Podobnie jak silniki benzynowe, silniki wysokoprężne są wyposażone w filtr spalin. Ale ponieważ zasada zapłonu paliwa w tych dwóch typach silników jest inna, filtry spalin dla silnika wysokoprężnego i benzynowego znacznie się od siebie różnią.
Należy zauważyć, że jeśli w układzie wydechowym silników benzynowych od dłuższego czasu montowane są katalizatory spalin, to filtry cząstek stałych zaczęto montować obowiązkowo w silnikach wysokoprężnych znacznie później – po wprowadzeniu norm środowiskowych Euro- 5.
Już z samej nazwy urządzenia wynika, że jego głównym zadaniem jest filtrowanie spalin silnika z zawartych w nim cząstek sadzy. Filtr cząstek stałych w nowoczesnych silnikach Diesla wychwytuje do 90% ilości sadzy zawartej w spalinach. Zewnętrznie filtr cząstek stałych to mały metalowy cylinder wypełniony specjalnym, odpornym na wysoką temperaturę materiałem ceramicznym. Dzięki komórkowej strukturze wypełniacza ceramicznego filtr wyłapuje najmniejsze cząsteczki powstałe w wyniku spalania. W rzeczywistości filtr DPF jest częścią tłumika zaprojektowaną do czyszczenia układu wydechowego.
Jak działa filtr cząstek stałych?
Praca filtrów cząstek stałych jest zwykle podzielona na dwa etapy: bezpośrednią filtrację spalin (wychwytywanie sadzy) oraz regenerację filtra. Na etapie wychwytywania sadzy wewnątrz filtra, w przeciwieństwie do katalizatora silnika benzynowego, nie zachodzą żadne złożone procesy chemiczne ani fizyczne. Specjalna drobnoziarnista struktura ceramiczna wewnętrznej części filtra przesiewa spaliny, zatrzymując cząsteczki sadzy na jego ściankach. Jednocześnie nawet najskuteczniejsze filtry nie są w stanie całkowicie wykluczyć wnikania sadzy do atmosfery, przepuszczając mikrocząstki o wielkości od 0,1 do 0,5 mikrona. Jednak zawartość cząstek tej wielkości w spalinach silnika wysokoprężnego nie przekracza 5-10%.
Oczywiście z biegiem czasu ilość sadzy uwięzionej w filtrze osiąga krytyczny wskaźnik - filtr staje się coraz bardziej zatkany, a po pewnym momencie zaczyna to wpływać na osiągi jednostki napędowej jako całości: moc silnika spada, paliwo wzrasta konsumpcja. Drugi etap urządzenia ma na celu czyszczenie lub regenerację filtra cząstek stałych. W przeciwieństwie do procesu filtracji, etap regeneracji filtra jest procesem bardzo złożonym. Regeneracja filtrów cząstek stałych jest realizowana w różny sposób przez różnych producentów samochodów. To prawda, że istota wszystkich tych rozwiązań jest taka sama - czyszczenie komórek filtra z zatkanej sadzy.
W większości przypadków filtr cząstek stałych to połączone urządzenie, które łączy element filtra cząstek stałych i katalizator szkodliwych spalin. Typowymi przykładami są filtry cząstek stałych stosowane w ich pojazdach przez Volkswagena. W ten sposób twórcy nie tylko spełniają wymagania dotyczące oczyszczania spalin, ale także zapewniają proces czyszczenia elementu filtra cząstek stałych. Konstrukcja filtra zespolonego jest następująca: wewnątrz obudowy filtra znajdują się żaroodporne ogniwa z węglika krzemu z kanalikami o minimalnym przekroju. Te komórki są elementem filtrującym zwalczającym sadzę. Wewnętrzne boki obudowy filtra wykonane są ze specjalnego materiału katalitycznego (najczęściej tytanu), który sprzyja utlenianiu i spalaniu tlenku węgla i dwutlenku węgla. Dodatkową funkcją neutralizatora w tym przypadku jest możliwość podgrzania filtra cząstek stałych do temperatury ok. 500°C. Z reguły ta temperatura jest wystarczająca, aby nagromadzone cząstki sadzy po prostu same się wypalały, czyszcząc w ten sposób komórki filtra. Proces ten nazywany jest pasywną regeneracją filtra cząstek stałych.
Jednak skuteczność pasywnej regeneracji filtra cząstek stałych w silniku wysokoprężnym osiąga się tylko przy stosunkowo długiej pracy silnika pod obciążeniem, na przykład podczas długiej podróży po wiejskiej drodze z dużymi prędkościami. W końcu dopiero wtedy w filtrze osiągana jest wysoka temperatura, wystarczająca do spalenia nagromadzonej sadzy. Jeśli wypełnienie sadzy osiągnęło poziom krytyczny, a nie jest możliwe rozgrzanie filtra z powodu niewystarczającego obciążenia silnika (jazda na krótkie dystanse lub rzadki ruch w mieście), ale jednocześnie czujniki rejestrują zatkanie filtra przekroczenia dopuszczalnej normy, rozpoczyna się proces aktywnego czyszczenia filtra cząstek stałych. Proces ten polega na doprowadzeniu do cylindrów silnika dodatkowej porcji paliwa po głównej części oleju napędowego. Następnie zawór EGR jest zamykany, aw razie potrzeby elektronika chwilowo zmienia algorytm standardowego sterowania geometrią turbiny. Niespalona mieszanka paliwowa dostaje się do katalizatora przez kolektor dolotowy, po czym mieszanka jest dopalana, co znacznie podnosi temperaturę spalin. Spaliny wchodzące do filtra cząstek stałych osiągają 500-700 ° C i natychmiast wypalają sadzę z zatkanych komórek filtra.
Niespodziewane krótkotrwałe emisje czarnego dymu będą oczywistym dowodem rozpoczęcia procesu aktywnej regeneracji filtra. Jednocześnie urządzenia wykażą natychmiastowy i krótkotrwały wzrost obrotów silnika na biegu jałowym przy jednoczesnym wzroście zużycia paliwa. Należy zauważyć, że cała procedura wymuszonego czyszczenia jest w pełni zautomatyzowana i nie wymaga interwencji właściciela maszyny. Elektronika odczytuje dane z czujników zainstalowanych przed i za filtrem, po przywróceniu wymaganego poziomu ciśnienia kończy się aktywny proces regeneracji, a silnik wraca do normalnego trybu.
Niektórzy producenci, którzy nie stosują kombinowanego filtra oczyszczania spalin w silnikach wysokoprężnych, stosują oddzielny katalizator. Tutaj filtr jest czyszczony poprzez automatyczne wtryskiwanie specjalnego dodatku do paliwa. Gdy filtr cząstek stałych jest pełny i moc silnika spada, układ wtryskowy wtryskuje dodatek do paliwa. Po spaleniu takiej mieszanki w układzie wydechowym osiągana jest ekstremalnie wysoka temperatura ponad 600 °C. Ponadto substancja czynna dodatku nie rozpada się podczas spalania z olejem napędowym, lecz dostaje się do rozgrzanego do czerwoności filtra cząstek stałych, gdzie spalając podnosi temperaturę do 900°C, zapewniając natychmiastowe spalanie sadzy i szybkie czyszczenie filtra. Biorąc pod uwagę krótki czas ekspozycji na ultrawysokie temperatury oraz wytrzymałość materiałów, z których wykonane są filtry, układ wydechowy nie ulega pogorszeniu.
Demontaż filtra cząstek stałych - metody i konsekwencje
Niestety częsta regeneracja ma negatywny wpływ na silnik samochodu. Podczas regeneracji bogata mieszanka paliwowa nie spala się całkowicie i dostaje się do oleju silnikowego. W rezultacie olejek upłynnia się, zwiększając swoją objętość. Właściwości ochronne i smarne oleju ulegają zmniejszeniu, ponadto płynny olej łatwo pokonuje uszczelki, powodując ryzyko przedostania się do intercoolera i cylindrów.
Żywotność filtrów cząstek stałych sięga 110-120 tys. km przebiegu pojazdu. Jednak biorąc pod uwagę niską jakość krajowego oleju napędowego, często zdarza się, że wymiana filtra w nowym samochodzie jest wymagana po 25-30 tysiącach kilometrów. W zależności od modelu samochodu koszt filtra do układu wydechowego silnika wysokoprężnego waha się od 900 do 3000 euro.
Wyjęcie filtra cząstek stałych jest skuteczną alternatywą dla jego wymiany. Wyjmując filtr, właściciel maszyny uchroni się przed problemami związanymi z regularnymi blokadami i koniecznością czyszczenia urządzenia. Charakterystyki trakcyjne takiego samochodu znacznie się zwiększają, a zużycie paliwa spada. Ponadto nie ma potrzeby stosowania specjalnych olejów silnikowych wymaganych w pojazdach z filtrami cząstek stałych. Jeśli chodzi o ewentualne negatywne konsekwencje usunięcia filtra, to przy prawidłowym demontażu urządzenia, oprócz wzrostu szkodliwych emisji produktów spalania paliw do poziomu normy Euro-3, z autem nic strasznego się nie stanie.
Wiele warsztatów samochodowych oferuje dziś usługę usuwania filtra cząstek stałych. Jednak ufanie specjalistom „garażowym” jest dość niebezpieczne. Ta opcja jest obarczona uszkodzeniem czujników układu wydechowego, co prowadzi do włączenia awaryjnej pracy samochodu i późniejszych napraw. W celu prawidłowego wyjęcia filtra cząstek stałych należy wykonać kilka czynności, w tym wstępną diagnostykę komputerową, przeprogramowanie ECU i późniejszy demontaż techniczny urządzenia.
W tym artykule porozmawiamy o tym, czym jest filtr cząstek stałych. A co zrobić, jeśli się zatka.
Troska o środowisko, które aktywnie rozwijało się na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat, stała się prawdziwym wyzwaniem dla inżynierów motoryzacyjnych.
Z roku na rok normy emisji szkodliwych substancji stają się coraz bardziej rygorystyczne, co oznacza konieczność wymyślania nowych sposobów oczyszczania spalin.
Zastanów się nad filtrem cząstek stałych, co to jest, czy można się bez niego obejść i co zrobić, jeśli stał się bezużyteczny.
Pierwsze seryjne próby montażu filtra cząstek stałych w silniku Diesla sięgają początku 2000 roku, a już dekadę później, w 2011 roku, urządzenia te stały się obowiązkowe dla wszystkich pojazdów z silnikiem Diesla.
Dziękujemy za pojawienie się filtra cząstek stałych w zestawie, potrzebujesz norm środowiskowych Euro 4 i Euro 5.
Funkcja jaką pełni ten filtr wynika z jego nazwy i bez zbędnych wyjaśnień - musi usuwać ze spalin najmniejsze cząsteczki sadzy powstałe w wyniku niepełnego spalania oleju napędowego.
Filtr znajduje się jak najbliżej kolektora wydechowego, gdzie temperatura gazów jest wciąż dość wysoka, co pomaga spalać bezpośrednio w nim szkodliwe substancje.
Czasami filtr cząstek stałych jest strukturalnie połączony z katalizatorem.
Konstrukcja naszego dzisiejszego bohatera jest dość prosta. Wewnątrz urządzenia znajduje się specjalna matryca wykonana z węglika krzemu i posiadająca strukturę komórkową.
Taka struktura pozwala zatrzymać małe cząsteczki. Ponadto znajdują się w nim różne czujniki, które są połączone ze sterownikiem silnika.
W odpowiednim momencie sygnalizują komputerowi, że filtr jest już zapchany i czas podjąć działania w celu jego oczyszczenia lub tzw. regeneracji.
Z drugim nie ma problemów, regeneracja z reguły odbywa się w trybie automatycznym, ale u posiadaczy aut z prostszymi i tańszymi jednostkami płukanie filtra cząstek stałych, wykonywane przez specjalistów na stacji obsługi, może poczekać .
Im starszy filtr, tym częściej wymaga jednej z tych procedur i prędzej czy później pojawia się kwestia jego wymiany. I tu właściciele aut z silnikiem diesla, którzy mogą pochwalić się zgodnością z normami Euro 4 i Euro 5, czeka niemiła niespodzianka, a o tym więcej...
Wymienić czy usunąć?
Co zapowiada wymiana filtra cząstek stałych tak nieprzyjemnie? Głównym problemem tej procedury jest imponująca cena nowej jednostki, czasami sięgająca 1000 euro lub więcej.
Zastępować?
Zrozumiałe jest wydawanie takich pieniędzy na urządzenie, które w rzeczywistości jest kaprysem ekologów, którego nie chce wielu właścicieli samochodów. Co robić? Czy filtr cząstek stałych można całkowicie usunąć?
Tak, możesz to zrobić, ale musisz pamiętać:
Po usunięciu tego urządzenia samochód będzie spełniał tylko normy Euro 3.
W naszym kraju ten fakt jest dopuszczalny, ale jeśli nagle zechcesz pojechać samochodem do Europy, to tam, podczas kontroli, możesz zostać zmuszony do natychmiastowego udania się do lokalnego serwisu samochodowego w celu zainstalowania filtra.
Kasować!
Jak usuwa się filtr cząstek stałych, ponieważ w rzeczywistości proces ten ma również swoje własne niuanse.
Niestety nie da się go po prostu zdemontować z układu wydechowego. Faktem jest, że jest programowo powiązany z komputerem samochodu, a system wykrywający brak tego urządzenia może nawet zablokować silnik.
Dlatego rzemieślnicy wymyślili kilka opcji bezproblemowego usuwania filtra cząstek stałych. Metody są następujące:
- modernizacja oprogramowania układowego elektronicznej jednostki sterującej silnikiem - za pomocą specjalnego programatora do „mózgów” samochodu wlewa się zaktualizowaną wersję oprogramowania, w którym nie ma filtra jako takiego. Problem metody polega na tym, że wprowadzenie samochodu do programu może nieść za sobą najbardziej nieprzewidywalne konsekwencje, dlatego decydując się na przeprowadzenie tej konkretnej procedury, dowiedz się od innych właścicieli samochodów z tym samym autem o jakości pracy w aucie. konkretna stacja paliw;
- zainstalowanie sztuczki z filtrem cząstek stałych - w rzeczywistości w tym przypadku w samochodzie pojawi się nowy mały blok, podłączony do jego elektroniki i symulujący wszystkie sygnały filtra. Ta opcja jest bardziej preferowana niż poprzednia, ponieważ nie ma destrukcyjnych interwencji w elektronice samochodu.
Pytanie jest dość logiczne: usunięcie filtra cząstek stałych to konsekwencje tej procedury dla silnika wysokoprężnego, jakie są? Otrzymasz coś takiego:
- dzięki zmniejszeniu przeszkód w układzie wydechowym dla gazów moc silnika nieznacznie wzrośnie;
- oszczędność na konserwacji układu wydechowego;
- brak irytujących błędów w komputerze pokładowym od filtra.
Tak więc, drodzy koledzy, zbadaliśmy niuanse, jakie daje filtr cząstek stałych.
Do nowych publikacji i spotkań na łamach bloga!
W 2004 roku w Europie wprowadzono normy Euro-4, zgodnie z którymi obecność filtra cząstek stałych jest obowiązkowa we wszystkich nowych samochodach. Sam element jest stosowany w układach wydechowych samochodów od 2001 roku, ale wtedy zainstalowało go tylko kilku producentów. Czym więc jest filtr cząstek stałych, do czego służy? Zdefiniujmy przeznaczenie tego elementu, jego działanie i spróbujmy zrozumieć, dlaczego wielu właścicieli samochodów całkowicie usuwa go z systemu.
Co to jest filtr cząstek stałych?
Jest elementem układu wydechowego pojazdu, który ogranicza emisję cząstek sadzy do atmosfery. Jego zastosowanie zmniejsza zawartość sadzy w spalinach o 80-100%. W walce o czystsze środowisko wszystkie samochody produkowane w Europie muszą być wyposażone w podobny filtr od 2004 roku.
W zależności od konstrukcji urządzenie to może stanowić odrębny element układu wydechowego lub może być podłączone do katalizatora, choć nie zmienia to zasady.
Praca
Filtr cząstek stałych działa w dwóch kolejnych etapach: filtrowaniu sadzy, a następnie jej regeneracji. Podczas filtracji na ścianach osadza się sadza, a oczyszczone spaliny są uwalniane do atmosfery. W takim przypadku przez filtr mogą przechodzić cząstki o wielkości 0,1-1 mikrona. Ich udział to około 5% całości. Jednak to oni są niebezpieczni dla ludzi.
Uwięzione cząstki sadzy mogą utrudniać przepływ spalin, powodując spadek mocy silnika. Dlatego filtr cząstek stałych jest okresowo regenerowany. Proces regeneracji może przebiegać na różne sposoby, w zależności od projektu dostarczonego przez producenta. Teraz, gdy rozumiemy, że jest to filtr cząstek stałych, możemy przyjrzeć się bliżej kwestii regeneracji.
Co to jest powłoka katalityczna?
Filtr w połączeniu z katalizatorem posiada powłokę katalityczną. Podobne urządzenia są stosowane w samochodach marki Volkswagen i innych zagranicznych producentów. Montowane są za kolektorem wydechowym, niedaleko silnika – w miejscu, gdzie temperatura spalin jest praktycznie maksymalna.
Głównym elementem konstrukcyjnym tego filtra jest matryca wykonana z ceramiki. Ma osobliwą strukturę komórkową, na którą składają się kanaliki o niewielkich przekrojach, na przemian obustronnie zamknięte. Ściany kanałów są porowate i działają jak filtr. Na powierzchnię ścian nakładany jest tytan, który działa jak katalizator. Cała ta matryca pasuje do obudowy.
Kiedy spaliny przechodzą przez ten filtr, większość cząstek sadzy jest zatrzymywana na ściankach matrycy, a katalizator tytanowy sprzyja utlenianiu węglowodorów, które nie uległy spaleniu w komorze spalania silnika.
Regeneracja aktywna i pasywna
Jak wiadomo regeneracja filtra cząstek stałych może być aktywna lub pasywna. W tym ostatnim utlenianie sadzy zachodzi w sposób ciągły z powodu wysokiej temperatury i działania katalizatora. Przy regeneracji pasywnej łańcuch formacji wygląda tak:
- Tlenki azotu reagują z tlenem, tworząc dwutlenki azotu.
- Nowo utworzona substancja reaguje następnie z sadzą (węglem), tworząc tlenek węgla i tlenek azotu.
- Tlenek węgla i tlenek azotu oddziałują z tlenem, tworząc dwutlenek azotu i dwutlenek węgla.
Jeżeli silnik pracuje na niskich obrotach, to temperatura gazu będzie niska, przez co nie zachodzi regeneracja pasywna. W takim przypadku przeprowadzona zostanie regeneracja wymuszona lub aktywna. Przeprowadza się go w temperaturze 600-650 stopni. Temperatury te są osiągane za pomocą systemu zarządzania silnikiem. W tej temperaturze sadza wypala się, to znaczy reaguje z tlenem, a następnie tworzy dwutlenek węgla.
Czujniki systemowe
Do obsługi filtra cząstek stałych w mercedesie lub innych samochodach służą całe systemy sterowania i czujniki:
- Miernik masy powietrza.
- Czujnik ciśnienia filtra cząstek stałych.
- Czujnik temperatury gazu przed i za filtrem cząstek stałych.
Na podstawie uzyskanych wyników komputer automatycznie wstrzykuje dodatkowe ilości paliwa do komory spalania, ogranicza dopływ powietrza, a nawet zatrzymuje recyrkulację spalin. Wszystko to prowadzi do wzrostu temperatury spalin do wartości, przy której można przeprowadzić regenerację.
Automatyczna regeneracja
W trosce Peugeot i Citroen opracowały filtr z automatyczną regeneracją. Są instalowane oddzielnie od katalizatora. W konstrukcji tej zastosowano metodę regeneracji, która polega na wtryskiwaniu do paliwa specjalnych dodatków, które podwyższają temperaturę spalin. Ta sama metoda jest zaimplementowana w filtrach innych producentów (np. Ford lub Toyota).
Tutaj działa to w następujący sposób: gdy filtr jest maksymalnie wypełniony cząsteczkami sadzy, system automatycznie wstrzykuje do paliwa specjalny dodatek zawierający cer. Ten pierwiastek podczas spalania generuje dużą ilość ciepła.
Dodatek może być kilkakrotnie wstrzykiwany za pomocą sygnału komputerowego. Pierwszy wtrysk odbywa się podczas cyklu wtrysku paliwa. W tym przypadku spaliny są podgrzewane do wysokiej temperatury i podgrzewają matrycę filtra do 700 stopni. Następnie dodatki są wtryskiwane podczas suwu wydechu gazu. W tym przypadku cer nie pali się, ale wraz z gazami dostaje się do filtra cząstek stałych. W kontakcie z rozgrzaną do czerwoności matrycą paliwo z cerem zapala się, a temperatura dochodzi do 1000 stopni. Powoduje to spalanie sadzy, a tym samym regenerację filtra. Należy pamiętać, że chociaż temperatura jest tutaj bardzo wysoka, to zniszczenie matrycy i samego filtra nie następuje.
Sam dodatek z cerem jest przechowywany w osobnym pojemniku. Jedno tankowanie starczy średnio na kilka lat eksploatacji (około 80 000 przebiegów). Zwykle filtr cząstek stałych, którego cena jest wysoka i waha się w granicach 20-100 tysięcy rubli (w zależności od modelu), jest odporny na stosowanie paliwa niskiej jakości, jednak w tym przypadku zużycie dodatku może wzrosnąć ze względu na duże tworzenie się sadzy.
Usuwanie filtra cząstek stałych i konsekwencje dla oleju napędowego
Urządzenia te często zawodzą. Biorąc pod uwagę ich wysokie koszty, niektórzy właściciele samochodów niechętnie za nie płacą. A po co, skoro samochód jeździ normalnie bez nich? Na przykład w samochodach Renault olej napędowy z osadem sadzy często prowadzi do nieprawidłowego działania tego układu, w wyniku czego spada moc silnika i ciąg, podnosi się poziom oleju w silniku, a nawet możliwy jest syczący dźwięk z silnika. Wynika to z faktu, że spaliny prawie nie przechodzą przez system. W takim przypadku komputer zarejestruje stały błąd i ograniczy pracę silnika (do 3000 obr/min).
Wielu techników na stacji obsługi fizycznie usuwa filtr i flashuje „mózgi” samochodu. Wyjęcie filtra cząstek stałych powoduje normalną pracę silnika na silniku wysokoprężnym. Tak, spaliny będą zawierać duże ilości sadzy, która jest szkodliwa dla środowiska, ale nie ma to większego znaczenia. Jednak po usunięciu wymagane będzie również oprogramowanie samochodu, w przeciwnym razie na desce rozdzielczej pojawi się błąd „sprawdzenia”.
Jednak na tych samych stacjach serwisowych wiedzą, jak czyścić filtr cząstek stałych. Ale ta usługa kosztuje i pomaga tylko na chwilę.
Objawy awarii
Jak już wspomniano, jeśli ten filtr jest uszkodzony, niektóre silniki przestają działać z pełną mocą. Samochód automatycznie wyłącza turbosprężarkę, przełącza silnik w tryb pracy awaryjnej, w której nie da się podnieść obrotów powyżej 3000 obr/min. Ponadto samochód zużyje więcej paliwa, przyczepność znacznie się zmniejszy, poziom oleju silnikowego będzie wyższy niż początkowy, a na desce rozdzielczej pojawi się słynny błąd Check. To wszystko są typowe objawy nieprawidłowego działania tego modułu.
Na szczęście nie ma w tym nic złego. Jak już zrozumiałeś, można go łatwo usunąć bez szkody dla silnika lub żadnego z jego systemów. Szkoda tylko środowisku i przechodniom.
Wreszcie
Wielu właścicieli samochodów usuwa te niepotrzebne ustawienia ze swoich pojazdów i jeździ z powodzeniem bez uszkadzania silnika. Teraz wiesz, czym jest filtr cząstek stałych i jak działa. A jeśli nie działa w twoim samochodzie, a nawet uszkadza silnik, możesz go bezpiecznie usunąć. Na szczęście dziś ta usługa jest oferowana na wielu stacjach paliw. W szczególności to urządzenie można usunąć z samochodów Nissan, Mercedes, Peugeot, Mazda, Renault. Olej napędowy nie stanie się mniej efektywny podczas dalszej eksploatacji maszyny. Wręcz przeciwnie, możliwy jest nawet wzrost mocy.
Wymagania dotyczące czystości spalin z silników samochodowych stają się z roku na rok coraz bardziej rygorystyczne. Producenci samochodów nieustannie tworzą nowe systemy chroniące środowisko. Jednym z urządzeń tego planu był filtr cząstek stałych. Dlatego został nazwany ze względu na to, że całkowicie usuwa sadzę i sadzę z układu wydechowego samochodu.
Do czego służy filtr cząstek stałych?
Filtr cząstek stałych ma za zadanie oczyścić układ wydechowy samochodu z niespalonych pozostałości paliwa, a co najważniejsze zmniejszyć w nim zawartość tlenku węgla. Jego prawidłowa nazwa to katalizator, czyli po prostu katalizator. Jego zadaniem jest, za pomocą procesu chemicznego - katalizy, przekształcenie toksycznych (trujących) spalin silnikowych w składniki bezpieczniejsze dla przyrody i ludzi. Wiele osób zauważyło, że krople wody kapią z rury wydechowej jak z klimatyzatora. Można argumentować, że większość patrząc na tę myśl sobie, a czasem nawet głośno stwierdza, o jakości naszego paliwa. Mówią, że dostaje dużo wody. Jednak tak nie jest. Pojawienie się cieczy świadczy o wysokiej jakości pracy filtra cząstek stałych - katalizatora.
Podstawowa zasada filtra cząstek stałych
Jak już wspomniano, filtr cząstek stałych do silników wysokoprężnych przetwarza spaliny za pomocą reakcji katalizy. Mówiąc najprościej, zamienia szkodliwe substancje w parę, która po skropleniu zamienia się w wodę i prawie nieszkodliwe spaliny. W filtrze cząstek stałych ten proces transformacji zapewniają trzy elementy układu okresowego:
Te rzadkie i drogie komponenty przyczyniają się do wysokich kosztów DPF. To właśnie te substancje podczas reakcji przekształcają niespalone węglowodory z serii CH w zwykłą parę H2O, a niebezpieczny tlenek węgla CO tworzy użyteczny dwutlenek węgla. Platyna i pallad działają jako utleniacze, a rod jako reduktor. Pod względem ilości składników aktywnych ten filtr cząstek nazywa się trójskładnikowym filtrem cząstek. Działający filtr cząstek stałych zmniejsza emisje nawet o 85%.
Jak działa filtr cząstek stałych?
Przeznaczenie katalizatora wskazuje, gdzie znajduje się filtr cząstek stałych. Znajduje się w układzie wydechowym. Zazwyczaj producenci samochodów starają się montować go tuż za kolektorem wydechowym, ponieważ wysokie temperatury usprawniają procesy konwersji. Jednak jest tu też minus. Bliskość silnika i warunki temperaturowe prowadzą do szybszego zużycia filtra cząstek stałych. Neutralizator składa się z trzech części:
Filtr cząstek stałych oparty jest na katalizatorze. Wykonywany jest w formie cylindrycznego (czasem owalnego) bloku z najlepszych rurek. Od strony końcowej przypominają wyglądem plaster miodu. Od wewnątrz plastry te pokryte są komponentami katalitycznymi, dzięki czemu spaliny są w nich oczyszczane. Wierzch bloku pokryty jest specjalną warstwą zatrzymującą ciepło. Oczywiście z wyjątkiem wlotu i wylotu rur roboczych. Wszystko to zamknięte jest w metalowej obudowie o podwyższonej wytrzymałości i odporności na ciepło.
Uwaga! Podczas pracy silnika filtr cząstek stałych nagrzewa się do 150-200 stopni podczas procesu katalizy. Dlatego należy zachować szczególną ostrożność podczas pracy z nim i pozwolić mu odpowiednio ostygnąć.
Czasami katalizator umieszcza się bezpośrednio przed tłumikiem rezonatora wydechowego. Taki układ wydłuża żywotność filtra cząstek stałych, ale zmniejsza jego skuteczność.
Elektroniczne wsparcie filtra cząstek stałych
Normalna praca katalizatora jest możliwa tylko pod warunkiem wysokiej jakości spalania paliwa w komorach spalania. Spalanie na takim poziomie może zapewnić tylko układ paliwowy silnika, wyposażony w ECM (Electronic Engine Control System), w którym wszystkimi procesami steruje jednostka elektroniczna działająca na danych otrzymywanych z różnych czujników. Zawarte w tym schemacie i katalizatorze. Bezpośrednio przed katalizatorem w obudowie filtra cząstek stałych wbudowany jest specjalny czujnik. Nazywa się czujnik tlenu. Popularny pseudonim to sonda Lambda. Istotą jego pracy jest to, że posiadając powłokę cyrkonowo-platynową, po podgrzaniu zmienia potencjał rezystancyjny powłoki zewnętrznej w zależności od stopnia zawartości tlenku węgla w spalinach. Jeśli zawartość ta zaczyna przekraczać określone limity, ECU skraca czas otwarcia wtryskiwaczy i tym samym zmniejsza dopływ paliwa. A wraz ze spadkiem tego wskaźnika normalizuje proces w odwrotnej kolejności.
Systemy Euro-2 i Euro-3 i 4
Pierwsze pojazdy z filtrami cząstek stałych otrzymały klasyfikację Euro. Do czystości spalin zgodnie z normami europejskimi. Jednak po pewnym czasie opracowano i wdrożono opisany powyżej układ sterowania spalinami za pomocą sondy lambda. Skuteczność czyszczenia stała się jeszcze wyższa. Wydłużyła się żywotność filtra cząstek stałych. System ten otrzymał już klasyfikację Euro-2. Jako numer seryjny.
Jednak wadą systemu była możliwość, że gdy filtr cząstek stałych diesla uległ awarii lub został usunięty, ECU w żaden sposób nie reagowało. Następnie opracowano system Euro-3. Istota pomysłu jest następująca: do systemu wprowadzono kolejny czujnik tlenu, za jednostką neutralizatora. Okazało się, że póki filtr działa i wszystko jest w porządku, ECU widzi następujący obrazek: odczyty rezystancji pierwszego czujnika idą falami. Poziom CO zmienia się cały czas. Jednocześnie odczyty drugiego czujnika są płaską linią z małymi wahaniami, czyli filtr wykonuje swoją pracę. Jeśli odczyty się ustabilizują, oznacza to, że katalizator uległ rozdrobnieniu lub spaleniu, a ECU gwałtownie zmniejsza wtrysk. Jeśli filtr cząstek stałych jest zatkany, linia odczytów drugiego czujnika stanie się całkowicie płaska. Jednak gdy to nastąpi, kierowca odczuje zmianę bez żadnych czujników. Zatkana w rzeczywistości rura wydechowa, to spadek mocy o ponad 50%. Cóż, w ostatnich latach przemysł motoryzacyjny przyjął jako podstawę normę Euro 4. Ale głównym warunkiem przejścia na ten standard nie są zmiany konstrukcyjne samochodu, ale przejście wszystkich stacji benzynowych na nowy standard paliwowy . Wiele artykułów w Internecie twierdzi, że aby przestawić samochód na normę Euro-4, potrzebna jest operacja zamontowania specjalnego katalizatora. To stwierdzenie brzmi co najmniej dziwnie. Faktem jest, że wszystkie rosyjskie samochody produkowane od 2005 roku są już wyposażone w filtr cząstek stałych, ten sam katalizator. Kolejną kwestią jest to, że wielu właścicieli ją usunęło. Ale kwestia usunięcia tego urządzenia z układu wydechowego to temat na osobny artykuł i nie jest tutaj rozważany.
Uwaga! Prace przy demontażu lub wymianie filtra należy wykonywać wyłącznie po konsultacji ze specjalistą.
Możliwość awarii filtra cząstek stałych
Rurki do neutralizatora wykonane są z dwóch rodzajów materiału. Istnieją plastry ceramiczne i metalowe. Ceramiczne plastry miodu są trwalsze w działaniu, ponieważ podczas reakcji ich powierzchnia nie może wchodzić w interakcje z substancjami czynnymi. Ponadto ceramika w przeciwieństwie do metalu lepiej toleruje wysokie temperatury. Ale jednocześnie filtr cząstek stałych z podstawą ceramiczną obawia się silnych wstrząsów i uderzeń, ponieważ materiał ten jest bardziej kruchy. Tak więc głównym powodem awarii jest zniszczenie jednostki neutralizującej.
W wersji ceramicznej może się kruszyć, a w wersji metalowej może się przepalić. W przypadku systemów z blokiem umieszczonym bezpośrednio za kolektorem wydechowym jest to bardzo frustrujący moment. Albo odpadają fragmenty ceramiki i blokują wylot spalin, albo metalowy blok również spada i blokuje wydech. Drugą opcją jest zapychanie się ogniw roboczych przy stosowaniu paliwa niskiej jakości. A ostatni to rozwój wszystkich aktywnych elementów na wewnętrznej powierzchni plastra miodu. Najrzadszy przypadek, zniszczenie metalowej obudowy. We wszystkich przypadkach wymiana lub demontaż filtra cząstek stałych wymaga pewnego nakładu pracy. Ale tę kwestię warto również rozważyć jako osobny temat.
Filtr cząstek stałych diesla
Olej napędowy zasadniczo różni się składem od benzyny, a zasada działania silników Diesla różni się od działania konwencjonalnych benzynowych silników spalinowych. W związku z tym filtr cząstek stałych, katalizator tych silników, ma inną strukturę niż benzynowy.
Filtr cząstek stałych jest wykonany z węglika krzemu i tytanu. Głównym zadaniem neutralizatora nie jest tutaj kataliza, ale proste wychwytywanie i dopalanie nagromadzonych cząstek sadzy przez wysokie temperatury. Takie filtry zaczęto instalować w silnikach wysokoprężnych stosunkowo niedawno, po przyjęciu norm środowiskowych Euro-4 i Euro-5. Jedną z cech tego systemu jest samooczyszczanie tych neutralizatorów. Elektronika zapewnia system wymuszonego dopalania cząstek. Gdy sadza gromadzi się w plastrze miodu, uruchamiany jest specjalny zawór, który asynchronicznie dostarcza niewielką ilość dodatkowego paliwa do cylindrów. Po umieszczeniu w plastrze miodu ta mieszanina podgrzewa filtr cząstek stałych do temperatury 500-700 stopni Celsjusza, przymusowo wypalając osady sadzy. W niektórych modelach zainstalowany jest również dodatkowy system wtrysku mieszanki azotu do filtra cząstek stałych. Według ekspertów konwertery do silników Diesla zgodne z normami Euro-5 zatrzymują do 95% emitowanej sadzy. Ale temat silników wysokoprężnych należy również potraktować jako temat na osobny artykuł, a nawet serię artykułów.
Poniżej możecie obejrzeć ciekawy filmik z filtrem cząstek stałych:
Filtr cząstek stałych Cechy zastosowania filtra cząstek stałych w środowisku miejskim.
Jeśli auto nie rozpędza się do wymaganych temperatur, w zależności od marki ktoś ma 30 km/h, ktoś ma 50 km/h, nie ma stabilnej prędkości powyżej pewnego progu, filtr cząstek stałych nie przechodzi w tryb regeneracji. Wynika to z banalnego bezpieczeństwa: ponieważ w filtrze znajduje się pewna ilość węgla, który po utlenieniu do dwutlenku węgla uwalnia temperaturę.
W takiej sytuacji istnieje ryzyko, że obudowa filtra cząstek stałych diesla osiągnie krytyczną temperaturę i uszkodzi powłokę antykorozyjną karoserii itp. W przyszłości środek antykorozyjny pod spodem zacznie palić.
Dlatego większość marek ma ograniczenie polegające na tym, że filtr przepala się tylko w niektórych trybach pracy silnika w ruchu.
Jak zapewnić chłodzenie filtra cząstek stałych?
Gdy stoimy w miejskich korkach, zwłaszcza zimą, filtr cząstek stałych nie przechodzi w tryb przepalenia. Centralka odczytuje sygnały z czujników ABS, widzi, że prędkość jest niewystarczająca, a w filtrze cząstek stałych gromadzi się sadza. W kieszeniach gromadzą się drobne cząstki sadzy, jak pokazano na poniższym rysunku.
Przeczytaj więcej o urządzeniu z filtrem cząstek stałych.
Z pewną częstotliwością gromadzą się pewną ilość, opór filtra na wylocie wzrasta, a na wlocie i wylocie osiąga określoną wartość, w tej sytuacji konieczne jest umieszczenie czujnika ciśnienia wstecznego przed filtr i nowoczesny silnik dadzą dostęp do trybu regeneracji.
W takim przypadku wtryskiwacze dają dodatkowy wtrysk jeszcze jednej porcji paliwa w momencie suwu roboczego. W rezultacie paliwo zapala się, gdy rozpoczyna się suw wydechu. Oznacza to, że tłok wyrzuca wszystkie substancje spalania do spalin. W rzeczywistości płonąca pochodnia leci do filtra cząstek stałych z cylindra. Podnosi temperaturę wewnątrz filtra cząstek stałych, sadza pod wpływem platyny zaczyna utleniać się do dwutlenku węgla, a w postaci gazowej substancje przesiąkają przez porowatą ceramikę, jak pokazano na zdjęciu, i ponownie działa filtr cząstek stałych .
Opór zostaje zmniejszony do pożądanego progu, tryb regeneracji zostaje wyłączony, auto kontynuuje jazdę.
Jak filtr cząstek stałych zapycha się w korkach. Regeneracja nie występuje
Istnieją pewne ograniczenia w korkach i właśnie w tej sytuacji dzieje się, co następuje: nagromadzenie trwa, ale tryb nie jest aktywowany, z czasem nagromadzenie sadzy nastąpi powyżej pewnego progu, po którym kontrola samochodu jednostka poinformuje właściciela, że nadszedł czas, aby właściciel udał się do serwisu samochodowego. Mianowicie pokaże, że filtr cząstek stałych jest zapchany, powyżej pewnej granicy regeneracja już nie jest możliwa i pozostaje tylko udać się do serwisu.
Wymiana filtra cząstek stałych i jego koszt
Istnieje kilka opcji rozwiązania tego problemu. Jeśli zatkanie filtra cząstek stałych osiągnęło ten poziom, a właściciel natychmiast reaguje na czujnik i przyjeżdża do serwisu, to ze specjalnym. urządzenie sprzedawcy może aktywować tryb regeneracji. Jednocześnie będzie charakterystyczny, zadymiony wydech dwutlenku węgla, pod okiem specjalistów silnik będzie pracował w wymaganym trybie, aby nie przegrzać dna auta.
Jeśli zaczniesz ten problem i nie odejdziesz od razu, ale z opóźnieniem, to stopień zanieczyszczenia filtra cząstek stałych może przekroczyć drugą granicę krytyczną, gdzie nawet ze skanu dealera będzie zakaz przepalania . A wtedy każdy oficjalny dealer powie, że wystarczy wymienić filtr cząstek stałych.
Przypomnijmy, że głównym elementem tego filtra jest platyna, więc koszt urządzenia jest bardzo wysoki. Cóż, na przykład, jeśli weźmiesz filtr do średniej wielkości samochodu osobowego, koszt może wynieść od 1000 euro.
Co zrobić w takiej sytuacji, jeśli nie chce się kupować nowej sadzy, albo po prostu, jak mówią, nic nie ma.
Rozważmy kilka opcji:
1. Wyjęcie filtra cząstek stałych. Ale jednocześnie nie we wszystkich samochodach jednostka sterująca może działać w przypadku zastąpienia filtra cząstek stałych przez przerywacz płomienia. Ponieważ wychwytują one zarówno różnicę ciśnień, jak i różnicę w zawartości niektórych substancji, dzięki tym elementom centralka nie pozwoli na ruch samochodu. W zasadzie system można oszukać modelami starszej generacji. Nowsze i nowocześniejsze zawiodą.
Ci, którzy nie potrafią oszukiwać, będą musieli z nim mieszkać przez całą eksploatację auta. I prędzej czy później trzeba będzie to zmienić. Przynajmniej nie stój długo w korkach, zwłaszcza zimą. Po każdym postoju pozwól systemowi się zregenerować, przejedź określoną ilość kilometrów po torze z określoną prędkością, aby nie dopuścić do jej całkowitego zapchania.
2. Jest druga przyzwoita i dość ekonomiczna opcja, oprócz jej wymiany. Opcja będzie interesująca zarówno dla właściciela samochodu, jak i dla serwisu samochodowego. To jest konserwacja i czyszczenie filtra cząstek stałych.
Diagnostyka filtra cząstek stałych i rozwiązywanie problemów
Spójrzmy na przykład i możliwe wyjście z sytuacji. Jeżeli podczas diagnozy pojawi się taki napis jak na rysunku: „Filtr cząstek stałych jest przepełniony” – taka sytuacja jest zaczerpnięta z VAG.
Konieczna jest praca nad tym problemem. Przed tobą wybór.
Jak widać na zdjęciu, różnica w kosztach jest do 10 razy. Czyszczenie filtra jest mniej kosztowne zarówno dla właściciela, jak i dla serwisu. Podczas serwisowania filtra cząstek stałych zachowa on swoją wydajność, niczego nie uszkodzi, a właściciel nie będzie musiał się martwić o wymianę i przepłacanie pieniędzy.
Jak czyścić iz czym, porozmawiamy w następnym artykule. I rozważ produkty, takie jak środek do czyszczenia filtra cząstek stałych, płyny czyszczące i dodatki zapobiegawcze, które zmniejszają zatykanie podczas użytkowania pojazdu.
Przeczytaj ciekawy artykuł