EA011875B1 - Способ контроля и изготовления устройства для фильтрации частиц - Google Patents
Способ контроля и изготовления устройства для фильтрации частиц Download PDFInfo
- Publication number
- EA011875B1 EA011875B1 EA200800892A EA200800892A EA011875B1 EA 011875 B1 EA011875 B1 EA 011875B1 EA 200800892 A EA200800892 A EA 200800892A EA 200800892 A EA200800892 A EA 200800892A EA 011875 B1 EA011875 B1 EA 011875B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- filter
- soot
- mass
- filters
- integrity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/04—Filtering activity of particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/20—Monitoring artificially aged exhaust systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Объектом изобретения является способ контроля надежности сажевого фильтра, предназначенного для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, включающий в себя стадии, которые состоят в том, чтобы, предварительно определив предельную массу сажи для упомянутого фильтра, загрузить в новый фильтр сажу в количестве, равном по меньшей мере двум значениям и не более трех значений упомянутой предельной массы сажи, затем осуществить активную регенерацию упомянутого фильтра, а затем в любом порядке определить эффективность фильтрации упомянутого фильтра, измерить перепад давления в нем и сравнить его с перепадом давления в новом фильтре, измерить степень его растрескивания и проверить его целостность после механического нагружения. Объектом изобретения является также способ диагностики надежности фильтра.
Description
Настоящее изобретение относится к области сажевых фильтров, используемых в линии выхлопа дизельного двигателя для удаления частиц сажи, образующихся при сгорании топлива. Изобретение более конкретно относится к способу контроля и диагностики термомеханических свойств такого фильтра, а также к способу изготовления сажевых фильтров.
Дизельные двигатели известны тем, что они производят значительное количество сажи. Это является следствием явления пиролиза углеводородов в отсутствие кислорода внутри самой зоны горения и недостаточности температуры внутри камеры сгорания для сжигания совокупности образованных таким образом частиц сажи. Такие частицы сажи, когда они выбрасываются транспортными средствами в окружающую среду, служат центрами, на которых конденсируются несгоревшие углеводороды с формированием мелких твердых частиц, поглощаемых при дыхании и доходящих до легочных альвеол.
Известно, что для ограничения выбросов сажи в окружающую среду транспортными средствами и соблюдения все более строгих экологических норм на линии выхлопа располагают устройства для фильтрации, при необходимости сочетаемые с каталитическими устройствами, причем целью последних устройств является превращение выбрасываемых газообразных загрязняющих веществ в инертные газы. Среди выбрасываемых газообразных загрязняющих веществ фигурируют, в частности, несгоревшие углеводороды, а также оксиды азота (ΝΟΧ) или монооксид углерода (СО).
Устройства для фильтрации частиц сажи, называемые обычно сажевыми фильтрами, представляют собой, в общем случае, фильтрующий носитель из пористой керамики. Такой носитель представляет собой, в общем случае, сотовую конструкцию, причем к одной из сторон упомянутой конструкции обеспечивается поступление выхлопных газов, подлежащих фильтрованию, а с другой стороны осуществляется удаление отфильтрованных выхлопных газов. Между упомянутыми сторонами фильтрующая конструкция содержит комплекс продольных и параллельных каналов, разделенных между собой пористыми перегородками, причем упомянутые каналы закупорены с одного из концов, для того чтобы принудить выхлопные газы пересекать упомянутые пористые перегородки. Для обеспечения хорошей герметичности комплекса периферическая часть конструкции окружена цементом, называемым футеровочным цементом. Фильтр также окружен оболочкой, часто называемой каннинг и образуемой матом из стекловолокна и металлическим кожухом. Для придания лучшей стойкости к тепловому удару фильтры иногда составляют из комплекса монолитных элементов в форме параллелепипеда, представляющих собой сотовую конструкцию, причем упомянутые элементы скрепляют цементом.
В качестве керамики наиболее часто используют кордиерит (Мд2А14§120|8) или карбид кремния (81С), причем последний является предпочтительным вследствие своих свойств теплопроводности и коррозионной стойкости.
При работе двигателя в сажевом фильтре накапливаются частицы сажи, которые осаждаются на пористых перегородках. Так же, как и для камеры сгорания, существует проблема минимальной температуры, необходимой для обеспечения сжигания сажи. Поскольку сажа задерживается в фильтре, то кинетика сжигания может быть более медленной, чем в камере сгорания, что позволяет снизить температуру сжигания сажи приблизительно до 600°С. Такая оболочка является все же недостаточной для обеспечения сжигания сажи внутри фильтра при любом режиме работы двигателя. Таким образом, после цикла фильтрования необходимо предусматривать цикл регенерации, в ходе которого сажа сжигается.
Таким образом, сажевый фильтр функционирует в следующих режимах:
квазисинхронные фильтрация и сжигание сажи в случае, когда это позволяет температура выхлопных газов;
задерживание и накопление частиц сажи в фильтре в случае, когда температура выхлопных газов является слишком низкой;
регенерация фильтра до тех пор, пока перепад давления, обусловленный накоплением сажи, станет приемлемым.
Постепенное забивание фильтра на стадии задерживания сажи вызывает в действительности увеличение перепада давления, выявляемое по увеличению потребления двигателем топлива.
Стадию регенерации осуществляют за счет повышения температуры выхлопных газов посредством вторичного впрыска, состоящего в позднем впрыске в двигатель топлива, сгорание которого происходит в линии выхлопа.
Во время регенерации, а также в силу экзотермического сгорания сажи фильтр подвергается действию высоких температур, распределение которых внутри материала является, к тому же, неоднородным, поскольку частицы сажи осаждаются предпочтительно в центральной части фильтра, а также в его выходной части. Таким образом, фильтр подвергается действию значительного теплового удара, способного вызывать внутри материала образование микротрещин, вызывающих частичную или полную потерю фильтрующей способности.
Представляется важным иметь возможность предсказывать и контролировать эксплуатационные характеристики фильтра в плане термомеханической стойкости, для того чтобы гарантировать его надежность.
В настоящем изобретении под надежностью понимают способность фильтра поддерживать, без немедленного вмешательства, приемлемый уровень работы в обычных условиях езды, в частности при ез де, осуществляемой на 60% по автостраде, на 15% в городском цикле и на 25% по грунтовой дороге.
Традиционно используемый параметр, называемый предельная масса сажи, состоит в определении количества накопленной в фильтре сажи, при котором в цикле регенерации, называемой активной, образуются трещины. Активная регенерация характеризуется переводом двигателя в режим работы на малых оборотах (типично в режим работы при 800 об/мин) в случае, когда регенерация уже запущена. Такой перевод сопровождается форсированием сжигания сажи в режиме повышенной подачи кислорода при низком выходе выхлопных газов. Причем при определении предельной массы сажи таким образом речь идет о такой адаптации частоты регенерации, чтобы регенерация производилась только при массе накопленной сажи меньшей, чем указанная предельная масса. Были разработаны системы локальной оценки массы сажи, накапливаемой в фильтре, которые, в общем случае, основаны на измерении перепада давления, т. е. разности давлений на входе и на выходе фильтра.
Авторами изобретения было установлено, что такой параметр был недостаточным в отношении предсказания надежности и что, в частности, только во время последующего цикла функционирования фильтра можно было удостовериться, становится ли остаток после регенерации меньше предельной массы сажи. Авторы изобретения предположили, что то обстоятельство, что регенерация производилась для масс сажи, резко превышающих предельную массу сажи, в частности превышающих примерно в два раза такую предельную массу, могло быть следствием различных факторов. Речь может идти, в частности, о плохой корреляции между измеренным перепадом давления и реальной накопленной массой сажи или также о заниженной оценке количества сажи, выбрасываемой из камеры сгорания, в частности, при езде в условиях города или в случае технической проблемы с двигателем (связанной, например, с большим потреблением масла). Решением такой проблемы могло бы стать увеличение частоты регенерации, что имело бы, тем не менее, в качестве нежелательного последствия увеличение потребления топлива.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности контроля и диагностики надежности сажевых фильтров, а также выбора материалов и конструкции фильтров, позволяющих гарантировать такую надежность.
Для решения данной задачи предлагается способ контроля надежности сажевого фильтра, предназначенного для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, согласно которому предварительно определяют предельную массу сажи для упомянутого фильтра, загружают в новый фильтр сажу в количестве, равном по меньшей мере двум значениям и не более трех значений упомянутой предельной массы сажи, затем осуществляют активную регенерацию упомянутого фильтра, а затем в любом порядке:
определяют эффективность фильтрации упомянутого фильтра;
измеряют перепад давления в фильтре и сравнивают его с перепадом давления в новом фильтре; измеряют степень растрескивания фильтра;
проверяют целостность фильтра после механического нагружения.
Объектом настоящего изобретения является также способ диагностики надежности сажевого фильтра, предназначенного для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, включающий в себя стадии, которые состоят в применении способа контроля по настоящему изобретению и диагностировании надежности фильтра сравнением эффективности фильтрации, изменении перепада давления, степени растрескивания и целостности упомянутого фильтра с предварительно определенным значением и/или с предварительно определенной степенью.
Авторы изобретения предположили, что такой способ осуществления процедур позволяет оценить с высокой степенью достоверности и при меньших затратах надежность или отсутствие надежности сажевого фильтра, причем совокупность проведенных испытаний является необходимой и достаточной для решения поставленной задачи.
Определение предельной массы сажи включает в себя этапы загрузки в выборку по меньшей мере из десяти фильтров разных масс сажи, активной регенерации каждого из упомянутых фильтров и определения массы сажи, при которой появляются трещины, видимые невооруженным глазом.
Активная регенерация включает в себя инициирование сжигания сажи, а затем перевод двигателя в режим работы на малых оборотах. Стадии активной регенерации осуществляют одним и тем же способом как при определении предельной массы сажи для фильтров одного типа, так и при регенерации фильтра, загруженного сажей, перед проведением с ним совокупности испытаний по настоящему изобретению.
Перед проведением активной регенерации в новый фильтр загружают сажу в количестве, составляющем примерно два с половиной значения его предельной массы сажи.
Эффективность фильтрации фильтра определяют измерением количества дыма на выходе из фильтра по отношению к количеству на входе. Для этого можно помещать дымомер на входе и на выходе сажевого фильтра, причем фильтр располагают в линии выхлопа дизельного двигателя. Дымомер позволяет определять количество выбрасываемых частиц сажи измерением почернения, вызываемого дымом. Во время измерения двигатель предпочтительно переводят в режим работы, соответствующий его максимальной мощности.
- 2 011875
Под перепадом давления в смысле настоящего изобретения понимают разность давлений на входе и на выходе фильтра. Перепад давления необходимо измерять по одной и той же методике как для нового, так и для отрегенерированного фильтра. Существуют различные способы, широко известные специалистам в данной области техники.
Степень растрескивания фильтра предпочтительно измерять способом неразрушающего типа, в частности способом, описанным в заявке на патент ЕК-Л-2840405, в частности измерением скорости распространения ультразвуковых волн в фильтре. В числе параметров распространения (скорость распространения, частота и амплитуда волн) скорость представляется надежным индикатором количества и критичности трещин. Слишком значительное уменьшение скорости распространения ультразвуковых волн по сравнению со скоростью распространения в новом материале действительно может хорошо коррелироваться с наличием трещин. Таким образом, измерение степени растрескивания предпочтительно осуществлять сравнением результатов измерения скорости распространения ультразвуковых волн в фильтре и результатов аналогичных измерений для нового фильтра.
Механическую целостность фильтра предпочтительно контролировать, проверяя сохранность скрепления компонентов фильтра после того, как фильтр был подвергнут действию вибрации, в частности действию вибрации, подобной вибрации, действовавшей на фильтр в линии выхлопа двигателя. Под компонентами в данном тексте понимают волокнистый мат, окружающий фильтр, а также монолитные элементы в форме параллелепипеда, скрепленные между собой цементом в случае составного фильтра. Недостаточная механическая целостность может проявляться в виде рассоединения волокнистого мата и фильтра или также в виде рассоединения одного или нескольких монолитных элементов составного фильтра.
Из соображений простоты испытание осуществляют при комнатной температуре. Тем не менее, оно может быть осуществлено при более высокой температуре. Воздействующая вибрация предпочтительно характеризуется частотой в интервале от 50 до 250 Гц и длительностью действия по меньшей мере в течение 15 мин при ускорении 30 д.
В рамках настоящего изобретения более конкретно определяют следующие индексы:
индекс эффективности фильтрации;
индекс перепада давления;
индекс растрескивания;
индекс целостности.
Упомянутые индексы измеряют, предварительно определяя предельную массу сажи и осуществляя активную регенерацию фильтра, загруженного сажей, в количестве двух с половиной значений такой предельной массы сажи по описанной ниже методике.
Определение предельной массы сажи и активную регенерацию осуществляют на стендовом двигателе, оснащенном устройством измерения перепада давления. Используемый двигатель представляет собой двигатель типа О\У10Л. изготовленный компанией Р8Л. Речь идет о дизельном двигателе непосредственного впрыска, рабочий объем цилиндра которого составляет 2 л. Такой двигатель питается топливом, в котором содержание серы составляет меньше 350 млн-1, а содержание оксида церия составляет 25 млн-1, причем последний представляет собой присадку, традиционно используемую для снижения температуры сжигания сажи. Сажевый фильтр с его оболочкой устанавливают на выходе двигателя и катализатора окисления.
Выборку по меньшей мере из десяти новых фильтров последовательно подвергают испытаниям, включающим следующие этапы.
Двигателю дают работать на полной мощности при 4000 об/мин в течение 30 мин для того, чтобы термически стабилизировать фильтры, установленные, как указано выше, т.е. с их оболочкой. Затем фильтры демонтируют и взвешивают вместе с их оболочкой для определения начальной массы. Далее фильтры вновь устанавливают в линии выхлопа, после чего выдерживают в течение разного времени при работе двигателя на 3000 об/мин с крутящим моментом 50 Н-м для того, чтобы загрузить сажей в различных количествах. Затем, взвесив фильтры, определяют массу сажи для каждого фильтра по разности между полученной и начальной массами.
Загруженные таким образом фильтры вновь устанавливают в линии для осуществления активной регенерации, регламентируемой следующим образом: после стабилизации в режиме работы двигателя при 1700 об/мин с крутящим моментом 95 Н-м в течение 2 мин осуществляют вторичный впрыск со сдвигом фазы 70° с подачей при вторичном впрыске 18 мм3/впрыск. После инициирования сжигания сажи, более точно после того, как перепад давления уменьшается в течение по меньшей мере 4 с, устанавливают пониженный режим работы двигателя при 1050 об/мин с крутящим моментом 40 Н-м в течение 5 мин для того, чтобы ускорить сжигание сажи. Затем фильтр выдерживают в режиме работы двигателя при 4000 об/мин в течение 30 мин для удаления остатка сажи.
Отрегенерированные таким образом фильтры разрезают и осматривают для выявления возможного наличия трещин, видимых невооруженным глазом. Предельная масса сажи соответствует массе сажи, при которой появляются такие трещины.
- 3 011875
Затем процедуру контроля осуществляют с новым фильтром, идентичным по своей природе испытанным таким образом фильтрам.
Перепад давления в новом фильтре (без сажи) измеряют при расходе воздуха, превышающем 100 м3/ч. Также измеряют скорость распространения ультразвука в типовом случае при частоте 50 кГц. Может быть использовано, например, оборудование, выпускаемое компанией ΟΝ8 Гагпе11 под маркой Риибй р1ик.
В фильтр затем загружают сажу описанным ранее образом до содержания, равного двум с половиной значениям его предельной массы сажи, затем регенерируют также согласно описанный ранее методике.
Индекс эффективности фильтрации определяют как разность между количеством частиц сажи на входе в фильтр и количеством частиц сажи на выходе из упомянутого фильтра, отнесенную к количеству частиц сажи на входе в упомянутый фильтр.
Для этого помещают дымомер на входе и на выходе сажевого фильтра, причем фильтр располагают в линии выхлопа двигателя, работающего на полной мощности при 4000 об/мин в течение 30 мин.
Авторами изобретения было установлено, что при таких условиях измерения надежный фильтр должен иметь индекс эффективности фильтрации, превышающий или равный 85%.
Затем измеряют перепад давления в фильтре, отрегенерированном по той же методике, что и для нового фильтра, и определяют индекс перепада давления, представляющий собой процентное изменение перепада давления в отрегенерированном фильтре по сравнению с перепадом давления в новом фильтре. Данный индекс может быть положительным или отрицательным, последний случай проявляется, как правило, при появлении трещин.
Надежный фильтр должен иметь индекс перепада давления, меньший или равный 10% абсолютного значения.
Индекс растрескивания соответствует процентному изменению между скоростью распространения ультразвуковых волн в фильтре, отрегенерированном по настоящему изобретению, и скоростью распространения ультразвуковых волн в новом фильтре, причем оба измерения проводят по одной и той же методике. Данный индекс является, как правило, отрицательным.
Надежный фильтр должен иметь индекс растрескивания, превышающий или равный -30%.
В заключение фильтр подвергают испытанию на целостность.
Фильтр в его оболочке размещают на электродинамическом стенде, оснащенном акселерометрами, размещенными в разных местах. Первый акселерометр размещают в контакте с фильтром в центре одной из его лицевых плоских сторон, а второй акселерометр размещают на металлическом кожухе оболочки. Два таких, по меньшей мере, биаксиальных акселерометра позволяют измерять вибрацию в направлении оси фильтра, а также радиальные вибрации и возможное рассоединение фильтра и его оболочки и контролировать стабильность фиксации покрытого фильтра на электродинамическом стенде.
Отрегенерированный фильтр подвергают циклу вибрации при частоте 185 Гц, содержащему последовательные плато по 15 мин, соответствующие каждому из заданных значений ускорения. Первое плато соответствует ускорению 5 д, второе - ускорению 10 д, причем ускорение увеличивают затем с шагом 10 д для каждого следующего плато.
Такое испытание вибрацией может быть осуществлено на электродинамическом стенде, выпускаемом компанией ЬПЗ Тек! аиб Меакигетеи! ТЬС, имеющем мощность 35 кН и оснащенном гидравлическим цилиндром с максимальным усилием 10 кН, работающим в диапазоне частот 0-500 Гц, и центральной гидравлической системой с давлением 200 бар и подачей 21 л/мин.
Индекс целостности определяют по числу рассоединенных компонентов фильтра по окончании испытания. Надежный фильтр обязательно имеет индекс целостности, равный 0.
Объектом настоящего изобретения является также способ диагностики надежности сажевого фильтра, предназначенного для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, включающий в себя стадии, которые состоят в определении индекса эффективности фильтрации, индекса перепада давления, индекса растрескивания и индекса целостности в смысле приведенных ранее определений и в диагностировании надежности фильтра, если он имеет индекс эффективности фильтрации, превышающий или равный 85%, индекс перепада давления, меньший или равный 10% абсолютного значения, индекс растрескивания, превышающий или равный -30%, и индекс целостности, равный 0.
Наконец, объектом настоящего изобретения является способ изготовления сажевых фильтров, предназначенных для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, включающий в себя стадию формования смеси исходных неорганических и, при необходимости, органических материалов, определяемых их химической природой и/или их гранулометрическим составом, с последующей сушкой и прокаливанием при определенных параметрах, отличающийся тем, что:
для каждого сочетания химической природы и гранулометрического состава исходных материалов и/или параметров формования, сушки и прокаливания применяют способ диагностики по настоящему изобретению;
выбирают сочетание, позволяющее получать надежный сажевый фильтр;
используют выбранное сочетание для производства сажевых фильтров.
- 4 011875
Используемые исходные неорганические материалы определяются их химической природой и их гранулометрическим составом или распределением размеров частиц. Упомянутые два параметра играют большую роль в отношении надежности и термомеханических свойств фильтра, в частности, вследствие их изначального влияния, которые они могут иметь в отношении химической природы и получаемой структуры материала, в частности, в отношении пористости материала (распределения размеров пор, однородности распределения размеров пор), химической природы частиц и их связывания и т.д.
Часто добавляют органические материалы, которые позволяют регулировать вязкость и пластичность смеси перед формованием.
Параметры формования и тип формования также влияют на получаемую структуру материала. Таким образом, при формовании посредством экструзии с получением сотовой конструкции форма фильеры будет непосредственно влиять, например, на толщину перегородок или на плотность каналов.
Параметры сушки и прокаливания, в частности циклы время/температура, также воздействуют на структуру и природу материала, причем прокаливание может, например, быть причиной химического или кристаллографического изменения используемых исходных неорганических материалов или уплотнения материала.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления.
Фильтр из перекристаллизованного карбида кремния (В-81С), образуемый комплексом монолитных элементов в форме параллелепипеда, представляющих собой сотовую конструкцию, получают следующим способом: упомянутые элементы экструдируют, затем прокаливают при температуре больше 2000°С и, наконец, скрепляют вместе цементом на основе карбида кремния. Затем полученную конструкцию обрабатывают для придания ей цилиндрической формы с круглым основанием, затем покрывают цементом. Изготовленный таким образом фильтр имеет диаметр 14,38 см и длину 25,4 см. Плотность каналов в монолитных элементах составляет 31 канал/см2. Изготовление таких фильтров описано, например, в патенте ЕР-А-816065 или ЕР-А-1142619.
Для определения индексов эффективности фильтрации, перепада давления, растрескивания и целостности предельную массу сажи для фильтров такого типа определяют по описанной ранее методике для 12 фильтров того же типа. Полученная предельная масса сажи составляет 7 г/л объема фильтра.
Затем определяют характеристики нового фильтра посредством способа контроля по настоящему изобретению. Перепад давления в новом фильтре составляет 16,1 мбар.
Затем в фильтр загружают сажу так, чтобы масса сажи составляла 18 г, т.е. приблизительно два с половиной значения предельной массы сажи. Далее фильтр подвергают активной регенерации по описанной ранее методике, а затем подвергают испытаниям по настоящему изобретению. Индекс эффективности фильтрации составляет 88%, это означает, что отфильтровывается 88% сажи. Перепад давления в отрегенерированном фильтре составляет 16,3 мбар, что соответствует увеличению только на 1,2%, причем такое значение согласуется с индексом перепада давления. Скорость распространения ультразвуковых волн уменьшилась на 23% относительно скорости распространения в новом фильтре, что позволяет определить индекс растрескивания равным -23%, следовательно, превышающим -30%. Индекс целостности равен 0, причем ни один из элементов фильтра не рассоединился после испытания вибрацией.
Новый фильтр, идентичный испытуемому фильтру, был подвергнут испытанию в условиях езды, которая по времени осуществлялась на 60% по автостраде, на 15% в городском цикле и на 25% по грунтовой дороге с пробегом 120000 км, при этом обеспечивалось поддержание приемлемого функционирования фильтра.
Способ контроля и диагностики по настоящему изобретению может применяться при контроле качества как нового фильтра, так и восстановленного фильтра. Под восстановленным фильтром понимают фильтр, который был очищен после функционирования в линии выхлопа двигателя.
Способ по настоящему изобретению является также легко адаптируемым для статистического контроля при производстве фильтров или для отбора надежных фильтров при разработке новых материалов или способов изготовления.
Выше были проиллюстрированы некоторые возможные варианты осуществления настоящего изобретения. Приведенные варианты не должны рассматриваться как ограничительные и специалист в данной области техники в состоянии самостоятельно осуществить другие варианты настоящего изобретения, не выходя за его рамки.
Claims (10)
1. Способ контроля надежности сажевого фильтра, предназначенного для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, согласно которому предварительно определяют предельную массу сажи для упомянутого фильтра, загружают в новый фильтр сажу в количестве, равном по меньшей мере двум значениям и не более трех значений упомянутой предельной массы сажи, осуществляют активную регенерацию упомянутого фильтра, а затем в любой последовательности:
определяют эффективность фильтрации упомянутого фильтра;
измеряют перепад давления в фильтре и сравнивают его с перепадом давления в новом фильтре; измеряют степень растрескивания фильтра;
проверяют целостность фильтра после механического нагружения.
2. Способ по п.1, в котором в новый фильтр загружают сажу в количестве, равном примерно двум с половиной значениям его предельной массы сажи.
3. Способ по п.1 или 2, в котором при определении предельной массы сажи загружают в выборку по меньшей мере из десяти фильтров различные массы сажи, осуществляют активную регенерацию каждого из упомянутых фильтров и определяют массу сажи, при которой появляются трещины, видимые невооруженным глазом.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором на этапе активной регенерации инициируют сжигание сажи и переводят двигатель в режим работы на малых оборотах.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором эффективность фильтрации фильтра определяют измерением количества дыма на выходе из фильтра по отношению к количеству на входе, причем упомянутый фильтр располагают в линии выхлопа дизельного двигателя, который переводят в режим работы, соответствующий его максимальной мощности.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором стадию измерения степени растрескивания осуществляют сравнением результатов измерения скорости распространения ультразвуковых волн в фильтре и результатов аналогичных измерений для нового фильтра.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором на этапе контроля механической целостности фильтра проверяют сохранность скрепления компонентов фильтра после того, как фильтр был подвергнут действию вибрации.
8. Способ диагностики надежности сажевого фильтра, предназначенного для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, включающий в себя этапы, которые состоят в осуществлении способа контроля по любому из пп.1-7, и этапы диагностирования надежности фильтра, согласно которым сравнивают значения эффективности фильтрации, изменения перепада давления, степени растрескивания и целостности упомянутого фильтра с предварительно определенными значениями и/или с предварительно определенной степенью.
9. Способ диагностики по п.8, в котором диагностируют надежность фильтра, если он имеет индекс эффективности фильтрации, превышающий или равный 85%, индекс перепада давления, меньший или равный 10% абсолютного значения, индекс растрескивания, превышающий или равный -30%, и индекс целостности, равный 0.
10. Способ изготовления сажевых фильтров, предназначенных для использования в линии выхлопа дизельного двигателя, включающий в себя этап формования смеси исходных неорганических и, при необходимости, органических материалов, определяемых их химической природой и/или их гранулометрическим составом, и последующие этапы сушки и прокаливания при определенных параметрах, отличающийся тем, что для каждого сочетания химических свойств и гранулометрического состава исходных материалов и/или параметров формования, сушки и прокаливания применяют способ диагностики по п.8 или 9;
выбирают сочетание, позволяющее получать надежный сажевый фильтр;
используют выбранное сочетание для производства сажевых фильтров.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0552840A FR2891363B1 (fr) | 2005-09-23 | 2005-09-23 | Procedes de controle et de fabrication de dispositifs de filtration de particules |
PCT/FR2006/050908 WO2007034111A2 (fr) | 2005-09-23 | 2006-09-19 | Procedes de controle et de fabrication de dispositifs de filtration de particules |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200800892A1 EA200800892A1 (ru) | 2008-08-29 |
EA011875B1 true EA011875B1 (ru) | 2009-06-30 |
Family
ID=36293296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200800892A EA011875B1 (ru) | 2005-09-23 | 2006-09-19 | Способ контроля и изготовления устройства для фильтрации частиц |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7900508B2 (ru) |
EP (1) | EP1945925B1 (ru) |
JP (1) | JP2009509092A (ru) |
KR (1) | KR20080055934A (ru) |
CN (1) | CN101268263B (ru) |
AT (1) | ATE487033T1 (ru) |
CA (1) | CA2623149A1 (ru) |
DE (1) | DE602006018048D1 (ru) |
EA (1) | EA011875B1 (ru) |
FR (1) | FR2891363B1 (ru) |
MA (1) | MA29794B1 (ru) |
WO (1) | WO2007034111A2 (ru) |
ZA (1) | ZA200803207B (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684859C2 (ru) * | 2014-04-01 | 2019-04-15 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Способ и система для обнаружения утечки из сажевого фильтра |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2887984B1 (fr) * | 2005-06-29 | 2007-08-10 | Saint Gobain Ct Recherches | Methode de controle non destructive d'un filtre a particule et dispositif de mise en oeuvre associe |
US8091414B2 (en) * | 2008-08-14 | 2012-01-10 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Methods of detecting replacement of a particulate matter filter |
JP2010270659A (ja) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 排ガス浄化装置 |
US8365586B2 (en) * | 2010-07-02 | 2013-02-05 | GM Global Technology Operations LLC | Method of monitoring soot mass in a particulate filter and monitoring system for same |
FR2976620A1 (fr) * | 2011-06-20 | 2012-12-21 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de surveillance de l'etat de fonctionnement d'un systeme de post-traitement et vehicule adapte pour sa mise en oeuvre |
US20140202235A1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-07-24 | Bha Altair, Llc | Cartridge filter robustness testing |
US20150128803A1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-05-14 | Bha Altair, Llc | Assembly and Method for a Bag Filter |
TWI775488B (zh) * | 2021-06-11 | 2022-08-21 | 英業達股份有限公司 | 動態應力應變測試系統 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6035715A (en) * | 1997-09-15 | 2000-03-14 | Entela, Inc, | Method and apparatus for optimizing the design of a product |
US6298729B1 (en) * | 1999-07-13 | 2001-10-09 | Corning Incorporated | Catalytic converter testing |
EP1369161A1 (fr) * | 2002-06-03 | 2003-12-10 | Peugeot Citroen Automobiles SA | Procédé de contrôle non destructif d'un dispositif de dépollution de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et installation de restauration de dispositifs de dépollution |
DE10226439A1 (de) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Abb Research Ltd | Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen eines Katalysators |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10337430A (ja) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排ガスフィルター及びその評価方法及び排ガスフィルターの製造方法 |
JP3631652B2 (ja) * | 2000-01-20 | 2005-03-23 | 日本碍子株式会社 | X線を用いた非破壊検査方法 |
JP2004286703A (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-14 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム構造体の検査方法及び検査装置 |
US8091414B2 (en) * | 2008-08-14 | 2012-01-10 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Methods of detecting replacement of a particulate matter filter |
-
2005
- 2005-09-23 FR FR0552840A patent/FR2891363B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-09-19 AT AT06831197T patent/ATE487033T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-09-19 CA CA002623149A patent/CA2623149A1/fr not_active Abandoned
- 2006-09-19 US US12/067,658 patent/US7900508B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-09-19 WO PCT/FR2006/050908 patent/WO2007034111A2/fr active Application Filing
- 2006-09-19 EA EA200800892A patent/EA011875B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-09-19 KR KR1020087009579A patent/KR20080055934A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-09-19 CN CN2006800345706A patent/CN101268263B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-09-19 DE DE602006018048T patent/DE602006018048D1/de active Active
- 2006-09-19 EP EP06831197A patent/EP1945925B1/fr not_active Not-in-force
- 2006-09-19 JP JP2008531755A patent/JP2009509092A/ja not_active Ceased
-
2008
- 2008-03-19 MA MA30768A patent/MA29794B1/fr unknown
- 2008-04-11 ZA ZA200803207A patent/ZA200803207B/xx unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6035715A (en) * | 1997-09-15 | 2000-03-14 | Entela, Inc, | Method and apparatus for optimizing the design of a product |
US6298729B1 (en) * | 1999-07-13 | 2001-10-09 | Corning Incorporated | Catalytic converter testing |
EP1369161A1 (fr) * | 2002-06-03 | 2003-12-10 | Peugeot Citroen Automobiles SA | Procédé de contrôle non destructif d'un dispositif de dépollution de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et installation de restauration de dispositifs de dépollution |
DE10226439A1 (de) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Abb Research Ltd | Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen eines Katalysators |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684859C2 (ru) * | 2014-04-01 | 2019-04-15 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Способ и система для обнаружения утечки из сажевого фильтра |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ZA200803207B (en) | 2009-02-25 |
EP1945925A2 (fr) | 2008-07-23 |
DE602006018048D1 (de) | 2010-12-16 |
US20090217762A1 (en) | 2009-09-03 |
JP2009509092A (ja) | 2009-03-05 |
MA29794B1 (fr) | 2008-09-01 |
WO2007034111A3 (fr) | 2008-03-27 |
CA2623149A1 (fr) | 2007-03-29 |
EA200800892A1 (ru) | 2008-08-29 |
FR2891363A1 (fr) | 2007-03-30 |
US7900508B2 (en) | 2011-03-08 |
FR2891363B1 (fr) | 2007-10-26 |
EP1945925B1 (fr) | 2010-11-03 |
WO2007034111A2 (fr) | 2007-03-29 |
KR20080055934A (ko) | 2008-06-19 |
ATE487033T1 (de) | 2010-11-15 |
CN101268263B (zh) | 2010-09-29 |
CN101268263A (zh) | 2008-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA011875B1 (ru) | Способ контроля и изготовления устройства для фильтрации частиц | |
US8069658B2 (en) | Methods for estimating particulate load in a particulate filter, and related systems | |
US20100126144A1 (en) | Systems And Methods For Estimating Particulate Load In A Particulate Filter | |
KR20090089318A (ko) | 미립자 필터를 포함하는 배기 라인의 교정 및 제어 방법 | |
JP2009525170A (ja) | 着火時間が短い触媒フィルタ | |
JPH07106290B2 (ja) | ジーゼル排気粒子用フイルター | |
KR20020005700A (ko) | 입자가 유지되는 필터의 연소에 의해 재생을 제어하는제어 방법 및 제어 장치 | |
CN102325970B (zh) | 微粒过滤器 | |
JP2009509092A5 (ru) | ||
Viswanathan et al. | Microscale study of ash accumulation process in DPF walls using the diesel exhaust filtration analysis (DEFA) system | |
Iwasaki | Innovative aluminum titanate based-diesel particulate filter having asymmetric hexagonal cell geometry | |
Stobbe et al. | SiC as a substrate for diesel particulate filters | |
Furuta et al. | Study on next generation diesel particulate filter | |
Li et al. | Effect of DPF design parameters on fuel economy and thermal durability | |
Ingram-Ogunwumi et al. | Performance evaluations of aluminum titanate diesel particulate filters | |
US20110167806A1 (en) | Particle filter devices | |
Van Nieuwstadt et al. | Diagnostics for diesel particulate filters | |
MX2008003612A (en) | Methods for controlling and making particle filtering devices | |
Vora et al. | Diesel Particulate Filter | |
Zuberi et al. | Advanced high porosity ceramic honeycomb wall flow filters | |
Li et al. | Durability performance of advanced ceramic material DPFs | |
JP6407774B2 (ja) | スートマスリミット試験方法及びスートマスリミット試験機 | |
JP2013029102A (ja) | ディーゼル粒子フィルタの再生方法、検査方法、及び、再生装置 | |
JPH10337430A (ja) | 排ガスフィルター及びその評価方法及び排ガスフィルターの製造方法 | |
Boger et al. | Evaluation of new diesel particulate filters based on stabilized aluminium titanate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |