Dyzelinių Variklių Kietųjų Dalelių Filtras (DPF): Veikimo Principai, Regeneracija ir Priežiūra
Dyzeliniai varikliai, dėl savo efektyvumo ir ilgaamžiškumo, yra populiarūs tiek lengvuosiuose automobiliuose, tiek sunkvežimiuose. Tačiau jų veikimo metu išsiskiria didelis kiekis kietųjų dalelių, kurios teršia aplinką ir kenkia sveikatai. Siekiant sumažinti šių dalelių emisijas, buvo sukurtas kietųjų dalelių filtras (DPF - Diesel Particulate Filter). Šis filtras atlieka svarbų vaidmenį šiuolaikiniuose dyzeliniuose varikliuose, užtikrindamas švaresnę išmetamųjų dujų emisiją.
Kas yra DPF filtras ir kokia jo paskirtis?
DPF/FAP (Diesel Particulate Filter) suodžių filtrai - tai kietųjų dalelių filtras, kuris yra įmontuotas turbodyzelinių variklių išmetamųjų dujų trakte už oksidacijos katalizatoriaus. Jis filtruoja dyzeliniui sudegus susidariusias suodžių daleles iš variklio išmetimo sistemos. DPF/FAP (Diesel Particulate Filter) suodžių filtras skirtas sulaikyti suodžių daleles, kurios susidaro degant dyzeliniam kurui, taip pat sumažinti suodžių dalelių išmetimą į atmosferą su atidirbusiomis dujomis, ir tokiu būdu tenkinti griežtesnių Europos Sąjungos standartų reikalavimus.
DPF/FAP kietųjų dalelių filtras sudarytas iš keraminio korpuso (silicio karbido), kuris patalpintas metaliniame apvalkale. Keraminis korpusas yra padalintas daugybės paraleliai išdėstytų mažų kanalų, kurie yra tarpusavyje uždari. Kas antro kanalo galas yra uždaras. Kadangi šachmatų lentos principu išdėstytų filtro kanalų galai yra uždari, suodžių turintys teršalai yra priversti tekėti pro porėtas filtro sieneles. Išmetamosioms dujoms tekant pro sieneles, suodžių dalelės uždaromos filtro porose ir kanalo sienelių paviršiaus sluoksnyje. Didelį filtravimo plotą ir minimalius slėgio nuostolius užtikrinanti korinė filtro konstrukcija, vadinamasis pertvarinis filtras, tapo standartine daugelyje dyzelinių variklių išmetamųjų dujų filtravimo sistemų naudojama konstrukcija.
Viename kvadratiniame DPF filtro centimetre yra keli dešimtys kanalų (celių) (c/cm3), dažniausiai - 30 c/cm3. Kadangi pusė filtro kanalų uždari priekyje, o kita pusė - gale, tik pusė jų kaupia suodžius arba pelenus. T.y. „purvinų“ išmetamųjų teršalų srautas patenka tik į įleidimo pusėje atvirus kanalėlius, o išleidimo pusėje atviri kanalėliai lieka švarūs. Dėl itin mažų filtro porų ir korinės konstrukcijos, DPF filtrų kietųjų dalelių filtravimo efektyvumas gali siekti 99% ar daugiau procentų. Aukšto kietųjų dalelių filtravimo efektyvumo ir korėtos DPF konstrukcijos dėka pro filtro sieneles neturėtų praeiti jokie matomi suodžiai ar pelenai.
Suodžių dalelės surenkamos ir sulaikomos DPF, vykstant giluminiam filtravimui filtro porose ir paviršiniam filtravimui palei kanalėlių sieneles. Nedidelė dalis suodžių iš pradžių susikaupia filtro porose, o vėliau nugula sluoksniu ant kanalėlių sienelių. Didėjant suodžių kiekiui filtre, didėja ir filtro efektyvumas, kadangi susikaupę suodžiai sudaro papildomą sluoksnį, kuris uždaro įeinančias daleles.
Daugumos komercinių DPF akytumas svyruoja nuo maždaug 40% iki 60%. Šių filtrų sienelėse suformuotas sudėtingas porų tinklas. Porų skersmuo svyruoja nuo 10 iki 30 mikrometrų (mikronų). Naujo ar švaraus DPF filtro paviršius yra veikiamas išmetamųjų dujų srauto, o paviršiaus porose greitai susikaupia suodžiai. Nors tik nedidelė visų suodžių dalis susikaupia filtro mikroporose, ji prisideda prie staigaus filtro slėgio kritimo padidėjimo. Toliau besikaupiantys suodžiai DPF filtre suformuoja sluoksnį ant kanalėlių sienelių, dėl to filtro slėgis krinta lėčiau ir laipsniškiau. Priklausomai nuo suodžių apkrovos lygio ir filtro tipo, kai kuriais atvejais dėl suodžių sankaupų porose filtro slėgis gali nukristi 50% ar daugiau.
DPF filtras panašus į katalizatorių, tačiau skirtas dyzeliniams varikliams. Katalizatorius atskiria stambias daleles, o DPF suodžių filtras atsijoja mažesnes daleles. Jis montuojamas už katalizatoriaus ar išmetimo kolektoriaus. DPF (Diesel Particulate Filter) suodžių filtrą sudaro nedidelės angelės, sudarančios filtravimo matricą. Būtent joje ir nusėda suodžių dalelės.
Išmetamųjų dujų slėgio jutikliai perduoda informaciją apie DPF suodžių filtrą užsipildymo lygį. Jie matuoja išmetamųjų dujų slėgio skirtumą prieš DPF filtrą ir už jo (vadinamieji diferenciniai) arba slėgio pokyčius DPF filtre, lyginant su slėgiu kameroje.
DPF Regeneracijos Procesas
Siekiant sumažinti filtro slėgio kritį dėl suodžių kaupimosi, filtras regeneruojamas, atliekant procesą, kurio metu sudeginami (oksiduojami) suodžiai. Šis deginimo procesas vadinamas REGENERACIJA. DPF regeneracija pirmiausia įvyksta, kai DPF pasiekia kietųjų dalelių užpildymo lygį.
Yra dviejų tipų regeneracija:
Aktyvi regeneracija: Jai atlikti būtina padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą, kurioje suodžiai oksiduotųsi, atsiradus deguonies pertekliui išmetamosiose dujose. Suodžių degimui deguonyje užtikrinti paprastai reikalinga aukštesnė nei 550 °C temperatūra. Kadangi taip aukštai temperatūra varikliui veikiant įprastai nepakyla, siekiant aktyviai padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą, naudojamos kelios strategijos. Aktyvios regeneracijos sistemose gali būti naudojamas dyzelinis degiklis, kuris tiesiogiai kaitina į DPF patenkančias išmetamąsias dujas, arba dyzelino oksidacijos katalizatorius (DOC), kuris oksiduoja dyzelinį kurą per katalizatorių, tokiu būdu padidindamas DPF temperatūrą. Naudojant DOC, išmetamosiose dujose taip pat turi būti perteklinio dyzelinio kuro. Šiuo tikslu gali būti naudojamas kuro purkštukas (angliavandenilių dozatorius), kuris montuojamas išmetamajame vamzdyje priešais DOC, arba použdegiminio įpurškimo funkcija. Su kuria nors formos išmetamų degalų dozavimo sistema derinamas dyzelino oksidacijos katalizatorius yra dažniausiai naudojama aktyvios regeneracijos forma, naudojama magistraliniams ir nemagistraliniams keliams skirtose transporto priemonėse. Paprastai aktyvios regeneracijos ciklas įprastomis eksploatavimo sąlygomis vidutiniškai trunka nuo 20 iki 30 minučių. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, DPF filtre susikaupus dideliam suodžių kiekiui, gali būti reikalinga stovinčios transporto priemonės regeneracija. Tokia regeneracija gali trukti keletą valandų, per kurias labiau kontroliuojamomis sąlygomis suodžiai lėtai išdeginami.
Aktyvi regeneracija - tai priverstinis suodžių deginimas, paprastai prasidedantis DPF filtrui užsipildžius 45 proc. Vykstant šiam procesui, įpurškiamo kuro dozė padidinama, taip sukeliant išmetamųjų dujų temperatūrą. Visgi, problemos kyla tuomet, kai vairuotojas, nežinodamas, jog prasidėjo aktyvi DPF filtro regeneracija, atvyksta į reikiamą vietą ir užgesina automobilio variklį. Tokiu atveju regeneracija yra sustabdoma ir kitos kelionės metu pradedama iš naujo. Tačiau jei toks procesas kartojasi ne vieną kartą, ilgainiui galite susidurti ne tik su užsikimšusiu suodžių filtru, bet ir su rimtais automobilio gedimais.
Norint atlikti priverstinę DPF regeneraciją, reikia naudoti tinkamą diagnostikos įrangą. Dažniausiai ją atlieka autoservisuose. Ši operacija gali užtrukti iki 30 minučių. Užtikrinkite, kad regeneravimo procesas būtų vykdomas saugioje aplinkoje, nes išmetamųjų dujų temperatūra bus labai aukšta.
Pasyvi regeneracija: Kaip sufleruoja pavadinimas, nereikalauja papildomos energijos regeneracijos procesui vykdyti. Vietoj to, ši strategija paremta suodžių oksidacija, naudojant NO2. Ji gali vykti daug žemesnėje temperatūroje - nuo 250 °C iki 400 °C. Išmetamosiose dujose esančiam NO paversti NO2 naudojamas katalizatorius. Reakcijai palengvinti šiems katalizatoriams būtini taurieji metalai, ypač platina (Pt), dėl kurios tokia sistema tampa dar brangesnė. Kai kuriais atvejais katalizatorius dengiamas tiesiai ant DPF, kaip ir katalizuojamame DPF (K-DPF), taip pat gali būti naudojamas prieš filtrą montuojamas dyzelino oksidacijos katalizatorius (DOK). Daugelyje komercinių sistemų naudojamas DOK ir K-DPF derinys.
Pasyvi regeneracija vyksta natūraliai, kai variklis pasiekia pakankamai aukštą temperatūrą, kad suodžiai sudegtų ir pavirstų į pelenus, kurie vėliau išpučiami iš filtro. Pasyvi kietųjų dalelių filtro regeneracija vyksta ilgą laiką važiuojant dideliu greičiu ir kai išmetimo sistemoje pasiekiama labai aukšta temperatūra. Važiuojant pvz. 110 km/h ar didesniu greičiu, išmetamosios dujos pakankamai įkaista, kad sudegintų suodžių daleles, kurias sulaikė DPF.
Idealiu atveju, jei veikiantis variklis tam tikrą laiko tarpą praleidžia tokiame pasyvios regeneracijos „temperatūros lange“, aktyvi regeneracija gali būti nereikalinga. Tačiau tikrovėje variklis žemoje temperatūroje gali veikti ilgą laiką, pavyzdžiui, tuščiąja eiga arba mažomis apkrovomis, ypač esant šaltam klimatui, todėl aktyvios regeneracijos gali prireikti. Norint mažinti degalų sąnaudas, pirmenybė teikiama pasyviai regeneracijai, nors dauguma komercinių sistemų vis dar naudoja įvairaus laipsnio aktyvią regeneraciją, priklausomai nuo važiavimo ciklo ir eksploatavimo sąlygų.
Dyzelino kietųjų dalelių filtro veikimas
DPF Priežiūra ir Problemos
Kadangi vairuotojai pagrinde automobilius eksploatuoja mieste, nedideliais greičiais ir žemomis apsukomis, gamintojai sugalvojo aktyvaus regeneravimo idėją. Visgi ir su aktyvia regeneracija yra reikalų. Kai transporto priemonė sustabdoma nepasibaigus regeneracijai - ji neįvyksta iki galo. O miesto rėžimu važinėjant taip būna tikrai labai dažnai, pradėjai važiuoti, tau reikia pvz. nuvažiuoti kelis kilometrus, važiuojant prasidėjo regeneracija, tu skubi kažkur, nes darbo diena.. Na tuomet žinoma užsidega prietaisų skyrelyje DPF filtras ir Jūs pradedate panikuoti.
Nepaisant tinkamos priežiūros, kietųjų dalelių filtrai gali susidurti su įvairiomis problemomis. Viena dažniausių problemų yra filtro užsikimšimas. Tai gali atsitikti dėl dažno trumpo nuvažiuojamo atstumo ir žemos variklio temperatūros. Kita dažna problema yra klaidingi davikliai arba elektronikos gedimai. Filtras turi kelis daviklius, kurie stebi jo būklę ir reguliuoja regeneracijos procesą. Taip pat verta paminėti, kad nekokybiški degalai arba netinkama variklio alyva gali sukelti filtro užsikimšimą.
Kai kietųjų dalelių filtras užsikemša, gali būti atliekamas jo valymas arba keitimas. Filtrų valymas gali būti atliekamas keliais būdais: nuo cheminio valymo iki aukšto slėgio oro srovės naudojimo. Kai kuriais atvejais, ypač jei filtras yra labai pažeistas arba susidėvėjęs, gali prireikti jo keitimo.
Kaip prižiūrėti DPF filtrą?
- Reguliarus vairavimo aukštu greičiu: Kad pasyvi regeneracija galėtų vykti, rekomenduojama periodiškai važiuoti aukštu greičiu, pvz., greitkeliu, kad variklis pasiektų pakankamai aukštą temperatūrą.
- Naudokite tinkamą degalų ir alyvos rūšį: Kietųjų dalelių filtro ilgaamžiškumui įtakos turi naudojami degalai ir alyva.
- Stebėkite prietaisų skydelyje esančius įspėjamuosius signalus: Dauguma modernių automobilių turi įspėjamuosius signalus, kurie praneša, kai filtras yra užsikimšęs arba kai reikia atlikti regeneraciją. Ignoruoti įspėjamuosius signalus gali būti pavojinga ir brangu.
- Reguliarūs patikrinimai pas specialistus: Kietųjų dalelių filtrą periodiškai turėtų patikrinti kvalifikuoti specialistai.
Kitos problemos ir sprendimai:
- Pelenų kaupimasis: Vykstant suodžių oksidacijai (aktyviai ar pasyviai), susidaro nedegi medžiaga arba pelenai, kurių sudeginti neįmanoma, ir lieka DPF. Tai reiškia, kad net ir reguliariai atliekant regeneraciją, filtras neišvengiamai prisipildys pelenų ir laikui bėgant reikės jį valyti ar keisti.
- Vėlyvosios regeneracijos ir jos nutraukimas: Kai transporto priemonė sustabdoma nepasibaigus regeneracijai, ji neįvyksta iki galo. Tai gali sukelti filtro užsikimšimą ir lemputės užsidegimą prietaisų skydelyje.
- Kitų sistemų gedimai: Dažnai greitą DPF filtro užsikišimą lemia kitų sistemų gedimai. Tai gali būti blogai funkcionuojantis EGR vožtuvas, kuro purkštukų gedimai, įsiurbimo kolektoriaus sklendžių darbo sutrikimai, problemos su turbina arba nesandarumai oro padavimo sistemoje (skylės vamzdžiuose). Dėl šių gedimų, išmetimo sistemoje padidėja dūmingumas, tačiau vizualiai jis nepastebimas, nes DPF filtras šiuos suodžius sugeria. Būtent tai ir gali būti greito DPF filtro užsikimšimo priežastimi. Jeigu iškilo problemų anksčiau, nei nurodo gamintojas, pirmiausiai reikėtų patikrinti ar visos sistemos veikia taip, kaip turėtų.
- Klaidingi patarimai internete: Kai kurie "guru" pataria išpjauti DPF filtrą ir problemos baigsis. Tačiau tai ne tik nelegalu, bet ir gali sukelti kitų problemų. Išprogramavus ir išjungus DPF (Diesel particulate filter) suodžių filtrą, automobilio išmetamųjų dujų parodymai gali neatitikti techninės apžiūros reikalavimų.
DPF Valymas ir Atstatymas:
Išvalius filtrą specialia įranga ir dažnu atveju jį atstatydavus praktiškai iki gamyklinės būsenos. Automobilių servise DIZRIDA DPF valymo darbus pradedama nuo filtro slėgio matavimo bei atvejo sudėtingumo įvertinimo. Sekantis žingsnis yra filtro išmontavimas ir jo plovimas uždarame plovimo įrenginyje, į darbą pasitelkiant suspaustą orą bei specialius ploviklius. Vėliau, pašalinus visus filtre susikaupusius nešvarumus, filtras išdžiovinamas.
DPF/FAP filtro tarnavimo laikas:
Automobilių gamintojai dažniausiai nurodo, jog kokybiškai eksploatuojant automobilį, DPF filtras tinkamai veikti turėtų apie 100-200 tūkst. kilometrų. DPF/FAP filtrų tarnavimo laikas dažniausiai nustatomas gamintojo, priklausomai nuo modelio. Dažniausiai gamintojai filtrą keisti rekomenduoja automobiliui įveikus 150,000/200,000 kilometrų.
Benzininio Variklio Kietųjų Dalelių Filtras (GPF)
Benzininio variklio kietųjų dalelių filtras (GPF) - tai išmetimo sistemos filtras, skirtas benzininių variklių išmetamoms kietosioms dalelėms surinkti. Išmetamosiose dujose esančios suodžių dalelės sulaikomos šiame filtre. Priklausomai nuo važiavimo sąlygų, skirtingai nei įprastas filtras, GPF sistema automatiškai sudegina (oksiduoja) susikaupusius suodžius. Kitaip tariant, važiuojant įprastu arba dideliu greičiu, variklio valdymo sistema ir aukšta išmetamųjų dujų temperatūra automatiškai pašalina susikaupusius suodžius. Žiemos sąlygomis, nuolat važiuojant trumpais atstumais arba ilgą laiką važiuojant nedideliu greičiu, dėl žemos išmetamųjų dujų temperatūros valymo sistema gali automatiškai nepašalinti susikaupusių suodžių.
Norint paskatinti GPF filtro valymą, rekomenduojama:
- Įjunkite režimą „Sport“.
- Važiuokite didesniu nei 80 km/val. greičiu trečia arba ketvirta pavaromis.
- Padidinkite variklio sūkius iki 4000 aps/min., atleiskite akseleratoriaus pedalą ir leiskite variklio sūkiams sumažėti iki 3500 aps/min., ir iš karto vėl padidinkite sūkius iki 4000 aps/min.
Tai, kas aprašyta, papildo GPF vartotojo vadovo skyrių „Jūsų transporto priemonės savybės / išmetimo sistemos įspėjamoji lemputė“.
DPF/FAP Sistemos Išjungimas
Kai kurie vairuotojai, susidūrę su nuolatinėmis DPF filtro problemomis, svarsto galimybę išjungti šią sistemą. Išprogramavus ir išjungus DPF (Diesel particulate filter) suodžių filtrą, jums niekada nebereikės laukti regeneracijos pabaigos, kai reikia skubiai išjungti variklį ir išlipti. Nebus būtinybės periodiškai priverstinai važiuoti trasa, kad DPF suodžių filtras išsivalytų. Daugiau nebus vykdoma DPF suodžių filtro regeneracija, prietaisų skydelyje nebus rodoma DPF suodžių filtro valymo indikacija. Programiniu būdu bus išjungtos klaidos ir avariniai režimai, susiję su DPF suodžių filtru. Nedidės alyvos lygis dėl regeneracijos, nes programoje DPF/FAP regeneracija visiškai išjungiama. Nebus išmetama mėlynų dūmų, važiuojant miesto transporto sraute, nes DPF regeneracija daugiau niekada nebus įjungiama.
Tinkamai išprogramavus ir išjungus DPF (Diesel particulate filter) suodžių filtrą tvarkingas variklis veikia taip pat stabiliai, kaip ir su DPF suodžių filtru. Išmetamų dūmų kiekis nepadidėja arba praktiškai nepadidėja. Dauguma automobilių gamintojų turi dyzelinių variklių modifikacijas be DPF suodžių filtro, o serviso specialistai pasinaudoja gamykliniais sprendimais.
Tačiau, svarbu suprasti, kad netinkamai atliktas DPF/FAP sistemos išjungimas gali sukelti rimtų problemų. Pavyzdžiui, jei automobilis buvo parduotas be katalizatoriaus ir DPF filtro, o variklio valdymo kompiuterio programiniai pakeitimai nebuvo atlikti arba atlikti netinkamai, tai gali lemti neįprastą variklio darbą ir sudėtingumą nustatyti tikslią problemą. Jei susidūrėte su tokia situacija, rekomenduojama kreiptis į specialistus, kurie gali patikrinti variklio valdymo programą ir sureguliuoti ją taip, kad variklis dirbtų tinkamai.
Po mūsų programavimo bei DPF filtro remonto darbų, techninę apžiūrą atliksite be problemų, nes išmetimo sistemos parodymai atitiks leistinų reikalavimų normas. Naudojame modernią testavimo bei dujų analizavimo įrangą, galime sureguliuoti normas taip, kaip priklauso, nes turime didelę patirtį atliekant šiuos darbus ir garantuojame kokybę.
DPF/FAP filtro pašalinimas ir techninė apžiūra:
Jei DPF filtras buvo pašalintas, techninę apžiūrą atliksite be problemų, nes išmetimo sistemos parodymai atitiks leistinų reikalavimų normas.
Juodi dūmai po DPF/FAP filtro pašalinimo:
Jei pašalinus DPF/FAP filtrą iš duslintuvo rūksta juodi dūmai, tai rodo kažkurios variklio sistemos gedimą, kuris lėmė DPF filtro užsikišimą. Todėl pirmiausiai reikia surasti gedimą ir jį pašalinti. Kai gedimo nebėra, juodi dūmai pradingsta. Kita priežastis - blogai atliktas variklio valdymo kompiuterio programavimas. Tokiu atveju, rekomenduojama kreiptis į specialistus.
tags: #filtru #regeneracijos #mazgai
