DPF-FAP-GPF-SCR-CAT

Podrijetlo i primjena.

Povijest sustava za pročišćavanje ispušnih plinova u automobilima duga je i povezana s rastućom ekološkom sviješću i zakonskim propisima usmjerenim na smanjenje onečišćenja zraka.

Šezdesetih godina prošlog stoljeća u SAD-u se počela posvećivati pozornost problemu onečišćenja zraka uzrokovanog automobilima. Kalifornija, posebno Los Angeles, imala je ozbiljnih problema sa smogom. Godine 1966. Kalifornija je uvela prve propise za kontrolu emisija iz automobila. Zatim su 1970. uvedeni savezni propisi o emisijama prema Zakonu o čistom zraku.

Prvi trosmjerni katalizatori pojavili su se 1970-ih, uglavnom kao odgovor na strože propise o emisiji ispušnih plinova u SAD-u. Trosmjerni katalizator uspio je smanjiti tri glavna onečišćivača: dušikove okside (NOx), ugljični monoksid (CO) i ugljikovodike (HC).

U 1980-ima uvedeni su napredniji sustavi kontrole emisije, kao što je recirkulacija ispušnih plinova (EGR), ubrizgavanje goriva i senzori za kisik (lambda senzori), koji su poboljšali učinkovitost katalitičkih pretvarača. Europske zemlje također su počele uvoditi vlastite propise o emisijama, poput Euro 1 1992. godine.

Devedesete godine prošlog stoljeća bile su razdoblje daljnjeg pooštravanja standarda emisije ispušnih plinova u SAD-u i Europi. Uvedeni su standardi Euro 2 (1996.), Euro 3 (2000.) i Euro 4 (2005.), koji su zahtijevali sve naprednije tehnologije obrade ispušnih plinova, uključujući upotrebu oksidacijskih katalizatora i filtara čestica (DPF/FAP) u automobilima s dizelskim motorima .

Sve veća popularnost automobila s dizelskim motorima zahtijevala je uvođenje novih tehnologija za obradu ispušnih plinova, kao što su sustavi selektivne katalitičke redukcije (SCR), koji koriste AdBlue® (vodenu otopinu uree) za smanjenje NOx. Uvedeni su i GPF filteri čestica koji se koriste u automobilima s benzinskim motorima. Suvremeni propisi, poput standarda Euro 6d u Europi, zahtijevaju korištenje još naprednijih tehnologija za obradu ispušnih plinova, uključujući kombinaciju SCR katalitičkih pretvarača, DPF/FAP filtera i sustava za neutralizaciju amonijaka (NH3).

Konstrukcija i princip rada.

Trifunkcionalni katalizator i oksidacijski katalizator.

Trosmjerni katalizator (poznat i kao trosmjerni katalizator ili katalizator) jedna je od najvažnijih komponenti u sustavu naknadne obrade ispušnih plinova u modernim automobilima s benzinskim motorima. Njegova je zadaća transformirati tri glavne štetne tvari nastale izgaranjem goriva u manje štetne spojeve:

1. Dušikov oksid (NOx) – redukcija na dušik (N2) i kisik (O2)
2. Ugljični monoksid (CO) - oksidacija u ugljični dioksid (CO2)
3. Ugljikovodici (HC) – oksidacija u ugljikov dioksid (CO2) i vodu (H2O) 

Trosmjerni katalizator sastoji se od:

1. Jezgra, izrađena od keramike ili metala, ima strukturu saća koja pruža veliku kontaktnu površinu za kemijske reakcije.
2. Aktivni sloj koji pokriva jezgru, sastoji se od plemenitih metala kao što su platina (Pt), paladij (Pd) i rodij (Rh).
3. Kućište – najčešće metalno, koje štiti katalizator i drži ga u pravilnom položaju u ispušnom sustavu.

Da bi trosmjerni katalizator učinkovito radio, mora raditi pod određenim uvjetima:

1. Temperatura – katalizator postiže punu učinkovitost na temperaturama od približno 250°C do 900°C. Ako je temperatura preniska, kemijske reakcije ne odvijaju se dovoljno brzo.
2. Sastav smjese zrak-gorivo – optimalni sastav smjese (omjer zraka i goriva) je približno 14,7:1 (stehiometrijski omjer). Mješavina koja je prebogata (previše goriva) ili previše siromašna (previše zraka) može smanjiti učinkovitost katalizatora.
3. Senzori kisika (lambda sonde) – Postavljeni prije i iza katalizatora, prate razinu kisika u ispušnim plinovima, što omogućuje precizno podešavanje sastava smjese goriva i zraka pomoću sustava upravljanja motorom (ECU).

Dok se u ispušnom sustavu benzinskih motora koristi trosmjerni katalizator, dizelski motori obično imaju oksidacijski katalizator. Oksidira ugljikove okside i ugljikovodike, ali nema sposobnost smanjenja NOx zbog činjenice da dizel motori rade na siromašnim smjesama.

Diesel filteri čestica (DPF/FAP) i benzinski motori (GPF).

Diesel Particulate Filter (DPF) ključna je komponenta koja se koristi u automobilima s dizelskim motorima za smanjenje emisija čestica, koje su jedan od glavnih izvora onečišćenja zraka. 

DPF filtar obično se izrađuje od materijala s poroznom strukturom, poput silicij-karbida (SiC) ili kordijerita. Struktura filtra nalikuje saću s naizmjenično zatvorenim ulaznim i izlaznim kanalima, što prisiljava ispušne plinove da prolaze kroz porozne stijenke filtera. Čvrste čestice (čađ, pepeo) zadržavaju se na poroznim stijenkama, a ostatak ispušnih plinova izlazi iz filtera. Kako se čestice nakupljaju unutar filtra, povećava se otpor protoku ispušnih plinova, što dovodi do pada učinkovitosti motora. Kontroler motora, između ostalog, nadzire razinu punjenja filtra čestica. zahvaljujući senzoru diferencijalnog tlaka, uspoređujući tlak ispušnih plinova prije i iza filtra. Nakon prekoračenja programiranih vrijednosti, pokreće postupke za podršku čišćenju (regeneraciji) filtra čestica. Česta vožnja na kratkim relacijama onemogućuje učinkovitu regeneraciju DPF filtera, što može rezultirati njegovim prekomjernim punjenjem i neispravnim radom motora.

Proizvođači vozila koriste dva glavna rješenja za filtre čestica dizela:

• "suhi" filteri
• "mokri" filteri

Sustavi sa "suhim" filtrom ne koriste nikakve kemijske dodatke, a povećana temperatura ispušnih plinova potrebna za regeneraciju i pražnjenje filtra čestica od nakupljenih čestica čađe postiže se mjerama kao što su povećanje doze ubrizganog goriva, odgoda ubrizgavanja, okretanjem isključivanje sustava recirkulacije ispušnih plinova, itd. Neki proizvođači također su koristili rješenja u obliku dodatne mlaznice ugrađene u ispušni sustav, koja dovodi gorivo izravno u ispušni tok prije filtra čestica u fazi regeneracije.

Sustavi s "mokrim" filtrom koriste poseban aditiv koji, kada se doda gorivu, smanjuje temperaturu izgaranja čađe, omogućujući da se proces regeneracije filtra čestica odvija na nižoj temperaturi. Čađa skupljena u DPF filtru obično zahtijeva visoku temperaturu (približno 600°C) da bi izgorjela. Aditiv tu temperaturu snižava na otprilike 450°C, što olakšava i ubrzava proces regeneracije, posebno pri nižim brzinama i temperaturama motora. Tekućina se skladišti u posebnom spremniku ili rezervoaru u automobilu i automatski dozira u spremnik goriva u malim količinama. Sustav upravljanja motorom (ECU) kontrolira dozu aditiva kako bi osigurao pravu količinu u gorivu. Kada gorivo sagorijeva u motoru, cerij koji se nalazi u aditivu ostaje u obliku čestica koje zajedno s čađom hvata DPF filter. Kako se čestice cerija nakupljaju u DPF-u, one snižavaju temperaturu na kojoj čađa počinje gorjeti. Zahvaljujući tome, proces regeneracije filtera može se učinkovito odvijati čak i tijekom normalne gradske vožnje.

Današnji proizvođači vozila teže najučinkovitijem i najkompaktnijem sustavu za obradu ispušnih plinova. Rezultat je dizajn filtara čestica opremljenih SCR premazom, koji kombinira funkcije dvaju elemenata - DPF filtra čestica i SCR katalizatora.

Filter čestica (GPF) također se koristi u automobilima s benzinskim motorima, posebno onima s izravnim ubrizgavanjem goriva. To je zato što ti motori ispuštaju veće količine čestica u usporedbi s tradicionalnim motorima s neizravnim ubrizgavanjem. Mnoge zemlje, posebno u Europskoj uniji, imaju sve strože standarde ispušnih plinova, kao što su standardi Euro 6. Ovi standardi zahtijevaju da vozila ispuštaju manje čestica, što prisiljava proizvođače da koriste tehnologije kao što je GPF kako bi zadovoljili te standarde. GPF je dizajniran za učinkovito hvatanje tih čestica, smanjujući emisije PM iz ispušnog sustava. Slično kao i kod DPF filtera, ispušni plinovi prolaze kroz filter, a krute čestice se zadržavaju na njegovim poroznim stijenkama. Za razliku od DPF filtera, GPF predstavlja manje problema jer je temperatura ispušnih plinova u benzinskim motorima obično viša. Proces regeneracije uključuje spaljivanje nakupljenih čestica čađe, što se odvija automatski tijekom normalnog rada motora, posebno pri većim opterećenjima i temperaturama.

SCR katalizator.

To je ključna komponenta sustava selektivne katalitičke redukcije (SCR), gdje se odvijaju kemijske reakcije koje pretvaraju dušikove okside NOx u dušik (N2) i vodu (H2O). To je moguće doziranjem posebnog redukcijskog sredstva, kao što je vodena otopina uree (AdBlue®), u struju ispušnih plinova prije SCR katalizatora. Često postoji posebna miješalica u ispušnom sustavu prije SCR katalizatora, koja se koristi za temeljito i ravnomjerno miješanje ubrizganog aditiva s ispušnim plinovima.

Njegova je struktura slična trofunkcionalnom ili oksidacijskom katalizatoru. SCR katalizator ima jezgru izrađenu od keramike ili metala sa strukturom saća prekrivenu katalitičkim premazom. Sadrži spojeve kao što su metalni oksidi (npr. aluminijev oksid, titanov oksid) i plemeniti metali (npr. platina, paladij).

Proces regeneracije.

Naša usluga uključuje kemijsko čišćenje filtera čestica i katalizatora sigurnom, brzom i učinkovitom metodom. Filtar izvađen iz vozila podvrgava se procesu čišćenja koji koristi kemikalije i mlaz vode odgovarajuće temperature i tlaka. Time se uklanjaju sve čestice PM10, naslage ulja i cerija (u slučaju "mokrih" filtara). Ovo je vrlo učinkovita metoda koja ne predstavlja opasnost od oštećenja filterskog uloška (što se može dogoditi kod metoda čišćenja koje se temelje na visokim temperaturama). Korištena metoda jamči vraćanje učinkovitosti filtra na razinu do 98% bez potrebe za bilo kakvim zadiranjem u njegovu strukturu. Uređaj omogućuje mjerenje razine protoka kroz filtar prije i nakon ciklusa čišćenja i ispis rezultata tih testova, što vam omogućuje jasnu procjenu učinkovitosti procesa.

Ovaj način čišćenja filtra čestica u usporedbi s tzv Regeneracija usluge ima mnoge prednosti:

• nema povećanog mehaničkog opterećenja motora uzrokovanog radom pri velikim brzinama tijekom procesa servisne regeneracije
• nema povećanog toplinskog opterećenja na elementima u ispušnom sustavu (turbopunjač, katalizator, jezgra filtera čestica)
• nema potrebe mijenjati motorno ulje, što je potrebno nakon servisne regeneracije

Jedini uvjet za provođenje postupka čišćenja filtera je odsutnost mehaničkih oštećenja, posebice jezgre filtera. Svaki primljeni filtar podvrgava se temeljitom pregledu tehničkog stanja i vizualnom pregledu filterskog uloška endoskopskom kamerom. Ako se otkrije mehaničko oštećenje unutrašnjosti filtera ili katalizatora, često smo u mogućnosti ponuditi njegovu regeneraciju zamjenom elementa filtera.

Uzroci i vrste oštećenja

Simptomi oštećenja ili prekomjerne zasićenosti filtra čestica/katalitičkog pretvarača:

1. Smanjene performanse motora
2. Neravnomjeran rad motora u praznom hodu
3. Povećana potrošnja goriva
4. Svjetleće svjetlo za provjeru motora ili filtra (DPF/SCR).
5. Pušenje iz ispušnog sustava

Najčešća oštećenja filtra čestica/katalitičkog pretvarača:

1. Kontaminacija - curenje motornog ulja, rashladne tekućine, prekomjerna zasićenost filtra čestica čađom ili pepelom
2. Pregrijavanje - nepravilan proces izgaranja goriva, kvar sustava ubrizgavanja, recirkulacija ispušnih plinova, podešavanje motora itd.
3. Mehanička oštećenja jezgre - visoka temperatura, toplinski šok, udarci, vibracije.