Mapa dealerów

Co to jest i jak działa filtr cząstek stałych DPF/FAP ?

Ekologia oraz idące z nią normy ograniczenia emisyjności szkodliwych gazów do atmosfery wymusiły na producentach samochodów stosowanie specjalistycznych rozwiązań filtrujących. W tym celu od właściwie 2000 roku w samochodach z silnikiem diesla stosuje się filtry cząstek stałych mające na celu ograniczenie emisyjności cząstek stałych do atmosfery.

Cząstki stałe są efektem ubocznym niecałkowitego spalania oleju napędowego w silniku. Składają się w większości z węgla oraz węglowodorów. Ich średnica równa się kilku dziesiątym mikrometra.

Wprowadzenie filtrów cząstek stałych, poza obniżeniem emisji szkodliwych gazów, pozwoliło wyeliminować czarne dymienie charakterystyczne dla silników diesla. Jednak okazało się kompletnie nietrafionym rozwiązaniem dla osób eksploatujących swoje samochody w terenie miejskim.

CO TO JEST FILTR CZĄSTEK STAŁYCH DPF, FAP?

Filtr cząstek stałych jest uważany aktualnie za najskuteczniejszą poza silnikową metodę ograniczania emisji cząstek stałych w silnikach o zapłonie samoczynnym (dieslach). Jest montowany w układach wydechowych silników wysokoprężnych w połączeniu z katalizatorami tworząc z nimi układ oczyszczania spalin.

BUDOWA FILTRA CZĄSTEK STAŁYCH DPF, FAP

Filtry cząstek stałych mają przekrój okrągły. Wynika to z potrzeby równomiernego rozłożenia pochłanianych cząstek stałych. Jako materiał filtrujący stosuje się ceramikę kordierytową – węglan krzemu o porowatej strukturze, związki tytanu z aluminium, metale o porowatej piankowej strukturze.

Struktura filtra oparta jest na odpowiednio zagęszczonych kanałach o przekroju kwadratowym naprzemiennie zaślepionych przez które przepływają spaliny a cząstki stałe osadzają się na porowatych ściankach.

W niektórych filtrach stosuje się warstwy katalityczne pokrywające ścianki kanalików w postaci tlenków metali lub platyny w celu obniżenia temperatury koniecznej do regeneracji. Zawartość platyny oraz innych metali szlachetnych uzasadnia wysoką cenę nowego filtra.

schemat

PODZIAŁ SYSTEMÓW FILTRÓW CZĄSTEK STAŁYCH:

SYSTEM MOKRY

system filtracji z dodatkiem do paliwa
(np. Peugeot/Citroen oraz niektóre Volkswageny),

W systemie mokrym do paliwa dodawany jest co pewien czas (podczas napełnienia zbiornika) specjalny płyn obniżający temperaturę regeneracji filtra.
Płyn jest umieszczony w osobnym pojemniku (5 l) i wystarcza na okres eksploatacji samochodu od 80 do 240 tys. kilometrów. Regeneracja w tym rozwiązaniu jest przeprowadzana po przebiegu 500 do 800 km (w zależności od warunków eksploatacji) i trwa od 3 do 5 minut. Dodatkowo sam filtr nie posiada warstw katalitycznych z tlenków metali oraz platyny.
Zastosowanie metody sztucznego zwiększania temperatury spalin poprzez dodanie powtrysku paliwa w suwie wylotu oraz dodatku katalitycznego stwarza korzystne warunki do regeneracji filtra (400 °C).

Dodane paliwo zwiększa temperaturę spalin a dodatek katalityczny skutecznie obniża poziom temperatury niezbędny do przeprowadzenia regeneracji.

Skutkiem ubocznym każdej regeneracji/wypalania filtra cząstek stałych jest
odkładanie się popiołów.
Popioły te nie mogą zostać usunięte z filtra w procesie regeneracji powodując
powolne i nieodwracalne zatkanie się filtra oraz wzrost oporów
przepływu spalin. Źródłem popiołów są katalityczne dodatki do paliwa oraz
spalanie oleju smarującego. Zwiększenie oporów przepływu spalin przez
filtr negatywnie wpływa na pracę silnika ograniczając jego moc oraz
powoduje zwiększenie zużycia paliwa, gdyż silnik
musi wykonać większą pracę aby „wypchać” spaliny z układu wydechowego.

SYSTEM SUCHY

system filtracji bez dodatku do paliwa
(większość samochodów).

System suchy charakteryzuje się tym, że do regeneracji filtra niezbędne jest sztuczne podnoszenie temperatury spalin poprzez odpowiednie kształtowanie procesu wtrysku. Dodatkowo monolit w filtrze jest pokryty warstwą katalityczną zastępując w tym wypadku katalizator dostarczany z paliwem.

dots

filtr czastek stalych

regeneracja filtra

RODZAJE REGENERACJI FILTRA CZĄSTEK STAŁYCH:

  1. Regeneracja pasywna polega na tym, że następuję częściowe samoistne wypalanie zgromadzonych cząstek stałych bez zastosowania jakichkolwiek środków zmierzających do celowego podwyższenia temperatury spalin. Jest możliwa w ściśle określonych warunkach eksploatacji samochodu np. podczas jazdy autostradą przez dłuższy czas (duże obciążenie silnika). Temperatura spalin musi przekroczyć 350 °C,
  2. Regeneracja aktywna polega na celowym zwiększeniu temperatury spalin poprzez zmianę parametrów pracy silnika(zastosowanie powtrysku w suwie wylotu, opóźnienie wtrysku paliwa, zmianę pracy turbosprężarki, zmianę stopnia recyrkulacji spalin). Realizowana jest  w przypadku niewystarczającej skuteczności regeneracji pasywnej. Ten proces trwa od 5 do 10 minut. Temperatura spalin musi przekroczyć 600 °C. W sytuacji eksploatacji samochodu w terenie miejskim istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że regeneracja aktywna zostanie przerwana przez wyłączenie silnika. Nie ukończone regeneracje prowadzą do bardzo szybkiego zatkania filtra.
  3. Regeneracja wymuszona jest rozwiązaniem ostatecznym oferowanym przez autoryzowany serwis. Najczęściej wynika z kilku negatywnie ukończonych regeneracji aktywnych i tym samym wysokiego poziomu zatkania filtra. Użytkownik jest informowany o potrzebie zastosowania regeneracji wymuszonej poprzez komunikat na liczniku w postaci lampki odpowiedzialnej za filtr cząstek stałych oraz lampki informującej o uszkodzeniu w silniku. Skuteczne zregenerowanie filtra jest możliwe do 70 % jego zatkania. Powyżej tej wartości istnieje tylko możliwość wymiany filtra na nowy.

Systemy DPF, FAP są nowatorskim rozwiązaniem oczyszczania spalin z cząstek stałych. Producenci wychodząc z błędnych założeń stworzyli system, który w eksploatacji poza miejskiej spełnia swoje zadanie doskonale, natomiast w eksploatacji miejskiej jest przyczyną wielu problemów. W tym celu powstała usługa oferowana przez naszą firmę umożliwiająca wyłączenie oraz całkowite usunięcie filtra cząstek stałych.

Przekrój filtr cząstek stałych DPF

wykres

Cały czas trwają pracę nad udoskonalaniem systemów spalania i oczyszczania spalin. Tym samym można spodziewać się definitywnego rozwiązania problemu filtrów cząstek stałych w najbliższej przyszłości. Jednak ciągle rosnące wymagania norm ekologicznych mogą narzucić kolejne ograniczenia.

PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ: