Özet

GDI motorlara uygulanan partikül madde (PM) ve partikül sayısı (PN) limitinden sonra GPF (Gasoline Particulate Filter, Benzinli Motor Partikül Filtresi) kullanımı neredeyse kaçınılmaz olmuştur. GPF’in ise farklı uygulamaları vardır. Bu yazımızda GPF’in kullanımı ve çalışma mekanizması ile ilgili bazı temel özelliklerinden bahsedeceğiz.

GPF’in PN Üzerine Etkisi

GPF ile partikül emisyonları, motor çıkışı ve egzoz çıkışı olarak kıyaslandığında, %80’lere kadar düşüş sağlamaktadır.

GPF partikül emisyonlarını %83 oranında düşürmektedir.

GPF’in Partikül Yakalama Mekanizması

GPF’ler, DPF’lerde olduğu gibi 3 farklı mekanizmayla partikülleri yakalar (bunların Türkçelerini bilmediğimden İngilizcesini yazıyorum): interception, impaction, diffusion. Partikül yakalama mekanizması partikül boyutuna bağlıdır. Küçük partiküller difuzyon (diffusion) mekanizmasıyla yakalanır; büyük partiküller ise diğer mekanizmalar ile yakalanır. Aşağıdaki resme bakıldığında GPF’in 200 nm partikül boyutunda filtreleme veriminin düştüğü görülmektedir.

GPF’in partikül yakalama mekanizması ve filtreleme veriminin partikül boyutuna göre değişimi.

GPF’ten Beklenen Özellikler

GDI motorlar kütlesel olarak dizel motorlardan daha az partikül emisyonu yayarlar. Bu yüzden daha düşük rejen frekansına sahiptir. Buna ek olarak GPF, DPF’e göre daha yüksek sıcaklıklarda çalışır; bu yüzden daha sık pasif rejenerasyon meydana gelir.

GPF’in belli özelliklere sahip olması gerekir, bunlar şöyle sıralanabilir:

Partikül sayısını azaltma (yüksek filtreleme verimi)
Dayanıklılık
Pasif ve aktif rejenerasyona uygun olmalı
Düşük backpressure
TWC aktivitesini arttırma

Bunlar aşağıda daha detaylı gösterilmiştir.

GPF’li Sistemlerde Muhtemel Egzoz Mimarileri

Egzoz sistemine GPF’in gelmesiyle birlikte farklı kombinasyonlar mümkün olmuştur. Bu kombinasyonlar şöyle gösterilebilir:

GPF’in muhtemel konumlandırma yerleri. Bunlar bu şekilde veya bunların kombinasyonu olarak kullanılabilir.

Not: Coated GPF ile ilgili detaylı bilgi almak için bakınız: Coated GPF (erişildi 2 Kasım 2019, 22:27)

GPF’in Filtreleme Verimini Etkileyen Faktörler

GPF’in verimini ve oluşturduğu geri basınç etkisini etkileyen önemli parametreler şöyle sıralanabilir:

Duvar kalınlığı
Porozite
GPF Hacmi

Bu etkiler grafik olarak aşağıda gösterilmiştir.

GPF Hacminin filtreleme verimine etkisi

Duvar kalınlığının ve hücre yoğunlunun filtreleme verimine etkisi.

Sonuç

GPF PN’i düşürmek için önemli bir teknolojidir. GPF’in tasarımında ve uygulanmasında farklı parametreler farklı şekillerde etki etmektedir. İdeal koşul maksimum filtreleme verimine sahip, gaz emisyonların dönüşümünü olumlu etkileyen ve backpressure oluşturma GPF tasarımıdır.

İleri okuma için bakınız:

Adem Oruz
1 Temmuz 2019

GDI Motorlarda GPF Uygulamaları