Új dízelmotoros autó részecske- (DPF) vagy más néven koromszűrő nélkül nem kerülhet forgalomba. A DPF a ma érvényben lévő Euro 5 kipufogógáz-előírás teljesítéséhez nélkülözhetetlen. A részecskeszűrő egészségünk védelmében kifejtett áldásos hatása mellett az üzemeltetőknek, javítóknak meglehetősen gyakran okoz gondot. A gépjármű mozgását korlátozó vagy megakadályozó nehézségek számára nem kedvező üzemi viszonyok vagy motorirányítási problémák miatt következnek be.
Mielőtt taglalni kezdjük a vonatkozó kérdéseket, előre le kell szögeznünk, hogy nem minden részletében kiforrott technikáról van szó. A gyártók, beszállítók fejlesztői is rendesen küzdenek. Erre bizonyíték a visszahívások tömege, ekkor módosított regenerálási programok telepítése, visszahívás során konstrukciósan módosított DPF-cserék, az importőr ádáz küzdelme az üzemeltetővel, mondván nem tudja üzemeltetni az autóját (ó szegény, ő csak autózni szeretne, és pechére városban lakik…).
A kipufogógázt porózus kerámia szűri meg. A kipufogógázból a részecske a szűrő belső falán, részben a szűrőfalba behatolva lerakódik. Ezt a szűrőt falszűrőnek nevezzük.
A szűrőegységet négyzet vagy hatszög keresztmetszetű, tengelyirányú csatornák alkotják. A csatornák fele a belépőoldalon nyitott és a kilépőoldalon zárt. A csatornába a kipufogógáz belépve a csatornafalon áthaladva jut a szomszédos, ún. kilépő csatornába. A kilépő csatorna a motoroldal felől zárt és a kipufogócső felé nyitott.
A szűrők a 15 nm és az 500 nm (0,5 µm) közötti tartományban is 90 tömeg%-os hatásfokkal szűrik ki a részecskéket, az ennél nagyobbakat természetesen 100%-os hatásfokkal.
| A tájékozódás érdekében egy 2,0 literes dízelmotorra szerelt részecskeszűrő adatai | |
|---|---|
| térfogat: | kb. 4,5 liter |
| tömeg: | kb. 7,5 kg |
| hatásfok: | 95% |
| legkisebb kiszűrt részecske: | 15 ±5 nm (0,015 µm) |
| élettartam: | kb. 200e km |
| maximálisan tárolt korommennyiség: | kb. 10 gramm/szűrő liter térfogat |
| maximális hamutöltet: | kb. 25 gramm/szűrő liter térfogat |
Az lehetne, ha azon anyagok sorában, amelyeket megszűr, csak korom kerülne bele és a korom elégetésének semmilyen körülmények között nem lenne akadálya. Ehhez még tegyük hozzá, hogy a motornak sem szabad, hogy baja legyen, például erőteljes olajfogyasztás, porlasztási hiba.
Ez bizony sajnos nincs így, tehát:
A szűrő nem örök életű, de TerraClean tisztítási technológiával az élettartama lényegesen hosszabbítható!
A szűrőbe, annak belső falfelületére és a szűrőfal járataiba bekerülnek olyan anyagok, melyek a gépjárműbe épített DPF-ből nem távolíthatóak el, tehát a szűrő ezen anyagok tekintetében nem regenerálható a hagyományos módokon.
Melyek ezek?
Minden koromszűrős dízelautónál a kenőanyag elégéséből származó hamu.
Ha a DPF-regenerálást tüzelőanyag-adalék segíti (többnyire ez a „FAP” rendszer, PSA-csoport, de a Fordnál és egyes VW-modelleknél is megtaláljuk), akkor a tüzelőanyag-adalék egyes komponensei is lerakódnak a szűrő falára, nem regenerálhatóak, tehát üzem közben nem távolíthatóak el, és így idővel eltömik a szűrőt. Bajt okoz a nagy olajfogyasztásból és „kormolós” üzemből származó olajkoksz réteg is, melyeket nem könnyű „leoxidálni” a falról.
A szűrő nagy hő, hőterhelés hatására is sérülhet. Elsősorban kényszerregenerálásnál a begyulladó „kokszkályha” a szűrő kerámia anyagát megroggyanthatja, a rajta lévő katalizátoranyagok szintereződnek, a washcoat réteg zsugorodik. A szűrő - ha minden rendben van - akkor is eltömődhet a fenti okok miatt annyira, hogy már motorüzemet lehetetlenítő kipufogógáz-ellennyomást okoz.
A motorirányító rendszer számon tartja, számolja, mennyi volt az üzemóra, mennyi volt a kumulált tüzelőanyag-fogyasztás és a légnyelés. Ezekből állapítja meg azt, hogy egy bizonyos berakódott korommennyiség okozta ellennyomás (nyomáskülönbség-érték) miből áll össze. Nevezetesen a tényleges pillanatnyi koromfeltöltődésből és az állandó, pl. hamuterhelésből.
A DPF-csatorna metszeti rajza (forrás: Mercedes) jól mutatja a lerakódást a szűrő falán (c), ahol két lerakódott réteg különböztethető meg: az (a) jelű a részecske (korom) réteg, a (b) jelű az olajhamu réteg.
A motorolajhamuból egy 2,0 literes dízelmotornál kb. 0,6 g/1000 km képződik. Egy átlagos szűrő kb. 120 g hamut tud élettartama alatt befogadni. Ez 200 E km élettartamot jelent. A szűrőt ezek után cserélni kell. A motorolajok összetételét is változtatni kellett a hamutartalom csökkentése miatt. Az új gyártási eljárást igénylő olajok általános megnevezése „Low SAPS”. A „SAPS” rövidítés a Sulphated Ash (szulfáthamu), Phosphorous (foszfor) and Sulphur (kén) angol szavakból származik, a „Low” előtag pedig ezen anyagok kis mennyiségére utal. Ennek lényege, hogy a kenőanyag lényegesen kisebb mennyiségben tartalmaz szulfáthamut, foszfort és ként. A Low SAPS kritériumnak megfelelő motorolaj a részecskeszűrővel szerelt dízelmotorok nélkülözhetetlen alkatrésze! A legtöbb gyártó DPF-fel szerelt modelleknél mindenféle hamuképző motorolaj- és tüzelőanyag-adalék (tüzelőanyagrendszer-tisztító, szeleptisztító, hidegindító segély stb.) alkalmazását tiltja az azokból származó plusz hamuterhelés miatt.
A szűrőben lerakódó részecske (korom) eltömi a szűrőt, ezzel megnöveli a kipufogócsatornában a kipufogógáz-ellennyomást. A gáz ellennyomás-növekedése a motor töltetcseréjét akadályozza, szélső esetben a motor működését megakadályozza.
A részecskeszűrő eltömődésének mértékére a be- és kilépő oldalán mérhető nyomások különbsége (pe - pu = ∆p) más szóval a differencianyomás jellemző (∆p). Egyes modelleknél csak a belépő abszolút nyomást mérjük. Álló motornál a differencianyomás értéke nulla, ez a diagnosztika számára is információ (jók-e a nyomásjeladók?). A szűrő előtti nyomást (ellennyomás) értékét abszolút nyomásként is mérhetjük. A szűrőterhelés-megállapítás végett mért nyomást/nyomásesést a motor légnyelése és a kipufogógáz hőmérséklete függvényében értékeli a motorirányító egység.
A fojtásállapotot a kipufogógáz térfogatáramának függvényében ábrázolt differencianyomás- mezők vagy -zónák azonosítják, mint azt az elvi diagramon nyomon követhetjük (forrás: Peugeot).
A szűrő telítődöttségének mértékét, szintjeit a b-f zónák azonosítják. Az a mező ∆p értékei a szűrő átszakadására vagy hiányára utal. A b a tiszta szűrőt, a c a normál üzemi szűrőterhelési mezőt azonosítja. A d telítődött szűrő, az e túltelítődött szűrő, az f az eltömődött szűrőállapot. Normál működési zónák: b, c és d. A passzív regenerálás a szűrőt a b és c állapotok között tartja. Az aktív regenerálásra a c-ből a d-be, illetve az e-be való átlépéskor van szükség.
A szűrő regenerálása alatt a részecsketartalom oxidációját értjük. A részecske (korom) szén és szénhidrogén alkotói az oxidáció során gáz halmazállapotú anyaggá válnak, és elhagyják a szűrőfalon keresztül a szűrőt.
Az igazi műszaki kihívást nem a szűrés, nem is a regenerálás technológiája, reakciói jelentik - ezek mind ismertek, a fedélzeten kialakíthatóak, megvalósíthatóak -, hanem a reakció beindulásához szükséges hőmérséklet elérése. A dízelmotor részterhelési, városi üzemében a koromszűrőbe belépő kipufogógáz nem éri el a reakció beindulásához szükséges 600 ± 50 °C értéket. Ez okozza az igazi műszaki problémát!
Kis motorterhelésű, gátolt forgalmi viszonyok közötti, rövid távú gépjárműhaladásnál nincs esély a korom oxidációjához szükséges 600 ± 50 °C kipufogógáz-, illetve szűrő-falhőmérséklet elérésére.
A műszaki-kémiai, reakciókinetikai feladatot a koromoxidáció küszöbhőmérsékletének a csökkentése jelenti. Erre az alábbi megoldások születek:
A regenerálás időtartama - normál DPF esetén - a szűrő előtti kiinduló hőmérséklet függvénye; időtartama a szűrőfelmelegítés- és a reakcióidőből tevődik össze.
A szűrő regenerálása passzív és aktív üzemmódú lehet.
A részecskeszűrő regenerálási folyamatának megindítása végbemehet:
A spontán részecskeoxidációs folyamat beindulásával elért regenerálás megnevezése passzív regeneráció. A külső behatásra - gázhőmérséklet-növelésre - meginduló részecskeoxidációs folyamat megnevezése aktív regeneráció.
A passzív mód azt jelenti, hogy a korom oxidációja a szűrőben külső beavatkozás nélkül beindul. A passzív regeneráció közepesen nagy motorterhelésen, például tartós országúti igénybevétel esetén indul be, ha a kipufogógáz, 350-500°C-ra hevül. Beindulás után, a hőtermelés miatt, általában önfenntartó folyamat.
Tüzelőanyag-adalékkal támogatott passzív regenerálás
A koromoxidáció beindulási hőmérsékletét katalitikus hatású anyaggal csökkenteni lehet. Ha ezt a katalitikus hatású (promotor) anyagot az aktív regenerálás folyamatában esetenként kívülről, tüzelőanyag-adalék formájában visszük be, adalékolt aktív regenerálásnak nevezzük. Az adalék promotor anyag cérium és vas lehet. A rendszert először sorozatgyártású modellnél megvalósító PSA-konszern FAP rövidítéssel jelölte kipufogógáz-utókezelő emissziótechnikai rendszerét. A FAP® (Filtre à Particules) részecskeszűrőt jelent, mint a DPF, de ezt az elnevezést a PSA-csoport a HDi motorjaira szerelt tüzelőanyag-adalékos rendszerre védte le. A szakirodalomban a FAP-ra az A-DPF (Additive-based Diesel Particulate Filter) és a FBC-DPF (Fuel Borne Catalyst-Diesel Particulate Filter) rövidítések is használtak.
A FAP-rendszer ez első sorozatgyártásra érett koromszűrési és regenerálási eljárás volt, bevezetésekor 2000-ben nagy műszaki innovációnak számított. A rendszert, továbbfejlesztett formában, mind a mai napig beépítik a PSA dízelüzemű autóiba.
A katalizátor-adalékanyaggal (CeO2) a korom gyulladási hőmérséklete mintegy kb. 150 fokkal, 460 °C értékre csökkenthető le. Ezt a hőmérsékletet az aktív - motorüzemi beavatkozással segített - regenerálási folyamatban, városi körülmények között is el tudja érni az utókezelő.
Röviden ennyit a dpf szűrő normál működéséről. A TerraClean tisztítási technológiája lehetővé teszi a még szerkezetileg ép szűrő korom-, és hamutartalmának tisztítását.
Leszerelés nélküli eljárás, amivel a rossz hatásfokú, eltömődött, hibásan működő DPF szűrő új életre kel.
TovábbHatékony és gyors megoldás az EGR szeleppel szerelt gépjárművek problémájára, amit a felgyülemlett korom lerakódások okoznak.
TovábbA kiiktatott DPF szűrő visszaállítása egy komplex folyamat, ami magában foglalja a fizikai visszaépítést és a gépjármű szoftverének visszaállítását.
TovábbA kényszerített (szerviz) regenerálás egy szakember által, diagnosztikai eszközzel elindított folyamat a dízel részecskeszűrő (DPF) tisztítására, amikor az autó már nem tudja magától elégetni a kormot.
Tovább
Cím:
Telefon: Gál László, +36 70 478 1864
E-mail: info@dpf-doktor.hu
Facebook