Šiuolaikiniuose automobiliuose išmetamųjų dujų sistema atlieka itin svarbų vaidmenį mažinant kenksmingų medžiagų patekimą į aplinką. Šioje sistemoje du pagrindiniai komponentai, dažnai maišomi tarpusavyje, yra katalizatorius ir dyzelino kietųjų dalelių filtras (DPF). Nors abu prisideda prie teršalų mažinimo, jų funkcijos, struktūra ir veikimo principai iš esmės skiriasi.
Katalizatorius: cheminis išmetamųjų dujų valymas
Katalizatorius - tai įrenginys, montuojamas išmetimo sistemoje, kuris padeda sumažinti kenksmingų teršalų emisiją, tokias kaip anglies monoksidas, azoto oksidai ir angliavandeniliai. Jame vyksta cheminė reakcija, kurios metu šios kenksmingos medžiagos paverčiamos mažiau pavojingomis. Katalizatorius turi atvirą struktūrą, leidžiančią išmetamosioms dujoms laisvai tekėti. Patvarus korinės struktūros pagrindas, skirtas aktyviam sluoksnio paviršiui padidinti, leidžia katalizatoriui efektyviai sumažinti angliavandenilių, smalkių ir kvapiųjų cheminių junginių kiekį. Katalizatoriaus pagrindą sudaro aliuminio ir cerio oksidai, kurie sulaiko suodžius, o jo danga dažnai padengiama platina.
DPF filtras (Dyzelino kietųjų dalelių filtras): fizinis dalelių sulaikymas
DPF filtras (dyzelinių dalelių filtras) yra skirtas sugauti ir pašalinti kietąsias daleles (suodžius), kurios susidaro dyzelinių variklių degimo proceso metu. Skirtingai nuo katalizatoriaus, DPF filtras - tai tikrasis barjeras. Jis sulaiko smulkias suodžių daleles ir laikas nuo laiko jas sudegina per regeneracijos procesą.
DPF filtro struktūra ir veikimas
Įprasti plačiai naudojami dyzelinių variklių kietųjų dalelių filtrai yra koriniai keraminiai filtrai su daug mažų kanalų. Kas antro kanalo galas yra uždaras. 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. Dėl itin mažų filtro porų ir korinės konstrukcijos, DPF filtrų kietųjų dalelių filtravimo efektyvumas gali siekti 99% ar daugiau. 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. Didėjant suodžių kiekiui filtre, didėja ir filtro efektyvumas, kadangi susikaupę suodžiai sudaro papildomą sluoksnį, kuris uždaro įeinančias daleles. Tačiau didėjant suodžių kiekiui, didėja ir išmetimo priešslėgis (slėgio kritimas filtre).
DPF regeneracijos procesas
DPF filtras negali kaupti suodžių be galo. Kai jis pasiekia kritinę ribą, turi įvykti regeneracija - savaiminis suodžių išdeginimas. DPF filtro ilgaamžiškumo paslaptis - tinkama regeneracija.
Aktyvioji regeneracija
Šiam procesui atlikti būtina padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą, kurioje suodžiai oksiduotųsi, esant deguonies pertekliui išmetamosiose dujose. Suodžių degimui deguonyje užtikrinti paprastai reikalinga aukštesnė nei 550 °C temperatūra. Kadangi tokia aukšta 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 použdegiminio įpurškimo funkcija. Paprastai aktyvios regeneracijos ciklas įprastomis eksploatavimo sąlygomis vidutiniškai trunka nuo 20 iki 30 minučių.
Pasyvioji regeneracija
Pasyvioji regeneracija 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 gali tapti brangesnė. Idealiu atveju, jei veikiantis variklis tam tikrą laiko tarpą praleidžia tokiame pasyvios regeneracijos „temperatūros lange“, aktyvi regeneracija gali būti nereikalinga.
DPF ir FAP: sauso ir šlapio tipo filtrai
Nors vairuotojai dažniausiai girdi trumpinį DPF, egzistuoja ir kita alternatyva - FAP (pranc. Filtre à Particules). Nors abiejų filtrų funkcija yra identiška - korio struktūros keramikiniame įdėkle sulaikyti suodžius, inžinieriai sukūrė du skirtingus kelius šiam tikslui pasiekti. Pagrindinė takoskyra automobilių pasaulyje brėžiama tarp vadinamųjų sauso (DPF) ir šlapio (FAP) suodžių filtrų tipų.
DPF - greitkelių mėgėjams
Tradicinis DPF filtras yra sauso tipo. Pagrindinė jo problema - regeneracijai (suodžių išdeginimui) reikalinga itin aukšta temperatūra, kuri įprastai siekia 550-650 laipsnių. Tokias sąlygas nesunku pasiekti skriejant greitkeliu, tačiau nuolat malantis miesto spūstyse tai padaryti beveik neįmanoma. Važiuojant nedideliu greičiu, automobilio kompiuteris bando gelbėti situaciją purkšdamas papildomą degalų dozę, kad dirbtinai pakeltų išmetamųjų dujų temperatūrą.
FAP - prancūzų atsakas miesto spūstims
FAP yra evoliucionavusi prancūzų koncerno PSA („Peugeot“ ir „Citroen“) sukurta DPF filtro versija. Prancūzų inžinieriai greitai suprato, kad miesto sąlygomis automatinė regeneracija yra pernelyg sudėtinga. Todėl jų sukurta sistema naudoja cerio oksido priedą, kuris tarp vairuotojų geriau žinomas „Eolys“ vardu. Automobilyje yra įrengtas specialus „Eolys“ skysčio siurblys ir jutikliai (dažniausiai degalų bako dangtelyje). Kai tik papildomas bakas degalais ir uždaromas jo dangtelis, sistema automatiškai apskaičiuoja, kiek litrų įpilta, ir į pagrindinį degalų baką įpurškia tikslų kiekį „Eolys“ skysčio.
Pagrindinis „Eolys“ privalumas - gebėjimas sumažinti suodžių degimo temperatūrą iki maždaug 450 laipsnių. Būtent dėl šios savybės FAP filtras gali sėkmingai išsivalyti net ir nuolat važinėjant miesto režimu. Nors FAP tipo filtrai yra PSA koncerno išradimas, dėl glaudaus automobilių gamintojų bendradarbiavimo ir variklių mainų šią technologiją galima rasti įvairiuose automobiliuose, pvz., kai kuriuose „Fiat“, „Lancia“, „Mini“, „Ford“, „Mazda“ bei „Volvo“ modeliuose.
„Eolys“ skysčio priežiūra
Regeneracijos procesas DPF ir FAP sistemose įprastai įsijungia kas 400-600 kilometrų, priklausomai nuo filtro užsikimšimo ir nusidėvėjimo lygio. Norint papildyti „Eolys“ atsargas, automobilį dažniausiai tenka kelti ant keltuvo. Atlikus šį darbą, būtina prijungti diagnostinį kompiuterį ir elektroniniu būdu pasakyti sistemai, kad skysčio lygis atstatytas (nunulinti skaitiklį).
Negalima naudoti bet kokio „Eolys“ skysčio. Egzistuoja net keturios šio skysčio evoliucijos, kurias galima atskirti pagal buteliuko kamštelio ir automobilio įpylimo angos žiedo spalvą:
- Balta spalva: 1999-2002 m. gamybos modeliams (skystis DPX 42).
- Žalia spalva: 2002-2010 m. automobiliams (skystis Eolys 176).
- Mėlyna spalva: Nuo 2010 m. gamintiems modeliams (skystis Powerflex).
- Juoda spalva: Taip pat nuo 2010 m. naudojamas skystis (Extend).
Ekspertai griežtai pataria skystį rinktis vadovaujantis gamintojo instrukcijomis - pagal automobilio kėbulo (VIN) numerį arba įpylimo angos žiedo spalvą. Aklai pasikliaujant tik gamybos metais ar internetiniais paieškos varikliais, galima padaryti brangiai kainuojančią klaidą.
Išpjauto DPF/katalizatoriaus pasekmės ir teisiniai aspektai
Daugelis žmonių, kreipdamiesi dėl DPF filtrų ar katalizatorių supirkimo, dažnai maišo šias automobilių detales. Benzininiuose ir dyzeliniuose automobiliuose montuojami katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai (angl. Diesel Particulate Filter, DPF) naudojami išmetamųjų dujų kiekiui ir toksiškų medžiagų patekimui į aplinką sumažinti. Kai kurie vairuotojai, siekdami sumažinti degalų sąnaudas ir prailginti variklio bei turbinos ilgaamžiškumą, kietųjų dalelių filtrus netgi šalina arba išjungia. Tačiau yra ir tokių nuomonių, kad jeigu gamintojai kažką sukūrė, reiškia tai padarė ne veltui. Tačiau dažnai ta paskirtis yra praplečiama iki sunkiai suvokiamų reiškinių. Kai kurie žmonės gali manyti, kad katalizatorius ar DPF filtras yra tiesiog metalo laužas, iš tiesų jų vertė yra kur kas didesnė.
Poveikis varikliui
Užsikimšę katalizatoriai ar DPF filtrai gali pridaryti nemalonumų transporto priemonės varikliui. Kadangi DPF filtras yra paskutinė išmetamųjų dujų stotelė, prieš jį dar stovi katalizatoriai. Jei DPF filtras užsikimšęs, labiausiai kenčia turbinos atraminiai guoliai - jie priversti „pakęsti“ atgal skriejančią išmetamųjų dujų bangą. Mirksinti DPF filtro lemputė prietaisų skydelyje rodo problemą. Jei nieko nedaroma, automobilis gali visai nebejudėti iš vietos, tuomet greičiausiai reikės naujo kietųjų dalelių filtro.
Programinis DPF išjungimas ar jo pašalinimas gali sugadinti variklio valdymo bloką (ECU) arba pakenkti varikliui. Tik specialistas, kuris ECU žemėlapiuose ir duomenų lentelėse „nardo kaip žuvis vandenyje“, gali tiksliai įvertinti atliktus pakeitimus.
Techninė apžiūra (TA)
Lietuvoje vis dar apstu transporto priemonių, turinčių netvarkingą išmetamųjų dujų sistemą dėl jose pašalintų katalizatorių ir kietųjų dalelių filtrų. Specialistai techninės apžiūros metu neturi teisės ardyti automobilio ar atskirų jo agregatų. Šiuo metu nėra sukurta jokios kitos metodikos ar diagnostinės įrangos, kuri leistų fiksuoti katalizatoriaus ar kietųjų dalelių filtro pašalinimo atvejus. Tačiau vizuali apžiūra yra galima.
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.
Statistika liudija, kad su netvarkinga ir nesandaria išmetimo sistema į patikrą atvyko 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.
Katalizatorių ir DPF vagystės
Lietuvoje dar dažni ir atvejai, kai katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai neteisėtai išpjaunami iš kiemuose stovinčių automobilių - dėl juose esančių brangiųjų metalų.
Katalizatorių ir DPF filtrų vertė
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. Automobilių katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai yra vertinga antrinė žaliava, 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.
Neoriginalūs ir naudoti komponentai
Neoriginalūs katalizatoriai būna dviejų rūšių: originali konstrukcija su bakeliu ir vien tik bakelis. Skirtumas toks, kad einant techninę apžiūrą, labai didelis dėmesys skiriamas virinimo siūlėms ir paprasto bakelio įvirinimas tiesiai į tą pačią vietą, kur buvo išpjautas, bus vertinamas kaip konstrukcijos pažeidimas. Tuščiais katalizatoriais vadinami tokie katalitiniai konverteriai, kurie savyje neturi tauriųjų metalų. Atlikus tokio katalizatoriaus spektrinę analizę - tauriųjų metalų kiekis yra toks mažas, kad jį perdirbus - kaštai bus lygūs pelnui.
Naudoto katalizatoriaus kokybė yra abejotina, nes jo kaina yra abejotina. Jeigu automobilį ardantis laužynas yra įsitikinęs, kad pardavime turi gerą katalizatorių, jis niekada neparduos jo už supirktuvės kainą. Jeigu išpjautas kietųjų dalelių DPF/FAP filtras, situacija keičiasi iš esmės, ypač kai viename bakelyje patalpinti du valymo elementai - ir DPF filtras, ir katalizatorius. Jeigu filtras išpjautas, tai prie viso to, dar yra ir išprogramuotas. Tiksliau panaikinta DPF regeneracijos funkcija, reikalinga periodiškai prižiūrėti ir deginti suodžius. Todėl, jeigu sugalvojama keisti nauju, reikės atstatyti ir ECU valdymo bloko parametrus.
DPF valymas ar keitimas?
DPF filtrų valymas yra populiarėjanti paslauga. Jeigu automobilis apynaujis, ir buvo priežastis, dėl kurios atsirado staigus DPF filtro užsikimšimas - valymas gali būti nebloga išeitis. Tačiau reikia suvokti, kad garantijos valymui nėra, nors daugelis ją suteikia. Garantiją galima duoti tik valymo paslaugai.
Jeigu variklis ir aplink jį esantys komponentai veikia be priekaištų ir dyzelinis automobilis bus eksploatuojamas užmiestyje - galimas variantas, kad problemų artimiausiu metu nekils. Dažniausiai visos ligos prasideda jau po 100 000 kilometrų ridos. Senesniems dyzeliniams automobiliams neoriginalų kietųjų dalelių filtrą galima nusipirkti investavus apie 300 eurų. O prie visų montavimo darbų dar reikės pasikrapštyti ir autoelektronikos specialistui. Jeigu automobilis važinėja miesto režimu, tačiau viskas aplink variklį dirba idealiai, DPF filtras gali vėl užsikimšti greičiau, jei bus bent menkiausias gedimas.
Diesel particulate filter animation
tags: #kuo #skiriasi #dpf #ir #katalizatoriis