Części i regeneracja

Filtry cząstek stałych do silników wysokoprężnych to obowiązek podyktowany normami emisji spalin Euro 6, ponieważ nie ma innego sposobu, by zmniejszyć liczbę substancji emitowanych przez silniki wysokoprężne wewnętrznego spalania. Najstarszy filtr DPF ma już 15 lat, ale nadal pojawiają się pytania dotyczące naprawy i konserwacji tej części związanej z emisją w układzie wydechowym.

Dlaczego DPF jest konieczny?
Odpowiedź jest prosta: ponieważ jest obowiązkowy! Dokładniej mówiąc, nikt nie powiedział, że silniki wysokoprężne muszą mieć filtr DPF, tylko emisja masy cząstek stałych i ilość cząstek – w cyklu testowym – ma ograniczenia. Silnik wysokoprężny wytwarza cząstki stałe nawet przy najdoskonalszym mieszaniu i spalaniu, a gdy limit zostanie przekroczony, należy zastosować filtr DPF. W przypadku silników benzynowych, jeśli używają bezpośredniego wtrysku, Euro 6C, które to rozwiązanie pojawiło się 1 września 2017 r., wymagane jest również zastosowanie filtra cząstek stałych (GPF lub OPF). Jeśli producent silnika osiągnie limit bez filtra, będziemy oczywiście mieć modele bez filtrów do silników benzynowych.

Dlaczego DPF ulega awariom?

• Brak znajomości wśród kierowców warunków używania samochodów z silnikiem wysokoprężnym.
• Nieprzestrzeganie instrukcji obsługi, ignorowanie sygnałów tablicy rozdzielczej itp.
• Tankowanie czegoś, co nazywa się paliwem silnikowym, za pomocą brudnych dodatków do paliwa.
• Stosowanie nieznanej procedury oczyszczania, stosowanie niestabilnego środka czyszczącego.
• Uderzenie mechaniczne.

Co można filtrować za pomocą DPF?
DPF może filtrować w układzie wydechowym wszystko, co nie jest gazem lub cieczą:

• sadzę – pierwotne cząstki atomów węgla tworzą zestaw łańcuchów, czasami zapadają się. Wiele z tych małych zestawów tworzy mieszaninę, którą nazywamy sadzą. Stosunkowo duże pole powierzchni skrapla niektóre składniki gazów spalinowych podczas pirolizy lub z powodu niepełnego spalania, pochodne węglowodorów przylegają do niego. Większość z nich to związki rakotwórcze;
• popiół olejowy (związki ze spalania oleju silnikowego);
• zawartość metalu w ciekłym katalizatorze (Fuel Borne Catalyst – FBC) (cer, żelazo);
• cząstki metalu spowodowane zużyciem;
• niefiltrowane cząstki w zasysanym powietrzu.

Dlaczego każdy filtr DPF ma określoną żywotność?
DPF po jakimś czasie nie jest już w stanie wykonywać swoich zadań. To filtr pełnościenny, jeśli spaliny nie mogą przejść przez jego ścianę, ciśnienie zwrotne spalin będzie krytyczne, moc silnika zostanie zmniejszona, niektóre jego elementy mogą zostać uszkodzone lub silnik ulegnie awarii.
Regeneracja filtra przenosi materiały palne (utleniające się) do stanu gazowego, a gazy mogą przechodzić przez ścianę filtra.
Filtr może być na stałe wypełniony materiałami, których nie można usunąć z silnika podczas normalnej pracy, są to między innymi popiół z oleju silnikowego, pozostałości cieczy katalitycznej, cząstki metalu. Dwa pierwsze z nich są decydujące. Popiół jest generowany przez wszystkie silniki, pozostałości cieczy katalitycznej tylko przez silniki, w których ten materiał (FBC – np. Eolys) jest wymagany do regeneracji DPF (silniki wysokoprężne z grupy PSA). Ilość popiołu olejowego zależy od dodatków do oleju silnikowego.

Jak są regenerowane filtry DPF?
Regeneracja oznacza utlenianie osadzonych materiałów palnych (C, CH) – stan tlenków to gaz (CO2) lub para wodna, która może przejść przez filtr, dzięki czemu jest on czyszczony. Do procesu utleniania regeneracyjnego wymagane są dwa warunki: musi być wystarczająca ilość tlenu i odpowiednia temperatura wymagana do aktywacji utleniania.
Filtr jest nieodnawialny, wbudowany w pojazd – nowy stan nie może zostać przywrócony, ponieważ niepalne składniki pozostają w filtrze, a ich masa wzrasta.
Tlen jest dostępny w spalinach silnika wysokoprężnego, ponieważ silnik ma wysoki stosunek powietrza do paliwa, nawet przy pełnym obciążeniu λ > 1. Wymagana lokalna temperatura prawie 600°C jest osiągana przez spaliny tylko na drodze i autostradzie. Wartość osiągalna w cyklu miejskim wynosi około 300°C
Dlatego trudno uzyskać regenerację (wymagane warunki temperatury) zamiast filtrowania.

Jak sprawdzić DPF?
Weryfikacja DPF w samochodzie jest bardzo prosta, jedyne, co trzeba zrobić, to sprawdzić koniec rury wydechowej. Jeśli jest czysty, filtr DPF działa prawidłowo. Jeśli jest czarny w środku, to coś jest nie tak lub po prostu filtra nie ma.

Czyszczenie czy zakup nowego?
Bardzo często pada pytanie, co należy zrobić: oczyścić DPF czy kupić nowy? Odpowiedź nie jest łatwa, wszystko zależy od stanu filtra. Najpierw musimy sprawdzić, czy są jakieś uszkodzenia lub stopienia w ceramice. Jeśli mamy pewność, że filtr cząstek stałych nie stanowi problemu, powinniśmy zdecydować się na czyszczenie.
Jeśli filtr cząstek stałych wymaga oczyszczenia, zawsze konieczne jest przeprowadzenie tej procedury w zamkniętej pętli, ponieważ cząsteczki opuszczające DPF nie mogą przedostać się do kanału ściekowego z powodu trudnych do usunięcia materiałów i niespalonych węglowodorów. Ważnym aspektem jest też zachowanie integralności filtra, dlatego warto stosować materiały i rozpuszczalniki, które nie szkodzą wkładce ceramicznej, i wybrać metodę czyszczenia, która nie powoduje mechanicznego uszkodzenia filtra. Biorąc pod uwagę stan filtra, należy podjąć decyzję o wymaganej skuteczności czyszczenia, ponieważ istnieją przypadki, kiedy procedury czyszczenia bez przepływu przeciwbieżnego nie są wystarczająco skuteczne.
Najbardziej rozpowszechnioną metodą czyszczenia, która może być stosowana z dobrą skutecznością, jest przeciwprądowe mycie cieczy po moczeniu. Podczas namaczania należy uważać, aby nie używać kwaśnych chemikaliów, ponieważ filtr cząstek stałych może być również katalizatorem, a substancje osadzone na jego powierzchni są uszkadzane przez związki kwasowe.
Po namoczeniu następuje płukanie przeciwprądowe. Ciecz o niskim ciśnieniu, ale o dużej objętości musi krążyć w układzie zamkniętym. Czas trwania czyszczenia zależy od wielkości filtra cząstek stałych i stopnia zatykania. Po umyciu następuje suszenie, ponieważ woda i środek czyszczący muszą zostać usunięte z filtra cząstek stałych.