Filtro slegio nuokrytis ir DPF regeneracijos principai
Dyzelinių variklių išmetamųjų dujų apdorojimo sistemos tapo neatsiejama šiuolaikinių automobilių dalis, o DPF (Dyzelino dalelių filtras) vaidina esminį vaidmenį mažinant kenksmingų kietųjų dalelių emisijas. Tačiau net ir pažangiausi DPF filtrai ilgainiui susiduria su užsikimšimo problema, kurią reikia spręsti profesionaliai. Kad geriau suprastume užsikimšimo procesą, verta susipažinti su DPF filtro sandara. Standartinis DPF filtras sukonstruotas iš korėtos keraminės struktūros, dažniausiai pagamintos iš silicio karbido arba aliuminio titanato. Išmetamosios dujos, patekusios į filtrą, priverstinai praeina per porėtas filtro sieneles, o kietosios dalelės lieka filtro kanaluose. Šiuolaikiniai automobiliai turi integruotas sistemas, leidžiančias filtrui „išsivalyti” - šis procesas vadinamas regeneracija.
Regeneracijos tipai: pasyvioji ir aktyvioji
Pasyvi regeneracija vyksta nuolat, kai išmetamųjų dujų temperatūra pasiekia 350-500°C. Tokiomis sąlygomis suodžiai oksiduojasi reaguodami su azoto dioksidu (NO₂), kuris susidaro katalizatoriuje prieš DPF filtrą. Aktyvi regeneracija inicijuojama automobilio valdymo sistemos, kai pasyvios regeneracijos nepakanka ir filtras pasiekia tam tikrą užsiteršimo lygį (paprastai 45-60%). Sistema sąmoningai padidina išmetamųjų dujų temperatūrą iki 600-650°C, pavėlindama įpurškimą arba įpurkšdama papildomą kuro dozę. Priverstinė (serviso) regeneracija atliekama dirbtuvėse, naudojant diagnostinę įrangą.
Automobilio diagnostinė sistema gali rodyti įvairius klaidų kodus, susijusius su DPF filtru, tačiau profesionaliai diagnozei reikalinga gilesnė analizė. Tikslus diferenciinio slėgio (slėgių skirtumo prieš ir po filtro) matavimas leidžia nustatyti tikslų filtro užsikimšimo lygį. Normalus slėgio skirtumas tuščiąja eiga sveikame filtre yra 1-3 kPa, o važiuojant - 5-7 kPa. Temperatūros jutikliai, esantys prieš ir po DPF filtro, leidžia stebėti temperatūros pokyčius. Pažangūs dūmingumo matavimo prietaisai leidžia įvertinti kietųjų dalelių koncentraciją išmetamosiose dujose.
Filtras, jo skeletas ir kietųjų dalelių kaupimasis
Šiuolaikiniai keraminiai filtrai - tai koriniai filtrai su daug mažų kanalų. DPF filtro porų skersmuo svyruoja nuo 10 iki 30 mikrometrų. DPF konstrukcija užtikrina, kad suodžių dalelės surenkamos ir sulaikomos giluminiame filtravime bei paviršiniame filtravime palei kanalėlių sieneles. Dėl šio mechanizmo filtro slėgis kinta priklausomai nuo užsiteršimo laipsnio: pradžioje slėgio krytis gali būti mažas, o laikui bėgant didėja.
Turint didelį suodžių kiekį, kai kuriais atvejais dėl sankaupų porose filtro slėgis gali nukristi, tačiau dažniausiai dėl užsiteršimo jis didėja. Siekiant sumažinti filtro slėgio kryptį, filtras regeneruojamas: deginami suodžiai. Plačiai naudojami du pagrindiniai regeneracijos tipai - aktyvi ir pasyvi regeneracija. Aktyvioji regeneracija didina išmetamųjų dujų temperatūrą iki aukštesnių verčių, o pasyvi regenaracija naudoja NO₂, kuris oksiduoja suodžius esant žemesnėms temperatūroms.
Aktyvi regeneracija: keliai ir technika
Aktyvios regeneracijos metu gali būti naudojamas dyzelinis degiklis, tiesiogiai kaitinantis į DPF patenkančias išmetamąsias dujas, arba dyzelino oksidacijos katalizatorius (DOC), kuris oksiduoja dyzelinį kurą per katalizatorių, taip padidindamas DPF temperatūrą. Naudojant DOC, išmetamosiose dujose taip pat turi būti perteklinio dyzelinio kuro. Šiuo tikslu gali būti naudojamas kuro purkštukas arba použdegiminio įpurškimo funkcija. Paprastai aktyvios regeneracijos ciklas įprastomis eksploatavimo sąlygomis trunka nuo 20 iki 30 minučių; kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, dėl didelio suodžių kiekio, gali būti reikalinga stovinčios transporto priemonės regeneracija, trunkanti keletą valandų.
Pasyvi regeneracija: NO₂ ir katalizatoriai
Pasyvi regeneracija gali vykti daug žemesnėje temperatūroje - nuo 250 °C iki 400 °C. Išmetamosiose dujose esančiam NO paversti NO₂ naudojamas katalizatorius. Reakcijai palengvinti taurieji metalai, ypač platina, todėl ši sistema tampa brangesnė. Kartais katalizatorius dengiamas ant DPF arba naudojamas prieš filtrą montuojamas dyzelino oksidacijos katalizatorius (DOK). Daugelyje sistemų derinamas DOK ir K-DPF, o idealiai būtų, jei variklis tam tikrą laiką veiktų pasyvios regeneracijos lange - aktyvi regeneracija gali būti nereikalinga. Tačiau realybė rodo, kad žemų apkrovų ir šaltų klimatų sąlygomis aktyvios regeneracijos gali prireikti.
Technologijų pažanga ir jų įtaka DPF valdyme
Naujoji karta dyzelinių variklių veikia žemesnėje temperatūroje, tai palengvina regeneraciją. Naujos kartos katalizatoriai leidžia pradėti regeneracijos procesą jau prie 250-300°C, o ne 350-400°C, kaip buvo anksčiau. Tačiau dažnai važiuojant mieste trumpomis kelionėmis, tikroji temperatūra gali būti nesubrendusi ilgą laiką, todėl aktyvios regeneracijos gali prireikti. Modernios diagnostikos ir endoskopų galimybės leidžia profesionalams tiksliai įvertinti filtro būklę: išmetamųjų dujų slėgio jutikliai, temperatūros jutikliai prieš ir po filtro, endoskopija per skyles be filtrų išėmimo.
Valymas ir priežiūra
Šiuolaikinėse autoservisuose profesionalus DPF valymas apima kur kas daugiau nei tik prapūtimą ar plovimą. Procesas gali būti kombinuotas su slėginio vandens, suspausto oro ir specialių cheminių tirpalų naudojimu. Specialūs tirpalai su katalizatoriais gali pagreitinti suodžių oksidaciją žemesnėje temperatūroje, o kitas metodas - ultragarsinis valymas su kavitation, kai filtras panardinamas į tirpalą ir ultragarsinės bangos sukelia burbuliukų sprogimą.
Naujos kartos DPF komponentai: APM serijos filtrai su 3 mikronų filtravimo laipsniu, filtrai su dideliu srautu iki 410 l/min; HPB serija iki 315 bar slėgiams; HTM korpusas iš ketaus ir NBR sandariklis. Taip pat svarbu užtikrinti, kad DPF sėkmingai veiktų kartu su ecu - kiekviena nauja dalis turi būti suderinta su ECU, nes degalų dozės valdymas priklauso nuo sensorinių duomenų.
Priežiūros svarba ir praktiniai patarimai
Dažnai aiškinama, kad regeneratoriaus efektyvumas priklauso nuo vairavimo ciklų: miesto sąlygomis dažnai reikia pasyviųjų regeneracijų, o magistralių kelionėse - aktyvios regeneracijos. Nelaukiant visiško užsikimšimo, rekomenduojama atlikti preventyvinį valymą kas 60,000-80,000 km. Profesionalai gali sudaryti individualų DPF priežiūros planą, atsižvelgdami į automobilio modelį, eksploatacijos sąlygas ir vairavimo įpročius. Jei DPF filtras užsikemša, gali būti reikalingas pradinės slėgio/temperatūros analizės rinkinys, endoskopija arba netgi pilnas filtras keitimas.
Už periodinę degalų dozę ir ELOYS priedų dozę atsakingas ECU. Jis turi gauti informaciją apie tai, kada pradėti deginti suodžius, todėl išmetamųjų dujų slėgio ir temperatūros jutikliai yra esminiai išmetimo sistemos daliniai. Pažeisti jutikliai ar pažeistos slėgio žarnelės lemia klaidingą informacijos perdavimą į ECU, todėl valymo procesas gali būti netinkamai pradėtas arba filtras gali būti pažeidžiamas dėl pernelyg aukštos temperatūros. Jutikliai saugo turbokompresorius, katalizatorius ir DPF nuo pernelyg aukštos temperatūros.
Teisinga DPF filtro priežiūra apima kokybiško kuro ir tepalo naudojimą bei tinkamą jutiklių kalibravimą ir periodinę patikrą. Taip pat būtina atsižvelgti į įrenginio specifiką, kai planuojama į filtrą montuoti papildomų komponentų ar atlikti valymą.
Dyzelino kietųjų dalelių filtro veikimas
tags: #filtro #slegio #nuokrytis
