”
Kolejna część z serii artykułów dotyczy zasady działania filtra. Opisujemy również rozwiązania konstrukcyjne filtrów cząstek stałych stosowanych w samochodach.
Działanie filtra cząstek stałych można porównać do użycia drobnego sitka, w celu do oddzielania ciał stałych np. od płynu. „Płynem“ w układzie wydechowym są oczywiście spaliny (czyli gaz), a „ciała stałe“ to cząsteczki węgla (czyli sadza). Pory materiału ceramicznego filtra DPF przepuszczają tylko gazowe składniki spalin. Składniki w stanie stałym osadzają się na jego porowatych ściankach i pozostają w filtrze, powodując jego stopniowe zatykanie. Poziom zapełnienia monitoruje czujnik różnicy ciśnienia, które mierzone jest przed i za filtrem. Na tej podstawie jednostka sterująca silnika ocenia, czy istnieje konieczność rozpoczęcia procedury oczyszczania filtra.
Dobrej jakości filtr DPF jest w stanie zatrzymać nawet 95% cząstek stałych. Właściwe działanie możemy stwierdzić na postawie końcówki rury wydechowej – w przypadku poprawnego działania filtra jest ona czysta (nie jest zabrudzona sadzą).
Producenci deklarują, że przeciętny samochód osobowy z filtrem DPF emituje mniej niż 100 g sadzy podczas pokonywania dystansu 80 000km. Pojazd pozbawiony filtra potrafi w tym samym czasie wyemitować nawet 3 kg sadzy.
Sposoby filtrowania cząstek stałych według koncepcji konstrukcyjnej:
– Jeden monolityczny filtr DPF z systemem dodatków w środkowej części rury wydechowej – starsze rozwiązania,
o proste rozwiązanie, dodatki dozowane są bezpośrednio do paliwa,
o w niewielkim stopniu podwyższa zużycie paliwa, niezbędna jest kontrola i uzupełnianie dodatków, stosunkowo krótka żywotność.
– Prosty filtr monolityczny z podgrzewaniem lub z palnikiem,
o niezawodne działanie we wszystkich trybach jazdy, niewielki wzrost zużycia paliwa,
o skomplikowane i kosztowne rozwiązanie konstrukcyjne, wyższy wskaźnik awaryjności, podczas dodatkowego wtrysku paliwa do układu wydechowego znacznie wzrasta jego zużycie.
– Łączony system filtracyjny w połączeniu z katalizatorem utleniającym. Katalizator jest odrębnym elementem, lub stanowi integralną część z filtrem DPF, uzupełnionym systemem dodatków,
o wysoka skuteczność, wyraźne obniżenie obciążenie filtra DPF, przedłużenie jego żywotności.
o niezbędne jest uzupełnianie dodatków do paliwa, problem z zamiennością dodatków, zwiększone zużycie paliwa w trakcie regeneracji, wyższy wskaźnik awaryjności, krótka żywotność.
– Filtr łączony (tak jak w poprzednim rozwiązaniu), tyle tylko że umieszczony w gorącej części układu bezpośrednio za silnikiem lub turbosprężarką – obecnie najczęściej stosowane rozwiązanie,
o proste rozwiązanie, niemal ciągła regeneracja, nieograniczona żywotność (w czasie żywotności samochodu), proste sterowanie procesem regeneracji,
o wyższe obciążenie katalizatora, zwiększone zużycie paliwa podczas regeneracji.
Jak wygląda działanie poszczególnych rozwiązań:
Klasyczny filtr DPF zatrzymuje tylko cząstki stałe. Dodatki do paliwa umożliwiają ich wypalenie w normalnej temperaturze pracy, około 450oC. Dodatki stosowane także w wielu rozwiązaniach:
Eolys dpx 42, Eolys 176 , Eolys infineum F7995, Eolys powerflex (Peugeot, Citroen, Ford, VW-group, Volvo, Mazda, Nissan, Honda CRV).
W przypadku filtrów z podgrzewaniem można mówić o nieograniczonej czasowo pracy. Dodatkowe podgrzewanie jest stale sterowane według obciążenia silnika lub na podstawie sygnalizacji wzrostu różnic ciśnień.
Filtr łączony, z systemem dodatków wykorzystuje katalitycznie utleniający element na bazie palladu, platyny lub rodu do redukcji HC na CO2 + H2O i utleniania CO na CO2. Przy tym procesie temperatura spalin wzrasta o około 100oC, dzięki czemu umożliwia spalanie cząstek stałych. Zatykanie filtra DPF jest znacznie wolniejsze.
Filtr łączony, znajdujący się w gorącej części układu działa na tej samej zasadzie jak poprzedni filtr, jednak bez dodatków do paliwa „tzw. Suchy system “ (BMW, Ford, VW-group, Honda, Toyota, …). Dzięki wysokim temperaturom za silnikiem, cząstki stałe ulegają niemal zupełnemu spalaniu.
Jednostka sterująca zapewnia kontrolę prawidłowego działania filtra oraz steruje procesem jego regeneracji. Głównym parametrem kontrolnym jest wzrost oporu przepływu spalin przez filtr – wzrost różnicy ciśnienia przed i za filtrem DPF. Kolejnymi decydującymi sygnałami są dane z układu paliwowego, sygnalizacja prędkości – poruszania się pojazdu, temperatura silnika, temperatura spalin, działanie systemu start-stop. Na podstawie tych danych jednostka sterująca aktywuje lub zawiesza proces regeneracji filtra, ewentualnie sygnalizuje konieczność ręcznego lub warsztatowego uruchomienia trybu regeneracji.
W kolejnej części opiszemy proces regeneracji filtrów cząstek stałych, procesy robocze, awarie filtrów DPF oraz ich usuwanie.
„”
Foto: Fiat, BMW
”
Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą:
Czyszczenie DPF
Regeneracja Denoxtronic / AdBlue
Regeneracja przekładni kierowniczych
Regeneracja turbosprężarek
Regeneracja pomp wtryskowych
Regeneracja pompowtryskiwaczy
Regeneracja wtryskiwaczy