DPF teknolojisi ve limitler

Son AB emisyon yönetmeliği otomotiv sektörünü etkiledi

Avrupa Birliği kısa süre önce dizel motorlara yönelik Euro 6 yönetmeliğini yayınladı. Bu yönetmelik, daha pek çok yönetmelikle birlikte tüm otomotiv sektörünü ilgilendiriyor. Bu makalede NCH Europe Yağlama Maddeleri ve Yakıt Katkıları İnovasyon Platformu Başkan Yardımcısı Mark Burnett, dizel parçacık filtreleri (DPF'ler) ile ilgili gelişmelerin zararlı emisyon seviyelerinin azaltılmasına yönelik artan önemine dikkat çekiyor.

1993 yılındaki Euro 1'den bu yana AB, bir dizel motorun egzozundan çıkan maddeler ile ilgili düzenlemeler geliştirmeye devam etti. Bu düzenlemeler genel adıyla kurum olarak bilinen azot oksit (NOx) ve partiküler madde (PM) seviyelerinin izlenmesi ile ilgili.

Bu gelişmeler sonucunda motor imalatçıları bu yönetmeliklere uyum sağlamak için önemli miktarlarda zaman ve para harcadı. Seçici katalitik azaltma (SCR) veya egzoz gazı devridaimi (EGR) cihazları ile birlikte çalışmaları için dizel partikül filtreleri (DPF'ler) geliştirilmiştir. DPF'ler, bir dizel motorun egzoz gazındaki partikül maddeleri (PM) gidermektedir. 2009 yılındaki Euro 5'ten bu yana DPF'ler, tüm yeni dizel araçlar için yasal bir zorunluluğa dönüşmüştür.

PM (partikül madde), özellikle yerleşim alanlarında çevreye ve topluma son derece zararlı olması nedeniyle AB'nin özel bir hedefi haline gelmiştir. PM, solunum sisteminin hassas bölgelerine girerek kansere veya solunum yolu hastalıklarına yol açabilmektedir. Çevreci bir bakış açısıyla PM, küresel ısınmanın ana sebeplerinden biridir. PM'nin en güçlü ışık emen bileşenlerinden biri olan siyah karbon 20 yıllık Küresel Isınma Potansiyeline sahiptir. Bu rakam, karbon dioksite göre 4.000 kat daha fazladır. Bu nedenle, AB'nin neden havadaki PM (partikül madde) seviyelerini azaltmaya bu kadar istekli olduğu anlaşılabilmektedir.

Yeni yönetmelik, bir insan saç telinden 50 kat daha ince olan 0.1 mikronluk ultra ince PM'leri hedeflemektedir. Bu, Euro 5'te izin verilen seviyelere göre %66 azalma demektir. Bu yeni yönetmelik nedeniyle DPF servis işlemlerindeki talebin artması beklenmektedir. Euro 6 yönetmeliği kapsamında tüm emisyon yönetim sistemlerinin en büyük araçlar için 700.000 km veya yedi yıl dayanıklı olması gerekmektedir.

DPF'ler son derece etkili olabilmekte ve zararlı PM emisyonlarının %95 kadarını ortadan kaldırabilmektedirler ancak son derece değişken olabilmekte ve sadece doğru koşullar altında işe yaramaktadırlar. DPF'lerin çalışabileceği iki mod bulunmaktadır. Pasif rejenerasyon kapsamında kurum parçacıklarını tutmakta ve rejenerasyon işlemi sırasında bunları 550 santigrat derecenin üzerine çıkan sıcaklıklarda yakmaktadırlar. Ancak bu sadece aracın en uygun sıcaklığa ulaşması halinde, yani uzun süreli yüksek hızlarda seyir halinde mümkün olmaktadır.

Aktif rejenerasyon, filtredeki kurum seviyeleri %45'lik bir ayar sınırına ulaştığında meydana gelir. Aracın motor yönetim bilgisayarı, egzoz sıcaklığını artırmak ve rejenerasyonu tetiklemek için bir yanma sonrası yakıt püskürtme işlemini başlatacaktır. Ancak bu döngü sadece aracın on dakikadan uzun bir süre boyunca 60 km/sa'nın üzerinde bir hızla sürülmesi halinde tamamlanabilmektedir.

Aracın kısa sürelerde ya da trafikte dur-kalk halinde sürülmesi durumunda döngü tamamlanmayacaktır. Bu işlem için silindirlere püskürtülen ekstra yakıt yanmayacaktır, yağ kalitesi bozulacak ve yağ seviyesi yükselecektir. Bu durumun filtrede kurum miktarı %75 seviyesine ulaşıncaya kadar devam etmesi halinde gösterge panosunda uyarı ışıkları belirecek ve zorunlu rejenerasyon gerçekleştirilerek motor performansı önemli oranda azaltılacaktır. Seviyeler %85'e ulaştığında ise artık çok geçtir. Tüm DPF sisteminin temizlenmesi veya yüksek bir maliyetle değiştirilmesi gerekir.

İzin verilen PM emisyon miktarının çok büyük oranda azaltılması nedeniyle geleneksel bir DPF sisteminin tek başına artık yeterli olmadığı açıktır. Üstelik pek çok DPF sistemi, yeterli PM seviyelerinin sağlanabilmesi için gereken koşullara ve sıcaklığa sahip olunmadığından bozulmaktadır. Bu noktada katkı maddeleri yardımcı olabilir.

Yakıt katkıları kurumun DPF'de yanma sıcaklığını yaklaşık 550 santigrat dereceden 400 santigrat dereceye kadar düşürebilmektedir. Böylece PM, yoğun trafikte bile yakılabilmekte, yönetmelikler karşılanmakta ve DPF sisteminin bozulma riski azaltılmaktadır.

Aktif rejenerasyonu azaltan yakıt katkıları, kir birikim süresini artırmaları nedeniyle motor performansına da olumlu etki etmektedir. Sürücüler ve filo yöneticileri tipik olarak daha fazla kullanım ömrü, daha düşük yakıt tüketimi, araç torkunda ve güç üretiminde iyileşme, yakıt kaçağı riskinde azalma ve genel sistem basıncının düşmesi gibi faydaları elde edeceklerdir.

Sıkı bir yönetmelik olan Euro 6, otomotiv sektörüne bir kabus gibi gelse de bu yönetmeliğe uyum sağlamanın yolu araştırma ve geliştirmeden geçiyor. NCH Europe’un DPF koruma çözümü bunun bir örneğidir. Ürün, rejenerasyon için gereken sıcaklığı azaltmakta, böylece hem araçların yönetmeliklere uymasını temin etmekte hem de özellikle araçlar şehir içinde kullanıldığında DPF sistem arızası oranlarını azaltmaktadır.

Yönetmeliklerin gerekli olduğuna ve varlığını sürdüreceklerine şüphe yoktur. Sektör, yeni yönetmelikler karşısında rehavete kapılmak yerine bu yönetmeliklerin koşullarını karşılamaya ve ilerleme kaydetmeye yönelik yeni teknolojileri araştırarak ve geliştirerek yanıt vermelidir.