فیلتر جاذب ذرات معلق (DPF)

فیلتر جاذب ذرات معلق یا DPF (Diesel particulate Filter) برای اولین بار در دهه ۱۹۷۰ به دلیل نگرانی در مورد اثرات استنشاق ذرات معلق به کار گرفته شد و کاربرد آن برای خودروهای غیرجاده‎ای از سال ۱۹۸۰ و برای خودروهای دیزلی سنگین از سال ۱۳۸۵ توسعه یافته است. درصورتی‎که هیچگونه اجباری بر نصب فیلترهای جاذب دوده بر روی خودروهای دیزلی در سیر تکاملی قوانین دیده نمی‎شود، سختگیرانه‎تر شدن این قوانین سبب شده است که فیلترهای جاذب دوده تنها ابزار اثربخش برای رسیدن به استاندارد یورو ۶ خودروهای دیزلی باشد.

فیلترهای جاذب دوده با گذراندن جریان حاوی ذرات معلق از دیواره‎های متخلخل از انتشار این ذرات به اتمسیفر 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 به وسیله‎ی اکسیژن حدود ۵۵۰-۶۰۰ درجه سانتی گراد می‎باشد؛ درحالی‎که دمای گازهای خروجی خودروهای دیزلی در شرایط کارکرد عادی به‎ ندرت به این حدود می‎رسد. ازاین‎رو، وقوع فرآیند کامل احیاء در فیلتر در شرایط عادی امکان‎پذیر نبوده و فیلتر بسته به میزان دودزایی وسیله‎ی نقلیه دیر یا زود پرشده و سبب آسیب جدی به موتور می‌شود. در اصل مهم‎ترین چالش در استفاده از فیلترهای جاذب دوده مربوط به فرآیند احیاء می‎باشد که بسته به نوع فرآیند احیاء به دو حالت کلی احیاء فعال و احیاء غیرفعال تقسیم‎بندی می‎شوند. در احیاء فعال دمای لازم برای سوختن مواد به وسیله منبع بیرونی تأمین می‎گردد ولی در احیاء غیرفعال با پایین آوردن انرژی فعالسازی واکنش سوختن به‎ وسیله کاتالیست یا استفاده از اکسیدکننده‎هایی غیر از اکسیژن فرآیند احتراق ذرات در دمای پایین‎تری صورت می‎پذیرد.. در حقیقت مکانیسم کار فیلتر جاذب دوده از دو قسمت، فیلتراسیون و احیاء تشکیل شده است.

احیای غیر فعال (Passive Regeneration)

در این روش دمای فرآیند احتراق ذرات به دام افتاده در فیلتر را تا حد دمای کارکردی موتور پایین می‌آورند. مهم‌ترین روش‌ها برای این مورد عبارت‌اند از :

در فیلترهای (CDPF-CRT) از نیتروژن دی‌اکسید به‌جای اکسیژن برای سوزاندن ذرات معلق استفاده می‌شود. نیتروژن دی‌اکسید برخلاف اکسیژن قادر است ذرات معلق را در دماهای بسیار پایین‌تری اکسید کند به طور طبیعی میزان NO2 در گازهای احتراق کم است. هسته DOC در فیلترهای (CRT) و پوشش کاتالیستی در فیلترهای (CDPF)، علاوه بر کاهش هیدروکربن (HC) و کربن مونوکسید (CO)، NO موجود در گازهای احتراق را، که درصد بالایی دارد، به NO2 تبدیل می‎کند. به این ترتیب، احیای هسته DPF با شرایط دمایی گازهای خروجی از اگزوز ممکن می‎شود.

احیاء فعال (Active Regeneration)

در فرآیند احیاء فعال، انرژی لازم برای سوزاندن مواد به دام افتاده درفیلتر به وسیله‎ی یک عامل بیرونی تهیه می‎شود. مهمترین روشهای احیاء فعال عبارت‎اند از: