a zloženie, ktoré ovplyvňuje spôsob, ako môžu byť odstránené z DPF. Sú rôzne procesy čistenia filtrov pevných častíc, ktoré zahŕňajú napríklad vypaľovanie DPF, tzv. "Pečenie". Tieto procesy ale odstránia iba horľavú časť alebo sadze, ale neodstránia z DPF / FAP popolček, ktorý je nehorľavý. Keďže popolček je nehorľavý, na odstránenie popolčeka sú potrebné úplne odlišné čistiace postupy filtrov pevných častíc.
V ďalšom článku budeme hovoriť o tom, ako je možné odstrániť nehorľavý popolček z filtra pevných častíc DPF / FAP.