A dízel részecskeszűrő a dízel erőforrás kipufogórendszerének egyik eleme. Ennek a készüléknek a feladata a kipufogógázok koromtól való megtisztítása, hogy megakadályozza azok légkörbe való kijutását (kb. 90%-a nem jut ki a szabadba).
A szűrő használata 2001-ben kezdődött a haszongépjárművekben. Az Euro 5 kipufogógáz-szabvány 2009-es bevezetése azonban minden járműgyártó számára kötelezővé tette, hogy minden osztályba tartozó és típusú dízelüzemű járművön alkalmazza azt.
Működési elv
A részecskeszűrőt úgy tervezték, hogy megakadályozza/csökkentse a korom légkörbe jutását. A kipufogó hangtompító része, és fő feladata a kipufogógázok tisztítása. Nem szabad azonban a katalizátorhoz hasonlítani, mivel a katalizátor a kipufogógázok ellen küzd, míg a szűrő csak a benne lévő korom ellen.
A részecskeszűrő két fokozatban működik:
I. szakasz – koromfelfogás. Ebben a szakaszban a koromrészecskék lerakódnak a szűrőelem falán, amelyek úgy néznek ki, mint a sejtek. A korom azonban nem marad meg teljesen itt, hanem csak a 0,5 µm-nél nagyobb részecskék. A többi "finomság" a gázokkal együtt a külvilágba távozik, bár az ilyen csapadék aránya kicsi – körülbelül 10%.
A részecskeszűrő hajlamos eltömődni, ami befolyásolja a hajtómű teljesítményét. Ennek alapján a készüléket rendszeresen tisztítani/regenerálni kell.
II. szakasz: regeneráció. A részecskeszűrő elemcellák koromlerakódásoktól való tisztításának időigényes folyamata. Az eljárást a gyártó által előírt előírásoknak megfelelően kell elvégezni.
Kölcsönhatás a katalizátorral
A dízelmotoroknál (a benzinmotorokhoz képest) a motorok eltérő gyújtási rendszere miatt (nincs gyújtógyertya) a legtöbb esetben nem használnak katalizátort. A nagy autógyártók (VW-csoport) azonban aktívak ezen a területen, és kombinált részecskeszűrő-katalizátor rendszereket hoznak létre.
Kombinált szűrő kialakítás:
- A tisztítótest oldalai katalitikus anyagból (gyakran titánból) állnak. Ezt a kipufogógázok (szén-monoxid, szén-dioxid) égési és oxidációs folyamataihoz használják;
- A belső cellák (szilíciumkarbidból készült) kis szelvényű csatornákkal rendelkeznek, amelyek megakadályozzák a koromrészecskék légkörbe jutását.
Passzív regeneráció
Csak kombinált egységnél fordul elő, ahol a katalizátor magas hőmérsékleten indítja be a tisztítási folyamatot. A részecskeszűrőt 300-500 °C-ra hevítik, amikor a koromelemek oxidálódnak és elégnek.
Ez a következőképpen történik:
- A katalizátorban a nitrogén és az oxigén kémiai reakcióba lép. A kölcsönhatás eredményeként nitrogén-dioxid képződik.
- A nitrogén-dioxid reakcióba lép a korommal, és a végeredmény szén-monoxid/nitrogén-oxid lesz.
- Végső szakasz: Az oxigén kémiai reakcióba lép a nitrogén-oxiddal/szén-monoxiddal. Szén-dioxid és nitrogén-dioxid keletkezik.
Így tisztul a részecskeszűrő, de hosszabb vezetésnek kitéve.
Rövid távolságok megtétele esetén előfordulhat, hogy nem éri el a kívánt hőmérsékletet. Ebben az esetben kényszerregenerációra van szükség, amelyet a dízel is biztosít.
A tisztítási eljárást nagy motorfordulatszámon történő vezetés közben kell elvégezni. Ez lehetővé teszi, hogy a szűrőbetét kb. 600O C-ra melegedjen fel. Ezen a hőmérsékleten a fent leírtakhoz hasonló kémiai reakció folyik le, és a cellák ezt követően megtisztulnak.
A járművezetőnek a kényszerregenerálás során csupán annyi a dolga, hogy fenntartsa a szükséges motorfordulatszámot. Minden más az elektronikus rendszer felügyelete alatt zajlik – az érzékelők kiolvasása:
-
Eltömődött részecskeszűrő
Levegő;
- Kipufogógáz-hőmérsékletérzékelők;
- Részecskeszűrővel ellátott nyomásérzékelők.
A tisztítási eljárás végén a nyomás visszatér az eredeti értékekre, ami azt jelzi, hogy a regenerálás befejeződött.
Szűrő katalizátor és automatikus regenerálás hiányában
A részecskeszűrő nem kombinálható a katalizátorral. A katalizátor ekkor a szűrőelem előtt helyezkedik el, és a két eszköz semmilyen módon nem érintkezik egymással. Hasonlót használ a Ford, a Peugeot, a Toyota és mások is.
Itt a tisztítási folyamat más. Bizonyos futásteljesítménynél (néhány száz kilométeres időközönként) az autó elektronikája önállóan egy speciális (cérium alapú) adalékot fecskendez a nehéz üzemanyagba:
- Amikor a részecskeszűrő eltömődik, a befecskendező rendszer ezt az adalékanyagot juttatja az égéstérbe. Amikor a kipufogógázok kilépnek, a benne lévő szűrőelem nagyon magas hőmérsékletre (+650 és +750O C között) melegszik fel, ami elégeti a készüléket;
- A kerámia nem lép kölcsönhatásba a tüzelőanyaggal, és a kipufogógázokkal együtt jut a szűrőegységbe. Abban a pillanatban, amikor az anyag érintkezik a szűrővel (hálóval), meggyullad, és hőmérséklete +900-1000 oC-ra emelkedik;
- A koromrészecskék oxidálódnak és elégnek.
Ez a hőmérsékleti rendszer elősegíti a szűrőelem regenerálódását. A kipufogócsatorna a felhasznált nagy szilárdságú anyagoknak köszönhetően sértetlen marad.
Az üzemanyag-adalékanyag számára egy speciális tartály van fenntartva. Magát az adalékanyagot 100 000 kilométerre tervezték, bár ez a szám csökkenhet, ha az autót rossz minőségű üzemanyaggal üzemeltetik.
A eltávolítása
A részecskeszűrő csak környezetvédelmi célokat szolgál, így eltávolítható anélkül, hogy az autóra hatással lenne. A motor így könnyebben üzemeltethetővé válik, és a károsanyag-kibocsátási szabvány Euro 3-ra csökken – ami nem kritikus. Az eljárás némi szakértelmet és erőfeszítést igényel az elemnek a hajtáslánc ECU-jával való összekapcsolódása miatt.
Előnyök és hátrányok
Az eltávolítás előnyei:
- Nincs hiba és nincs vészüzemmotor üzemmód eltömődött szűrőelem miatt;
- Nincs szükség regenerációs üzemmódra (kötelező eljárás);
- Az üzemanyag-fogyasztás csökkentése;
- A jármű jobb dinamikus teljesítménye (nagyobb teljesítmény);
- A tápegység stabil működése;
- A szűrőelemet már nem kell karbantartani.
Hátrányok:
- A környezeti teljesítmény romlása. A koromkibocsátás szintje drámaian megnő, bár a műszaki vizsgálaton át lehet menni;
- A járművek működésével kapcsolatos problémák a kötelező környezetvédelmi előírásokat előíró országokban (Európai Unió).
Az eltávolítás módszerei
- A szoftver újbóli flashelése. A firmware eszköz csatlakoztatásával új szoftver (a szűrőelemet nem tartalmazó) települ a vezérlőre. Ezután magát a szűrőt eltávolítják.
A művelet sikere a technikusok szakértelmétől függ. A szakszerűtlen megközelítés a tápegység különböző meghibásodásaihoz és kiszámíthatatlan következményekhez vezethet. - Egy “csaló” (emulátor). Olyan eszköz, amely az eltávolított szűrőelem helyét veszi át, és szimulálja annak működését. A “puskapor” beépítése ellentmondásos: egyrészt a motor könnyebben üzemeltethetővé válik, másrészt a szimulált működés a vezérlő memóriájában tárolja a regenerálás szükségességét. Az üzemanyag-fogyasztás nem változik.
“>
