कणिकीय डीजल फिल्टर

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प्यूज़ो में डीजल कणिकीय फ़िल्टर (ऊपर बाएँ)।
ऑफ-रोड - डीपीएफ स्थापना

डीज़ल कणिकीय फ़िल्टर (डीपीएफ) ऐसा उपकरण है जिसे डीजल इंजन के निकास गैस से डीज़ल कणिकीय तत्व या अवशेष को विस्थापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।[1][2]

कार्य की विधि

वॉल-फ्लो डीजल कणिकीय फिल्टर सामान्यतः 85% या उससे अधिक अवशेष विस्थापित करते हैं, और कुछ प्रावधानों के अंतर्गत अवशेष विस्थापित करने की क्षमता 100% तक पहुंच सकती है। कुछ फ़िल्टर एकल-उपयोग वाले होते हैं, जो संचित राख से भरे होने के पश्चात निपटान और प्रतिस्थापन के लिए होते हैं। दूसरों को उत्प्रेरक के उपयोग के माध्यम से या तो निष्क्रिय रूप से संचित कण को ​​​​जलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है या ईंधन बर्नर जैसे सक्रिय साधनों से जो दहन तापमान को सोखने के लिए फिल्टर को गर्म करता है। यह इंजन प्रोग्रामिंग द्वारा चलाने के लिए पूर्ण किया जाता है (जब फ़िल्टर भरा होता है) निकास तापमान को बढ़ाता है, निकास धारा में अतिरिक्त ईंधन इंजेक्टर के संयोजन के साथ जो उत्प्रेरक तत्व के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए ईंधन को इंजेक्ट करता है जिससे कि संचित अवशेष को डीपीएफ1 फिल्टर,[3] या अन्य विधियों माध्यम से जलाया जा सके। इसे फ़िल्टर पुनर्जनन के रूप में जाना जाता है। समय-समय पर संरक्षण के भाग के रूप में भी सफाई की आवश्यकता होती है, और फ़िल्टर को हानि पहुँचाने से बचने के लिए इसे सावधानी से किया जाना चाहिए। ईंधन इंजेक्टर या टर्बोचार्जर की विफलता के परिणामस्वरूप कच्चे डीजल या इंजन के तेल के साथ फिल्टर का संदूषण भी सफाई की आवश्यकता हो सकती है।[4] पुनर्जनन प्रक्रिया सामान्यतः शहर की सड़कों पर प्राप्त की जा सकने वाली गति से अधिक सड़क गति पर होती है; शहरी यातायात में विशेष रूप से अल्प गति पर चलने वाले वाहनों को डीपीएफ को साफ करने के लिए उच्च गति पर आवधिक यात्राओं की आवश्यकता हो सकती है।[5] यदि चालक चेतावनी प्रकाश की उपेक्षा करता है और 60 km/h (40 mph), से अधिक वाहन चलाने के लिए अधिक लम्बी प्रतिक्षा करता है, तो डीपीएफ उचित प्रकार से पुन: उत्पन्न नहीं हो सकता है, और उस बिंदु से आगे संचालन निरंतर रखने से डीपीएफ को पूर्ण रूप से निकृष्ट हो सकता है इसलिए इसे परिवर्तित किया जाना चाहिए।[6] कुछ नए डीजल इंजन, अर्थात् संयोजन वाहनों में स्थापित, वह भी प्रदर्शन कर सकते हैं जिसे पार्क्ड रिजनरेशन कहा जाता है, जहां निकास के तापमान को बढ़ाने के लिए इंजन आरपीएम को लगभग 1400 तक बढ़ा देता है।

अपूर्ण दहन के कारण ईंधन/वायु मिश्रण के दहन के समय डीजल इंजन विभिन्न प्रकार के कणों का उत्पादन करते हैं। कणों की संरचना व्यापक रूप से इंजन के प्रकार, आयु और उत्सर्जन विनिर्देश पर निर्भर करती है जिसे पूर्ण करने के लिए इंजन को डिजाइन किया गया था। टू-स्ट्रोक डीज़ल इंजन चार स्ट्रोक डीज़ल इंजनों की तुलना में प्रति यूनिट विद्युत के अधिक कण उत्पन्न करते हैं, क्योंकि वे ईंधन-वायु मिश्रण को पूर्ण रूप से अल्प जलाते हैं।[7]

डीजल ईंधन के अपूर्ण दहन से उत्पन्न डीजल कणिका तत्व अवशेष (काला कोयला) कण उत्पन्न करता है। इन कणों में छोटे नैनोकण सम्मिलित हैं - माइक्रोमीटर ( माइक्रोन) से छोटे होते हैं। डीजल इंजनों से निकलने वाली अवशेष और अन्य कण वायु में उपस्थित सूक्ष्म कणों के प्रदूषण को बढ़ाते हैं और स्वास्थ्य के लिए हानिकारक होते हैं।[8] नए कण फिल्टर हानिकारक अवशेष के 30% से 95% से अधिक तक अधिकार कर सकते हैं।[9] इष्टतम डीजल कणिकीय फिल्टर (डीपीएफ) के साथ, अवशेष उत्सर्जन को 0.001 g/km या उससे अल्प किया जा सकता है।[10]

ईंधन की गुणवत्ता भी इन कणों के निर्माण को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, उच्च सल्फर सामग्री डीजल अधिक कणों का उत्पादन करती है। अल्प सल्फर वाला ईंधन अल्प कणों का उत्पादन करता है, और कण फिल्टर के उपयोग की अनुमति देता है। डीजल का इंजेक्शन दबाव भी सूक्ष्म कणों के निर्माण को प्रभावित करता है।

इतिहास

डीज़ल कणिकीय फ़िल्टरिंग पर प्रथम बार 1970 के दशक में साँस के कणों के प्रभावों के विषय में चिंताओं के कारण विचार किया गया था।[11] 1980 से गैर-सड़क मशीनों पर और 1985 से ऑटोमोबाइल में कणिकीय फिल्टर का उपयोग किया जा रहा है।[12][13] ऐतिहासिक रूप से मध्यम और भारी डीजल इंजन उत्सर्जन को 1987 तक विनियमित नहीं किया गया था जब प्रथम कैलिफोर्निया हेवी ट्रक नियम 0.60 g/BHP घंटे पर कण उत्सर्जन को कैपिंग करते हुए प्रस्तुत किया गया था।[14] तब से, हल्के और भारी शुल्क वाले सड़क पर चलने वाले डीजल चालित वाहनों और ऑफ-रोड डीजल इंजनों के लिए उत्तरोत्तर कड़े मानक प्रस्तुत किए गए हैं। इसी प्रकार के नियमों को यूरोपीय संघ और कुछ व्यक्तिगत यूरोपीय देशों, अधिकांश एशियाई देशों और शेष उत्तरी अमेरिका और दक्षिण अमेरिका द्वारा भी अपनाया गया है।[15]

जबकि किसी भी क्षेत्राधिकार ने स्पष्ट रूप से फिल्टर को अनिवार्य नहीं बनाया है, इंजन निर्माताओं को तीव्रता से कड़े उत्सर्जन नियमों का पालन करना चाहिए, जिसका अर्थ है कि अंततः सभी ऑन-रोड डीजल इंजन उनके साथ लगाए जाएंगे।[14] यूरोपीय संघ में, वर्तमान में वर्णन के अंतर्गत और 2012-2013 समय सीमा के लिए नियोजित यूरो VI भारी ट्रक इंजन उत्सर्जन नियमों को पूर्ण करने के लिए फ़िल्टर आवश्यक होने की अपेक्षा है। 2000 में, भविष्य के यूरो 5 विनियमों की प्रत्याशा में पीएसए प्यूज़ो सिट्रोएन यात्री कारों पर फ़िल्टर मानक बनाने वाली प्रथम कंपनी बन गई।[16]

दिसंबर 2008 तक कैलिफोर्निया वायु संसाधन बोर्ड (सीएआरबी) ने 2008 कैलिफ़ोर्निया राज्यव्यापी ट्रक और बस नियम की स्थापना की, जिसमें वाहन के प्रकार, आकार और उपयोग के अनुसार भिन्नता के साथ-साथ सड़क पर डीजल भारी ट्रकों और बसों की आवश्यकता होती है। कणिकीय तत्व (पीएम) उत्सर्जन को अल्प से अल्प 85% तक अल्प करने के लिए प्रतिस्थापित किया गया। इस आवश्यकता को पूर्ण करने की विधि सीएआरबी-अनुमोदित डीज़ल कणिकीय फ़िल्टर वाले इंजनों को पुनः लगाना है।[17] 2009 में अमेरिकन रिकवरी एंड रीइन्वेस्टमेंट एक्ट ने अधियोक्ता को उनके वाहनों के लिए डीजल रेट्रोफिट के व्यय को ऑफसेट करने में सहायता करने के लिए धन उपलब्ध कराया।[18] अन्य न्यायालयों ने भी रेट्रोफिट कार्यक्रम प्रारंभ किए हैं, जिनमें सम्मिलित हैं:

डीजल इंजन वाले वाहनों पर अपर्याप्त संरक्षण वाले कणिकीय फिल्टर में अवशेष जमा होने का संकट होता है, जो उच्च बैक प्रेशर के कारण इंजन की समस्या उत्पन्न कर सकता है।[4]

2018 में यूके ने अपनी एमओटी परीक्षण आवश्यकताओं में परिवर्तन किए,[26] जिसमें डीजल कारों के परीक्षण सम्मिलित है। आवश्यकता उचित प्रकार से फिट और कार्य करने वाले डीपीएफ की थी। डीपीएफ के बिना ड्राइविंग करने पर £1000 का अर्थदंड लग सकता है।[27][28]

डीपीएफ के प्रकार

जीएम 7.8 इसुजु पर कॉर्डिएराइट डीजल कणिकीय फिल्टर

उत्प्रेरक कनवर्टर के विपरीत, जो फ्लो-थ्रू डिवाइस है, डीपीएफ फिल्टर के माध्यम से गैस को प्रवाहित करने के लिए बड़े निकास गैस कणों को बनाए रखता है;[2][29] चूँकि, डीपीएफ छोटे कणों को बनाए नहीं रखता है। संरक्षण-मुक्त डीपीएफ बड़े कणों को तब तक ऑक्सीकृत या जलाते हैं जब तक कि वे फिल्टर से निकलने के लिए पर्याप्त छोटे नहीं हो जाते, चूँकि प्रायः कण डीपीएफ में एक साथ टकराते हैं जिससे समग्र कण संख्या के साथ-साथ समग्र द्रव्यमान भी अल्प हो जाता है।[30][31] बाजार में विभिन्न प्रकार की डीजल कणिकीय फिल्टर प्रौद्योगिकी हैं। प्रत्येक को समान आवश्यकताओं के निकट डिज़ाइन किया गया है:

  1. फाइन फिल्ट्रेशन
  2. न्यूनतम दबाव ड्रॉप
  3. अल्प व्यय
  4. बड़े स्तर पर उत्पादन उपयुक्तता
  5. उत्पाद स्थायित्व

कॉर्डिएराइट वॉल फ्लो फिल्टर

सबसे सामान्य फिल्टर कॉर्डिएराइट (सिरेमिक सामग्री जिसे उत्प्रेरक कनवर्टर समर्थन (कोर) के रूप में भी उपयोग किया जाता है) से बना है। कॉर्डिएराइट फिल्टर उत्कृष्ट निस्पंदन दक्षता प्रदान करते हैं, जो अपेक्षाकृत मूल्यहीन होते हैं, और उनमें थर्मल गुण होते हैं जो उन्हें वाहन में स्थापना के लिए पैकेजिंग को सरल बनाते हैं। प्रमुख दोष यह है कि कॉर्डिएराइट में अपेक्षाकृत अल्प गलनांक (लगभग 1200 °C) होता है और कॉर्डिएराइट सबस्ट्रेट्स को फ़िल्टर पुनर्जनन के समय पिघलने के लिए जाना जाता है। यह अधिकतर समस्या है यदि फ़िल्टर सामान्य से अधिक भारी लोड हो गया है, और सक्रिय प्रणाली की तुलना में निष्क्रिय प्रणाली के साथ अधिक समस्या है, जब तक कि कोई प्रणाली ब्रेकडाउन न हो।[2][32]

कॉर्डिएराइट फ़िल्टर कोर उत्प्रेरक कनवर्टर कोर के जैसे दिखते हैं जिनमें वैकल्पिक चैनल प्लग किए गए हैं - प्लग दीवार के माध्यम से निकास गैस प्रवाह को विवश करते हैं और कण इनलेट चेहरे पर एकत्रित होते हैं।[33]

सिलिकन कार्बाइड दीवार प्रवाह फिल्टर

दूसरी सबसे लोकप्रिय फिल्टर सामग्री सिलिकॉन कार्बाइड या SiC है। इसमें कॉर्डिएराइट की तुलना में अधिक (2700 °C) गलनांक होता है, चूँकि, यह थर्मल रूप से स्थिर नहीं होता है, जिससे पैकेजिंग समस्या बन जाती है। छोटे सीआईसी कोर एकल खण्डों से बने होते हैं, जबकि बड़े कोर खंडों में बने होते हैं, जिन्हें विशेष सीमेंट द्वारा पृथक किया जाता है जिससे कि कोर के ताप विस्तार को सीमेंट द्वारा ग्रहण किया जा सके, न कि पैकेज द्वारा। SiC कोर सामान्यतः कॉर्डिएराइट कोर की तुलना में अधिक मूल्यवान होते हैं, चूँकि वे समान आकार में निर्मित होते हैं, और प्रायः दूसरे को परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। सिलिकॉन कार्बाइड फिल्टर कोर भी कैटेलिटिक कन्वर्टर कोर के जैसे दिखते हैं जिनमें वैकल्पिक चैनल प्लग किए गए हैं - पुनः प्लग दीवार के माध्यम से निकास गैस प्रवाह को विवश करते हैं और कण इनलेट चेहरे पर एकत्रित होते हैं।[2][34]

दीवार प्रवाह डीजल कण फिल्टर सब्सट्रेट की विशेषताएं हैं:

  • व्यापक बैंड निस्पंदन (फ़िल्टर्ड कणों के व्यास 0.2-150 माइक्रोन हैं)
  • उच्च निस्पंदन दक्षता (95% तक हो सकती है)
  • उच्च आग नियंत्रण
  • उच्च यांत्रिक गुण
  • उच्च क्वथनांक।[34]

सिरेमिक फाइबर फिल्टर

तन्तुयुक्त सिरेमिक फिल्टर कई भिन्न-भिन्न प्रकार के सिरेमिक फाइबर से बने होते हैं जो छिद्रपूर्ण माध्यम बनाने के लिए एक साथ मिश्रित होते हैं। इस माध्यम को लगभग किसी भी आकार में बनाया जा सकता है और विभिन्न अनुप्रयोगों के अनुरूप अनुकूलित किया जा सकता है। उच्च प्रवाह, अल्प दक्षता या उच्च दक्षता अल्प मात्रा में निस्पंदन का उत्पादन करने के लिए सरंध्रता को नियंत्रित किया जा सकता है। निचले भाग के दबाव के उत्पादन के दीवार प्रवाह डिजाइन पर तन्तुयुक्त फिल्टर का लाभ होता है। तन्तुयुक्त सिरेमिक फिल्टर लगभग पूर्ण रूप से कार्बन कणों को विस्थापित करते हैं, जिसमें 100 नैनोमीटर (एनएम) व्यास से अल्प सूक्ष्म कण सम्मिलित हैं, जिनकी दक्षता द्रव्यमान में 95% से अधिक और इंजन परिचालन स्थितियों की विस्तृत श्रृंखला में कणों की संख्या में 99% से अधिक है। चूँकि फ़िल्टर में अवशेष का निरंतर प्रवाह अंततः इसे अवरुद्ध कर देगा, इसलिए नियमित आधार पर एकत्रित कण को ​​जलाकर फ़िल्टर के निस्पंदन गुणों को 'पुनर्जीवित' करना आवश्यक है। अवशेष कणिकीय बर्न-ऑफ से पानी और CO2 अल्प मात्रा में बनता है, जो इंजन द्वारा उत्सर्जित CO2 के 0.05% से अल्प होता है।[2]

मेटल फाइबर फ्लो-थ्रू फिल्टर

कुछ कोर धातु के तंतुओं से बने होते हैं - सामान्यतः तंतुओं को मोनोलिथ में बुना जाता है। इस प्रकार के कोर का लाभ यह है कि पुनर्जनन उद्देश्यों के लिए कोर को गर्म करने के लिए विद्युत प्रवाह को मोनोलिथ के माध्यम से पारित किया जा सकता है, जिससे फिल्टर को अल्प निकास तापमान या अल्प निकास प्रवाह दर पर पुन: उत्पन्न करने की अनुमति मिलती है। कॉर्डिएराइट या सिलिकॉन कार्बाइड कोर की तुलना में धातु फाइबर कोर अधिक मूल्यवान होते हैं, और सामान्यतः विद्युत की आवश्यकता के कारण उनके साथ विनिमेय नहीं होते हैं।[2][35]

पेपर

पुनर्जनन रणनीति के बिना, कुछ विशेष अनुप्रयोगों में डिस्पोजेबल पेपर कोर का उपयोग किया जाता है। कोयले की खदानें सामान्य उपयोगकर्ता हैं - निकास गैस को सामान्यतः प्रथम इसे ठंडा करने के लिए फिल्टर के माध्यम से पानी के जाल से निकला जाता है।[36] पेपर फिल्टर का उपयोग तब भी किया जाता है जब डीजल मशीन को अल्प समय के लिए घर के अंदर उपयोग किया जाना चाहिए, जैसे कि फोर्कलिफ्ट पर स्टोर के अंदर उपकरण स्थापित करने के लिए उपयोग किया जा रहा है।[2][37]

आंशिक फ़िल्टर

ऐसे विभिन्न उपकरण हैं जो 50% से अधिक कणिकीय तत्व फिल्ट्रेशन का उत्पादन करते हैं, किन्तु 85% से अल्प पर करते हैं। आंशिक फिल्टर विभिन्न सामग्रियों में आते हैं। उनके मध्य एकमात्र समानता यह है कि वे उत्प्रेरक कनवर्टर की तुलना में अधिक बैक प्रेशर उत्पन्न करते हैं, और डीजल कणिकीय फ़िल्टर से अल्प करते हैं। आंशिक फिल्टर प्रौद्योगिकी रेट्रोफिट के लिए लोकप्रिय है।[38]

संरक्षण

उत्प्रेरक कन्वर्टर्स की तुलना में फिल्टर को अधिक संरक्षण की आवश्यकता होती है। अवशेष, सामान्य इंजन संचालन से तेल के व्यय का उपोत्पाद, फ़िल्टर में बनता है क्योंकि इसे गैस में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है और फ़िल्टर की दीवारों से निकल सकता है।[39] इससे फिल्टर से पूर्व दबाव बढ़ जाता है।[4]

डीपीएफ फिल्टर पुनर्जनन प्रक्रिया से निकलते हैं जो इस अवशेष को विस्थापित करता है और फिल्टर के दबाव को अल्प करता है। पुनर्जनन तीन प्रकार के होते हैं: निष्क्रिय, सक्रिय और विवश। ड्राइविंग करते समय निष्क्रिय पुनर्जनन सामान्य रूप से होता है, जब इंजन लोड और वाहन ड्राइव-चक्र तापमान बनाते हैं जो डीपीएफ दीवारों पर अवशेष बिल्डअप को पुन: उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त होते हैं। सक्रिय पुनर्जनन तब होता है जब वाहन उपयोग में होता है, जब अल्प इंजन लोड और अल्प निकास गैस तापमान स्वाभाविक रूप से होने वाले निष्क्रिय पुनर्जनन को रोकते हैं। डीपीएफ (या डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर) के अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम सेंसर रीडिंग प्रदान करते हैं जो निकास धारा में ईंधन के मीटर्ड जोड़ को आरंभ करते हैं। ईंधन को इंजेक्ट करने के दो तरीके हैं, या तो डाउनस्ट्रीम इंजेक्शन सीधे एग्जॉस्ट स्ट्रीम में, टर्बो के डाउनस्ट्रीम में, या एग्जॉस्ट स्ट्रोक पर इंजन सिलेंडर में फ्यूल इंजेक्शन। यह ईंधन और निकास गैस का मिश्रण डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक (डीओसी) से होकर निकलता है, जो संचित अवशेष को जलाने के लिए पर्याप्त उच्च तापमान बनाता है। एक बार जब डीपीएफ में दबाव अल्प होकर परिकलित मान पर आ जाता है, तब तक प्रक्रिया समाप्त हो जाती है, जब तक कि अवशेष का संचय पुनः नहीं हो जाता। यह उन वाहनों के लिए उचित प्रकार से कार्य करता है जो अल्प स्टॉप के साथ लंबी दूरी तय करते हैं, उनकी तुलना में जो कई स्टार्ट और स्टॉप के साथ छोटी यात्रा करते हैं। यदि फ़िल्टर अत्यधिक दबाव विकसित करता है तो अंतिम प्रकार के विवश पुनर्जनन का उपयोग किया जाना चाहिए। इसे दो प्रकार से पूर्ण किया जा सकता है। वाहन ऑपरेटर डैशबोर्ड पर लगे स्विच के माध्यम से पुनर्जनन आरंभ कर सकता है। इस प्रक्रिया को प्रारंभ करने के लिए विभिन्न सिग्नल इंटरलॉक, जैसे पार्क ब्रेक प्रारंभ, तटस्थ में संचरण, इंजन शीतलक तापमान, और इंजन से संबंधित त्रुटिपूर्ण कोड की अनुपस्थिति (ओईएम और एप्लिकेशन द्वारा भिन्न) की आवश्यकता होती है। जब अवशेष संचय ऐसे स्तर तक पहुँच जाता है जो इंजन या निकास प्रणाली के लिए संभावित रूप से हानिकारक होता है, तो समाधान में डीपीएफ के पुनर्जनन को मैन्युअल रूप से चलाने के लिए कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग करके गैरेज सम्मिलित होता है।

जब पुनर्जनन होता है, तो अवशेष गैसों और राख में परिवर्तित हो जाती है, जिनमें से कुछ फिल्टर में रहती हैं। यह फ़िल्टर के माध्यम से प्रतिबंध बढ़ाएगा और इसके परिणामस्वरूप अवरोध हो सकता है। फ़िल्टर प्रतिबंध से चालकता या इंजन को हानि या फ़िल्टर के विकास के साथ समस्या होने से पूर्व ड्राइवर को चेतावनी दी जाती है। फिल्टर की सफाई या प्रतिस्थापन के माध्यम से राख के निर्माण को विस्थापित करने के लिए नियमित फिल्टर संरक्षण की आवश्यकता होती है।

सुरक्षा

2011 में, ईंधन और तेल अभिस्यन्द के पश्चात ट्रकों के डीजल कणिकीय फिल्टर में आग लगने के पश्चात फोर्ड ने डीजल इंजन वाले 37,400 एफ-श्रृंखला ट्रकों को वापस बुला लिया। वापस बुलाने से पूर्व कोई चोट नहीं आई थी, चूँकि घास में आग लग गई थी।[40] 2005-2007 जगुआर एस-टाइप और एक्सजे डीजल के लिए समान रिकॉल प्रस्तावित किया गया था, जहां प्रभावित वाहनों में डीपीएफ में बड़ी मात्रा में अवशेष वाहन के नीचे से निकलने वाला धुआं और आग, निकास के पीछे से आग की लपटों के साथ फंस गया था। आग से निकलने वाली ऊष्मा संचरण सुरंग के माध्यम से इंटीरियर में ऊष्मा उत्पन्न कर सकती है, आंतरिक घटकों को पिघला सकती है और संभावित रूप से आंतरिक आग का कारण बन सकती है।[41]

उत्थान

डीजल या एडिटिव इंजेक्शन के लिए मीटरिंग पंप, 5 बार पर 3 ली/घंटा
पुनर्जनन का आरेख
अवशेष जलाने के लिए निकास तापमान को नियंत्रित करने के लिए देर से ईंधन इंजेक्शन द्वारा पुनर्जनन प्रक्रिया के साथ डीपीएफ के निकट में हिनो मोटर्स और इसकी चयनात्मक उत्प्रेरक अल्पता (एससीआर)।[42][43]

पुनर्जनन फिल्टर से संचित अवशेष को जलाने (ऑक्सीकरण) की प्रक्रिया है। यह या तो निष्क्रिय रूप से किया जाता है (सामान्य ऑपरेशन में इंजन की निकास ऊष्मा से या फ़िल्टर में उत्प्रेरक जोड़कर) या निकास प्रणाली में सक्रिय रूप से अत्यधिक ऊष्मा प्रारंभ करना है। ऑन-बोर्ड सक्रिय फ़िल्टर प्रबंधन विभिन्न प्रकार की रणनीतियों का उपयोग कर सकता है:[9]

निकास स्ट्रोक के समय विलंब से ईंधन इंजेक्शन या इंजेक्शन के माध्यम से निकास तापमान बढ़ाने के लिए इंजन प्रबंधन है।

  1. अवशेष से जलने वाले तापमान को अल्प करने के लिए ईंधन-जनित उत्प्रेरक का उपयोग करता है।
  2. निकास तापमान बढ़ाने के लिए टर्बो के पश्चात ईंधन बर्नर है।
  3. इंजेक्शन के पश्चात (एचसी-डोजर) निकास तापमान को बढ़ाने के लिए उत्प्रेरक ऑक्सीडाइज़र
  4. निकास तापमान बढ़ाने के लिए प्रतिरोधी हीटिंग कॉइल
  5. कण तापमान को बढ़ाने के लिए माइक्रोवेव ऊर्जा

सभी ऑन-बोर्ड सक्रिय प्रणालियाँ अतिरिक्त ईंधन का उपयोग करती हैं, चाहे डीपीएफ को गर्म करने के लिए जलने के माध्यम से, या डीपीएफ की विद्युत प्रणाली को अतिरिक्त शक्ति प्रदान करने के लिए, चूँकि ईंधन जनित उत्प्रेरक का उपयोग आवश्यक ऊर्जा को अधिक अल्प कर देता है। सामान्यतः कंप्यूटर एक या एक से अधिक सेंसर का निरक्षण करता है जो बैक प्रेशर या तापमान को मापता है, और पूर्व-प्रोग्राम किए गए सेट पॉइंट्स के आधार पर कंप्यूटर पुनर्जनन चक्र को सक्रिय करने के विषय में निर्णय लेता है। अतिरिक्त ईंधन की आपूर्ति मीटरिंग पंप द्वारा की जा सकती है। एग्जॉस्ट प्रणाली में बैक प्रेशर को अल्प रखते हुए साइकिल को अधिक बार चलाने से ईंधन का व्यय अधिक होगा। पुनर्जनन चक्र को शीघ्र नहीं चलाने से इंजन के क्षतिग्रस्त होने या अनियंत्रित पुनर्जनन (उष्म वायु प्रवाह) और संभावित डीपीएफ विफलता का संकट बढ़ जाता है।

600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तापमान प्राप्त होने पर डीजल कणिकीय तत्त्व जलता है। ईंधन-जनित उत्प्रेरक के उपयोग से इस तापमान को कहीं 350 से 450 डिग्री सेल्सियस तक अल्प किया जा सकता है। अवशेष बर्न-आउट का वास्तविक तापमान नियोजित रसायन पर निर्भर करेगा। 2010 के मध्य में, 3M के वैज्ञानिकों ने पारंपरिक लौह आधारित उत्प्रेरकों का मैग्नीशियम डोपेंट संस्करण विकसित किया, जिसने कणिकीय तत्त्व ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक तापमान को 200 °C से अधिक तक अल्प कर दिया। अल्प प्रतिक्रिया तापमान डोपेंट द्वारा Fe जाली को अधिक ऑक्सीजन धारण करने की अनुमति देकर संभव बनाया गया है।[44] यह उन्नति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अधिकांश डीजल इंजनों के मानक ऑपरेटिंग तापमान पर सफाई प्रतिक्रिया की अनुमति देता है, जिससे अतिरिक्त ईंधन जलाने या इंजन को कृत्रिम रूप से गर्म करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। कार्य प्रारंभ करने वाले रसायनशास्त्री के नाम पर ग्रिंडस्टाफ उत्प्रेरकों के नाम सेमैगनीशियम डोप्ड उत्प्रेरकों का परिवार, विश्व में कणिकीय तत्त्व पर उत्सर्जन नियमों को सख्त करने के साथ उद्योग और शिक्षा जगत में अत्यधिक परीक्षण का विषय रहा है।[45][46]

कुछ स्थितियों में, ईंधन-जनित उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में, कण पदार्थ का दहन तापमान इतना अधिक बढ़ा सकता है, कि वे फ़िल्टर सामग्री की संरचनात्मक अखंडता सीमा से ऊपर हैं, जो सब्सट्रेट की भयावह विफलता का कारण बन सकता है। इस संभावना को सीमित करने के लिए विभिन्न रणनीतियों का विकास किया गया है। ध्यान दें कि स्पार्क-प्रज्वलित इंजन के विपरीत, जिसमें सामान्यतः उत्सर्जन नियंत्रण उपकरण (उपकरणों) से पूर्व निकास गैस धारा में 0.5% से अल्प ऑक्सीजन होता है, डीजल इंजनों में ऑक्सीजन का अनुपात अत्यधिक होता है। जबकि उपलब्ध ऑक्सीजन की मात्रा फिल्टर के तीव्रता से पुनर्जनन को संभव बनाती है, यह वायु प्रवाह पुनर्जनन समस्याओं में भी योगदान देता है।

कुछ एप्लिकेशन ऑफ-बोर्ड पुनर्जनन का उपयोग करते हैं। ऑफ-बोर्ड पुनर्जनन के लिए ऑपरेटर के हस्तक्षेप की आवश्यकता होती है (अर्थात मशीन को या तो दीवार/भूतल पर लगे पुनर्जनन स्टेशन में प्लग किया जाता है, या फिल्टर को मशीन से विस्थापित कर दिया जाता है और पुनर्जनन स्टेशन में रखा जाता है)। ऑफ-बोर्ड पुनर्जनन ऑन-रोड वाहनों के लिए उपयुक्त नहीं है, उन स्थितियों में जहां वाहन उपयोग में नहीं होने पर केंद्रीय डिपो में पार्क किए जाते हैं। ऑफ-बोर्ड पुनर्जनन मुख्य रूप से औद्योगिक और खनन अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। गैर-डिस्पोजेबल फिल्टर स्थापित किए जाने पर कोयला खदानें (कोयले के नम से परिचर विस्फोट संकट के साथ) ऑफ-बोर्ड पुनर्जनन का उपयोग करती हैं, पुनर्जनन स्टेशनों के साथ ऐसे क्षेत्र में स्थित है जहां गैर-अनुमेय मशीनरी की अनुमति है।

कई फोर्कलिफ्ट ऑफ-बोर्ड पुनर्जनन का भी उपयोग कर सकते हैं - सामान्यतः खनन मशीनरी और अन्य मशीनरी जो एक स्थान पर अपना परिचालन जीवन व्यतीत करते हैं, जो स्थिर पुनर्जनन स्टेशन को व्यावहारिक बनाता है। उन परिस्थितियों में जहां फ़िल्टर को पुनर्जनन के लिए मशीन से भौतिक रूप से विस्थापित कर दिया जाता है, वहाँ भी दैनिक आधार पर फ़िल्टर कोर का निरीक्षण करने में सक्षम होने का लाभ होता है (गैर-सड़क अनुप्रयोगों के लिए डीपीएफ कोर सामान्यतः शिफ्ट के लिए उपयोग करने योग्य होते हैं - इसलिए पुनर्जनन दैनिक घटना है)।[47]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Tom Nash (May 2003) "Diesels: The Smoke is clearing", Motor Vol.199 No. 5, p. 54, Hearst Business Publishing Inc.
  2. ↑ Jump up to: 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Emission Technology: DPF - Diesel Particulate Filters, Axces.eu
  3. ↑ Jong Hun Kim et al. (November 2010) "NO2-Assisted Soot Regeneration Behavior in a Diesel Particulate Filter with Heavy-Duty Diesel Exhaust Gases", Numerical Heat Transfer Part A Vol.58 No.9 pp.725–739, Chonbuk National University, Korea doi:10.1080/10407782.2010.523293
  4. ↑ Jump up to: 4.0 4.1 4.2 "DPF Maintenance" (January 2010) HDT Trucking Info
  5. ↑ "Diesel dilemma" (7 Nov 2011) BBC News
  6. ↑ "DPFs reduce diesel soot emissions by 80% but they're not suitable for everyone" (5 December 2013) The Automobile Association
  7. ↑ "Study: 'Clean fuel' not always successful" (March 1, 2011) UPI NewsTrack, Vancouver, British Columbia
    "Canadian researchers say a program by one of the world's largest cities [New Delhi] to switch its vehicles to clean fuel has not significantly improved emission levels."
  8. ↑ "नई डीजल कारों से उत्सर्जन अभी भी आधिकारिक सीमा से कहीं अधिक है". TheGuardian.com. 30 August 2016.
  9. ↑ Jump up to: 9.0 9.1 Barone et al. (August 2010) "An analysis of field-aged diesel particulate filter performance: particle emissions before, during, and after regeneration", Journal of the Air & Waste Management Association Vol. 60 No.8 pp. 968-76 doi:10.3155/1047-3289.60.8.968
  10. ↑ DPF - Diesel Particulate Filters, Axces.eu
  11. ↑ Vincent D. Blondel: Recent Advances in Learning and Control, p. 233, Springer Science & Business Media, 2008, ISBN 9781848001541
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बाहरी संबंध

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