Daugelis žmonių, kalbėdami apie DPF filtrus ar katalizatorius, dažnai painioja šias automobilių detales. Nors abu komponentai yra svarbūs šiuolaikiniuose automobiliuose ir prisideda prie teršalų mažinimo, jų funkcijos ir struktūra iš esmės skiriasi.
Pagrindinis skirtumas tarp DPF ir katalizatoriaus
Nors abu įrenginiai montuojami išmetimo sistemoje ir skirti mažinti kenksmingų išmetamųjų dujų emisiją, jų veikimo principai yra skirtingi.
Katalizatoriaus veikimo principas
Katalizatorius - tai įrenginys, montuojamas išmetimo sistemoje, kuris padeda sumažinti kenksmingų teršalų emisiją, tokių kaip anglies monoksidas, azoto oksidai ir angliavandeniliai. Katalizatoriuje vyksta cheminė reakcija, kurios metu šios kenksmingos medžiagos paverčiamos mažiau pavojingomis. Katalizatorius turi atvirą struktūrą, leidžiančią išmetamosioms dujoms laisvai tekėti.
Dyzelinių dalelių filtras (DPF): struktūra ir filtravimas
DPF filtras (dyzelinių dalelių filtras) yra skirtas sugauti ir pašalinti kietąsias daleles, kurios susidaro dyzelinių variklių degimo proceso metu. Jis sulaiko smulkias suodžių daleles ir laikas nuo laiko jas sudegina per regeneracijos procesą. DPF filtras, skirtingai nuo katalizatoriaus, yra tikrasis barjeras, sulaikantis kietąsias daleles ir neleidžiantis joms patekti į aplinką.
Kietųjų dalelių filtrų integravimas į dyzelinius automobilius išaugo 2006 metų pabaigoje, įsigaliojus EURO 4 taršos reikalavimams.
DPF filtro konstrukcija ir filtravimo mechanizmas
Įprasti plačiai naudojami dyzelinių variklių kietųjų dalelių filtrai yra koriniai keraminiai filtrai su daug mažų kanalų. Karščiui atsparios keraminės medžiagos plačiai naudojamos dalelių filtrams gaminti.
Kadangi šachmatų lentos principu išdėstytų filtro kanalų galai yra uždari, suodžių turintys teršalai yra priversti tekėti pro porėtas filtro sieneles. Išmetamosioms dujoms tekant pro sieneles, suodžių dalelės uždaromos filtro porose ir kanalo sienelių paviršiaus sluoksnyje. Didelį filtravimo plotą ir minimalius slėgio nuostolius užtikrinanti korinė filtro konstrukcija, vadinamasis pertvarinis filtras, tapo standartine daugelyje dyzelinių variklių išmetamųjų dujų filtravimo sistemų naudojama konstrukcija.
Viename kvadratiniame DPF filtro centimetre yra keli dešimtys kanalų (celių), dažniausiai - 30 c/cm³. Kadangi pusė filtro kanalų uždari priekyje, o kita pusė - gale, tik pusė jų kaupia suodžius arba pelenus. „Purvinų“ išmetamųjų teršalų srautas patenka tik į įleidimo pusėje atvirus kanalėlius, o išleidimo pusėje atviri kanalėliai lieka švarūs.
Dėl itin mažų filtro porų ir korinės konstrukcijos, DPF filtrų kietųjų dalelių filtravimo efektyvumas gali siekti 99% ar daugiau procentų. Aukšto kietųjų dalelių filtravimo efektyvumo ir korėtos DPF konstrukcijos dėka pro filtro sieneles neturėtų praeiti jokie matomi suodžiai ar pelenai.
Suodžių dalelės surenkamos ir sulaikomos DPF, vykstant giluminiam filtravimui filtro porose ir paviršiniam filtravimui palei kanalėlių sieneles. Nedidelė dalis suodžių iš pradžių susikaupia filtro porose, o vėliau nugula sluoksniu ant kanalėlio sienelių. Didėjant suodžių kiekiui filtre, didėja ir filtro efektyvumas, kadangi susikaupę suodžiai sudaro papildomą sluoksnį, kuris uždaro įeinančias daleles. Suprasti, kaip porose ar sienelių paviršiuje DPF filtras surenka ir uždaro kietąsias daleles, yra svarbu, kadangi nuo to priklauso, kaip vėliau šios dalelės bus pašalintos.
Daugumos komercinių DPF akytumas svyruoja nuo maždaug 40% iki 60%. Šių filtrų sienelėse suformuotas sudėtingas porų tinklas. Porų skersmuo svyruoja nuo 10 iki 30 mikrometrų (mikronų).
Naujo ar švaraus DPF filtro paviršius yra veikiamas išmetamųjų dujų srauto, o paviršiaus porose greitai susikaupia suodžiai. Nors tik nedidelė visų suodžių dalis susikaupia filtro mikroporose, ji prisideda prie staigaus filtro slėgio kryčio padidėjimo. Toliau besikaupiantys suodžiai DPF filtre suformuoja sluoksnį ant kanalėlių sienelių, dėl to filtro slėgis krinta lėčiau ir laipsniškiau. Specifiniai filtro porose ar sienelių paviršiuje esantys suodžių filtravimo mechanizmai vaidina svarbų vaidmenį nustatant bendrą išmetimo priešslėgio padidėjimą.
DPF regeneracija: suodžių šalinimo procesas
DPF filtras negali kaupti suodžių be galo. Kai jis pasiekia kritinę ribą, turi įvykti regeneracija - savaiminis suodžių išdeginimas. Siekiant sumažinti filtro slėgio kryptį dėl suodžių kaupimosi, filtras regeneruojamas, atliekant procesą, kurio metu sudeginami (oksiduojami) suodžiai. Plačiai naudojami dviejų tipų regeneracijos procesai, nors dauguma komercinių sistemų naudoja šių dviejų būdų derinį. DPF filtro ilgaamžiškumo paslaptis - tinkama regeneracija. Kad DPF filtras veiktų ilgai ir efektyviai, jis turi išsivalyti pats - automobilio eksploatacijos metu.
Aktyvi regeneracija
Aktyviai regeneracijai atlikti būtina padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą, kurioje suodžiai oksiduotųsi, atsiradus deguonies pertekliui išmetamosiose dujose. Suodžių degimui deguonyje užtikrinti paprastai reikalinga aukštesnė nei 550 °C temperatūra. Kadangi taip aukštai temperatūra varikliui veikiant įprastai nepakyla, siekiant aktyviai padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą, naudojamos kelios strategijos.
Aktyvios regeneracijos sistemose gali būti naudojamas dyzelinis degiklis, kuris tiesiogiai kaitina į DPF patenkančias išmetamąsias dujas, arba dyzelino oksidacijos katalizatorius (DOC), kuris oksiduoja dyzelinį kurą per katalizatorių, tokiu būdu padidindamas DPF temperatūrą. Naudojant DOC, išmetamosiose dujose taip pat turi būti perteklinio dyzelinio kuro. Šiuo tikslu gali būti naudojamas kuro purkštukas (angliavandenilių dozatorius), kuris montuojamas išmetamajame vamzdyje priešais DOC, arba uždegiminio įpurškimo funkcija. Su kurios nors formos išmetamų degalų dozavimo sistema derinamas dyzelino oksidacijos katalizatorius yra dažniausiai naudojama aktyvios regeneracijos forma, taikoma tiek magistraliniams, tiek nemagistraliniams keliams skirtose transporto priemonėse.
Paprastai aktyvios regeneracijos ciklas įprastomis eksploatavimo sąlygomis vidutiniškai trunka nuo 20 iki 30 minučių. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, DPF filtre susikaupus dideliam suodžių kiekiui, gali būti reikalinga stovinčios transporto priemonės regeneracija. Tokia regeneracija gali trukti keletą valandų, per kurias labiau kontroliuojamomis sąlygomis suodžiai lėtai išdeginami.
Pasyvi regeneracija
Pasyvi regeneracija, kaip sufleruoja pavadinimas, nereikalauja papildomos energijos regeneracijos procesui vykdyti. Vietoj to, ši strategija paremta suodžių oksidacija, naudojant NO₂. Ji gali vykti daug žemesnėje temperatūroje - nuo 250 °C iki 400 °C. Išmetamosiose dujose esančiam NO paversti NO₂ naudojamas katalizatorius. Reakcijai palengvinti šiems katalizatoriams būtini taurieji metalai, ypač platina (Pt), dėl kurios tokia sistema tampa dar brangesnė.
Kai kuriais atvejais katalizatorius dengiamas tiesiai ant DPF, kaip ir katalizuojamame DPF (K-DPF), taip pat gali būti naudojamas prieš filtrą montuojamas dyzelino oksidacijos katalizatorius (DOK). Daugelyje komercinių sistemų naudojamas DOK ir K-DPF derinys.
Idealiu atveju, jei veikiantis variklis tam tikrą laiko tarpą praleidžia tokiame pasyvios regeneracijos „temperatūros lange“, aktyvi regeneracija gali būti nereikalinga. Tačiau tikrovėje variklis žemoje temperatūroje gali veikti ilgą laiką, pavyzdžiui, tuščiąja eiga arba mažomis apkrovomis, ypač esant šaltam klimatui, todėl aktyvios regeneracijos gali prireikti. Norint mažinti degalų sąnaudas, pirmenybė teikiama pasyviai regeneracijai, nors dauguma komercinių sistemų vis dar naudoja įvairaus laipsnio aktyvią regeneraciją, priklausomai nuo važiavimo ciklo ir eksploatavimo sąlygų.
Nepriklausomai nuo regeneracijos metodo, vykstant suodžių oksidacijai (aktyviai ar pasyviai), susidaro nedegi medžiaga arba pelenai, kurių sudeginti neįmanoma, ir lieka DPF.
DPF problemos, priežiūra ir vertė
Deja, DPF filtrų problemos yra gana dažnos - laikui bėgant jie užsikemša, neigiamai paveikdami variklio veikimą. DPF filtrai yra sudaryti iš brangių keraminių medžiagų, todėl jų kaina yra gana aukšta. DPF filtro tarnavimo trukmė priklauso ne tik nuo važiavimo stiliaus, bet ir nuo visų su varikliu susijusių sistemų teisingo veikimo.
DPF filtro sistemoje yra įmontuota talpykla, kurioje kaupiasi suodžiai. Suodžių masei pasiekus tam tikrą lygį, automobilyje prasideda valymo procesas. Prasidėjus DPF filtro valymosi procesui, apie tai praneš prietaisų skydelyje deganti lemputė, padidėję variklio sūkiai bei išaugusios kuro sąnaudos. Jei pastebėjote, kad vyksta DPF filtro valymas, stenkitės neužgesinti automobilio variklio iki kol procesas pasibaigs.
Apie DPF filtrus 🫵🚘 Pjauti, plauti ar keisti? 🤔 | AUTOpatikros.lt || Važiuojam AUTO
Tam tikrais atvejais nutinka taip, kad filtras automatiškai nebeišsivalo ir iškyla priverstinio - mechaninio - filtro valymo poreikis. Jeigu prietaisų skydelyje įsižiebė DPF filtro įspėjamoji lemputė, tai reiškia, kad filtras yra perkrautas suodžiais ir reikia imtis veiksmų. Pirmiausia - pabandykite leisti filtrui išsivalyti važiuodami didesniu greičiu (pvz., užmiestyje), jei automobilio kompiuteris dar leidžia tai padaryti automatiškai.
Šiandien pats populiariausias ir efektyviausias užsikimšusio DPF filtro tvarkymas - jo išėmimas ir išplovimas. Atlikus šią procedūrą, iš jūsų automobilio filtro pašalinama beveik 100 proc. suodžių ir pelenų. DPF filtro valymas - ar tai tikrai apsimoka? Atsakymas į šį klausimą - individualus. Tai priklauso nuo filtro būklės, variklio darbo ir kitų veiksnių.
Kadangi DPF filtras yra paskutinė išmetamųjų dujų stotelė, prieš jį dar stovi katalizatoriai. Jei DPF filtras užsikimšęs, kenčia turbinos atraminiai guoliai - jie priversti „pakęsti“ atgal skriejančią išmetamųjų dujų bangą.
Katalizatorių ir DPF filtrų išmontavimas Lietuvoje
Jau keletą dešimtmečių automobilių gamintojai yra spaudžiami mažinti aplinkos taršą, gaminant efektyviau kurą sudeginančius automobilius. Benzininiuose ir dyzeliniuose automobiliuose montuojami katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai naudojami išmetamųjų dujų kiekiui ir toksiškų medžiagų patekimui į aplinką sumažinti. Jis padeda sumažinti į atmosferą išmetamų kietųjų dalelių kiekį ir mažina dyzelinių transporto priemonių poveikį aplinkai.
Lietuvoje vis dar apstu transporto priemonių, turinčių netvarkingą išmetamųjų dujų sistemą dėl juose pašalintų katalizatorių ir kietųjų dalelių filtrų. Nors kai kurie žmonės gali manyti, kad katalizatorius ar DPF filtras yra tiesiog metalo laužas, iš tiesų jų vertė yra kur kas didesnė. Kai kurie vairuotojai, siekdami sumažinti degalų sąnaudas ir prailginti variklio bei turbinos ilgaamžiškumą, kietųjų dalelių filtrus netgi šalina arba išjungia. Vis dėlto, dar ilgą laiko tarpą po to, norėdami sumažinti degalų sąnaudas, prailginti variklio ir turbinų ilgaamžiškumą, vairuotojai DPF filtrus šalindavo arba išjungdavo.
Kietųjų dalelių filtrai ir katalizatoriai yra pakankamai brangi atlieka, nes juose yra daug vertingų tauriųjų metalų, kaip platina, rodis, paladis ar auksas. Šių metalų kaina ir paklausa, ypač pastaruoju metu, sparčiai augo. Katalizatoriai gali būti išpjaunami ir nepakeičiami naujais ir nelegaliuose autoservisuose, ypač mažesniuose. Lietuvoje dar dažni ir atvejai, kai katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai neteisėtai išpjaunami iš kiemuose stovinčių automobilių - dėl to pastaruoju metu itin nukenčia, pavyzdžiui, „Toyota Prius“ savininkai.
Techninė apžiūra (TA) ir teisės aktai
DPF filtras yra viena iš sistemų, kuri tiesiogiai tikrinama techninės apžiūros (TA) metu, ypač nuo 2013 m., kai sugriežtintos išmetamųjų dujų normos. Patikros metu tikrinamas ne tik dūmingumas, bet ir fizinio filtro buvimo faktas, todėl net programiškai „išjungtas“ DPF filtras gali būti identifikuotas. Specialistai techninės apžiūros metu neturi teisės ardyti automobilio ar atskirų jo agregatų.
Lietuvos techninės apžiūros įmonių asociacijos „Transeksta“ teigimu, 2020 metais privalomosios transporto priemonių techninės apžiūros metu buvo identifikuotas tik 0,1 proc. transporto priemonių su pašalintais katalizatoriais ar DPF filtrais. Techninės apžiūros įmonių pateikta praėjusių metų statistika taip pat liudija, kad su netvarkinga ir nesandaria išmetimo sistema į patikrą buvo atvykę 6,41 proc. visų tikrintų M1 (lengvasis automobilis) ir N1 (lengvasis krovininis automobilis) klasių transporto priemonių. Per didelis dūmingumas buvo nustatytas 6,26 proc. dyzelinius variklius turintiems automobiliams, o dėl per didelio išmetamųjų dujų kiekio teigiamos techninės apžiūros išvados negavo 3,37 proc. benzininių automobilių. Šie rodikliai buvo šiek tiek prastesni nei fiksuoti 2019 metais, kai tokių automobilių buvo atitinkamai 6,04 proc. ir 6,11 proc. benzininiams ir dyzeliniams automobiliams.
Atlikęs vizualią automobilio išmetimo sistemos apžiūrą techninės apžiūros kontrolierius pastabų dėl katalizatoriaus neturės dviem atvejais: jei transporto priemonė buvo pagaminta be jo arba pirmą kartą įregistruota iki 2004 metų sausio 1 dienos, taip pat, jei Lietuvoje automobiliui pirmą kartą privalomoji techninė apžiūra buvo atlikta iki 2013-ųjų kovo 1 dienos. Visais kitais atvejais automobiliai su išpjautais katalizatoriais arba katalizatoriais, turinčiais bakelio pjovimo, jį gaubiančio elemento virinimo žymių ar panašių konstrukcijos pakeitimų, bus laikomi turinčiais didelių trūkumų.
Svarbu žinoti, kad programinis DPF išjungimas gali sugadinti variklio valdymo bloką (ECU), o suodžių filtro pašalinimas gali pakenkti varikliui. Dažnai taupant, galutinė suma tampa kelis kartus didesnė.
Atliekų tvarkymas ir perdirbimas
Automobilių katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai yra vertinga antrinė žaliava dėl juose esančių brangiųjų metalų, todėl už jų pridavimą atliekų tvarkytojams gaunamas atlygis. Metalą galima daug kartų perdirbti, nes jo pagrindinės savybės nekinta, ir tokiu būdu taupyti senkančius gamtos išteklius.
Katalizatorių, filtrų, kaip ir kitų automobilių atliekų, tokių kaip akumuliatorius, amortizatoriai, padangos, alyva, stiklas ar plastikas, daugiausia susikaupia autoservisuose transporto priemonių remonto metu. Gyventojai gali perduoti teisę tokias atliekas tvarkyti turinčiam atliekų tvarkytojui. Naudojantis autoservisų paslaugomis, visos automobilių atliekos lieka autoservise. Jei transporto priemonė remontuojama namuose, susidariusias atliekas galima nuvežti ir į savivaldybių didelių gabaritų atliekų aikšteles.
tags: #ar #automobilyje #buna #kietuju #daleliu #filtras