ebook Fizykochemiczne aspekty budowy i eksploatacji filtrów cząstek stałych Jerzy Merkisz, Paweł Fuć, Piotr Lijewski

Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej

Rok wydania: 2016

Prace konstruktorów mające na celu zmianę zjawisk zachodzących podczas spalania prowadzą jedynie do niewielkich różnic w emisji. Brak efektywności dotychczasowych działań spowodował konieczność prowadzenia badań nad pozasilnikowymi systemami oczyszczania gazów wylotowych. Podstawowym urządzeniem wykorzystywanym w tym celu jest reaktor katalityczny umożliwiający za pośrednictwem katalizatorów, głównie metali szlachetnych, zmniejszenie emisji gazowych składników
o ponad 90% w silnikach ZI oraz ponad 75% w silnikach ZS.

Spis treści ebooka Fizykochemiczne aspekty budowy i eksploatacji filtrów cząstek stałych

Wykaz ważniejszych oznaczeń 5
1. Wstęp 10
2. Wybrane zagadnienia dotyczące przepisów zmniejszania emisji toksycznych składników spalin 13
2.1. Wprowadzenie 13
2.2. Przepisy w Europie 14
2.2.1. Pojazdy osobowe kategorii PC 14
2.2.2. Pojazdy ciężarowe kategorii HDV 16
2.3. Przepisy dotyczące systemów oczyszczania gazów wylotowych w USA 18
2.4. Europejskie przepisy dotyczące systemów oczyszczania gazów wylotowych 21
2.4.1. Pojazdy kategorii PC i LDV 21
2.4.2. Pojazdy kategorii HDV 27
3. Badania systemów oczyszczania gazów wylotowych 31
3.1. Uwagi ogólne 31
3.2. Mechanizmy katalitycznego zmniejszania emisji 32
3.3. Mechanizmy filtrowania cząstek stałych 42
3.3.1. Badania warstw wspomagających regenerację 42
3.3.2. Analiza spadku ciśnienia przy przepływie gazów wylotowych przez filtr czysty i wypełniony 43
3.3.3. Popiół w filtrze cząstek stałych 48
4. Emisja i utlenianie cząstek stałych 54
4.1. Klasyfikacja cząstek stałych 54
4.1.1. Powstawanie cząstek stałych 54
4.1.2. Czynniki wpływające na klasyfikację cząstek stałych 56
4.1.3. Analiza procesów utleniania cząstek stałych 63
4.1.4. Analiza morfologii cząstek stałych podczas procesu utleniania 69
4.2. Analiza mechanizmu utleniania 74
4.3. Analiza utleniania cząstek stałych w atmosferze NO2 77
4.4. Wpływ mikrostruktury na reaktywność sadzy w cząstkach stałych 78
4.5. Wpływ wybranych parametrów pracy silnika na mikrostrukturę cząstek stałych 80
4.6. Badania wpływu recyrkulacji gazów wylotowych na rozkład wymiarowy i mikrostrukturę cząstek stałych 83
4.6.1. Badania na hamowni silnikowej 83
4.6.2. Badania mikroskopowe 87
4.7. Analiza cząstek stałych zgromadzonych w filtrze 94
4.7.1. Metodyka doboru filtra cząstek stałych do badań 94
4.7.2. Filtr cząstek stałych częściowo zapełniony przed regeneracją 95
4.7.3. Filtr cząstek stałych po regeneracji 97
4.7.4. Badania zużytego filtra cząstek stałych 98
5. Metody otrzymywania warstw katalitycznych 100
5.1. Założenia do budowy układu katalitycznego 100
5.2. Charakterystyka metod typu spray otrzymywania nanoproszków 106
5.3. Metody pomiarowe stosowane w katalizie 109
5.4. Struktura typu rdzeń–warstwa 111
5.5.1. Otrzymywanie nanosfer TiO2 metodą FSP 111
5.5.2. Otrzymywanie nośnika katalitycznego wysokoporowatego z Ti4O7 112
5.5.3. Otrzymywanie nanosfer TiO2–RuO2 metodą FSP 114
5.5.4. Otrzymywanie nanocząstek w układzie Pt3Ni 116
5.5.5. Otrzymywanie nanostruktur CeO2–ZrO2 z Pt 117
6. Badania układów katalitycznych na hamowni silnikowej 120
6.1. Badania katalizatora RuO2 120
6.2. Badania układów katalitycznych Pt3Ni, Pd3Ru, TiO2–RuO2 122
6.3. Badania stabilności termicznej układu RuO2–TiO2 123
7. Analiza parametrów fizykochemicznych układu katalitycznego 127
7.1. Konfiguracja części utleniającej układu katalitycznego 127
7.2. Dobór podstawowych parametrów konstrukcyjnych systemów DOC+DPF 130
8. Przykładowa metodyka badań wybranych systemów katalitycznych 133
8.1. Charakterystyka badanych systemów katalitycznych 133
8.2. Badania eksperymentalnego systemu katalitycznego DOC+DPF na hamowni silnikowej 135
8.2.1. Analiza rozkładu temperatur 135
8.2.2. Analiza stężenia szkodliwych składników gazów wylotowych oraz rozkładu wymiarowego liczby cząstek stałych 140
8.3. Badania eksperymentalnego systemu katalitycznego DOC+DPF w rzeczywistych warunkach eksploatacji 142
9. Przegląd zagadnień związanych z filtrami cząstek stałych do silników GDI 144
9.1. Zwiększenie wymagań norm emisji dla silników ZI 144
9.2. Formowanie cząstek stałych w silniku GDI 147
9.3. Możliwości zmniejszenia emisji cząstek stałych w silnikach GDI 152
9.4. Różnice pomiędzy silnikami GDI i ZS w aspekcie eksploatacji filtrów cząstek stałych 153
9.5. Analiza parametrów filtrów do silników GDI 155
9.6. Porównanie emisji bez filtra i z filtrem cząstek stałych w testach NEDC i WLTC 158
10. Zakończenie 161
Literatura 166
Summary 176