توضیحات
عنوان تحقیق: استفاده از DPF (فيلتر دوده) در ديزل
- مقدمه
- سیستم های نو ظهور کنترل آلایندگی در صنعت خودرو
- استفاده از سیستم های کنترل آلایندگی پیشرفته در خودروها
- طرح محفظه احتراق
- نسبت تراکم
- طرح منیفولد
- لایه بندی سوخت
- جایگزین نمودن خودرو های کم مصرف با استاندارد های جدید به جای خودروهای قدیمی پرمصرف
- افزایش کیفیت سوخت موتور
- استفاده ار خودروهای هیبریدی و الکتریکی
- گازسوز کردن اتومبیل های درون شهری
- طراحی و تغییرات در موتور های احتراق داخلی مانند: سیستم VCR ، سیسیتم VVT ، سیستم VVEL
- بهبود وضعیت ترافیک
- تغییرات در سیستم جرقه زنی
- معرفی انواع آلاینده های منتشرشده از خودرو
- مونو اکسید کربن
- اکسیدهای نیتروژن
- دی اکسید گوگرد
- ذرات معلق
- ازن
- هیدروکربن های نسوخته
- گازهای گلخانه ای
- معرفی انواع استانداردهای آلایندگی خودروها
- معرفی انواع سیستم های کنترل آلایندگی پیشرفته در خودروها
- سیستم تهویه مثبت محفظه میل لنگ
- سیستم کنترل آلاینده های تبخیر شده
- سیستم بازخورانی گازهای خروجی
- سیستم کنترل آلایندگی
- سیستم کنترل آلایندگی فیلتر جاذب ذرات معلق دیزل
- مبدل کاتالیست
- سیستم کنترل آلایندگی
- علت استفاده از فیلتر های دوده
- موتور های دیزلی و دوده
- روش های اندازه گیری توزیع اندازه ذرات کوچک
- فیلتر دوده دیزل چیست
- انواع فیلتر دوده دیزل
- عیب یابی و رفع ایرادات احتمالی فیلتر های DPF
- نکاتی در مورد استفاده از فیلتر DPF
- سرویس و نگهداری فیلتر DPF
- استفاده ازDPF در کشورهای دیگر
- مکانیزم فیلتر های جاذب دوده
- اجباری شدن نصب فیلتر دوده در خودروهای دیزلی در ایران
- نتایج
- منابع
مقدمه
موتورهای احتراق داخلی تراکمی با توان و گشتاور بالای تولیدی در کنار مصرف سوخت پایین، امروزه بیشترین اهمیت را در استفاده روزه افزون دارند. اما یا این وجود یکی از منابع بزرگ تولید ذرات معلق و اکسیدهای نیتروژن نیز محسوب می شوند . ذرات معلق تولیدی موتورهای دیزلی حاوی مواد بسیار سمی و خطرناک برای سلامتی انسان بوده بطوریکه سازمان بهداشت جهانی دود خروجی خودروهای دیزلی را در فهرست مواد سرطان زا قرار دادهاست.
بررسی شاخصهای آلایندگی چند سال اخیر کشور نشان می دهد که ذرات معلق اصلی ترین عامل ناسالم کننده ی هوای شهر های صنعتی و بزرگ ایران می باشد. گزارشات منتشر شده از ضرایب انتشار آلایندگی شهر تهران در سال 1394 بیانگر سهم بیش از 80 درصدی منابع متحرک در تولید ذرات معلق میباشد. از این رو استفاده از فیلترهای جاذب دوده برای خودروهای دیزلی موجود امری ضروری و اجتناب ناپذیر به نظر میرسد. از طرفی استفاده از این تکنولوژی با توجه به شرایط ویژهی موجود در کشور همچون کیفیت پایین سوخت دیزل و روغن مصرفی، سن بالای خودرو های دیزلی و سطح استاندارد پایین آلایندگی آنها، میزان کارکرد هرزگرد بالا و به تبع آن دمای پایین گاز های خروجی از اگزوز و … با چالش هایی روبرو است که میتواند زمینهی مطالعاتی بسیار مناسب برای پژوهشگران و دانشجویان باشد. فیلترهای جاذب دوده با به دام انداختن ذرات معلق جامد از انتشار این ذرات به اتمسفر جلوگیری میکنند. عمده ذرات جامد جمع شده در فیلتر قابل اشتعال بوده و در صورت فراهم بودن شرایط مورد نیاز (دما و اکسیدکننده) سوزانده میشوند (احیاء). دمای مورد نیاز برای اکسایش دوده بوسیلهی اکسیژن حدود 550 درجه سانتیگراد میباشد؛ درحالی که دمای گاز های خروجی خودروهای دیزلی در شرایط کارکرد عادی حدود 250 درجه سانتیگراد میباشد. فیلترهای جاذب دوده بسته به نوع فرآیند احیاء به دو حالت کلی احیاء فعال و احیاء غیرفعال تقسیمبندی میشوند. در احیاء فعال دمای لازم برای سوختن مواد بوسیلهی منبع بیرونی تامین میگردد. در احیاء غیر فعال انرژی فعالسازی واکنش سوختن را بوسیلهی کاتالیست پایین میآورند تا فرآیند احتراق ذرات در دمای پایینتری صورت پذیرد[1].
2- سیستم های نو ظهور کنترل آلایندگی در صنعت خودرو
امروزه با افزایش ظرفیت حمل و نقل، مشکلات استفاده از اتومبیل ها هم گسترش یافته است. دو مساله عمده دراین رابطه، مسئله محیط زیست(آلودگی آب و هوا) و کاهش منابع سوخت فسیلی می باشد. آلودگی هوا اولین اثر مستقیم احتراق سوخت های فسیلی در موتورهای احتراق داخلی است. در سال های اخیر تلاش های گسترده ای جهت کنترل آلودگی هوا در زمینه خودروها به عمل آمده است و فعالیت کشور های توسعه یافته در این زمینه چشمگیر بوده است. از جمله این فعالیت ها عبارتنداز[6]:
2-1 – استفاده از سیستم های کنترل آلایندگی پیشرفته در خودروها
2-1-1 – طرح محفظه احتراق :
منبع اصلی انتشار هیدرو کربن ها سوخت نسوخته ای است که با دیواره محفظه احتراق تماس پیدا می کند به همین سبب مساحت دیواره محفظه احتراق را باید تا حد امکان کم گرفت و پیچیدگی ان را به حداقل کاهش داد از لحاظ نظری کره شکل ایده آل دارد اما ساحت محفظه کروی عملی نیست سوختی که وارد سیلندر می شود باید حرکت گردابی داشته باشد تا بهتر و سریعتر بسوزد شاید مهمتر از آن تامین حرکت گردابی در اطراف شمع باشد بدین ترتیب مخلوط هوا و سوخت و آسان تر مشتعل می شود بهتر است شمع در مرکز محفظه احتراق قرار بگیرد بدین ترتیب با کاهش مسافتی که جبهه شعله می پیماید احتمال انفجار سوخت و کوبش کمتر می شود.
2-1-2 – نسبت تراکم :
به طور کلی هر چه نسبت تراکم بالا باشد بازده گرمایی موتور نیز بیشتر خواهد بود در نتیجه عملکر آن بهتر و مصرف سوخت آن کمتر می شود دو عیب اصلی ناشی از افزایش نسبت تراکم عبارت اند از : افزایش آلایندگی هوا و افزایش احتمال کوبش موتور .
2-1-3 – طرح منیفولد
جریان گاز در منیفولد هوا و دود موضوعی بسار پیچیده است علت اصلی این پیچیدگی تغییرات گذرا در جریان گاز است که نه تنها از تغییرات درور موتور بلکه از عمل تلمبه زنی سیلندر ها نیز ناشی می شود این عمل تلمبه زنی در منیفولد ها نوسان فشار ایجاد می کند اگر منیفولد ها و هردو سیستم مکش و تخلیه طوری طراحی شوند که موج فشار را درست رد لحظه مناسب باز گردانند بازده حجمی موتور بشدت افزایش می یابد امروزه بسیاری از اتومبیل ها به منیفولد مکش با طول قابل تنظیم مجهز اند در دور های پایین طول منیفولد افزایش و در دور هاای بالا طول منیفولد کاهش می یابد.
2-1-4 – لایه بندی سوخت
اگر بتوان مخلوط هوا و سوخت را به صورتی وارد سیلندر کرد که در اطراف شمع مخلوط غنی تری جمع شود آنگاه می توان مخلوط هوا و سوخت را در کل فقیر تر کرد بدین ترتیب مصرف سوخت به شدت کاهش می یابد اما مشکل تولید اکسید های نیتروژن به قوت خود باقی است سوخت پاشی مستقیم مثال خوبی از بکار گیری این روش است.
2-2 – جایگزین نمودن خودرو های کم مصرف با استاندارد های جدید به جای خودروهای قدیمی پرمصرف
2-3- افزایش کیفیت سوخت موتور
در کشور ما موتورهای دیزل بعنوان نیروی محرکه وسایل نقلیه سنگین از جمله کامیون ها، اتوبوس ها، مینی بوس ها و وسایل نقلیه مورد استفاده در ساخت و سازها می باشند، که با توجه به کیفیت و ترکیبات متغییر آن می تواند در انتشار آلاینده های شهری تأثیر بسیاری بگذارد. عوامل تأثیر گذار در کیفیت دیزل محتوی گوگرد، عدد ستان و هیدرو کربن ها می باشند. دیزل های تولید شده دارای غلظت های مختلف گوگرد می باشند. یکی از مشخصه های اصلی دیزل پاک محتوی گوگرد پایین آن است. چرا که گوگرد پایین دیزل، باعث تأثیر بر دوام موتور و کاهش انتشار ذرات معلق، سولفات و اکسید های نیتروژن خواهد شد. عدد ستان معیار کیفیت احتراق خود به خودی و تولید انرژی برای کارکرد بهتر موتور خودروها می باشد. هرچه عدد ستان سوخت دیزل بالاتر باشد احتراق سریع تری اتفاق می افتد و به موتور ضربه کمتری وارد می شود. تحقیقات متعددی نشان می دهد افزایش عدد ستان باعث کاهش انتشار منواکسیدکربن و هیدرو کربن ها، اکسید های نیتروژن و همچنین بنزن، 1و3 بوتادین، فرمالدهید و استالدهید از موتورهای گازوییل سوز می شود. سوخت دیزل حاوی محدوده ای از هیدروکربن ها شامل هیدروکربن های پلی آروماتیک می باشد. کاهش کل محتوای هیدروکربن های حلقوی باعث کاهش قابل توجه میزان NOX و PM، منواکسیدکربن، بنزن، فرمالدئید و استالدئید منتشر شده می شود.
2-4 – استفاده ار خودروهای هیبریدی و الکتریکی
در این خودروها فقط از باتری برای تأمین نیروی موتور خودرو استفاده می شود که معمولا باعث می شود مسافتی که خودرو می تواند طی کند، به شدت محدود شود. البته یکی از خودروهای برقی تسلا یعنی مدل S از این قاعده مستثنی است و می تواند با هر شارژ مسافتی در حدود ۴۳۰ کیلومتر را طی کند. البته موارد مختلفی می توانند مسافتی را که این خودروها می توانند طی کند، تحت تأثیر قرار دهند که شامل اندازه باتری های مورد استفاده، سرعت خودرو، گرمی و سردی هوا و استفاده از کولر خودرو یا عدم استفاده از آن و موارد دیگر می شود[15].
ساختار این خودروها به صورتی است که علاوه بر باتری، از موتورهای دیزلی و بنزینی نیز برای تأمین نیروی آن ها استفاده می شود. چنین خودروهایی از محبوبیت زیادی برخوردار هستند؛ زیرا از ظرفیت پیمایشی بالایی برخوردار هستند و مصرف سوخت کمی نیز دارند. این خودروها به راحتی می توانند با استفاده از پریز برق شارژ شوند. صاحبان این خودروها می توانند برای تأمین نیروی خودروی خود در مسافت های کوتاه، از باتری های آن کمک بگیرند و در صورتی که شارژ باتری تمام شد می توانند به راحتی آن ها را شارژ کنند و یا در ادامه مسیر از موتور احتراقی خودروی خود استفاده کنند. یکی از معایب این خودروها نسبت به خودروهایی که نیروهای آن ها فقط توسط باتری تأمین می شود این است که آلودگی بیشتری در محیط زیست ایجاد می کنند؛ اما قطعا آلودگی آن ها نسبت به خودروهایی که فقط دارای موتور بنزینی یا دیزلی هستند، کمتر است[16].
2-5 – گازسوز کردن اتومبیل های درون شهری
هر چند به طور عمومی استفاده از سوخت گاز (به شکل مختلف آن) بیشتر برای خودروهای سواری معمول است، اما خودروهای سنگین و به ویژه خودروهای ویژه حمل و نقل عمومی نیز یکی از مهمترین مشتریان سیستمهای گازسوز هستند. علت اصلی این مسأله پاک بودن سوخت گاز نسبت به سوخت دیزل است. خودروهای خدمات شهری و حمل و نقل عمومی درون شهری، به دلیل آنکه به طور پیوسته در محیطهای شهری و مناطق پر جمعیت در حال رفت و آمد هستند میتوانند اثرات آلایندگی بسیار زیادی از خود به جای بگذارند و به همین دلیل توجه به کاهش آلایندگی آنها بسیار حائز اهمیت است. در کنار این، در کشور ما به دلیل وجود منابع بسیار عظیم گازی، برنامهریزان سوخت کشور استفاده از گاز به جای گازوییل را برای ناوگان شهری توصیه کردهاند و این روند در چند سال اخیر به اجرا گذاشته شده است. از سوی دیگر ارزانتر بودن سوخت گاز نسبت به گازوییل در کشورهای مختلف باعث شده ایده استفاده از گاز (با وجود تمام محدودیتهایی که در گذشته به آنها اشاره شده) به جای گازوییل حتی در کامیونها و کشندهها نیز مطرح شود[17].
2-6 – طراحی و تغییرات در موتور های احتراق داخلی مانند: سیستم VCR ، سیسیتم VVT ، سیستم VVEL
این سیستم در توان های کم موتور، نسبت تراکم موتور را بالا می برد تا میزان مصرف سوخت کاهش یابد در توان های زیاد، نسبت تراکم موتور را کاهش می دهد تا از وقوع پدیده کوبش در موتور جلوگیری کند.
این سیستم در نسبت تراکم بهینه عمل می کند ( که باعث جلوگیری از پدیده کوبش می گردد)،سوخت در حین مخلوط شدن محترق می شود، کنترل توان موتور با کنترل پاشش سوخت نیز از دیگر مزایای این سیستم است.
2-7 – بهبود وضعیت ترافیک
بهمبود وضعیت ترافیک نیز مطمینا در کاهش وضعیت میزان آلودگی و و آلاینده های موجود در هوا بی تاثیر نخواهد بود.
2-8 – تغییرات در سیستم جرقه زنی
بنزین موجود در باک خودرو توسط پمپ بنزین و به وسیله یک شیلنگ لاستیکی به انژکتور خودرو انتقال داده می شود . سپس انژکتور سوخت را به صورت پودر در می آورد . سپس این سوخت با هوای تامین شده توسط سیستم هوا رسانی خودرو ترکیب میشود و به درون محفظه سیلندر انتقال داده می شود . مخلوط گاز و سوخت حاصل از این ترکیب توسط پیستون تا بیشترین حد ممکن فشرده می شود . حال فقط نیازمند یک جرقه می باشد تا عمل احتراق درون موتور صورت بگیرد و نیروی حاصل از آن توسط سیستم کلاچ و گیربکس و در نهایت توسط دیفرانسیل به چرخ های خودرو منتقل شود و در آن ها حرکت ایجاد کند . جرقه موردنیاز برای احتراق باید دارای ولتاژ کافی باشد و داری زمان بندی ریتمیک متغیر باشد . مطلوب است که جرقه در لحظه ای که مخلوط گاز درون سیلندر تحت بیشترین فشار است تولید شود . مسئله دیگر این است که موتور هر خودرو بیش از یک سیلندر دارد که در یک لحظه ، هرکدام در مراحل مختلفی از احتراق هستند ( مثلا درباره سیلندر های موتور های چهارسیلندر با آرایش خطی مثل موتور پراید ؛ هنگامی که در مرحله ی نخست مخلوط از طریق سوپاپ وارد سیلندر اول میشود ، به ترتیب سه سیلندر دیگر در مراحل : تراکم ، احتراق و خروچ دود از سوپاپ دود و منیفول دود می باشند) . با تغییر دور موتور خودرو ، باید سرعت ریتم جرقه ها تغییر کند تا بیشترین بازده از عمل احتراق دریافت شود و با احتراق ناقص ، آلاینده های بیشتری تولید نشود . پس موتور خودرو نیازمند سیستمی است که علاوه بر تایمینگ جرقه های تک تک سیلندر ها ، تایمینگ ترتیب مراحل احتراق آن ها را نیز تنظیم کند و در هنگام دور موتور های مختلف ، سرعت ریتم این جرقه ها را بتواند به طور مختلفی ایجاد کند [18].
3- معرفی انواع آلاینده های منتشرشده از خودرو
انواع آلاینده های منتظر شده توسط خودرو ها به شرح زیر می باشد[7] :
- مونو اکسید کربن[1]
در اثر احتراق ناقص سوخت، منواکسید کربن تولید می شود. از لحاظ تئوری در نسبت هوا به سوخت استوکیومتریک می توان مونواکسید کربن را از گاز خروجی موتور بنزینی حذف نمود. ولی همواره مقداری مونوکسید کربن ، در حدود 1% حتی در مخلوط های رقیق در گاز خروجی وجود دارد. لیکن در هر شرایط کاری از بار، سرعت و نسبت هوا به سوخت امکان حذف شدن کامل مونوکسیدکربن وجود ندارد. آلودگی مونوکسیدکربن در هنگام کارکرد درجای موتور، افزایش و در سرعت های ثابت کاهش می یابد. در سرعت های بالا با کاهش شتاب، به علت بسته شدن نسبی دریچه گاز و کم شدن ناگهانی مقدار اکسیژن ، موجب تولید بیشترین مقدار مونوکسید کربن می شود.
- اکسیدهای نیتروژن[2]
اکسیدهای نیتروژن معمولاً به صورت NO و NO2 می باشند. دمای بالای محفظه احتراق و در دسترس بودن O2 آزاد از مهم ترین عوامل تولید NO و NO2 می باشند. حداکثر مقدار NOx در خروجی هنگامی مشاهده می شود که نسبت هوا به سوخت حدوداً 21 % بیشتر از مقدار استوکیومتریک باشد. مقدار هوای بیشتر از این مقدار، دمای بیشینه را کاهش می دهد و بنابراین غلظت NOx حتی با وجود اکسیژن آزاد کاهش می یابد. مهمترین فاکتورهایی که در تشکیل NOx اثر دارند عبارتند از: نسبت هوا به سوخت، فشار هوای مانیفولد ورودی، نسبت تراکم و بار موتور. میزان تولید NOx با افزایش فشار هوای مانیفولد ورودی، بار موتور و نسبت تراکم، زیاد می شود.
- دی اکسید گوگرد[3]
دی اکسید گوگرد گازی است بی رنگ که عمدتا از سوختن سوختهایی مانند زغالسنگ و نفت و گازوئیل به وجود می آید. منابع تولید این گاز، نیروگاه ها، وسایل گرم کننده، کارخانجات ذوب فلزات، پالایشگاه های نفت، صنایع کاغذسازی و خودروهای گازوئیل سوز می باشند.
- ذرات معلق[4]
برخی از آلاینده ها مانند ذرات آهن، مس، نیکل، سرب، فیبرهای آزبست و ارسنیک، ذرات جامد و کوچک کربن و دوده در گروه ذرات معلق جای دارند. مهم ترین مشکل در مورد این نوع آلودگی باقی ماندن آنها برای مدتی در جو می باشد، که با توجه به اندازه آنها و مقدار بارش باران وبرف، این مدت زمان تغییر می کند. بسیاری از ذرات معلق نم گیر می باشند و وقتی لایه نازك آب روی این ذرات می نشیند، اندازه این ذرات بزرگترمی شود و هنگامی که قطر این ذرات به 0.1 تا 10 میکرون رسید، اشعه ورودی خورشید را پخش میکنند که به آسمان، ظاهری شیری رنگ می دهد. این ذرات معمولاً ذرات سولفات یا نیترات حاصل از احتراق موتورهای دیزل و نیروگاه ها میباشند و هنگامی که با آب باران واکنش شیمیایی می دهند، باران های اسیدی را به وجود می آورند.
- ازن[5]
ازن یک ماده سمی با بوی بسیار بد است که چشم ها و لایه های مخاطی سیستم تنفسی را اذیت می کند. ازن به طور طبیعی 21 تا 91 کیلومتر بالاتر از سطح زمین قرار دارد و توسط واکنش بین مولکول و اتم اکسیژن تشکیل می شود. در نزدیک سطح زمین در هوای آلوده، ازن یک آلاینده ثانویه است که مستقیماً وارد جو نمی شود، بلکه این گاز توسط یک سری واکنش های پیچیده شیمیایی که شامل آلاینده هایی مانند اکسید نیتروژن و ترکیبات آلی فرّار (هیدروکربن ها) می باشد، تشکیل می شود. از آنجا که نور خورشید برای تولید ازن لازم است، غلظت ازن معمولاً در بعد ازظهرها و در ماههای تابستان بیشتر می شود.
- هیدروکربن های نسوخته
آلودگی هیدروکربن های نسوخته به علت ایجاد احتراق ناقص در محفظه احتراق می باشد. مقدار آلودگی هیدروکربن ها بسیار وابسته به پارامترهای طراحی مانند سیستم مکش و محفظه احتراق و پارامترهای کاری مانند نسبت هوا به سوخت، سرعت، بار و حالت های مختلف کاری موتور مانند در جا کارکردن، حرکت یا شتاب گرفتن می باشد.
- گازهای گلخانه ای
گازهایی چون دی اکسید کربن (CO2) ، متان (CH4) و دی اکسید نیتروژن (NO2) که از خودرو منتشر می شوند، جزء گازهای گلخانه ای به شمار می روند، که وجود آنها در جو زمین باعث افزایش گرمای زمین و در نتیجه از بین رفتن گیاهان، ذوب شدن یخچال های طبیعی وغیره می گردد.
[1] CO
[2] NOx
[3] SO2
[4] PM
[5] O3
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.