Kas yra kietųjų dalelių filtras, jo struktūra ir veikimo principas

Įvedus aplinkosaugos standartus, nuo 2009 m., visi automobiliai su savaime užsidegančiais vidaus degimo varikliais turi būti aprūpinti kietųjų dalelių filtrais. Apsvarstykite, kodėl jie reikalingi, kaip jie veikia ir kaip jais rūpintis.

Kas yra kietųjų dalelių filtras ir kaip jis veikia?

Pati filtro sąvoka rodo, kad detalė dalyvauja valymo procese. Skirtingai nuo oro filtro, kietųjų dalelių filtras yra sumontuotas išmetimo sistemoje. Dalis skirta sumažinti kenksmingų medžiagų išmetimą į atmosferą.

Atsižvelgiant į gaminio ir filtro elementų kokybę, ši dalis gali sudeginti dyzelinį kurą iki 90 procentų suodžių iš išmetamųjų dujų. Federacijos taryba dirba dviem etapais:

1. Suodžių pašalinimas. Dūmus praleidžiantys filtro elementai sulaiko kietąsias daleles. Jie nusėda medžiagos ląstelėse. Tai yra pagrindinė filtro užduotis.
2. Regeneracija. Tai ląstelių valymo nuo susikaupusių suodžių procedūra. Jis gaminamas, kai su tinkamomis naudoti sistemomis variklis pradeda prarasti galią. Kitaip tariant, regeneracija yra ląstelės paviršiaus švaros atkūrimas. Skirtingose ​​modifikacijose suodžių valymui naudojama sava technologija.

Kur yra kietųjų dalelių filtras ir kam jis skirtas?

Kadangi SF užsiima valymu išmetamosiose dujose, jis sumontuotas transporto priemonės, varomos dyzeliniu varikliu, išmetimo sistemoje. Kiekvienas gamintojas savo automobilius aprūpina sistema, kuri gali skirtis nuo kitų markių analogų. Dėl šios priežasties nėra griežtos taisyklės, kur turėtų būti filtras.

Kai kuriuose automobiliuose suodžiai naudojami kartu su katalizatoriumi, kuris sumontuotas visuose šiuolaikiniuose automobiliuose, kuriuose įrengtas benzininis variklis. Tokiu atveju filtras gali būti arba prieš katalizatorių, arba po jo.

Kai kurie gamintojai (pavyzdžiui, „Volkswagen“) sukūrė kombinuotus filtrus, kurie sujungia filtro ir katalizatoriaus funkcijas. Dėl to dyzelinio variklio išmetamųjų dujų švara nesiskiria nuo benzino analogo. Dažnai tokios dalys montuojamos iškart po išmetimo kolektoriaus, kad išmetamųjų dujų temperatūra užtikrintų tinkamą cheminę reakciją kenksmingoms medžiagoms neutralizuoti.

Filtruoti įrenginį

Klasikinėje versijoje DPF įrenginys labai panašus į katalizatorių. Jis turi metalinės kolbos formą, tik jos viduje yra patvarus filtravimo elementas su ląstelių struktūra. Šis elementas dažnai gaminamas iš keramikos. Filtro korpusas turi daug 1 mm akių.

Kombinuotose versijose katalizatoriaus elementai ir filtro elementai dedami į vieną modulį. Be to, tokiose dalyse yra lambda zondas, slėgio ir išmetamųjų dujų temperatūros jutikliai. Visos šios dalys užtikrina efektyviausią kenksmingų dalelių pašalinimą iš išmetamųjų dujų.

Kietųjų dalelių filtro veikimo ir veikimo ypatumai

Kietųjų dalelių filtrų tarnavimo laikas tiesiogiai priklauso nuo transporto priemonės eksploatavimo sąlygų. Priklausomai nuo to, automobilio savininkas turi tikrinti filtro būklę kas 50-200 tūkstančių kilometrų. Jei automobilis eksploatuojamas miesto sąlygomis ir dažnai atsiduria kamščiuose, tai filtro tarnavimo laikas bus mažesnis, lyginant su analogu, sumontuotu lengvesnėmis sąlygomis eksploatuojamame automobilyje (tolimos kelionės greitkeliu). Dėl šios priežasties jėgos agregato variklio darbo valandų rodiklis vaidina svarbų vaidmenį.

Kadangi užsikimšęs kietųjų dalelių filtras mažina variklio našumą, kiekvienas vairuotojas turi periodiškai atnaujinti išmetimo sistemą. Taip pat labai svarbu laikytis variklio alyvos keitimo taisyklių. Todėl automobilio savininkas turi griežtai laikytis automobilio gamintojo rekomendacijų.

Dyzelino pasirinkimas

Kaip ir katalizatorius, esantis šiuolaikinėse benzininėse transporto priemonėse, taip ir dyzelino kietųjų dalelių filtras gali būti rimtai pažeistas, jei automobilio savininkas naudos netinkamą variklio alyvą. Tokiu atveju tepalas gali patekti į cilindrus ir sudegti eigos metu.

Tokiu atveju išsiskirs didelis kiekis suodžių (tai priklauso nuo įeinančios alyvos kiekio), kurių neturėtų būti automobilio išmetimo sistemoje. Šie suodžiai patenka į filtro ląsteles ir ant jų susidaro nuosėdos. Dyzeliniams varikliams Europos automobilių gamintojų asociacija nustatė variklinės alyvos standartą, atitinkantį ne žemesnio kaip Euro4 aplinkosaugos standarto reikalavimus.

Pakuotė su tokiu aliejumi bus pažymėta C (su indeksais nuo 1 iki 4). Tokios alyvos skirtos specialiai transporto priemonėms, kuriose įrengta išmetamųjų dujų papildomo apdorojimo arba valymo sistema. Dėl to pailgėja kietųjų dalelių filtro tarnavimo laikas.

Automatinis valymas

Maitinimo bloko veikimo metu gali būti pradėti fiziniai procesai, kurie automatiškai išvalo kietųjų dalelių filtrą nuo anglies nuosėdų. Taip atsitinka, kai į filtro baką patenkančios išmetamosios dujos įkaista iki +500 laipsnių ir daugiau. Vadinamojo pasyvaus automatinio valymo metu suodžiai oksiduojami kaitinamosios terpės ir atitrūksta nuo ląstelių paviršiaus.

Bet kad šis procesas prasidėtų, variklis turi veikti tam tikru greičiu ilgą laiką. Automobiliui atsidūrus spūstyje ir dažnai nuvažiuojant trumpus atstumus, išmetamosios dujos nespėja taip sušilti. Dėl to filtre kaupiasi suodžiai.

Siekdami padėti vairuotojams, eksploatuojantiems automobilius šiuo režimu, įvairių autochemijos gaminių gamintojai sukūrė specialius priedus nuo suodžių. Jų naudojimas leidžia pradėti automatinį filtro valymą, kai išmetamųjų dujų temperatūra neviršija +300 laipsnių.

Kai kuriuose šiuolaikiniuose automobiliuose sumontuota priverstinio regeneravimo sistema. Jis įpurškia šiek tiek degalų, kurie užsidega katalizatoriuje. Dėl to kietųjų dalelių filtras įkaista ir pašalinamos apnašos. Ši sistema veikia slėgio jutiklių, sumontuotų prieš ir po kietųjų dalelių filtro, pagrindu. Esant dideliam skirtumui tarp šių jutiklių rodmenų, įsijungia regeneravimo sistema.

Kai kurie gamintojai, pavyzdžiui, Peugeot, Citroen, Ford, Toyota, vietoj papildomos degalų porcijos filtrui pašildyti naudoja specialų priedą, kuris yra atskirame bake. Šiame priede yra cerio. Regeneracinė sistema periodiškai prideda šios medžiagos į cilindrus. Priedas priverstinai įkaitina išmetamąsias dujas iki maždaug 700-900 laipsnių temperatūros. Jei automobilyje yra tokios sistemos variantas, jam nereikia nieko daryti norint išvalyti kietųjų dalelių filtrą.

DPF uždaro tipo kietųjų dalelių filtrai

Šiuolaikinio dizaino dyzelino dalelių filtrai skirstomi į du tipus:

• dpf uždaro tipo filtrai;
• filtrai su filtro elemento regeneravimo funkcija.

Pirmoji kategorija apima elementus, kurių viduje yra keraminis koris, kaip katalizatoriuje. Ant jų sienų uždedamas plonas titano sluoksnis. Tokios dalies efektyvumas priklauso nuo išmetamųjų dujų temperatūros - tik šiuo atveju įvyksta cheminė reakcija anglies monoksidui neutralizuoti. Dėl šios priežasties šie modeliai montuojami kuo arčiau išmetimo kolektoriaus.

Nusodinus ant keraminio korio su titano danga, suodžiai ir anglies monoksidas oksiduojasi (reakcijos temperatūra turi būti keli šimtai laipsnių). Esant jutikliams, galima laiku diagnozuoti filtro veikimo sutrikimus, apie kuriuos vairuotojas gaus pranešimą iš ECU apie automobilio tvarkingumą.

FAP uždaro tipo kietųjų dalelių filtrai su regeneravimo funkcija

FAP filtrai taip pat yra uždaro tipo. Tik jie skiriasi nuo ankstesnių savaiminio išsivalymo funkcija. Suodžiai tokiose kolbose nesikaupia. Šių elementų ląstelės yra padengtos specialiu reagentu, kuris reaguoja su karštais dūmais ir visiškai pašalina daleles iš išmetimo takų esant aukštai temperatūrai.

Kai kuriuose šiuolaikiniuose automobiliuose yra įrengta speciali plovimo sistema, kuri tinkamu metu, kai automobilis juda, įpurškia reagento, dėl kurio suodžiai pašalinami jau ankstyvose formavimo stadijose.

 Kartais vietoj priedo naudojama papildoma kuro dalis, kuri išdega pačiame filtre, padidindama temperatūrą kolbos viduje. Dėl degimo visos dalelės visiškai pašalinamos iš filtro.

Kietųjų dalelių filtro regeneracija

Deginant dyzelinį kurą išsiskiria didelis kietųjų dalelių kiekis. Laikui bėgant, šios medžiagos nusėda vidinėje suodžių kanalų dalyje, nuo kurios jie užsikemša.

Jei pripildote blogo kuro, yra didelė tikimybė, kad filtro elemente susikaups didelis sieros kiekis. Tai apsaugo nuo kokybiško dyzelinio kuro degimo, skatina oksidacinę reakciją išmetimo sistemoje, dėl kurios jo dalys suges greičiau.

Tačiau dėl netinkamo dyzelinio variklio sureguliavimo taip pat gali greitai užteršti kietųjų dalelių filtrą. Kita priežastis yra nevisiškas oro ir kuro mišinio degimas, pavyzdžiui, dėl sugedusio purkštuko.

Kas yra regeneracija?

Filtro regeneravimas reiškia užsikimšusių filtro elementų valymą arba atstatymą. Pati procedūra priklauso nuo filtro modelio. Taip pat apie tai, kaip automobilio gamintojas nustatė šį procesą.

Teoriškai suodžiai negali visiškai užsikimšti, nes juose turi vykti cheminės reakcijos. Tačiau praktiškai taip dažnai nutinka (priežastys nurodomos šiek tiek aukščiau). Dėl šios priežasties gamintojai sukūrė savaiminio išsivalymo funkciją.

Yra du regeneravimo atlikimo algoritmai:

• Aktyvus;
• Pasyvus.

Jei transporto priemonė negali pati išvalyti katalizatoriaus ir filtro, šią procedūrą galite atlikti patys. Tai bus reikalinga šiais atvejais:

• Automobilis retai važiuoja didelius atstumus (išmetamosios dujos nespėja sušilti iki norimos temperatūros);
• Regeneravimo proceso metu vidaus degimo variklis buvo prislopintas;
• Sugedę jutikliai - ECU negauna reikiamų impulsų, todėl valymo procedūra neįsijungia;
• Esant žemam degalų lygiui, regeneracija nevyksta, nes tam reikia papildomo dyzelino kiekio;
• EGR vožtuvo veikimo sutrikimas (yra išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistemoje).

Užsikimšusio filtro požymis yra staigus energijos bloko galios sumažėjimas. Šiuo atveju filtro elemento plovimas specialių chemikalų pagalba padės išspręsti problemą.

Kietųjų dalelių filtrą nereikia mechaniškai valyti. Pakanka pašalinti dalį iš išmetimo sistemos ir uždaryti vieną iš skylių. Toliau universalus emuliatorius pilamas į talpyklą. Tai padeda pašalinti apnašas, nereikia pirkti naujos detalės. Skystis turi visiškai padengti užterštą paviršių. 12 valandų dalis turi būti periodiškai purtoma, kad suodžiai geriau atsiliktų.

Panaudojus valiklį, dalis nuplaunama tekančiu vandeniu.  

Pasyvi regeneracija

Šis procesas atliekamas varikliui dirbant apkrova. Kai automobilis važiuoja keliu, filtro išmetamųjų dujų temperatūra pakyla iki maždaug 400 laipsnių. Šios sąlygos sukelia cheminę reakciją suodžių oksidavimui.

Regeneracijos procese tokiuose filtruose susidaro azoto dioksidas. Ši medžiaga veikia anglies junginius, kurie sudaro suodžius. Šio proceso metu kartu su anglies monoksidu susidaro azoto oksidas. Be to, dėl to, kad ertmėje yra deguonies, šios dvi medžiagos su ja reaguoja, todėl susidaro dar du junginiai: CO₂ ir azoto dioksidas.

Verta paminėti, kad toks procesas ne visada vyksta vienodai efektyviai, todėl periodiškai būtina priverstinai valyti suodžius dpf.

Aktyvus regeneravimas

Kad kietųjų dalelių filtras nesugestų ir jo nereikėtų keisti nauju, būtina periodiškai valyti aktyvųjį katalizatoriaus paviršių. Miesto eisme ar nedideliais atstumais neįmanoma pasyviai išvalyti katalizatoriaus.

Tokiu atveju būtina pradėti aktyvią ar priverstinę procedūrą. Jo esmė susiveda į šiuos dalykus. Ugr vožtuvas užsidaro (jei reikia, koreguojami turbinos veikimas). Be pagrindinės kuro dalies, susidaro tam tikras oro ir kuro mišinio kiekis.

Jis tiekiamas į cilindrą, kuriame iš dalies išdega. Likęs mišinio kiekis patenka į išmetimo kolektorių ir patenka į katalizatorių. Ten jis perdega ir pakyla išmetamųjų dujų temperatūra - susidaro aukštakrosnės, įjungus orapūtę, poveikis. Dėl šio efekto katalizatoriaus ląstelėse susikaupusios dalelės sudeginamos.

Tokia procedūra reikalinga, kad katalizatoriuje vyktų cheminė reakcija. Tai leis į filtrą patekti mažiau suodžių, o tai savo ruožtu pailgins dalelių filtro tarnavimo laiką.

Be katalizatoriaus valymo, deginant papildomą VTS dalį už variklio, padidėja temperatūra pačioje filtro grandinėje, o tai taip pat iš dalies prisideda prie jo valymo.

Vairuotojas sužino, kad elektronika atlieka šią procedūrą trumpai padidindama tuščiosios eigos greitį ilgos kelionės metu. Dėl šio savaiminio išsivalymo iš išmetimo vamzdžio išeis tamsesni dūmai (tai yra įprasta, nes suodžiai pašalinami iš sistemos).

Kodėl regeneracija gali nepavykti ir kaip atlikti rankinį valymą

Yra keletas priežasčių, kodėl kietųjų dalelių filtras neatsinaujina. Pavyzdžiui:

• Trumpos kelionės, dėl kurių procesas nespėja pradėti;
• Regeneracija nutrūksta sustojus varikliui;
• Vienas iš jutiklių neperduoda rodmenų arba iš jo visai nėra signalo;
• Žemas degalų arba priedų lygis bake. Sistema nustato, kiek degalų ar kietųjų dalelių priedo reikia visiškam regeneravimui. Jei lygis žemas, procesas neprasidės;
• EGR vožtuvo gedimas.

Jei mašina eksploatuojama tokiomis sąlygomis, kad savaiminis išsivalymas neprasideda, kietųjų dalelių filtrą galima valyti rankiniu būdu. Tokiu atveju jį reikia išimti iš transporto priemonės. Tada vienas lizdas turi būti užkimštas kamščiu, o į kitą pilamas skalavimo skystis. Periodiškai filtrą reikia pakratyti, kad nutrūktų suodžiai.

Filtro plovimui reikia skirti apie 12 valandų. Praėjus šiam laikui, skalbiniai nusausinami, o pats filtras nuplaunamas švariu tekančiu vandeniu. Nors šią procedūrą galima atlikti ir savarankiškai, geriau nuvežti automobilį į servisą, kad tai būtų galima derinti su visos išmetimo sistemos diagnostika. Tokiu atveju nebūtina praleisti tiek daug laiko. Pavyzdžiui, kai kurios degalinės turi specialią įrangą, kuri imituoja filtrų regeneracijos procesą priverstiniu suodžių deginimu. Galima naudoti specialų šildytuvą ir kuro įpurškimą, kuris imituoja regeneracinės sistemos veikimą.

Padidėjusio suodžių susidarymo priežastys

Pagrindinis parametras, turintis įtakos kietųjų dalelių filtro švarai, yra prasta degalų kokybė. Tokios kokybės dyzelinis kuras krosnyje gali turėti didelį kiekį sieros, kuri ne tik neleidžia kurui visiškai perdegti, bet ir išprovokuoja oksidacinę metalo reakciją. Jei buvo pastebėta, kad po neseniai atlikto degalų papildymo sistema dažniau pradeda regeneraciją, tuomet geriau ieškoti kito kuro papildymo.

Taip pat suodžių kiekis filtre priklauso nuo paties maitinimo bloko nustatymų. Pavyzdžiui, kai įpurškimas įvyksta neteisingai (nepurškia, o išpurškia, dėl ko vienoje kameros dalyje susidaro nevienalytis oro ir kuro mišinys – prisodrintas).

Kaip prižiūrėti kietųjų dalelių filtrą

Kietųjų dalelių filtrą, kaip ir kitas streso paveiktas dalis, taip pat reikia periodiškai prižiūrėti. Žinoma, jei automobilyje bus tinkamai sukonfigūruotas variklis, degalų sistema ir visi jutikliai, suodžiuose susidarys mažiau suodžių, o regeneracija vyks kuo efektyviau.

Tačiau nereikia laukti, kol prietaisų skydelyje užsidegs variklio klaidos lemputė, kad būtų galima patikrinti kietųjų dalelių elemento būklę. Automobilio diagnostika padės ankstyvose stadijose nustatyti SF užsikimšimą.

Jo tarnavimo laikas gali būti pratęstas naudojant specialų praplovimą arba valiklį, kuris leidžia greitai ir saugiai pašalinti suodžių nuosėdas iš filtro.

Tarnavimo laikas ir kietųjų dalelių filtro keitimas

Nepaisant automatinio valymo pradžios, kietųjų dalelių filtras vis tiek tampa netinkamas naudoti. To priežastis – nuolatinis darbas aukštos temperatūros zonoje, o regeneracijos metu šis skaičius gerokai pakyla.

Paprastai, tinkamai veikiant varikliui ir naudojant aukštos kokybės degalus, filtras gali nuvažiuoti apie 200 tūkstančių kilometrų. Tačiau kai kuriuose regionuose ne visada galima įsigyti kokybiškų degalų, todėl į kietųjų dalelių filtro būklę reikia atkreipti dėmesį anksčiau, pavyzdžiui, kas 100 000 km.

Pasitaiko atvejų, kai filtras lieka nepažeistas net nuvažiavus 500 tūkst. Vienaip ar kitaip, kiekvienas vairuotojas turi savarankiškai atkreipti dėmesį į transporto priemonės elgesį. Pagrindinis veiksnys, rodantis kietųjų dalelių filtro problemas, yra reikšmingas variklio galios sumažėjimas. Taip pat variklis pradės imti daug alyvos, o iš išmetimo sistemos gali pasirodyti mėlyni dūmai bei nebūdingas garsas veikiant vidaus degimo varikliui.

Ar galima nuimti kietųjų dalelių filtrą?

Jei tik sakai, tada realu tai daryti. Tik antras klausimas - kokia prasmė, jei automobilis šiuo atveju neatitiks aplinkos standartų. Be to, elektroninis valdymo blokas sukonfigūruotas valdyti šio elemento veikimą. Jei pašalinsite jį iš sistemos, elektronikoje atsiras nuolatinis programinės įrangos gedimas.

Kai kurie žengia šį žingsnį ir užsikabina dėl šių priežasčių:

• Nebereikės aptarnauti papildomos mašinos dalies;
• Naujas kietųjų dalelių filtras yra gana brangus;
• Kuro sąnaudos šiek tiek sumažėja, nes regeneravimo procesas nebus vykdomas;
• Šiek tiek, bet vis tiek padidės variklio galia.

Tačiau šis sprendimas turi daug daugiau trūkumų:

• Pirmasis yra bet kokių aplinkos standartų nesilaikymas;
• Pastebimai pasikeis išmetamųjų dujų spalva, o tai sukels problemą didmiestyje, ypač vasarą ir kamščiuose (oro vis tiek nepakanka, o šalia jo pūpsantis automobilis priverčia oro cirkuliaciją automobilio viduje);
• Galite pamiršti keliones į ES šalis, nes automobilis nebus įleistas per sieną;
• Išjungus kai kuriuos jutiklius, valdymo bloko programinė įranga gali sugesti. Norėdami išspręsti problemą, turėsite perrašyti ECU. Programinės aparatinės įrangos kaina yra didelė, o pasekmės gali būti nenuspėjamos. Duomenų atstatymas valdymo bloke sukels daug klausimų, dėl kurių nebus įmanoma parduoti automobilio už priimtiną kainą.

Tai tik keletas neigiamų DPF pažangos aspektų. Tačiau jų turėtų pakakti, kad būtų atsisakyta idėjos ir pradėti restauruoti, valyti ar pirkti naują kietųjų dalelių filtrą.

Vietoj išvados

Kiekvieno vairuotojo asmeninis sprendimas yra nuspręsti, ar pašalinti transporto priemonės išmetimo sistemos kietųjų dalelių filtrą. Jei senų automobilių atveju ši problema bus išspręsta gamykliniu lygmeniu (SF randama retai), tai kai kurie naujos kartos automobiliai be jo visiškai neveiks. O tokių automobilių nemažėja, nes dar nėra išleistas vertas dyzelinio variklio pakaitalas.

Geriau neeksperimentuoti su automobiliais, kuriuose yra sudėtingos elektroninės sistemos, nes jei yra nuolatinė klaida, ECU gali pereiti į avarinį režimą.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie kietųjų dalelių filtrą, žiūrėkite vaizdo įrašą:

Kietųjų dalelių filtras, regeneracija - kas tai yra ir kaip jis veikia?

Video tema

Be to, siūlome išsamų vaizdo įrašą, kaip regeneruojamas kietųjų dalelių filtras:

Prieš pjaudami kietųjų dalelių filtrą, pažiūrėkite šį vaizdo įrašą.

Klausimai ir atsakymai:

Ar galima išvalyti kietųjų dalelių filtrą? Norėdami tai padaryti, turite jį išimti, užpildyti specialiu valymo skysčiu, o maždaug po 8 valandų nuplauti ir padėti atgal į vietą. Nuplovimas gali būti atliekamas ir neišimant detalės iš automobilio.

Kaip dažnai reikia keisti kietųjų dalelių filtrą? Bet koks kietųjų dalelių filtras užsikimšęs. Paprastai jį pakeisti reikia vidutiniškai nuvažiavus 200 tūkstančių kilometrų, tačiau tam įtakos turi degalų kokybė, karinio-techninio bendradarbiavimo sudėtis ir darbo valandų skaičius.

Ar galiu važiuoti be kietųjų dalelių filtro? Techniniu požiūriu tai neturės neigiamos įtakos automobiliui. Tačiau elektronika nuolat taisys klaidą, o išmetimas neatitiks ekologinių standartų.