Qué es un filtro de partículas, su estructura y principio de funcionamiento.

Con la introducción de las normas ambientales, a partir de 2009, todos los automóviles con motores de combustión interna de encendido automático deben estar equipados con filtros de partículas. Considere por qué son necesarios, cómo funcionan y cómo cuidarlos.

¿Qué es un filtro de partículas y cómo funciona?

El mismo concepto de filtro indica que la pieza está involucrada en el proceso de limpieza. A diferencia de un filtro de aire, se instala un filtro de partículas en el sistema de escape. La pieza está diseñada para minimizar la emisión de sustancias nocivas a la atmósfera.

Dependiendo de la calidad del producto y de los elementos filtrantes, esta pieza es capaz de eliminar hasta el 90 por ciento del hollín del escape después de la combustión del combustible diesel. El trabajo del Consejo de la Federación se desarrolla en dos etapas:

1. Eliminación de hollín. Los elementos filtrantes permeables al humo atrapan las partículas. Se asientan en las células del material. Esta es la tarea principal del filtro.
2. Regeneración. Este es un procedimiento para limpiar las células del hollín acumulado. Se produce cuando el motor comienza a perder potencia con sistemas asociados útiles. En otras palabras, la regeneración es la restauración de la limpieza de la superficie celular. Diferentes modificaciones utilizan su propia tecnología para limpiar el hollín.

¿Dónde se encuentra un filtro de partículas y para qué sirve?

Dado que SF participa en la limpieza del escape, se instala en el sistema de escape de un automóvil propulsado por un motor diesel. Cada fabricante equipa sus automóviles con un sistema que puede diferir de los análogos de otras marcas. Por esta razón, no existe una regla estricta sobre dónde debe estar el filtro.

En algunos automóviles, el hollín se usa junto con un catalizador, que se instala en todos los automóviles modernos equipados con un motor de gasolina. En este caso, el filtro puede estar delante o detrás del catalizador.

Algunos fabricantes (por ejemplo Volkswagen) han creado filtros de combinación que combinan las funciones de un filtro y un catalizador. Gracias a esto, la limpieza del escape de un motor diesel no difiere de un análogo de gasolina. A menudo, estas piezas se instalan inmediatamente después del colector de escape para que la temperatura de los gases de escape garantice la reacción química adecuada para neutralizar las sustancias nocivas.

Dispositivo de filtro

En la versión clásica, el dispositivo DPF es muy similar al convertidor catalítico. Tiene la forma de un matraz de metal, solo que en su interior hay un elemento filtrante duradero con una estructura celular. Este elemento suele estar hecho de cerámica. El cuerpo del filtro tiene mucha malla de 1 mm.

En versiones combinadas, los elementos catalizadores y el elemento filtrante se colocan en un módulo. Además, una sonda lambda, sensores de presión y temperatura de los gases de escape están instalados en dichas partes. Todas estas piezas garantizan la eliminación más eficaz de las partículas nocivas del escape.

Características del funcionamiento y funcionamiento del filtro de partículas.

La vida útil de los filtros de partículas depende directamente de las condiciones de funcionamiento del vehículo. Dependiendo de esto, el propietario del automóvil debe verificar el estado del filtro cada 50-200 mil kilómetros. Si el automóvil funciona en condiciones urbanas y, a menudo, se encuentra en atascos de tráfico, la vida útil del filtro será menor en comparación con el análogo instalado en un automóvil que funciona en condiciones más livianas (viajes de larga distancia por la carretera). Por esta razón, el indicador de horas de motor de la unidad de potencia juega un papel importante.

Dado que un filtro de partículas obstruido reduce el rendimiento del motor, todos los automovilistas necesitan regenerar periódicamente el sistema de escape. También es de gran importancia el cumplimiento de las normas de sustitución del aceite de motor. Por lo tanto, el propietario del automóvil debe cumplir estrictamente las recomendaciones del fabricante del automóvil.

Selección de gasóleo

Al igual que el convertidor catalítico que se encuentra en los vehículos de gasolina modernos, el filtro de partículas puede dañarse gravemente si el propietario del automóvil usa el aceite de motor incorrecto. En este caso, el lubricante puede ingresar a los cilindros y quemarse durante la carrera.

En este caso, se liberará una gran cantidad de hollín (esto depende del volumen de aceite entrante), que no debería estar presente en el sistema de escape del automóvil. Este hollín entra en las celdas del filtro y forma depósitos sobre ellas. Para los motores diesel, la Asociación de Fabricantes Europeos de Automóviles ha establecido un estándar de aceite de motor que cumple con los requisitos de un estándar ambiental de al menos Euro4.

El paquete con dicho aceite se etiquetará como C (con índices del 1 al 4). Dichos aceites están diseñados específicamente para vehículos equipados con un sistema de purificación o postratamiento de gases de escape. Debido a esto, aumenta la vida útil del filtro de partículas.

Limpieza automática

Durante el funcionamiento de la unidad de potencia, se pueden iniciar procesos físicos que limpian automáticamente el filtro de partículas de los depósitos de carbón. Esto sucede cuando los gases de escape que ingresan al tanque del filtro se calientan a +500 grados o más. Durante la llamada autolimpieza pasiva, el medio incandescente oxida el hollín y se desprende de la superficie de las celdas.

Pero para que este proceso comience, el motor debe funcionar a cierta velocidad durante mucho tiempo. Cuando el automóvil está en un atasco de tráfico y, a menudo, viaja distancias cortas, los gases de escape no tienen tiempo de calentarse tanto. Como resultado, el hollín se acumula en el filtro.

Para ayudar a los conductores que operan sus automóviles en este modo, los fabricantes de varios productos químicos para automóviles han desarrollado aditivos especiales antihollín. Su uso le permite comenzar la autolimpieza del filtro a una temperatura de los gases de escape dentro de los +300 grados.

Algunos automóviles modernos están equipados con un sistema de regeneración forzada. Inyecta algo de combustible que se enciende en el convertidor catalítico. Debido a esto, el filtro de partículas se calienta y se elimina la placa. Este sistema funciona en base a sensores de presión instalados antes y después del filtro de partículas. Cuando hay una gran diferencia entre las lecturas de estos sensores, se activa el sistema de regeneración.

Algunos fabricantes, por ejemplo, Peugeot, Citroen, Ford, Toyota, en lugar de una porción adicional de combustible para calentar el filtro, usan un aditivo especial, que se encuentra en un tanque separado. Este aditivo contiene cerio. El sistema de regeneración añade periódicamente esta sustancia a los cilindros. El aditivo calienta a la fuerza los gases de escape a una temperatura de aproximadamente 700-900 grados. Si el automóvil está equipado con una variación de dicho sistema, no necesita hacer nada para limpiar el filtro de partículas.

Filtros de partículas de tipo cerrado DPF

Los filtros de partículas diésel de diseño moderno se dividen en dos tipos:

• filtros dpf de tipo cerrado;
• filtros fap con función de regeneración del elemento filtrante.

La primera categoría incluye elementos con interior de panal cerámico, como en un convertidor catalítico. Se aplica una fina capa de titanio a sus paredes. La eficiencia de dicha pieza depende de la temperatura de escape; solo en este caso se producirá una reacción química para neutralizar el monóxido de carbono. Por esta razón, estos modelos se instalan lo más cerca posible del colector de escape.

Cuando se deposita sobre un panal de cerámica con un recubrimiento de titanio, el hollín y el monóxido de carbono se oxidan (la temperatura a la que ocurre la reacción debe ser de varios cientos de grados). La presencia de sensores permite diagnosticar un mal funcionamiento del filtro a tiempo, sobre lo cual el conductor recibirá una notificación de la ECU sobre el orden del automóvil.

Filtros de partículas de tipo cerrado FAP con función de regeneración

Los filtros FAP también son de tipo cerrado. Solo se diferencian de los anteriores por la función de autolimpieza. El hollín no se acumula en tales matraces. Las celdas de estos elementos están recubiertas con un reactivo especial que reacciona con el humo caliente y elimina por completo las partículas del tracto de escape a altas temperaturas.

Algunos automóviles modernos están equipados con un sistema de lavado especial que inyecta un reactivo en el momento adecuado cuando el automóvil se está moviendo, por lo que el hollín ya se elimina en las primeras etapas de formación.

 A veces, en lugar de un aditivo, se usa una porción adicional de combustible, que se quema en el propio filtro, aumentando la temperatura dentro del matraz. Como resultado de la combustión, todas las partículas se eliminan por completo del filtro.

Regeneración del filtro de partículas

Al quemar combustible diesel, se libera una gran cantidad de partículas. Con el tiempo, estas sustancias se depositan en el interior de los canales de hollín, por lo que se obstruyen.

Si se llena con combustible en mal estado, existe una alta probabilidad de que se acumule una gran cantidad de azufre en el elemento filtrante. Evita la combustión de alta calidad del solarium, promueve la reacción oxidativa en el sistema de escape, por lo que sus partes fallarán más rápido.

Sin embargo, también puede producirse una rápida contaminación del filtro de partículas debido a un ajuste inadecuado del motor diesel. Otra razón es la combustión incompleta de la mezcla de aire y combustible, por ejemplo, debido a una boquilla defectuosa.

¿Qué es la regeneración?

La regeneración del filtro significa limpiar o reconstruir las celdas de filtro obstruidas. El procedimiento en sí depende del modelo de filtro. Y también sobre cómo el fabricante de automóviles ha configurado este proceso.

En teoría, el hollín no puede obstruirse por completo, ya que en él deben tener lugar reacciones químicas. Pero en la práctica, esto sucede a menudo (las razones se indican un poco más arriba). Por esta razón, los fabricantes han desarrollado una función de autolimpieza.

Hay dos algoritmos para realizar la regeneración:

• Activo;
• Pasivo

Si el vehículo no puede limpiar el catalizador y el filtro por sí solo, puede realizar este procedimiento usted mismo. Será necesario en los siguientes casos:

• El automóvil rara vez recorre largas distancias (el escape no tiene tiempo de calentarse a la temperatura deseada);
• El motor de combustión interna se amortiguó durante el proceso de regeneración;
• Sensores defectuosos: la ECU no recibe los pulsos requeridos, por lo que el procedimiento de limpieza no se enciende;
• Con un nivel de combustible bajo, no se produce la regeneración, ya que requiere una cantidad adicional de diesel;
• Mal funcionamiento de la válvula EGR (ubicada en el sistema de recirculación de gases de escape).

Un signo de un filtro obstruido es una fuerte disminución en la potencia de la unidad de potencia. En este caso, lavar el elemento filtrante con la ayuda de productos químicos especiales ayudará a resolver el problema.

El filtro de partículas no requiere limpieza mecánica. Basta con quitar la pieza del sistema de escape y cerrar uno de los orificios. Además, se vierte un emulador universal en el recipiente. Ayuda a eliminar la placa sin tener que comprar una pieza nueva. El líquido debe cubrir completamente la superficie contaminada. Durante 12 horas, la pieza debe agitarse periódicamente para que el hollín se retrase mejor.

Después de usar el limpiador, la pieza se lava con agua corriente.  

Regeneración pasiva

Este proceso se realiza mientras el motor está funcionando bajo carga. Cuando el automóvil circula por la carretera, la temperatura del escape en el filtro se eleva a unos 400 grados. Estas condiciones provocan una reacción química para oxidar el hollín.

Durante el proceso de regeneración, se genera dióxido de nitrógeno en dichos filtros. Esta sustancia actúa sobre los compuestos de carbono que forman el hollín. Este proceso forma óxido nítrico junto con monóxido de carbono. Además, debido a la presencia de oxígeno en la cavidad, estas dos sustancias entran en reacción con ella, como resultado de lo cual se forman otros dos compuestos: CO₂ y dióxido de nitrógeno.

Debe tenerse en cuenta que dicho proceso no siempre es igualmente efectivo, por lo tanto, periódicamente es necesario realizar una limpieza forzada del hollín dpf.

Regeneración activa

Para evitar que el filtro de partículas falle y no tener que cambiarlo por uno nuevo, es necesario limpiar periódicamente la superficie activa del catalizador. En el tráfico urbano o en viajes de corta distancia, es imposible proporcionar una limpieza pasiva del catalizador.

En este caso, es necesario iniciar un procedimiento activo o forzado. Su esencia se reduce a lo siguiente. La válvula Ugr se cierra (si es necesario, se realizan ajustes en el funcionamiento de la turbina). Además de la porción principal de combustible, se forma una cierta cantidad de mezcla de aire y combustible.

Se alimenta al cilindro, en el que se quema parcialmente. El resto de la mezcla ingresa al colector de escape y al catalizador. Allí se quema y la temperatura de escape aumenta: se forma el efecto de un alto horno con el ventilador encendido. Gracias a este efecto, las partículas acumuladas en las celdas del catalizador se queman.

Este procedimiento es necesario para que la reacción química continúe en el convertidor catalítico. Esto permitirá que entre menos hollín en el filtro, lo que a su vez aumentará la vida útil del filtro de partículas.

Además de limpiar el catalizador, la combustión de una porción adicional de VTS fuera del motor aumenta la temperatura en el propio circuito de filtrado, lo que también contribuye parcialmente a su limpieza.

El conductor se entera de que la electrónica está realizando este procedimiento para aumentar brevemente la velocidad de ralentí durante un viaje largo. Como resultado de esta autolimpieza, saldrá humo más oscuro del tubo de escape (esta es la norma, ya que el hollín se elimina del sistema).

Por qué puede fallar la regeneración y cómo hacer una limpieza manual

Hay varias razones por las que el filtro de partículas no se regenera. Por ejemplo:

• Viajes cortos, por lo que el proceso no tiene tiempo para iniciar;
• La regeneración se interrumpe por parada del motor;
• Uno de los sensores no transmite lecturas o no hay ninguna señal de él;
• Bajo nivel de combustible o aditivos en el tanque. El sistema determina cuánto combustible o aditivo antipartículas se necesita para una regeneración completa. Si el nivel es bajo, el proceso no se iniciará;
• Mal funcionamiento de la válvula EGR.

Si la máquina se utiliza en condiciones en las que no se inicia la autolimpieza, el filtro de partículas se puede limpiar manualmente. En este caso, debe retirarse del vehículo. A continuación, se debe tapar una salida con un tapón y se vierte líquido de lavado en la otra. Periódicamente, el filtro se debe sacudir para romper el hollín.

Es necesario asignar aproximadamente 12 horas para lavar el filtro. Después de este tiempo, el lavado se drena y el filtro se lava con agua corriente limpia. Aunque este procedimiento se puede realizar de forma independiente, es mejor llevar el automóvil a una estación de servicio para combinarlo con el diagnóstico de todo el sistema de escape. En este caso, no es necesario dedicar tanto tiempo. Por ejemplo, algunas estaciones de servicio cuentan con equipos especiales que simulan el proceso de regeneración de filtros por quema forzada de hollín. Se puede utilizar un calentador especial e inyección de combustible, que simula el funcionamiento de un sistema de regeneración.

Causas del aumento de la formación de hollín

El parámetro clave que afecta a la limpieza del filtro de partículas es la mala calidad del combustible. El combustible diesel de esta calidad puede tener una gran cantidad de azufre en la duela, lo que no solo evita que el combustible se queme por completo, sino que también provoca una reacción oxidativa del metal. Si se notó que después de un reabastecimiento de combustible reciente, el sistema inicia la regeneración con más frecuencia, entonces es mejor buscar otro reabastecimiento de combustible.

Además, la cantidad de hollín en el filtro depende de la configuración de la propia unidad de potencia. Por ejemplo, cuando la inyección ocurre incorrectamente (no rocía, sino que arroja chorros, por lo que se forma una mezcla no homogénea de aire y combustible en una parte de la cámara, enriquecida).

Cómo cuidar un filtro de partículas

Al igual que otras partes que están sujetas a estrés, el filtro de partículas también necesita un mantenimiento periódico. Por supuesto, si el motor, el sistema de combustible y todos los sensores están configurados correctamente en el automóvil, entonces se formará menos hollín en el hollín y la regeneración ocurrirá de la manera más eficiente posible.

Sin embargo, no es necesario esperar a que se encienda la luz de error del motor en el tablero para verificar el estado de la celda de partículas. El diagnóstico del automóvil ayudará en las primeras etapas a determinar la obstrucción del SF.

Su vida útil se puede prolongar mediante el uso de un enjuague o limpiador especial, que le permite eliminar de forma rápida y segura los depósitos de hollín del filtro.

Vida útil y sustitución del filtro de partículas

A pesar del inicio de la limpieza automática, el filtro de partículas aún queda inutilizable. La razón de esto es el trabajo constante en la zona de alta temperatura, y durante la regeneración esta cifra aumenta significativamente.

Por lo general, con el funcionamiento adecuado del motor y el uso de combustible de alta calidad, el filtro puede moverse unos 200 mil kilómetros. Pero en algunas regiones, el combustible de alta calidad no siempre está disponible, por lo que es necesario prestar atención al estado del filtro de partículas antes, por ejemplo, cada 100 000 km.

Hay veces que el filtro se mantiene intacto incluso con una tirada de 500 mil. De una forma u otra, cada automovilista debe prestar atención de forma independiente al comportamiento del vehículo. Un factor clave indicativo de problemas con un filtro de partículas es una disminución significativa en la potencia del motor. Además, el motor comenzará a tomar mucho aceite y puede aparecer humo azul del sistema de escape y un sonido poco característico en el funcionamiento del motor de combustión interna.

¿Se puede quitar el filtro de partículas?

Si lo dices, entonces es real hacerlo. Solo la segunda pregunta: ¿cuál es el punto si el automóvil en este caso no cumple con los estándares ambientales? Además, la unidad de control electrónico está configurada para controlar el funcionamiento de este elemento. Si lo quita del sistema, se producirá una falla permanente del software en la electrónica.

Algunos dan este paso y ponen un problema por las siguientes razones:

• No habrá necesidad de reparar una pieza adicional de la máquina;
• Un filtro de partículas nuevo es bastante caro;
• El consumo de combustible se reduce ligeramente, ya que no se realizará el proceso de regeneración;
• Ligeramente, pero aún así, la potencia del motor aumentará.

Sin embargo, esta solución tiene muchas más desventajas:

• El primero es el incumplimiento de las normas ambientales;
• El color del escape cambiará notablemente, lo que creará un problema en una gran ciudad, especialmente en verano y en atascos (de todos modos no hay suficiente aire, y luego un automóvil que sopla cerca te obliga a encender la circulación de aire dentro del automóvil);
• Puede olvidarse de los viajes a los países de la UE, porque el automóvil no podrá cruzar la frontera;
• La desactivación de algunos sensores provocará un mal funcionamiento del software de la unidad de control. Para resolver el problema, deberá volver a escribir la ECU. El costo del firmware es alto y las consecuencias pueden ser impredecibles. Restablecer los datos en la unidad de control generará muchas preguntas que no permitirán vender el automóvil a un precio aceptable.

Estos son solo algunos de los aspectos negativos de la muesca DPF. Pero deberían ser suficientes para dejar la idea y empezar a restaurar, limpiar o comprar un nuevo filtro de partículas.

En lugar de una conclusión

Decidir si quitar el filtro de partículas del sistema de escape de un vehículo es una decisión personal de cada conductor. Si en el caso de los autos viejos este problema se resuelve a nivel de fábrica (los SF rara vez se encuentran), entonces algunos autos de nueva generación no funcionarán en absoluto sin él. Y la cantidad de tales autos no está disminuyendo, porque aún no se ha lanzado un reemplazo digno para el motor diesel.

Es mejor no experimentar con automóviles equipados con sistemas electrónicos complejos, ya que si hay un error constante, la ECU puede entrar en modo de emergencia.

Para obtener más información sobre el filtro de partículas, vea el video:

Filtro de partículas, regeneración: ¿qué es y cómo funciona?

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Además, ofrecemos un vídeo detallado de cómo se regenera el filtro de partículas:

Antes de cortar el filtro de partículas, mira este video.

Preguntas y respuestas

¿Se puede limpiar el filtro de partículas? Para hacer esto, debe quitarlo, llenarlo con un líquido de limpieza especial y después de aproximadamente 8 horas enjuagarlo y colocarlo en su lugar. El lavado también se puede realizar sin quitar la pieza del automóvil.

¿Con qué frecuencia necesita cambiar el filtro de partículas? Cualquier filtro de partículas está obstruido. Por lo general, su reemplazo se requiere en promedio después de 200 mil kilómetros, pero esto está influenciado por la calidad del combustible, la composición de la cooperación técnico-militar y el número de horas de operación.

¿Puedo conducir sin filtro de partículas? Técnicamente, esto no afectará negativamente al automóvil. Pero la electrónica solucionará constantemente el error y el escape no cumplirá con los estándares ecológicos.