مرشّح جسيمات الديزل (DPF)

مرشّح جسيمات الديزل، المعروف عالمياً باختصار DPF، هو مكوّن لمعالجة العادم اللاحقة يلتقط السخام الناعم الناتج عن احتراق الديزل قبل أن يغادر فتحة العادم. فمحركات الديزل، لأنها تحرق الوقود في لهب غير متجانس غني محلياً، تنتج حتماً مادةً جسيمية، أي جسيمات الكربون السخامية التي طالما ارتبطت بالدخان الأسود وبأضرار الجهازين التنفسي والقلبي الوعائي. وهذا المرشّح هو الجهاز الذي جعل محركات الديزل الحديثة نظيفة بصرياً، حابساً الجزء الأعظم من كتلة تلك الجسيمات.

يقع داخل علبته المعدنية قالب أحادي على هيئة قرص العسل، مصنوع عادةً من سيراميك الكورديريت أو كربيد السيليكون، ومشكّل في آلاف القنوات المتوازية الصغيرة. وفي التصميم الشائع المعتمد على التدفق عبر الجدران، تُسدّ القنوات بالتناوب عند طرفيها المتقابلين، ما يجبر غاز العادم على المرور عبر جدران القنوات المسامية. فينفذ الغاز، أما جسيمات السخام فأكبر من أن تمر وتترسب على الجدران حيث تتراكم بمرور الوقت. وهذا فعّال للغاية، إذ يزيل ما يفوق خمسة وتسعين بالمئة من عدد الجسيمات، لكن السخام المحبوس يسدّ المرشّح تدريجياً ويرفع الضغط الخلفي للعادم، فلا بد من تنظيفه دورياً.

يُسمى تنظيف المرشّح إعادة التوليد، ويعمل بحرق الكربون المتجمّع وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون. وتحدث إعادة التوليد السلبية باستمرار حين تكون حرارة العادم مرتفعة بما يكفي، كما في رحلة سريعة على الطريق السريع، ويعينها غالباً ثاني أكسيد النيتروجين بدوره مؤكسِداً. وحين يرتفع حِمل السخام كثيراً من دون توافر تلك الظروف، يُطلق المحرك إعادة التوليد النشطة: فيحقن وقوداً إضافياً أو يؤخّر التوقيت أو يستخدم حارقاً لاحقاً لرفع حرارة العادم إلى نحو 550 حتى 600 درجة مئوية وحرق الترسبات عمداً، في عملية تمتد عدة دقائق.

هذا الاعتماد على الحرارة هو مصدر أكثر مصاعب المرشّح شيوعاً في الواقع العملي. فالسيارة المستخدمة في رحلات قصيرة باردة كثيرة التوقف والانطلاق قد لا تبلغ أبداً الحرارة اللازمة لإتمام إعادة التوليد؛ فينسدّ المرشّح ببطء، وتظهر مصابيح التحذير، وقد ترفض السيارة في النهاية إعادة التوليد إلا بدورة قسرية في الورشة، أو في الحالات السيئة بمرشّح منظّف أو بديل باهظ. وعادةً ما يُنصح أصحاب هذه المركبات بالقيام من حين لآخر برحلة متواصلة على سرعة أعلى. كما يتراكم في السيراميك على مدى عمره رماد غير قابل للاحتراق من مضافات الزيت، ولهذا تُحدَّد زيوت محرك ديزل خاصة منخفضة الرماد.

وقد بات هذا المرشّح مركَّباً في كل سيارات الديزل تقريباً منذ معيار Euro 5 لعام 2009 وشُدّد أكثر تحت Euro 6، وهو أحد عدة أجهزة تعمل بتناغم. فهو يتعامل تحديداً مع الجسيمات، بينما يتولى الاختزال الحفّاز الانتقائي بحقن AdBlue معالجة أكاسيد النيتروجين، ويتولى المحوّل الحفّاز المؤكسِد الهيدروكربونات غير المحترقة وأول أكسيد الكربون. أما المكافئ في محركات البنزين، الذي يعالج تصاعد الجسيمات من محركات البنزين ذات الحقن المباشر، فهو مرشّح جسيمات البنزين.