ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦИИ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА...

3rd International 3rd International Conference LUBRICANTS Conference LUBRICANTS RUSSIA - 2007RUSSIA - 2007

Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil CharacteristicsLuca Di Stefano

ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦИИ ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦИИ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА И САЖЕВОГО ФИЛЬТРА И

ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЕГО ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА МОТОРНОГО СВОЙСТВА МОТОРНОГО

МАСЛАМАСЛА

Москва 28-29 ноября 2007

MM. Фукале. Фукале, A. , A. ПариПари

ЛЛ. . ДиДи СтефаноСтефано, A. , A. ДоттаДотта, , ГГ. . НатолиНатоли, , ГГ. . ПометтоПометто, , ПП..СалиноСалино



Содержание

Сценарий и цели деятельности

Тестирование

Результаты

Заключения

Moscow 2007



Emissions limits of D. I. Diesel Engines of passenger cars

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

HC+NOx [g/Km]

Pa

rtic

ula

te [

g/K

m]

EURO 4EURO 3

EURO 2

EURO 1

Для того чтобы обеспечить строгое соблюдение предельных значений концентраций твёрдых частиц в выбросах, установленных предписаниями Евро IV (рис. 1), были разработаны для применения на большинстве дизельных легковых автомобилей фильтры улавливания частиц в дизельном топливе (DPF); для того чтобы обеспечить соблюдение предельных значений, предписанных требованиями стандарта Евро V, фильтры для улавливания частиц в дизельном топливе должны быть обязательно установлены на всех дизельных легковых автомобилях.

Moscow 2007



Дизельные фильтры для улавливания частиц должны периодически регенерироваться с целью удаления твердых частиц (главным образом, частиц углерода), накопленных в процессе эксплуатации автомобиля; в настоящее время наиболее широко распространенная стратегия регенерации (см. рис. 2) основана на дополнительной закачке топлива в камеру сгорания; такое избыточное топливо сгорает непосредственно в фильтре, в результате чего повышается температура в самом фильтре до величины, необходимой для сжигания накопленных твёрдых частиц (около 600°C).

Moscow 2007



СТРАТЕГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

DPF

Pre Kat

Front Kat

Инжектор

Air inlet

Moscow 2007

T/C

Данное количество будет сгорать внутри различных выхлопов



Электронное контрольное устройство производит запись различных рабочих параметров, определяя уровень накопления сажи, и при достижении заданного значения параметра запускает процесс регенерации.

Скорость накопления сажи в фильтре и, следовательно, частота регенерации строго зависят от условий эксплуатации автомобиля (только при езде по городу, при смешанной езде (город/трасса), при езде по трассе).

Для определения уровня накопления сажи и проведения регенерации при достижении заданной величины накопления сажи, регистрируют несколько параметров эксплуатации и обрабатывают их на электронном контрольном устройстве. Для того чтобы обеспечить работоспособность всей системы, постоянно также проверяют температуру и перепад давления на входе и выходе фильтра.

Moscow 2007



В процессе регенерации - вследствие дополнительных впрыскиваний топлива - небольшая часть несгоревшего топлива попадает через гильзы цилиндров и накапливается в поддоне картера, где она смешивается со смазочным маслом, что вызывает уменьшение вязкости и отрицательно влияет на состояние двигателя и потенциально может вызвать его износ, особенно механических соединений (вал/подшипники, кулачки/толкатели клапанов), в которых гидродинамическая и эласто-гидродинамическая смазка играет важную роль.

Для того чтобы оценить влияние стратегии регенерации вышеупомянутых фильтров для улавливания частиц в дизельном топливе на защитные свойства смазочных материалов в различных условиях эксплуатации в двигателях, как на испытательных стендах в лаборатории, так и на автомобилях (на колесных динамометрических стендах и в процессе полевых испытаний), были проведены экспериментальне исследования. В течение всех испытаний следили за вязкостью моторного масла (наряду с соответствующими другими параметрами смазочных материалов); в конце испытаний двигатели были разобраны и осмотрены. Moscow 2007



Тестируемые масла: SAE 5W40, ACEA B3/B4, синтетические рецептуры

Параметр Метод Ед.изм.Типовое значение

Kv 100°C ASTM D445 мм2/с 15.3

Kv 40°C ASTM D445 мм2/с 90.5

Высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига (HTHS)

CEC L 36 A 97 мПa.с 3.7

Общее щелочное число

ASTM D2896Mg KOH /г (Mg – магний, KOH -

гидроксид калия) 9.6

Сульфатированная сажа ASTM D874 % 1.1

Moscow 2007



Условия эксперимента :

Двигатель: 1.9 л, обычный, 8-клапанный, 85 кВт,Euro 4 Общая продолжительность: 130 час. Цикл:

Фаза1 - вращение@ полная/частичная загрузкаФаза 2 - мощность@ полная/частичная загрузкаальтернативный повтор

регенерация после каждой фазы

Без слива и долива масла – пробы брались после каждого этапа регенерации

Испытания на динамометрических стендах

Moscow 2007



36%full load

5%partial load

36%full load

5%partial load

15%

3%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2,000 rpm 2,000 rpm 4,000 rpm 4,000 rpm Regeneration at1,500 rpm

idle

Tes

t H

ours

Двигатель: 1,9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4DPF ускоренный цикл - 195 час.

Испытания на динамометрических стендах

Moscow 2007



Условия эксперимента :

Двигатель: 1.9 л, обычный, 8-клапанный, 85 кВт, Euro 4 Общая продолжительность: 22,000 км Цикл: NEDC*, повтор до 22,000 км

остановка двигателя каждые 15 час., охлаждение и повторный запуск

* New European Union Driving Cycle – новый ездовой цикл, предписанный ЕС

Без слива и долива масла – пробы брались после каждого этапа регенерации

Испытания на моторных динамометрических стендах

Moscow 2007



Новый ездовой цикл, предписанный ЕС (NEDC) ECE EUDC

195

1,180

Time (s)400

4.052 Km 6.955 Km

General dataLength:11.02 KmAverage speed: 33.6 Km/hTime: 20.3 min.

Испытания на моторных динамометрических стендах

Moscow 2007



Полевые испытания

Группа Fiat Stilo работала с маслами SAE 5W40, ACEA B3/B4, синтетическое масло испытывалось в лабораторных условиях:

№ 1 – 90,000 км в городском цикле;№ 2 – 99,000 км в комбинированном цикле;№ 3 – 60,000 км в комбинированном цикле;№ 4 – 180,000 km в условиях шоссе.

Периодичность слива масла: 30,000 км

Moscow 2007



Двигатель 1.9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4

DPF Ускоренный тест на динамометрическом стенде – Изменения вязкости

Moscow 2007




DPF Ускоренный тест на По окончании тестадинамометрическом стенде

Moscow 2007



99,510

10,511

11,512

12,513

13,514

14,515

15,516

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000

Test [Km]

Viscosity 100°C [mm2/s]

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Soot [%]

11, 7

12, 07

11, 66

11, 91

11, 31

11, 62

11, 16

11, 45

10, 991 0,8

1 1

1 1 ,2

1 1 ,4

1 1 ,6

1 1 ,8

1 2

1 2 ,2


Тест на моторном динамометрическом стенде - Вязкость после регенерации

Moscow 2007



Автомобиль: Stilo 1.9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4

Тест на моторном По окончании тестадинамометрическом стенде

Moscow 2007



АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛАНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ ((лабораторный и полевойлабораторный и полевой) - ) - вязкость при вязкость при 100°C100°C

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

km

cSt

9,0 ROLLER DYNO FLEET CIT Y FLEET COMBINED FLEET HIGHWAY

Moscow 2007



АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛАНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ ((лабораторный и полевойлабораторный и полевой) - ) - уровень сажи, уровень сажи, %%

0,0

1,0

2,0

3,0

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

km

%

ENGINE DYNO ROLLER DYNO FLEET CITY FLEET COMBINED FLEET HIGHWAY

Moscow 2007



АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛАНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ ((лабораторный и полевойлабораторный и полевой) - ) - снижение общего щелочного числаснижение общего щелочного числа

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

kM

mg

KO

H/g

ENGINE DYNO ROLLER DYNO FLEET CITY FLEET COMBINED FLEET HIGHWAY

Moscow 2007



Заключения – 1 Разжижение и ухудшение качества масла

разбавление концентрации масла вследствие избранной стратегии регенерации и полученное уменьшение вязкости тесно связаны с характером езды; условия езды по городу самые неблагоприятные не только из-за более частых циклов регенерации, но также и вследствие более низкого испарения легкой фракции топлива по сравнению со смешанной ездой (город/трасса) и при езде по трассе, когда двигатель прогревается до более высоких рабочих температур;

вследствие накопления топлива ухудшаются и другие параметры смазочного масла такие, как резерв щелочности (общее щелочное число); более высокое разбавление означает более быстрое истощение общего щелочного числа по мере увеличения пробега, измеряемого в часах или километрах; Moscow 2007



Заключения – 2 Защита двигателя

хотя в условиях проведенного испытания при оценке смазочного масла не наблюдались какие-либо значительные признаки износа, осмотр двигателя показал, что при неконтролируемом длительном использовании смазочного масла отказ компонентов двигателя таких, как подшипники весьма вероятен;

«устройства, контролирующие срок службы смазочного масла», которые указывают на основании регистрации и обработки данных относительно условий эксплуатации двигателя на необходимость смены масла, являются весьма желательными, - в сочетании с фильтрами для улавливания частиц в дизельном топливе - что гарантирует защиту двигателя в течение всего срока службы.

Moscow 2007



Благодарю Благодарю за внимание!за внимание!

Moscow 2007

M. M. ФукалеФукале, A. , A. ПариПари

ЛЛ. . ДиДи СтефаноСтефано, A. , A. ДоттаДотта, , ГГ. . НатолиНатоли, , ГГ. . ПометтоПометто, , ПП..СалиноСалино

ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦИИ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА...

Documents