Конструкция и принцип действия DPF
Дизельный сажевый фильтр (DPF) удаляет твердые частицы из выхлопных газов дизельного двигателя посредством физической фильтрации. Доступны многие типы фильтров, но наиболее распространенным является керамический монолит (кордиерит или карбид кремния) с сотовой структурой.
Сажевый фильтр аналогичен каталитическим нейтрализаторам (сечение — соты). Однако каналы в картридже имеют больший диаметр и пористые стенки. Кроме того, они покрыты каталитическим покрытием, которое образует основу для каталитических металлических частиц.
Каналы, заглушенные с выходной стороны, называются входными – отработанные газы попадают в фильтр. Напротив, каналы с заглушенными концами на входной стороне являются выходными каналами, через которые выходят выхлопные газы.
Выхлопные газы, проходящие через такое препятствие, должны протискиваться сквозь пористые стенки, оставляя более крупные частицы внутри закупоренных каналов.
Монолиты
Их изготавливают из кордиерита, карбида кремния или титаната алюминия.
Стенки фильтрующего патрона (монолит) имеют структуру пор небольшого размера, которые тщательно контролируются в процессе производства. Общая пористость материала обычно составляет от 45 до 50% и более, а средний размер пор обычно составляет от 10 до 20 мкм. Механизм фильтрации в монолитных стеновых фильтрах представляет собой комбинацию проникновения через стенку и сажевого кека. Проникновение в стенку является доминирующим механизмом фильтрации, в первую очередь потому, что твердые частицы оседают в сети пор внутри материала стенки. По мере увеличения заряда сажи вдоль поверхности стенки во входных каналах формируется слой частиц, и тогда доминирующим механизмом становится фильтрация сажевого кека. Как правило, монолитные фильтры имеют эффективность фильтрации примерно от 70 до 95% всех твердых частиц.
Каталитическое покрытие
Основная функция каталитического покрытия состоит в том, чтобы обеспечить основу для каталитических (благородных) металлов. Кроме того, каталитическое покрытие может физически разделять и предотвращать нежелательные реакции между компонентами сложной каталитической системы.
Материалы каталитического покрытия включают неорганические оксиды неблагородных металлов, такие как оксид алюминия, оксид кремния, оксид церия, диоксид титана, оксид циркония и цеолиты.
Одни из них используются в качестве носителей катализатора, другие добавляются в каталитическое покрытие в качестве промоторов или стабилизаторов, третьи обладают каталитической активностью.
Хорошие материалы для каталитических покрытий характеризуются высокой термической стабильностью.
Каталитическое покрытие наносится на монолит водной суспензией.
Каталитические металлы
The noble metal catalyst (s) may be present in the catalytic slurry or they are used in a second step called impregnation. Во время пропитки монолит с каталитическим покрытием погружают в водный раствор, содержащий каталитические предшественники. Катализатор сушат и прокаливают до конечной формы. Во время прокаливания предшественники катализатора разлагаются с образованием конечного катализатора, обычно металла или оксида металла. Наиболее распространенными катализаторами являются металлы платиновой группы (МПГ), такие как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh) отдельно.
Керамический (защитный) коврик
Он обернут вокруг монолита. Обеспечивает теплоизоляцию и защиту от механических ударов и вибраций в автомобиле.