Chociaż filtry cząstek stałych, w które wyposażone są samochody z silnikiem wysokoprężnym, okazały się bardzo skuteczne w kontrolowaniu emisji rakotwórczej sadzy do środowiska, wielu białoruskich miłośników oleju napędowego nauczyło się na nerwach i portfelach, czym jest odwrotna strona tej ekologicznej monety.
Problemy związane z filtrem cząstek stałych i wysoki koszt ich eliminacji są jednymi z głównych powodów, które zachęcają niektórych nabywców samochodów do rezygnacji z silników wysokoprężnych i zwracania uwagi na alternatywną benzynę, nawet jeśli obiecuje to wyższe koszty paliwa dla pojazdu.
Nie można powiedzieć, że silniki benzynowe w ogóle nie palą, ale zawartość sadzy lub, innymi słowy, cząstek stałych, w składniku spalin silników benzynowych jest znikomym ułamkiem w porównaniu z tym, jak sadza „uszlachetnia” atmosferę silników Diesla.
Dzięki temu filtr cząstek stałych stał się szczególnym dodatkiem do samochodów z silnikiem Diesla, które od 2004 r. Przestały spełniać prawne ograniczenia emisji sadzy do środowiska.
Jednak, jak wiadomo, wszystko płynie, wszystko się zmienia. Znane są również zmiany norm środowiskowych: stają się coraz surowsze, w szczególności w 2009 r. Do wymagań dotyczących składu spalin z silników benzynowych dodano wartość dopuszczalną dla zawartości cząstek stałych. Po 5 latach standard stał się surowszy, co jednak nie zmieniło sytuacji - benzynowe silniki spalinowe nadal spełniały normy środowiskowe bez użycia dodatkowych urządzeń oczyszczających gazy spalinowe z cząstek stałych.
Dopiero gdy w ubiegłym roku weszły w życie nowe normy, które 10-krotnie zmniejszyły ilość cząstek stałych w silnikach gazowych w porównaniu z edycją normy z 2014 roku, stało się jasne, że silniki gazowe nie mogłyby obejść się bez filtra cząstek stałych. Czy im się to podoba, czy nie, będą musieli iść tą samą drogą, którą diesle utwardzili kilkanaście i pół roku temu.
Zasadniczo silniki benzynowe były w stanie bezboleśnie pokonać próg legislacyjny ustanowiony w 2017 r., Gdyby nie powszechnie stosowana technologia bezpośredniego wtrysku benzyny. W porównaniu ze starszymi silnikami z wtryskiem rozproszonym, silniki z wtryskiem prostym zapewniają wyższą efektywną moc, niższe zużycie paliwa, a nawet mniej szkodliwych składników w spalinach, z wyjątkiem sadzy.
Korzyści wyraźnie przeważają nad incydentem z sadzy. Kontrola na nim jest znana - filtr cząstek stałych. Oznacza to jednak, że prędzej czy później użytkownicy samochodów benzynowych będą również musieli szukać pomocy na niewiarygodnym „szermierzu” i pamiętać o silnikach z rozproszonym wtryskiem z tą samą nostalgią, z jaką inżynierowie diesla z doświadczeniem pamiętają teraz bezpretensjonalną, odporną, wszystkożerną i a priori brak sadzy filtry komorowe wirowe.
Ale może diabeł nie jest tak straszny, jak go namalowano? Na pierwszy rzut oka jest to przerażające, ponieważ filtr cząstek stałych jest zasadniczo taki sam jak filtr oleju napędowego. Ale czy naprawdę powinno być inaczej, jeśli projekt, technologia produkcji i algorytmy działania takich filtrów były od dawna opracowywane na silnikach wysokoprężnych?
Sercem tego projektu jest to samo, co w filtrach cząstek stałych, blok ceramiczny przebity wieloma cienkimi kanałami, przez które przepływają gazy spalinowe. Końce kanałów są stłumione, ale ściany boczne są porowate. W zależności od tego, która krawędź kanał jest podłączony, może to być wlot lub wylot. Ponieważ kanały są tłumione z różnych stron na przemian przez jedną, kanały wlotowe i wylotowe są ułożone naprzemiennie w bloku ceramicznym.
Ze względu na to, że wlot kończy się korkiem, gazy spalinowe, które do niego dostały się, przemieszczając się z silnika, nie mają dokąd pójść, z wyjątkiem przenikania przez ściany do sąsiednich kanałów wydechowych, tłumionych z jednostki napędowej i otwieranych z układu wydechowego. Wycieki gazów - sadza pozostaje na wlocie.
W temperaturach powyżej 550 ° C lub w niższej temperaturze, z zastrzeżeniem dodatku specjalnego dodatku, sadza pali się bez pozostałości. Ta właściwość sadzy służy do niszczenia jej nagromadzeń w filtrze cząstek stałych. Dizeliści wiedzą, że proces czyszczenia filtra z sadzy nazywa się regeneracją. Teraz właściciele samochodów benzynowych będą musieli przyzwyczaić się do tego słowa. Regeneracja może być pasywna, aktywna lub wymuszona, jeżeli jest przeprowadzana w przedsiębiorstwie usługowym.
Regeneracja pasywna odbywa się bez żadnych działań ze strony jednostki sterującej silnika, gdy pojazd jest w ruchu. Konieczne jest tylko, aby temperatura filtra cząstek stałych silnika Diesla osiągnęła wymagany poziom, który, nawiasem mówiąc, jest znacznie łatwiejszy do osiągnięcia w przypadku silnika benzynowego niż silnika wysokoprężnego. Jest to dobre, ponieważ przy dość długich odcinkach przez większą część czasu w filtrze zachodzi regeneracja pasywna. Powiedzmy, że twórcy filtrów cząstek stałych do benzyny, i nie mamy innego wyboru, jak się z nimi zgodzić.
Jednak regeneracja wymaga również wystarczającej ilości tlenu. Jest to jednak złe, ponieważ w przeciwieństwie do silników wysokoprężnych, w których spalanie odbywa się zawsze z nadmiarem powietrza, silniki benzynowe z wolnym tlenem w spalinach mają chroniczny „stres”, z wyjątkiem reżimu wymuszonego biegu jałowego (hamowanie silnikiem). Jakie środki zostaną rozwiązane, do tej pory nie ma jasności, chociaż nie tylko elitarny Mercedes-Benz S500, ale także niektóre popularne „wagony” z silnikami 1.4 TSI są już wyposażone w filtry sadzy.
Ponieważ podczas pracy samochodu, pomimo pasywnej regeneracji, sadza w filtrze stopniowo gromadzi się, istnieje potrzeba aktywnej regeneracji. Jest on aktywowany przez jednostkę sterującą zgodnie z czujnikami ciśnienia umieszczonymi przed i za filtrem cząstek stałych. Porównanie sygnałów czujnika pozwala jednostce sterującej rozpoznać stopień zatkania filtra.
Ale tutaj znowu, w rękach silników benzynowych, fakt, że łatwiej jest w nich osiągnąć ogrzewanie filtra cząstek stałych do temperatury niezbędnej do spalania sadzy. Nie jest wymagany dodatkowy wtrysk paliwa, który następnie spala się w układzie wydechowym, jak w układach filtra cząstek stałych (DPF) stosowanych na przykład w silnikach wysokoprężnych Volkswagena. Ponadto nie jest konieczne dodawanie specjalnego dodatku do paliwa, jak w systemie Filtre a Particules (FAP) Peugeot i Citroёn. Wystarczy zwiększyć prędkość obrotową wału korbowego i dezaktywować układy Stop / Start i wyłączenia cylindrów, ponieważ mogą one zakłócać aktywną regenerację, jeśli oczywiście są one generalnie dostępne w danym samochodzie.
Warto zauważyć, że na przykład kierowca Volkswagena z silnikiem 1.4 TSI może stwierdzić na podstawie tych znaków, że aktywna regeneracja zachodzi w filtrze cząstek stałych, ponieważ na desce rozdzielczej nie powinny pojawiać się żadne sygnały.
Filtr cząstek stałych_06
I tylko wtedy, gdy warunki pracy okażą się przeszkodą w regeneracji, jednostka sterująca, podświetlając odpowiedni baner na desce rozdzielczej, „zaprosi” kierowcę na podróż regeneracyjną. Ponieważ krótkie wycieczki i jazda po mieście w chłodnych porach roku nie przyczyniają się do regeneracji, samochód będzie musiał opuścić linię miejską i kontynuować jazdę wzdłuż autostrady z prędkością określoną w instrukcji na określonym, ale nie najwyższym biegu. Niemniej jednak lista rzeczy, których należy przestrzegać, aby skutecznie przeprowadzić aktywną regenerację, nie jest tak rygorystyczna jak lista silników wysokoprężnych. I to też dobrze.
Jeśli kierowca uparcie ignoruje zaproszenia na wycieczkę regeneracyjną, filtr cząstek stałych zaczyna się przepełniać. W takim przypadku jednostka sterująca zaświeci nie tylko lampkę kontrolną filtra cząstek stałych silnika wysokoprężnego, ale także silnik Check, a także sztucznie zmniejszy moc silnika lub, prościej, przełączy go do pracy awaryjnej. Po tym tylko wymuszona regeneracja na stacji serwisowej może pomóc w czyszczeniu filtra cząstek stałych.
Najważniejsze jest jednak to, że nadmierna ilość sadzy pojawia się w spalinach silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny głównie tylko podczas zimnego rozruchu i jest obserwowana przez pewien czas po tym. Czas trwania tego okresu zależy od temperatury otoczenia, podczas gdy silniki Diesla o takiej lub innej intensywności palą prawie zawsze podczas pracy. Oznacza to, że filtr cząstek stałych benzyny powinien zostać zatkany z dużo mniejszą prędkością niż silnik Diesla, a ponieważ jest on również w stanie lepiej regenerować, przede wszystkim pasywnie, żywotność tego urządzenia do momentu jego nieodwracalnej awarii, zmuszając właściciela do zastanowienia się, co zrobić z filtrem powinien być dłuższy.
W przypadku zaobserwowania parzystości odnosi się to do zatykania popiołu. W przeciwieństwie do sadzy powstałej w wyniku niepełnego spalania paliwa, są to pozostałości dodatków dodanych do podstawy olejów silnikowych, które spaliły się z olejem w cylindrach silnika. Popiół, z natury nieorganiczny, ma nie tylko inny - czerwony kolor, ale także nie może blaknąć, dlatego stale gromadzi się w filtrze i zatyka kanały w pracującym elemencie ceramicznym. Aby popiół nie przedwcześnie wyłączał filtra cząstek stałych w silnikach benzynowych pojazdów wyposażonych w to urządzenie, w silnikach benzynowych samochodów wyposażonych w to urządzenie należy stosować specjalne oleje o niskiej zawartości popiołu lub, jak się je nazywa, oleje o niskiej zawartości popiołu (o niskiej zawartości popiołu).
Oczywiście wszystko to jest teorią. Poczekamy i zobaczymy, czy konieczne jest traktowanie filtrów sadzy z taką samą ostrożnością, jak ich „koledzy” z silników Diesla, czy też jest to rzeczywiście znacznie bardziej nieszkodliwe urządzenie, z którym będzie można spokojnie współpracować przez długi czas bez narażania zawartości portfela.
Normy bezpieczeństwa środowiska (Euro 3 i wyższe) wymagają filtrowania spalin samochodowych z silnikami wysokoprężnymi. Aby spełnić te standardy, producenci samochodów używają specjalnego urządzenia zwanego filtrem cząstek stałych. W tym artykule porozmawiamy o tym, czym jest filtr cząstek stałych, jak został zaprojektowany i jak działa.
Jak wygląda filtr cząstek stałych dla silnika wysokoprężnego.
Podczas pracy silnika wysokoprężnego odpowiednie paliwo nie pali się całkowicie, tworząc cząstki stałe w zakresie wielkości od 10 nm do 1 μm. Cząstki cząstek stałych klasyfikowane są jako zanieczyszczenia klasy zagrożenia 3.
W kontakcie z ludzkim ciałem wywołują zaostrzenie chorób układu oddechowego i raka skóry, a w środowisku naruszają warunki klimatyczne. Tak więc w weekendy w dużych miastach występują deszcze, w szczególności ze względu na fakt, że wokół cząstek sadzy tworzą się krople wody w atmosferze.
Obecność filtra cząstek stałych zmniejsza zawartość cząstek stałych w spalinach o 80–90%. Jednak za taki wynik trzeba zapłacić za złożoność technologiczną i wysokie koszty systemu. Rozważ bliżej jego konstrukcję i zasadę działania.
Jak działa filtr cząstek stałych
Istnieje kilka rodzajów systemów filtrujących:
- DPF (filtr cząstek stałych)
- FAP (Filtruj cząsteczki)
- RPF (RussPartikelFilter)
Mają pewne różnice w zasadach działania. Dlatego systemy FAP i RPF wymagają użycia specjalnych dodatków do paliw, które wiążą cząstki stałe. Ta okoliczność wiąże się z bardziej złożoną konstrukcją (obecnością zbiornika na dodatek) i, odpowiednio, zwiększonym kosztem działania wynikającym z konieczności uzupełnienia dodatku. Filtry DPF nie wymagają dodatków.
Średnia konstrukcja filtra cząstek stałych dla silników Diesla obejmuje:
- ECU (elektroniczna jednostka sterująca).
- Czujniki ciśnienia i temperatury podłączone do niego na wlocie i wylocie filtra.
- Blok katalizatora.
- Właściwie filtr spiekany.
Modele zaprojektowane do stosowania dodatków do paliwa są również wyposażone w zbiornik do przechowywania używanego płynu i dysze do jego wtryskiwania do zbiornika paliwa lub do przestrzeni między katalizatorem a filtrem.
Katalizator i filtr są zwykle wyposażone w połączone ze sobą obudowy. Niektóre modele wykorzystują specjalny filtr cząstek stałych z powłoką katalityczną, co eliminuje potrzebę stosowania oddzielnej jednostki katalizatora.
Zasada filtra cząstek stałych
Spaliny z silnika wchodzą do układu wydechowego, przechodzą przez katalizator o strukturze plastra miodu i wchodzą do filtra cząstek stałych. W metalowej obudowie tego elementu konstrukcyjnego znajduje się ceramiczna struktura filtrująca z wieloma głuchymi kanalikami, kryptami.
Cząsteczki sadzy osadzają się na ich ścianach, a pozostałe składniki w stanie gazowym kontynuują wzdłuż układu wydechowego, przechodząc przez materiał filtracyjny przez dyfuzję. Jest to główny tryb działania - filtrowanie.
Regeneracja filtra cząstek stałych
Podczas pracy krypty filtrów są szybko zapychane sadzą. Zmiana go co 600–2000 km podróży byłaby niepraktyczna, dlatego w filtrach przewidziano cykle regeneracji.
Komputer odczytuje różnicę ciśnienia i / lub temperatury na wlocie i wylocie zespołu układu wydechowego. Kiedy różnica wskaźników osiągnie pewien poziom, system „rozumie”, że filtr jest zatkany i aktywuje proces regeneracji. Proces regeneracji jest możliwy tylko pod pewnymi warunkami: wymagana temperatura silnika (co najmniej 80 0 C), prędkość (co najmniej 80 km / h), czas (od 2 do 15 minut). Jeśli takie warunki nie wystąpią, proces tak zwanej spontanicznej regeneracji jest niemożliwy. Dlatego automatyczne filtry, które poruszają się głównie w obrębie miasta, są szybciej zapychane.
Regeneracja filtra polega na wypaleniu nagromadzonej sadzy. W zależności od modelu dzieje się tak z elektrycznym elementem grzewczym lub poprzez wtrysk niektórych porcji paliwa do układu wydechowego. Podczas regeneracji filtr nagrzewa się do znacznej temperatury (700 0 C i więcej), dlatego jest to możliwe tylko w powyższych warunkach.
Istnieje procedura wymuszonej regeneracji, która jest przeprowadzana na specjalnych stanowiskach w centrach serwisowych, ale ze względu na znaczne temperatury niebezpiecznie jest się do niej stosować i niewiele SC jest na to gotowych. Należy zauważyć, że mycie filtrów nie jest alternatywą dla regeneracji. Jeśli regularna spontaniczna regeneracja nie jest już w stanie pozbyć się osadzonej sadzy, nadszedł czas na wymianę lub usunięcie filtra.
W Europie najpopularniejszym silnikiem jest olej napędowy. Jednak ani w benzynie, ani w silniku wysokoprężnym paliwo nie pali się całkowicie. Konsekwencją tego będzie tworzenie się toksycznych i rakotwórczych substancji w spalinach (OG), w tym w cząstkach sadzy - produktach niepełnego spalania węglowodorów. Aby tego uniknąć, wprowadzono normy dotyczące emisji substancji szkodliwych, aby spełnić wymagania specjalnego elementu konstrukcyjnego pojazdu - filtra cząstek stałych.
Dlaczego potrzebujesz filtra cząstek stałych?
Aby zrozumieć cel takiego urządzenia, należy dotknąć tego, co stanowi gaz wydechowy. Zdjęcie poniżej w tabeli pokazuje skład spalin, a także ich wpływ na ludzkie ciało.
Dane pokazują, że olej napędowy jest niebezpieczny z wysoką zawartością sadzy w spalinach. Tutaj, aby zmniejszyć jego koncentrację w projekcie samochodu, wprowadza się taki element - filtr cząstek stałych, omówiony poniżej.
Zasada działania
Rozmiar cząstek sadzy wynosi około pięciu setnych mikrona, a pod względem składu chemicznego jest to czysty węgiel. Odstraszanie takich mikroskopijnych cząstek konwencjonalnymi środkami jest dość problematyczne. Aby uchwycić je w urządzeniu, stosuje się dyfuzję. Aby zrozumieć zasadę działania wbudowaną w takie urządzenie, pomoże poniższe zdjęcie: 
Na zdjęciu widać, że w matrycy jest cała sieć rurek, a na sąsiednich końce są zamknięte z różnych stron. Wewnątrz gazy spalinowe pochodzą z silnika, ale wpadające do rur, zamknięte po przeciwnej stronie, nie mogą się poruszać. Następnie przenikają przez ściany do sąsiednich otwartych wnęk i swobodnie opuszczają matrycę ceramiczną.
Ponadto podczas dyfuzji z jednej wnęki do drugiej nawet mikroskopijne cząsteczki są opóźniane, co oznacza, że \u200b\u200bfiltr cząstek stałych spełnił swoje zadanie.
Filtr cząstek stałych
Sam filtr cząstek stałych z zewnętrzną prostotą jest dość złożonym urządzeniem. Ze wszystkimi projektami dla różnych samochodów jest to metalowy cylinder. Na cylindrze znajdują się rury wlotowe i wylotowe do podłączenia do wspólnego systemu oczyszczania spalin. Urządzenie filtrujące można zobaczyć na zdjęciu. 
Wewnątrz znajduje się ceramiczna matryca, której urządzenie zostało już omówione powyżej. Oprócz matrycy filtry cząstek stałych są instalowane na filtrze cząstek stałych w celu monitorowania jego działania.
Wśród nich warto wymienić:
- czujnik różnicy ciśnień;
- czujnik temperatury na wlocie i wylocie zużytego filtra cząstek stałych.
W zależności od konstrukcji filtr cząstek stałych w silniku wysokoprężnym można zainstalować na różne sposoby, jak pokazano na zdjęciu: 
Faktem jest, że sama matryca może być wykonana z wewnętrzną powłoką katalityczną lub bez niej. W tym drugim przypadku na silniku wysokoprężnym musi być zainstalowany dodatkowy katalizator. Jeśli w kompozycji zastosowano matrycę ceramiczną z powłoką katalityczną, można ją połączyć z katalizatorem.
Filtr sadzy - jak najlepiej obsługiwać
Prawidłowe działanie pojazdu wydłuża żywotność filtra cząstek stałych. Faktem jest, że podczas czyszczenia gazów wydechowych pory w rurach i same rury są zatkane cząstkami sadzy, co prowadzi do pogorszenia warunków pracy silnika i ostatecznie nie pozwala na normalną pracę samochodu.
Warto tutaj wspomnieć, że filtr cząstek stałych dla silnika wysokoprężnego, aby przywrócić jego funkcjonalność bez konieczności jego wymiany i wyjmowania z pojazdu, wymaga specjalnego trybu pracy, który różni się od zwykle wykonywanego procesu filtrowania. Ten problem można jednak zwrócić nieco później.
Powody, które zmniejszają wydajność pracy
Może istnieć kilka powodów, dla których blokuje się. Jednym z głównych jest jakość użytego paliwa. Paliwo niskiej jakości powoduje zwiększone tworzenie sadzy podczas pracy silnika, w wyniku czego filtr cząstek stałych będzie bardzo szybko zapychany tymi cząsteczkami, co znacznie skróci jego żywotność.
Innym powodem może być niewystarczająca temperatura, aby sadza spalinowa mogła całkowicie spalić sadzę. Faktem jest, że filtr cząstek stałych pozwala nie tylko zatrzymywać cząsteczki sadzy, ale także podczas pracy, gdy silnik wysokoprężny zapewnia wystarczający poziom temperatury spalin, aby spalić te cząstki. Należy jednak podkreślić, że jest to możliwe, gdy temperatura spalin jest wysoka i wynosi co najmniej sześćset stopni. Przy innych niższych wartościach nic takiego się nie dzieje.
Może być kilka przyczyn obniżenia temperatury spalin, w tym:
- tryb jazdy (z niską prędkością i częstymi zatrzymaniami);
- korki podczas jazdy;
- naruszenie procesu spalania.
Monitorowanie bieżącego stanu
W celu zapewnienia kontroli układ wydechowy wyposażony w silnik Diesla jest wyposażony w oprzyrządowanie, w tym, jak już wspomniano, czujnik temperatury, który monitoruje jego odczyty, oraz czujnik ciśnienia, który mierzy różnicę na końcach filtra. 
Na podstawie sygnałów, które generuje czujnik ciśnienia, sterownik określa, że \u200b\u200bfiltr cząstek stałych jest wypełniony niespalonymi pozostałościami paliwa, a zatem może automatycznie rozpocząć proces czyszczenia. Odpowiedni symbol pojawi się na panelu.
Jak czyścić - olej napędowy też na to pozwala
Często, aby przywrócić normalne działanie maszyny, gdy filtr cząstek stałych jest wypełniony cząsteczkami niespalonego paliwa, wystarczy zastosować kilka prostych technik, które uruchamiają regenerację. Może być aktywna i pasywna. W każdym razie czyszczenie następuje ze względu na spalanie cząstek sadzy i uwalnianie z nich zatkanych porów, do których jest stosowany:
- wzrost temperatury spalin;
- dodatki prowadzące do obniżenia temperatury, w której zachodzi spalanie sadzy;
- płukanie, w którym filtr cząstek stałych za pomocą specjalnych odczynników jest oczyszczany z sadzy.
Regeneracja pasywna
Jest on przeprowadzany przez kierowcę samodzielnie, gdy pojawia się odpowiednie wskazanie, a także z zauważalnymi oznakami pogorszenia się silnika (utrata mocy, zmniejszona dynamika itp.).
W tym przypadku najważniejsze jest zapewnienie wzrostu temperatury spalin, co dzieje się, gdy przejedziesz trzy do czterech dziesiątek kilometrów przy pełnym obciążeniu. Ten sposób ruchu zapewni spalanie sadzy w środku i jej czyszczenie. Inną opcją może być zastosowanie specjalnych dodatków w paliwie, co prowadzi do obniżenia temperatury spalania sadzy.
Aktywna regeneracja
Podobny tryb, który umożliwia czyszczenie, może automatycznie włączyć sterownik silnika. W tym celu analizuje dane, które przekazuje mu bieżący czujnik temperatury, a także czujnik różnicy ciśnień. Ten czujnik sygnalizuje, że cząsteczki sadzy zatkały filtr cząstek stałych, a aktualny czujnik temperatury określa jego wartość. Jeśli nie wystarczy spalanie sadzy, wówczas sterownik może przeprowadzić na przykład dodatkowy wtrysk paliwa, który odbywa się podczas wydechu spalin, co doprowadzi do jego spalania bezpośrednio w układzie wydechowym i podniesie temperaturę spalin do pożądanej wartości.
Jeżeli układ wydechowy zainstalowany w silniku wysokoprężnym przewiduje również inne środki mające na celu zwiększenie temperatury spalin wchodzących do filtra cząstek stałych silnika wysokoprężnego, sterownik sterujący również je aktywuje.
Rumienić się
W takim przypadku czyszczenie odbywa się za pomocą specjalnych płynów wlewanych lub wstrzykiwanych do wewnątrz. Odczynniki zmiękczają sadzę i usuwają ją z zatkanych porów, po czym można ją spalić, gdy samochód jest w ruchu.
Filtr cząstek stałych jest integralną częścią nowoczesnego samochodu i zapewnia skład spalin zgodnie z obowiązującymi normami. Jego aktualny stan jest kontrolowany przez układ sterowania, w którym stosowany jest czujnik temperatury prądu, a także czujnik mierzący różnicę ciśnień. Taki układ sterowania umożliwia albo kierowcy podjęcie w odpowiednim czasie środków w celu przywrócenia filtra cząstek stałych dla silnika wysokoprężnego i normalnego stanu technicznego pojazdu, lub tryb regeneracji włączy się automatycznie, jeśli przewiduje to projekt.
Filtr cząstek stałych jest elementem układu wydechowego jednostki napędowej. Celem tego urządzenia jest oczyszczanie spalin z sadzy, aby zapobiec ich przedostaniu się do atmosfery (około 90% nie znika).
Zastosowanie filtra rozpoczęło się w 2001 roku w transporcie towarowym. Jednak wprowadzenie normy środowiskowej Euro 5 w 2009 r. Zobowiązało wszystkich producentów samochodów do zainstalowania tego elementu filtrującego w samochodach dowolnej klasy i typu, które są napędzane olejem napędowym.
Zasada działania
Filtr cząstek stałych ma za zadanie zapobiegać / minimalizować przedostawanie się sadzy do atmosfery. Jest częścią tłumika, a jego głównym zadaniem jest oczyszczanie spalin. Nie należy jednak porównywać tego urządzenia z katalizatorem, ponieważ katalizator walczy z gazami spalinowymi, a filtr tylko z sadzą.
Filtr cząstek stałych działa w dwóch etapach:
I etap - wychwytywanie sadzy. Na tym etapie cząsteczki sadzy osadzają się na ściankach elementu filtrującego, które z wyglądu przypominają komórki. Jednocześnie sadza nie pozostaje tutaj całkowicie, ale tylko cząstki większe niż 0,5 mikrona. Reszta „drobiazgu” wychodzi z gazami, chociaż procent takich opadów jest niewielki - około 10%.
Filtr cząstek stałych ma zdolność zatykania się, co negatywnie wpływa na charakterystykę mocy jednostki napędowej. Na tej podstawie urządzenie musi być okresowo czyszczone / regenerowane.
II etap: regeneracja. Pracochłonny proces czyszczenia komórek elementu filtrującego z osadów sadzy. Procedura jest przeprowadzana zgodnie z przepisami zaleconymi przez producenta.
Interakcja katalizatora
W przypadku oleju napędowego (w porównaniu z silnikiem benzynowym) w większości katalizator nie jest używany z powodu różnic w układach zapłonowych silnika (brak świec zapłonowych). Ale duże koncerny samochodowe (grupa VW) aktywnie pracują w tym kierunku i opracowują połączone schematy dla filtra cząstek stałych / katalizatora.
Połączony projekt filtra:
- boki obudowy urządzenia czyszczącego wykonane są z materiału katalitycznego (często jest to tytan). Dzięki temu zachodzą procesy spalania i utleniania spalin (tlenek węgla, dwutlenek węgla);
- komórki wewnętrzne mają małe kanały przekroju (złożone z węglika krzemu), które nie pozwalają na przedostawanie się cząstek sadzy do atmosfery.
Regeneracja pasywna
Odbywa się to tylko na połączonym urządzeniu, w którym katalizator wywołuje proces oczyszczania w wysokich temperaturach. Filtr cząstek stałych silnika wysokoprężnego jest podgrzewany do 300-500 ° C, w którym elementy sadzy są utleniane i spalane.
Dzieje się to w następujący sposób:
- W katalizatorze azot i tlen tworzą reakcję chemiczną. W wyniku interakcji powstaje dwutlenek azotu.
- Dwutlenek azotu oddziałuje z sadzą i powstaje tlenek węgla / tlenek azotu.
- Ostatni etap: tlen tworzy reakcję chemiczną z tlenkiem azotu / tlenkiem węgla. Pojawia się dwutlenek węgla i dwutlenek azotu.
Więc filtr cząstek stałych jest czyszczony, ale podlega długim podróżom.
Podczas jazdy na krótkich odległościach pożądana temperatura może nie zostać osiągnięta. W takim przypadku wymagana jest wymuszona regeneracja, która jest również zapewniona w silniku wysokoprężnym.
Procedura czyszczenia jest wykonywana podczas jazdy z dużą prędkością obrotową silnika. W ten sposób można osiągnąć ogrzewanie elementu filtracyjnego do około 600 ° C. W tej temperaturze zachodzi proces reakcji chemicznej podobny do opisanego powyżej, a następnie oczyszczanie komórek.
Podczas wymuszonej regeneracji wszystko, czego potrzebuje kierowca, to utrzymanie niezbędnej prędkości obrotowej silnika. Wszystko inne dzieje się pod nadzorem układu elektronicznego - informacje z czujników są odczytywane:
Pod koniec procedury czyszczenia ciśnienie wraca do wartości początkowych, co wskazuje na zakończenie regeneracji.
Filtruj przy braku katalizatora i automatycznej regeneracji
Filtr cząstek stałych może nie być kompatybilny z katalizatorem. W takim przypadku konwerter katalityczny znajduje się przed elementem filtrującym, a oba urządzenia w żaden sposób nie stykają się. Podobny schemat stosuje Ford, Peugeot, Toyota i inni.
Tutaj proces oczyszczania jest inny. Przy pewnym przebiegu (z dokładną częstotliwością kilkuset kilometrów) elektronika samochodu niezależnie wstrzykuje specjalny dodatek (na bazie ceru) do ciężkiego paliwa:
- gdy filtr cząstek stałych jest zatkany, układ wtryskowy dostarcza ten dodatek do komór spalania. Kiedy spaliny wychodzą, wkład filtra wewnątrz nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur (od +650 do + 750 ° C), co powoduje, że urządzenie jest gorące;
- cer nie wchodzi w interakcje z paliwem i przechodzi wraz ze spalinami do urządzenia filtrującego. W momencie kontaktu substancji z filtrem (siatką) zapala się i podnosi temperaturę do + 900-1000 О С;
- cząsteczki sadzy są utleniane i spalane.
Ten reżim temperaturowy sprzyja regeneracji elementu filtrującego. Układ wydechowy pozostaje nienaruszony dzięki zastosowaniu materiałów o wysokiej wytrzymałości.
Specjalny zbiornik jest zarezerwowany dla dodatku do paliwa. Sam dodatek został zaprojektowany na 100 000 kilometrów, chociaż liczba ta może zostać zmniejszona podczas jazdy samochodem z paliwem niskiej jakości.
Usuń
Filtr cząstek stałych do silników Diesla służy wyłącznie ochronie środowiska, dlatego można go usunąć bez żadnych konsekwencji dla pojazdu. Wtedy silnik stanie się łatwiejszy do pracy, a normy środowiskowe spadną do normy Euro-3 - co jest bezkrytyczne. Procedura będzie wymagać pewnych umiejętności i wysiłków ze względu na związek elementu z ECU jednostki napędowej.
Plusy i minusy
Korzyści z usunięcia:
- brak błędów i stan awaryjny silnika z powodu zatkanego elementu filtrującego;
- nie ma potrzeby trybu regeneracji (procedura obowiązkowa);
- zmniejszenie zużycia paliwa;
- poprawa dynamiki samochodu (zwiększenie mocy);
- stabilna praca jednostki napędowej;
- nie ma potrzeby serwisowania elementu filtrującego.
- degradacja środowiska. Poziom emisji sadzy w atmosferze gwałtownie wzrasta, chociaż kontrola techniczna może zostać zakończona;
- problemy z działaniem pojazdu w krajach, w których obowiązkowe są wymagania niezbędnych norm środowiskowych (Unia Europejska).
Metody usuwania
- Oprogramowanie flashujące. Po podłączeniu programatora instalowane jest nowe oprogramowanie (nie przewidujące obecności elementu filtrującego) w kontrolerze. Następnie sam filtr jest demontowany.
Sukces operacji zależy od poziomu profesjonalizmu specjalistów. Przy bezkompromisowym podejściu możliwe są różne awarie w działaniu jednostki napędowej i nieprzewidziane konsekwencje. - „Oszustwo” (emulator). Urządzenie, które zastępuje zdalny element filtrujący i symuluje jego działanie. Instalacja „zaczepu” jest kontrowersyjna: z jednej strony silnik stanie się łatwiejszy do pracy, a z drugiej strony imitacja pracy pozwoli zaoszczędzić potrzebę regeneracji w pamięci sterownika. Zużycie paliwa pozostanie takie samo.
Współczesny pojazd ma wiele wymagań, między innymi zgodność z normami i standardami środowiskowymi. W rzeczywistości jest to bardzo ważne pytanie, ponieważ zanieczyszczenie planety dotyczy przede wszystkim nas. Specjaliści motoryzacyjni, którzy zdali sobie z tego sprawę, zaczęli opracowywać coraz więcej nowych technologii oczyszczania spalin, a filtr cząstek stałych zamontowany na silnikach wysokoprężnych był jednym z instrumentów walki.
Gdzie jest filtr cząstek stałych w samochodzie i dlaczego jest potrzebny
Niektórzy kierowcy nie mają pojęcia, dlaczego potrzebny jest filtr cząstek stałych, ponieważ nawet biorąc pod uwagę, że jest to bardzo przydatny element, nie można go nazwać niezbędnym. Przede wszystkim powinieneś zrozumieć jego cel i funkcje. Dlatego filtr cząstek stałych jest zaprojektowany i stosowany w celu zmniejszenia emisji cząstek sadzy do atmosfery, która wchodzi do niego wraz z gazami spalinowymi. Zastosowanie takiej bariery pozwala zmniejszyć ilość szkodliwych emisji do 99,9%.
Zasadniczo ta część jest umieszczona za katalizatorem, ale możliwe są inne układy: przed katalizatorem lub w połączonej kolejności, gdy filtr cząstek stałych jest połączony z katalizatorem (typowym dla samochodów produkowanych przez Volkswagena) i znajduje się bezpośrednio za kolektorem wydechowym, tj. gdzie temperatura spalin osiąga maksimum. Taka część nazywa się filtrem cząstek stałych z powłoką katalityczną.
Przyczyny sadzy
Uważa się, że „diesel” jest najbardziej „brudnym” silnikiem, ale dzięki filtrowi cząstek stałych istnieje szansa na zmianę tej opinii. Aby ta część z powodzeniem poradziła sobie ze swoimi obowiązkami, na początek musisz określić możliwe przyczyny pojawienia się dużej ilości sadzy. Sadza (i najczęstsza) to niespalona pozostałość węglowodorów, która po wyjściu z silnika wysokoprężnego przybiera formę dość niebezpieczną dla zdrowia ludzkiego.
Ponadto niepełne spalanie paliwa często opiera się na niewłaściwej instalacji momentu wtryskowego (tak zwany późny wtrysk) lub na wadliwym działaniu dyszy zapewniającej dobre rozpylenie płynu paliwowego. Przyczyną sadzy jest również często wyciek dyszy, niska liczba cetanowa paliwa lub obfite wnikanie chłodziwa do komory spalania.
Aby dokładniej określić przyczynę sadzy, konieczne jest sprawdzenie układu wlotu powietrza i układu wydechowego. Warto zwrócić uwagę na ciśnienie doładowania (w silnikach Diesla z turbodoładowaniem), regulację zaworów, kompresję w cylindrach, a także stan układu chłodzenia, poziom oleju i obecność śladów gazu wchodzącego do skrzyni korbowej.
Filtruj urządzenie
Odpowiadając na pytanie, czym jest filtr cząstek stałych w samochodzie z strukturalnego punktu widzenia, należy od razu powiedzieć, że jest to metalowa żarówka z ceramiczną matrycą w środku (przedstawiona w postaci wielopoziomowej siatki). Rozmiar komórki matrycy osiąga jeden milimetr, a struktura jego ścian charakteryzuje się porowatością, dzięki czemu małe cząsteczki sadzy osadzają się na ściankach matrycy. Ponadto w filtrze znajdują się czujniki temperatury, czujnik różnicy ciśnień i czujnik tlenu. W zależności od rodzaju części urządzenie do filtra cząstek stałych może również zawierać inne elementy. Na przykład w filtrze zamkniętym z możliwością spalania zebranej sadzy stosuje się specjalne odczynniki do usunięcia jej ze ścian części.
Zamknięte filtry cząstek stałych DPF
Wszystkie filtry cząstek stałych są podzielone na dwa główne typy filtrów cząstek stałych - zamknięty filtr bez możliwości czyszczenia i filtry typu zamkniętego z możliwością usuwania sadzy (FAP). W przypadku zatkania filtry DPF muszą zostać wymienione, chociaż ogólnie uważa się, że mogą one odzyskać przy dużych obciążeniach (gdy temperatura gazów ze skrzyni korbowej osiągnie 400 stopni). Ta metoda regeneracji nazywana jest pasywną.
Filtr cząstek stałych DPF to ceramiczny plaster miodu z katalitycznym tytanem osadzonym na jego ściankach. Wewnątrz filtra z komory spalania sadza i tlenek węgla osiadają na wewnętrznej powierzchni filtra, gdzie pod wpływem wysokiej temperatury utleniają się do substancji obojętnych i innych niż niebezpieczne. Stan filtra i jego właściwości fizykochemiczne są kontrolowane przez ECU (elektroniczną jednostkę sterującą). Możesz zobaczyć stan filtra cząstek stałych na desce rozdzielczej.
Ciekawy fakt! Pierwszy filtr cząstek stałych został zastosowany dopiero w 2000 r. I stał się obowiązkowym elementem w 2011 r., Kiedy to wprowadzono normy toksyczności Euro-5.
Filtr cząstek stałych typu FAP zamknięty z funkcją regeneracji
FAP to kolejny filtr cząstek stałych typu zamkniętego, tylko w przeciwieństwie do poprzedniej wersji ma on możliwość usuwania zebranej sadzy. Jak już zauważyliśmy, do wykonania tego zadania stosuje się specjalny odczynnik, który reaguje ze szkodliwymi substancjami i całkowicie usuwa je z filtra pod wpływem wysokiej temperatury.
Do regeneracji filtra cząstek stałych FAP (co już z grubsza zrozumiałeś) używają specjalnego dodatku zawierającego węgiel EOLYS. Jest on automatycznie wtryskiwany do oleju napędowego z oddzielnego zbiornika, po uprzednim otrzymaniu odpowiedniego polecenia z systemu monitorowania stanu filtra FAR.
W rezultacie okazuje się, że filtr z funkcją regeneracji nie może być całkowicie zatkany., Ponieważ dodatkowo podgrzane gazy spalinowe, po wprowadzeniu do filtra cząstek stałych FAP, zaczynają podgrzewać reaktor ceramiczny do 700 ° C, w wyniku czego wszystkie osadzone cząstki sadzy szybko wypalają się z mikrokanalików. Ponadto w lokalnych temperaturach w okolicach 1000 ° C większość złożonych produktów węglowodorowych powstających w wyniku niepełnego spalania ulega utlenianiu. Zaledwie 3-5 minut po wstrzyknięciu określonego dodatku filtr FAP jest całkowicie samoczyszczący.
W niektórych przypadkach odczynnik pobiera dodatkową porcję płynu paliwowego, która jest dostarczana automatycznie. Spala się po paliwie w cylindrach silnika, co powoduje wzrost temperatury w filtrze.
Czy wiesz Pierwszy w historii filtr sadzy FAP został zainstalowany w Peugeot 607.
Możliwe, że nie wszyscy kierowcy rozumieją, jak działa filtr cząstek stałych, i jest to całkiem naturalne, ponieważ niewiele osób zagłębia się w zasadę jego działania. W rzeczywistości wszystko jest dość proste: dostając się do filtra, gazy spalinowe reagują z powłoką matrycy, po czym osadzona sadza zaczyna zatykać część. Aby go usunąć, można zastosować jedną z dwóch metod regeneracji: aktywną i pasywną.
Regeneracja pasywna
Proces pasywnej regeneracji ma miejsce, gdy pojazd porusza się pod obciążeniem. Na przykład poruszanie się samochodem po autostradzie spowoduje wzrost temperatury w filtrze do 350-400 stopni, co z kolei aktywuje proces utleniania sadzy przez wystawienie na działanie katalizatora i wskaźników wysokiej temperatury. Łańcuch reakcji chemicznych podczas pasywnej regeneracji składa się z kilku etapów:
1. Tlenki azotu reagują z tlenem i tworzą dwutlenek azotu w obecności katalizatora;
2. Następnie powstały związek chemiczny zaczyna oddziaływać z cząsteczkami sadzy (węgiel), w wyniku czego powstaje tlenek azotu i tlenek węgla;
3. W następnym etapie tlenek azotu i tlenek węgla reagują z tlenem, tworząc dwutlenek azotu i dwutlenek węgla.
Uwaga! W pewnych warunkach pracy silnika (niskie obciążenie itp.) Temperatura spalin nie będzie wystarczająco wysoka, z powodu czego regeneracja pasywna nie może się rozpocząć. W tym przypadku na pomoc przychodzi aktywna (lub wymuszona) regeneracja filtra cząstek stałych.
Aktywna regeneracja
Regeneracja katalizatora jest niezbędnym procesem, bez którego filtr cząstek stałych szybko się nie powiedzie. Jeżeli warunki nie są odpowiednie do regeneracji pasywnej (podczas podróży w warunkach miejskich lub na krótkie odległości, gdy nie jest możliwe osiągnięcie pożądanej temperatury filtra cząstek stałych), rozpoczyna się aktywny proces.
Oznacza to, że po głównej części płynu paliwowego kolejna dodatkowa jest podawana do cylindrów jednostki napędowej. Zawór EGR zamyka iw razie potrzeby zmienia się algorytm kontroli geometrii turbiny.
Częściowo spalona mieszanka paliwowo-powietrzna przez kolektor jest przenoszona do katalizatora, który jest umieszczony przed filtrem cząstek stałych. To w nim pali się, a temperatura przepływających spalin znacznie wzrasta. Kolejny ruch podgrzanych gazów wzdłuż kanału wlotowego powoduje wzrost temperatury w samym filtrze (do 500-700 stopni), co powoduje spalanie sadzy. Procesy zachodzące w pojeździe mogą być potwierdzone przez czarne kłęby dymu wydobywające się z komina. Oczywiście zużycie paliwa i prędkość obrotowa biegu jałowego wzrosną.
Jak dbać o filtr cząstek stałych
Na końcu artykułu, kiedy, drodzy czytelnicy, dowiedzieliście się więcej o filtrze cząstek stałych i ustaliliście, na czym polega ten proces „regeneracji filtra cząstek stałych”, możecie porozmawiać o tym, jak właściwie dbać o tę część. Oczywiście obowiązkowe czyszczenie tego elementu należy wykonywać nie tylko po pojawieniu się problemów, ale także przy regularnej kontroli technicznej samochodu, jednak jeśli chcesz zapobiec wystąpieniu jakichkolwiek awarii, lepiej jest używać specjalnych auto-chemicznych dodatków podczas eksploatacji samochodu.
Żywotność filtra cząstek stałych zależy również od częstotliwości jego przepalania, to znaczy im częściej przeprowadzasz tę procedurę, tym bardziej katalizator się wypali. Na tej podstawie, w celu zwiększenia żywotności filtra, należy również zwiększyć przebieg maszyny między poparzeniami, jednocześnie obniżając temperaturę procesu. Do tych celów opracowano szereg dodatków chroniących filtr cząstek stałych, aby pomóc mu przejść do trybu czyszczenia w niższych temperaturach, zapewniając jednocześnie całkowite spalanie płynu paliwowego. Bez względu na to, z czego składa się filtr cząstek stałych w silniku wysokoprężnym, wskazana metoda zapobiegania chroni pojazd przed częstymi naprawami.