Výkonnější filtry a flexibilní design

Filtry pevných částic se používají téměř u všech moderních dieselových motorů, aby byly splněny požadavky (i v budoucnu) platných předpisů pro emise. Ty se rok od roku zpřísňují, a s tím i nároky na výrobce uvedeného produktu. Postupně se tak objevují nové typy filtrů, vyznačující se inovativním výrobním postupem, rozšířenými možnostmi designu a zároveň vyšším výkonem.

Svou funkcionalitou filtry pevných částic slouží k zachycení nejjemnějších částic, především sazí, ve výfukových plynech vznětových motorů. Jsou vyrobeny z porézního keramického materiálu, který je opatřen vrstvou obsahující ušlechtilé kovy. Saze jsou při průchodu porézním keramickým materiálem zachyceny, zatímco plyny mohou volně unikat.

Filtry vyrobené ze speciálních keramických materiálů zachytí téměř 100 % částic sazí z výfukových plynů spalovacích motorů. Výfukové plyny narážejí ve filtru pevných částic na strukturu střídavě uzavřených kanálků. Při průniku plynů porézními keramickými stěnami dochází k efektivnímu zachycování sazí. Pravidelnými regeneračními cykly se usazené saze kompletně spalují, čímž se médiu navrací jeho plná filtrační kapacita.

Zcela nová výrobní technologie

Na světovém trhu s keramickými filtry pevných částic pro dieselové motory působí také německá společnost MANN+HUMMEL, která při vývoji tohoto produktu vsadila na zcela novou koncepci.

Doposud se v tomto výrobním sektoru velmi dobře osvědčovala kordieritová keramika, materiál s vysokou odolnosti proti náhlým změnám teploty a s teplotní roztažností, s dobrou izolační schopností i při zvýšené relativní vlhkosti a vysokou odolností proti agresivně působícím látkám, v kombinaci s karborundem. Firma ale vsadila kartu na novou keramickou surovinu z titaničitátu hlinitého, sloučeniny oxidu hlinitého a titanu. Ten má ve srovnání s dosud běžným kordieritem podstatně vyšší teplotní odolnost a v provozu se navíc rozpíná výrazně méně než doposud také hojně používané karborundum. Díky těmto vlastnostem je možné vyrobit tento teplotně odolný filtr v jediném dílu.

Při tvorbě nové technologie společnost využila své dlouholeté zkušenosti s výrobou elementů kompaktních vzduchových filtrů. Pozměněná forma kompaktního vzduchového filtru z papíru slouží jako nosný materiál pro nový typ pevných částic vznětového motoru. Firemní specialisté vyrábějí jeho homogenní papírové těleso pomocí navíjecí techniky, která se obvykle užívá pro výrobu vzduchových filtrů. Při výrobě se uplatňuje nová technologie CCP (Ceramic Coated Paper). Nosný prvek z papíru se ponoří do keramické emulze, která zcela obalí papírová vlákna. Následně je papír vypálen, přičemž keramické částice slinou. Jelikož je mezi vrstvy papíru již během procesu navíjení naneseno keramické lepidlo, dochází automaticky k uzavření kanálků střídavě z obou stran, což je pro filtraci zcela zásadní. Na konci tohoto nového výrobního procesu je hotový filtr pevných částic dieselového motoru.

Více funkčních možností

Ve srovnání s jinými filtry dieselových motorů, které nabízí dosavadní trh, výrobce novinky upozorňuje na její schopnost zvýšené kapacity zachytávání částic sazí. Díky nižšímu zpětnému tlaku výfukových plynů lze navíc snížit emise oxidu uhličitého. Filtr se čistí tak, že usazené saze jsou čas od času zlikvidovány. Při pasivní regeneraci přitom dochází k pomalé a šetrné přeměně sazí v CO2. Tento proces vyžaduje, aby teplota výfukových plynů dosahovala teploty vyšší než 630°C, přičemž proces probíhá, aniž by vyžadoval nějaká konkrétní opatření. Přitom uplatní již výše zmíněnou vylepšenou teplotní odolnost.

Kromě toho nabízí tato vývojová novinka více volnosti při konstrukčních řešeních prostoru i designu. Protože jsou tvar i velikost filtru závislé pouze na použití nosného prvku z papíru a technice navinování, tento výrobek bude mnohem flexibilnější jak v geometrii kanálků, tak v možnostech tvarování. Geometrii i počet filtračních kanálků lze jednoduše a rychle měnit, takže budou vhodné jak kónické kanálky, tak otvory mezi kanálky.

Nová koncepce navíc otevírá perspektivy pro lepší integraci dalších funkcí. Do tělesa filtru bude možné vestavět katalyzátor, čímž se ušetří jeden celý konstrukční díl včetně prostoru potřebného pro jeho zástavbu. Pokud se jedná o zavedení výrobku do praxe, v současnosti se "ladí" na pilotním zařízení v Německu výroba asi 60 000 filtrů ročně. Nasazení velkokapacitního sériového zařízení je v plánu pro rok 2012.