8.4. Улавливание аэрозолей, выбрасываемых дизельным двигателем

Для улавливания сажи в дизельных ДВС известно несколько конструкций устройств, использующих как принцип электростатической очистки, так и метод фильтрации.

Сущность проблемы, связанной с улавливанием частиц сажи из потока выхлопных газов, состоит в том, что эти частицы очень малы по размерам – диаметр половины из них менее 5 мкм, плотность их также низка – 0,05 г/см³. Как правило, выход аэрозоля составляет от 0,1 до 0,5 % массы топлива. Следовательно, традиционные фильтры будут быстро забиваться.

Одним из лучших конструктивных решений для снижения содержания твердых частиц в выхлопе дизельных двигателей считается установка фильтров регенеративного типа. Фильтр (рис. 8.6, а) представляет собой сотовую конструкцию с ячейками прямоугольного сечения. Пористый материал фильтра обладает достаточной механической прочностью, стойкостью к агрессивным химическим веществам, сопротивлением к оплавлению и образованию трещин при тепловых воздействиях, а также термической стабильностью.

Фильтр (рис. 8.6, б), выполненный в виде нескольких последовательно расположенных пористых перегородок, обладает повышенной эффективностью очистки.

Рис. 8.6. Схема фильтров-сажеуловителей с сотовой (а) и многослойной насадкой (б)

Накопившиеся в фильтре частицы следует периодически удалять предпочтительно термическим окислением. Для этого отходящие газы нагревают до 450°С и выше, что приводит к воспламенению накопившейся сажи. Данные, полученные при проведении эксперимента с дизелем рабочим объемом 2,3 л, по определению концентрации основных примесей в отработавших газах дизеля, приведены в табл. 8.5.

Таблица 8.5

Сажеуловители дизельных ДВС должны обеспечивать ресурс 10000 км и более при незначительном увеличении гидравлического сопротивления, что обеспечивается периодической (примерно через 100 км пробега) регенерацией фильтроэлемента. Конструктивно фильтроэлементы выполняют в виде многоканальных моноблоков, объемно-проволочных элементов и в виде намотанных на перфорированную трубу стеклокерамических нитей, допускающих регенерацию при 600 °С.