ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ ΤΗΣ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ ΑΙΘΑΛΗΣ

Abstract

THE WIDE APPLICATION OF CERAMIC SMOKE TRAP SYSTEMS TO DIESEL- POWERED VEHICLES HAS BEEN SO FAR SIGNIFICANTLY DELAYED BY A NUMBER OF PROBLEMS ASSOCIATED WITH CERAMIC TRAP REGENERATION, I.E . THE PROCESS OF SELF-CLEANING OF THE TRAP BY MEANS OF AUTOIGNITION OF THE COLLECTED SOOT. THE RELATIVELY HIGH EXHAUST TEMPERATURE LEVELS REQUIRED FOR THE PROCESS, ARE SELDOM OCCURING DURING CITY DRIVING. A MORE REALISTIC APPROACH TO THE PROBLEM OF THE TRAP REGENERATION CAN BE BASED ONTHE REGENERATION ASSISTANCE BY MEANS OF CATALYSTS. MORE SPECIFICALLY, MIXING OF CATALYTIC FUEL ADDITIVES IN DIESEL FUEL, LEADS TO SIGNIFICANT DECREASES IN REGENERATION TEMPERATURE LEVELS. THE APPLICATION OF CATALYST IN CERAMIC TRAP SYSTEMS, PRESENT A NUMBER OF SPECIAL CHARACTERISTICS, THAT ARE EXTENSIVELY ANALYZED. THE STUDY INVESTIGATES A NEW MECHANISM FOR THE CATALYTIC COMBUSTION OF SOOT IN THE TRAP CHANNELS. A COMPUTER CODE, BASED ON EMBODYING THIS MECHANISM IN A WELL KNOWN REGENERATION MODEL WAS DEVELOPED AND EXTENSIVELY TESTED WITH EXPERIMENTAL RESULTS TAKEN FROM THE AUTHOR'S AND INTERNATIONAL EXPERIENCE. THE MODEL IS PROVED TO EXPLAIN THE BASIC FINDINGS FROM CATALYTICALLY COATED TRAP REGENERATION, AS WELL AS REGENERATION BY USE OF FUEL ADDITIVES IN VARIOUS ENGINE OPERATIONMODES, TRAP LOADING LEVELS AND FUEL ADDITIVE DOSIMETRY. THE MECHANISM DEVELOPED BY THE AUTHOR FOR CATALYTIC REGENERATION, INCORPORATES A STABILITY CRITERION,WHICH IS ESSENTIAL FOR UNDERSTANDING AND PREDICTING THE DIFFERENTIATION OF CATALYTIC ACTIVITY IN DIFFERENT ENGINE OPERATION MODES. FINALLY, THE APPLICATION OF THE ABOVE-MENTIONED MODEL AND COMPUTER CODE FOR OPTIMIZATION PURPOSES, SHOWS THAT THE QUEST FOR THE OPTIMAL CATALYTIC FUEL ADDITIVE IS NOT JUSTIFIED. IN FACT, A SUCCESSFUL TRAP VEHICLE SYSTEM BASED ON THE USE OF CATALYSTS, CAN ONLY BE DESIGNED BY EMBODYING TWO SUBSYSTEMS OF CRITICAL IMPORTANCE, I.E. A POSITIVE REGENERATION SYSTEM TO KEEP A SAFE, LOW TRAP LOADING LEVEL THROUGHOUT THE USEFUL LIFE OF THE SYSTEM, AND A TRAP SAFETY SYSTEM PROTECTING THE SENSITIVE TRAP WALLS FROM OVERHEATING. IN SUCH A SYSTEM, THE ONLY FURTHER REQUIREMENT WOULD BE THENON-TOXICITY OF THE FUEL ADDITIVE USED. THE ABOVE- MENTIONED PHILOSOPHY LED TOTHE QUITE SUCCESSFUL ELBO/LAT APPLICATION IN THE 110 IKARUS BUSES OF THE EAS PILOT FLEET IN ATHENS.

Η ΕΥΡΕΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΠΑΓΙΔΩΝ ΑΙΘΑΛΗΣ ΣΕ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ, ΕΧΕΙ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΕΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ ΤΗΣ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ, ΤΗΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΔΗΛ. ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΜΕ ΑΥΤΑΝΑΦΛΕΞΗ ΤΗΣ ΣΥΣΣΩΡΕΥΜΕΝΗΣ ΑΙΘΑΛΗΣ. ΤΑ ΥΨΗΛΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΚΑΥΣΑΕΡΙΟΥ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΤΗΝΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ ΤΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ ΔΕΝ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΟΝΤΑΙ ΣΧΕΔΟΝ ΠΟΤΕ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ ΟΧΗΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΠΟΛΗ. ΜΙΑ ΡΕΑΛΙΣΤΙΚΗ ΛΥΣΗ ΣΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΒΑΣΙΣΤΕΙ ΣΤΗΝ ΥΠΟΒΟΗΘΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΟΤΕΡΑ ΣΤΗ ΧΟΡΗΓΗΣΗ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΣΤΟ ΚΑΥΣΙΜΟ. Η ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΛΥΤΩΝ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΙ ΜΙΑ ΣΕΙΡΑ ΑΠΟ ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ, ΠΟΥΑΝΑΛΥΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΗ. Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΗ, Η ΟΠΟΙΑ ΒΑΣΙΖΕΤΑΙ ΣΕ ΜΕΓΑΛΟ ΑΡΙΘΜΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΟΥ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΘΗΚΑΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΠΤΑΕΤΗ ΑΠΑΣΧΟΛΗΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΩΝ ΠΑΓΙΔΩΝ ΚΑΠΝΟΥ, ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΙ ΤΑ ΠΑΡΑΚΑΤΩ: 1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΤΑΙ ΕΝΑΣ ΝΕΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΤΗΣ ΑΙΘΑΛΗΣ ΣΤΟ ΚΕΡΑΜΙΚΟ ΦΙΛΤΡΟ, ΠΟΥ ΕΞΗΓΕΙ ΤΗΝ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΓΙΔΩΝ ΜΕ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΚΑΛΥΨΗ, ΚΑΘΩΣ ΕΠΙΣΗΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΤΥΠΩΝ ΚΑΙ ΔΟΣΟΛΟΓΙΩΝ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΣΕ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΜΕ ΤΙΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ. 2. ΔΙΑΤΥΠΩΝΕΤΑΙ Η "ΣΥΝΘΗΚΗ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ" ΤΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗΣ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗΣ, Η ΟΠΟΙΑ ΕΡΜΗΝΕΥΕΙ ΤΗΝ ΜΗ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΕΙΔΟΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΣΤΟ ΚΑΥΣΙΜΟ, ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΕΝΤΟΝΗΣ ΡΟΗΣ ΤΟΥ ΚΑΥΣΑΕΡΙΟΥ ΜΕΣΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΑΓΙΔΑ. 3. ΑΠΟΔΕΙΚΝΥΕΤΑΙ ΜΕ ΒΑΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗΣ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗΣ ΟΤΙ, Η ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ ΤΗΣ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ ΚΑΠΝΟΥ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΔΥΝΑΤΟΝ ΝΑ ΒΑΣΙΣΤΕΙ ΣΕ ΕΝΑ "ΒΕΛΤΙΣΤΟ" ΠΡΟΣΘΕΤΟ, ΑΛΛΑ ΑΠΑΙΤΕΙ ΤΗΝ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΔΥΟ ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΥΠΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗ ΧΑΜΗΛΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ ΤΗΣ ΠΑΓΙΔΑΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΟΥ ΦΙΛΤΡΟΥ ΑΠΟ ΥΠΕΡΘΕΡΜΑΝΣΗ (ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΠΟΥ ΟΔΗΓΗΣΕ ΣΕ ΜΕΓΑΛΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΓΙΔΩΝ ΑΙΘΑΛΗΣ EΛΒΟ/ΕΕΘ (ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΘΗΚΑΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΚΑΘ'ΥΠΟΔΕΙΞΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ), ΠΟΥ ΤΟΠΟΘΕΤΗΘΗΚΑΝ ΣΕ 110 ΛΕΩΦΟΡΕΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΣΥΓΚΟΙΝΩΝΙΩΝ (ΕΑΣ) ΤΗΣ ΑΘΗΝΑΣ.