مرشّح جسيمات البنزين (GPF)

مرشّح جسيمات البنزين، المختصر إلى GPF ويُسمى أحياناً مرشّح جسيمات البترول (PPF)، هو مكوّن في العادم يحتجز جسيمات السخام المجهرية التي تنتجها محركات البنزين الحديثة. وهو المقابل البنزيني لمرشّح جسيمات الديزل الذي رُكِّب في سيارات الديزل منذ سنوات. ويعكس ظهوره حقيقة محرجة بشأن محركات البنزين المعاصرة: فمع أن احتراق البنزين اعتُبر طويلاً خالياً من السخام، فإن التحول إلى الحقن المباشر أعاد مشكلة الجسيمات التي بات لزاماً ضبطها.

نشأت الحاجة تحديداً بسبب الحقن المباشر للبنزين. فحين يُرشّ الوقود مباشرةً داخل غرفة الاحتراق بدلاً من فتحة السحب، يقلّ الوقت المتاح ليمتزج بالهواء بانتظام، فتحترق بعض القطرات في جيوب موضعية غنية بالوقود. وينتج هذا الاحتراق غير الكامل سخاماً ناعماً، يشمل جسيمات فائقة الدقة تثير قلق الجهات المعنية بالصحة. ومع انتشار الحقن المباشر لفوائده في الكفاءة والأداء، بدأت محركات البنزين تطلق أعداداً من الجسيمات لم تكن المحركات الأقدم ذات الحقن في فتحة السحب تطلقها، مما استدعى الاستجابة التنظيمية.

المرشّح نفسه بنية على هيئة قرص العسل، تُصنع عادةً من الكورديريت أو كربيد السيليكون، تضم عدداً كبيراً من القنوات المتوازية الصغيرة. وتُسد القنوات بالتناوب عند طرفيها المتقابلين، مما يجبر غاز العادم على المرور عبر جدران القنوات المسامية. فتسمح الجدران بمرور الغاز بينما تحتجز جسيمات السخام الصلبة، محققةً غالباً خفضاً يتجاوز 90 في المئة من عدد الجسيمات. ويتراكم السخام المحتجز بمرور الوقت ويجب حرقه دورياً في عملية تُسمى إعادة التوليد.

تتمثل ميزة مهمة لمرشّح GPF على نظيره الديزلي في إعادة التوليد. فمحركات البنزين تعمل بحرارة أعلى بكثير، إذ تبلغ درجات حرارة العادم غالباً ما يكفي لحرق السخام المتراكم بصورة مستمرة وسلبية أثناء القيادة العادية، فينظّف المرشّح نفسه دون تدخل خاص في معظم الظروف. وهذا يتجنب الكثير من متاعب إعادة التوليد النشطة المرتبطة بمرشّحات الديزل، حيث تمنع الرحلات القصيرة الباردة المرشّح من بلوغ الحرارة اللازمة للتنظيف، فيؤدي ذلك إلى انسدادات. كما يُدمج GPF كثيراً ضمن الحاوية ذاتها للمحول الحفاز توفيراً للحيز واستثماراً للحرارة الموجودة هناك أصلاً.

أصبحت مرشّحات جسيمات البنزين شائعة بدءاً من مرحلة Euro 6d من لائحة الانبعاثات الأوروبية، حين فُرضت حدود أصرم لعدد الجسيمات على سيارات البنزين لتتماشى مع الديزل. وفي الاستعمال اليومي تكاد تكون خالية من الصيانة، وإن كانت — كأي تضييق في العادم — تفرض غرامة جريان طفيفة جداً، وقد يحتاج المرشّح التالف أو الملوّث في النهاية إلى استبدال.

ينتمي GPF إلى عائلة من أجهزة معالجة العادم اللاحقة، ويُفهم على أفضل وجه بالمقارنة والاقتران. فهو النظير المباشر لمرشّح جسيمات الديزل، ويوجد أساساً لإدارة السخام الناتج عن الحقن المباشر، ويعمل جنباً إلى جنب مع المحول الحفاز الذي يعالج الملوثات الغازية، وقد دفعته معايير الانبعاثات الأوروبية Euro 6 إلى الانتشار الواسع.