Dyzelinių Variklių Kietųjų Dalelių Filtrai (DPF): Veikimo Principai, Priežiūra ir Svarba Aplinkai
Jau keletą dešimtmečių automobilių gamintojai yra spaudžiami mažinti aplinkos taršą gaminant efektyviau kurą sudeginančius automobilius. Viena iš svarbių priemonių, padedančių pasiekti šį tikslą, yra kietųjų dalelių filtras (DPF). Šis įrenginys, skirtas suodžių, kietųjų dalelių ir kitų kenksmingų medžiagų šalinimui iš dyzelinių variklių išmetamųjų dujų, atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį mažinant dyzelinių transporto priemonių poveikį aplinkai ir gerinant oro kokybę.
Kas yra DPF filtras ir kaip jis veikia?
Kietųjų dalelių filtras (DPF) yra įrenginys, skirtas suodžių, kietųjų dalelių ir kitų kenksmingų medžiagų šalinimui iš dyzelinių variklių išmetamųjų dujų. Jis padeda sumažinti į atmosferą išmetamų kietųjų dalelių kiekį ir mažina dyzelinių transporto priemonių poveikį aplinkai. Skirtingai nuo katalitinio konverterio (katalizatoriaus), skirto sumažinti pro katalizatorių pratekėjusių dujų fazės teršalų išmetimą, kietųjų dalelių filtro paskirtis yra sulaikyti ir išlaikyti kietąsias daleles tol, kol jos galės būti sudegintos pačiame DPF filtre.
Įprasti plačiai naudojami dyzelinių variklių kietųjų dalelių filtrai yra koriniai keraminiai filtrai su daug mažų kanalų. Kas antro kanalo galas yra uždaras (žr. 1 pav.). 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. Karščiui atsparios keraminės medžiagos plačiai naudojamos dalelių filtrams gaminti.
Išsami filtravimo proceso iliustracija pateikiama 1(b) pav. Jame vaizduojamos įleidimo kanale, kurio priekinė dalis atvira, o galinė - uždara, įstrigusios suodžių dalelės. 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 [1]. Suodžių dalelės surenkamos ir sulaikomos DPF, vykstant giluminiam filtravimui filtro porose ir paviršiniam filtravimui palei kanalėlių sieneles. 1(c) pav. vaizduojami šie du procesai, kai nedidelė dalis suodžių iš pradžių susikaupia filtro porose (1), o vėliau nugula sluoksniu ant kanalėlio sienelių (2). Didėjant suodžių kiekiui filtre, didėja ir filtro efektyvumas, kadangi susikaupę suodžiai sudaro papildomą sluoksnį, kuris uždaro įeinančias daleles. Specifiniai filtro porose ar sienelių paviršiuje esantys suodžių filtravimo mechanizmai vaidina svarbų vaidmenį nustatant bendrą išmetimo priešslėgio padidėjimą (arba slėgio kritimą filtre) (žr. 2 pav.).
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) [2]. 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, kuris vaizduojamas 2 pav. Toliau besikaupiantys suodžiai DPF filtre suformuoja sluoksnį ant kanalėlių sienelių, dėl to filtro slėgis krinta lėčiau ir laipsniškiau [3]. Priklausomai nuo suodžių apkrovos lygio ir filtro tipo, kai kuriais atvejais dėl suodžių sankaupų porose filtro slėgis gali nukristi 50% ar daugiau.
DPF filtro regeneracijos procesai
Siekiant sumažinti filtro slėgio kritį dėl suodžių kaupimosi, filtras regeneruojamas, atliekant procesą, kurio metu sudeginami (oksiduojami) suodžiai. Plačiai naudojami dviejų tipų regeneracijos procesai, nors dauguma komercinių sistemų naudoja šių dviejų būdų derinį.
1. 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 aukšta temperatūra varikliui veikiant įprastai nepakyla, siekiant aktyviai padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą, naudojamos kelios strategijos [4]. 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.
2. 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) [5]. Daugelyje komercinių sistemų naudojamas DOK ir K-DPF derinys. 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.
Nepriklausomai nuo regeneracijos metodo, vykstant suodžių oksidacijai (aktyviai ar pasyviai), susidaro nedegi medžiaga arba pelenai, kurių sudeginti neįmanoma, ir lieka DPF.
Dyzelino kietųjų dalelių filtro veikimas
DPF filtro problemos ir priežiūra
DPF filtrai veikia sulaikydami kietąsias daleles, kurios vėliau gali būti sudeginamos regeneracijos metu. Deja, DPF filtrų problemos yra gana dažnos - laikui bėgant jie užsikemša, neigiamai paveikdami variklio veikimą. DPF filtrai yra sudaryti iš brangių keraminių medžiagų, todėl jų kaina yra gana aukšta.
Kai filtras pradeda užsikimšti, prietaisų skydelyje užsidega įspėjamoji DPF filtro lemputė ir / arba apie tai praneša sumažėjusi automobilio trauka bei išaugusios kuro sąnaudos. Kartais DPF filtras automatiškai nebeišsivalo, tuomet būtina nedelsiant nuvykti į autoservisą ir išvalyti filtrą mechaniškai.
Jeigu vairuojate modernų dyzelinį automobilį, sąvoką DPF filtras Jums turbūt ne naujiena. Diskutuojant apie šią automobilio dalį vairuotojų nuomonės neretai išsiskiria - vieni gina jo teikiamą naudą, kiti teigia, jog ši detalė yra nereikalinga. DPF (angl. Diesel Particulate Filter) - tai kietųjų dalelių filtrai, įrengti dyzelinių variklių išmetimo sistemoje. Kietųjų dalelių filtrų integravimas į dyzelinius automobilius išaugo 2006 metų pabaigoje, įsigaliojus EURO 4 taršos reikalavimams. Vis dėlto, dar ilgą laiko tarpą po to, norėdami sumažinti degalų sąnaudas, prailginti variklio ir turbino ilgaamžiškumą, vairuotojai DPF filtrus šalindavo arba išjungdavo.
DPF filtro sistemoje yra įmontuota talpykla, kurioje kaupiasi suodžiai. Suodžių masei pasiekus tam tikrą lygį, automobilyje prasideda valymo procesas. Prasidėjus DPF filtro valymosi procesui, apie tai praneš prietaisų skydelyje deganti lemputė, padidėję variklio sūkiai bei išaugusios kuro sąnaudos. Jei pastebėjote, kad vyksta DPF filtro valymas, stenkitės neužgesinti automobilio variklio iki kol procesas pasibaigs. Tam tikrai atvejais nutinka taip, kad filtras automatiškai nebeišsivalo ir iškyla priverstinio - mechaninio - filtro valymo poreikis.
Plovimas:Suspausto oro bei specialių ploviklių mišinys cirkuliuoja DPF filtre. Ši sistema leidžia užtikrinti efektyvų DPF filtrų pralaidumo atstatymą iki 98 %. Išplautas DPF filtras tarnauja tiek pat kiek ir naujas, apie 120 000-180 000 km.
Jei prietaisų skydelyje įsižiebė DPF filtro įspėjamoji lemputė, tai reiškia, kad filtras yra perkrautas suodžiais ir reikia imtis veiksmų. Pirmiausia - pabandykite leisti filtrui išsivalyti važiuodami didesniu greičiu (pvz., užmiestyje), jei automobilio kompiuteris dar leidžia tai padaryti automatiškai.
DPF filtro svarba ir alternatyvos
Daugelis modernių dyzelinu (nuo 2018 m. - ir benzinu) varomų lengvųjų automobilių bei sunkiosios technikos išmetimo sistemoje turi įrengtą DPF (FAP) suodžių filtrą, iki 95% sumažinantį kietųjų dyzelino dalelių (suodžių) išmetimą į aplinką. Suodžiai periodiškai regeneracijos metu aukštoje temperatūroje paverčiami pelenais, t. y. Rezultate, besikemšant DPF suodžių filtrui, turime dėl didelio priešslėgio išmetimo sistemoje padidėjusias kuro sąnaudas, sumažėjusį variklio galingumą, atskirais atvejais - dėl regeneracijai skirto kuro, patenkančio į variklį, pakilusį tepalų lygį.
DPF filtras yra viena iš sistemų, kuri tiesiogiai tikrinama techninės apžiūros (TA) metu, ypač nuo 2013 m., kai sugriežtintos išmetamųjų dujų normos. Patikros metu tikrinamas ne tik dūmingumas, bet ir fizinio filtro buvimas, todėl net programiškai „išjungtas“ DPF filtras gali būti identifikuotas.
Jeigu jums reikalingas naujas suodžių filtras, jį galite įsigyti internetu, parduotuvėje „Autoera“. Čia siūlomi kietųjų dalelių filtrai „Audi“, „BMW“, „Volvo“, „Volkswagen“, „Toyota“ bei kitų žinomų markių automobiliams.
Susidūrėte su DPF filtro veiklos sutrikimu? O galbūt ieškote ir nerandate priežasties, kodėl sutriko automobilio važiavimo kokybė? Nedvejokite susisiekti su daugiau nei 20 metų darbo patirtį turinčia DIZRIDA automobilių serviso komanda. Pakonsultuosime, atliksime išsamią transporto priemonių diagnostiką ir aukščiausios kokybės DPF filtro remonto bei valymo darbus Kaune.
Norite sužinoti daugiau patarimų ir naujienų, susijusių su dyzelinių automobilių priežiūra ir remontu?
[1] Šaltinis: Dimou, I., Sappok, A., Wong, V., Fujii, S. Opris, C. Allansson, R., Blakeman, P., Cooper, B., Hess, H.[2] Šaltinis: Informacija apie DPF filtrų porų dydį.[3] Šaltinis: Slėgio kritimo analizė DPF filtruose.[4] Šaltinis: Aktyvios regeneracijos strategijos dyzeliniuose varikliuose.[5] Šaltinis: Pasyvios regeneracijos technologijos ir katalizatorių vaidmuo.
tags: #trasu #daleliu #filtrai
