Regeneracja filtrów cząstek stałych DPF
FILTRY CZĄSTEK STAŁYCH
ZASTOSOWANIE ORAZ RODZAJE FILTRÓW CZĄSTEK STAŁYCH:
W celu spełnienia restrykcyjnych wymagań, zapisanych w normie Euro 5 (wprowadzonej w 2009 roku), producenci pojazdów musieli podjąć szereg działań, w tym wprowadzić dodatkowy element zmniejszający emisję cząstek stałych, występujący w układzie wydechowym. Tym elementem jest filtr cząstek stałych.
Rozróżniamy dwa rodzaje filtrów cząstek stałych:
- filtr cząstek stałych do silników wysokoprężnych z dodatkiem do paliwa (tzw. filtr mokry), występujący na przykład w samochodach koncernu PSA
- filtr cząstek stałych bez dodatków (tzw. filtr suchy), występujący w samochodach BMW
Obydwa rodzaje filtrów mają zbliżoną budowę oraz zasadę działania, z tą różnicą, iż filtr mokry wymaga stosowania specjalnego dodatku do paliwa, obniżającego temperaturę spalania sadzy w filtrze.
BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA:
Filtr cząstek stałych składa się z korpusu ceramicznego (węglik krzemu) o strukturze makro komórkowej znajdującego się w metalowej obudowie. Korpus ten jest podzielony na bardzo dużą liczbę równolegle przebiegających kanalików, które są zamknięte na przemian. Tworzą one kanały wlotowe i wylotowe, które oddzielone są od siebie ścianami filtra.
Sadza, wydobywająca się z silnika sukcesywnie osadza się na ścianach filtra i zatyka go. W celu jej usunięcia, niezbędna jest regeneracja filtra, polegająca na jej wypaleniu. Minimalna temperatura spalin, konieczna do uzyskania w celu wypalenia filtra cząstek stałych to ok. 550°C. Warunek ten jest trudny do spełnienia, gdyż przykładowo podczas jazdy miejskiej, temperatura spalin wynosi ok. 150°C. W celu uaktywnienia procesu regeneracji filtra, stosowane są pewne zabiegi, polegające na obniżeniu temperatury koniecznej do efektywnego wypalenia - dozowanie dodatku do paliwa w postaci tlenku ceru (występuje w systemie z "mokrym" filtrem, np. koncern PSA) oraz sztucznym podniesieniu temperatury spalin, poprzez dodatkowy dotrysk paliwa (ten rodzaj występuje w samochodach marki BMW).
ELEMENTY SKŁADOWE SYSTEMU OCZYSCZANIA SPALIN Z FILTREM DPF/FAP:
Do skutecznego oczyszczania spalin z sadzy nie wystarczy zamontowanie samego filtra. Po kilkuset kilometrach uległby on całkowitemu zapchaniu. Niezbędny jest nadzór nad pracą filtra. Rolę takiego nadzorcy przejmuje sterownik silnika. Aby proces zarządzania funkcjonowaniem filtra mógł przebiegać prawidłowo, konieczne jest zastosowanie dodatkowych elementów i czujników, które na bieżąco informują sterownik o aktualnym stanie pracy filtra.
Czujnik ciśnienia spalin na wejściu filtra określa ciśnienie gazów przed filtrem cząstek stałych. Na podstawie jego sygnału sterownik jest w stanie obliczać zapełnienie filtra sadzą oraz podjąć decyzję o konieczności rozpoczęcia procesu regeneracji filtra. W przypadku jego awarii, sterownik nie jest w stanie określić zapełnienia filtra DPF. Usterka zostanie zasygnalizowana kontrolką filtra cząstek stałych, a następnie migającą kontrolką czasu rozgrzewania świec na tablicy wskaźników i odpowiednim komunikatem. Niezbędna będzie wizyta w warsztacie.
Czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych DPF ma za zadanie przesłać informację o temperaturze spalin przed filtrem DPF do sterownika. Sygnał ten jest wykorzystywany do obliczania zapełnienia filtra, zarządzania procesem regeneracji filtra oraz do ochrony filtra cząstek stałych przed zbyt wysoką temperaturą spalin. W przypadku jego niesprawności konieczna będzie wizyta w warsztacie. Czujnik temperatury za filtrem służy do sterowania dawką wtrysku dla wtrysku uzupełniającego przy hamowaniu silnikiem, a czujnik temperatury przed turbosprężarką do uzyskania odpowiedniej temperatury, niezbędnej do procesu regeneracji filtra DPF. W przypadku braku sygnału któregokolwiek z tych czujników, niezbędna będzie wizyta w warsztacie.
Sterownik silnika ma za zadanie zapewnić autodiagnostykę systemu oraz sterować procesem regeneracji filtra w miarę potrzeby.
RODZAJE REGENERACJI FILTRÓW CZĄSTEK STAŁYCH DPF:
Aby filtr cząstek stałych nie został zapchany oraz mógł spełniać swoją rolę, musi być okresowo uwalniany z cząstek sadzy. W procesie regeneracji, przy stworzeniu specjalnych warunków, cząstki sadzy zostają utleniane (spalane). W większości przypadków proces ten jest niezauważalny przez kierowcę.
Sterownik silnika tworzy mapę zawartości sadzy w filtrze cząstek stałych w oparciu o sygnały z czujnika ciśnienia i czujników temperatury oraz w zależności od warunków użytkowania pojazdu. Na podstawie stylu jazdy i zapisanej historii warunków jazdy sterownik definiuje najlepszy moment do rozpoczęcia regeneracji filtra.
Bierna regeneracja filtra ma miejsce, gdy cząstki sadzy są spalane bez ingerencji układu sterowania silnikiem. Przykładowo umiejscowienie filtra blisko silnika powoduje, że podczas jazdy na autostradzie możliwe jest uzyskanie temperatury spalin w granicach 350°C-500°C. Taka temperatura spowoduje wypalanie sadzy w filtrze DPF.
Aktywna regeneracja filtra cząstek stałych ma miejsce w przypadku celowego podwyższenia temperatury spalin, na skutek odpowiedniego sterowania przez kalkulator (sterownik). Gdy pojazd przemieszcza się głównie w mieście, przy nieznacznym obciążeniu silnika, osiągane są zbyt niskie temperatury dla biernej regeneracji. Taką sytuację rozpoznaje sterownik silnika i uruchamia proces regeneracji aktywnej, który przeciętnie trwa ok. 10-30 minut. Temperatura spalin jest sztucznie podwyższana do ok. 600°C-650°C, co umożliwia utlenienie sadzy do dwutlenku węgla i zapobiega nadmiernemu zapełnieniu się nią filtra DPF. Podczas jazdy w mieście, w ciężkich warunkach, średni dystans między regeneracjami to ok. 200km.
W przypadku długotrwałej jazdy miejskiej, na krótkich odcinkach, nie ma możliwości podniesienia temperatury spalin w wystarczającym stopniu, gdyż następujące wówczas procesy regeneracji, przy zbyt dużym zapełnieniu filtra mogłyby spowodować uszkodzenie filtra DPF z powodu wytworzenia w nim nadmiernej temperatury. Przy zbyt dużym zapełnieniu filtr może się zatkać, co spowoduje przejście silnika w tryb awaryjny i gwałtowne zmniejszenie mocy. Niezbędne jest zatem odbycie jazdy regeneracyjnej.
W razie niesprawności jakichkolwiek podzespołów silnika (np. świeca żarowa, wtryskiwacz, turbosprężarka), sterownik nie pozwoli na aktywną regenerację poprzez podniesienie temperatury spalin, aby zapobiec ewentualnemu uszkodzeniu silnika.
Jeśli jazda regeneracyjna nie zostanie odbyta lub nie przyniesie zadowalającego rezultatu, a masa sadzy przekroczy ustaloną wartość graniczną, zapali się kontrolka "układu żarzenia świec" oraz pojawi się komunikat o konieczności weryfikacji problemu w serwisie BMW.
W takiej sytuacji jesteśmy w stanie Państwo pomóc, pozwalając zaoszczędzić kilka tysięcy złotych (taka jest cena nowego filtra).
Nasza procedura diagnostyczna polega na zdiagnozowaniu przyczyny powstania problemu z filtrem oraz przeprowadzeniu jego regeneracji wymuszonej przez tester diagnostyczny.
INFORMACJE TECHNICZNE, ZWIĄZANE Z SYSTEMEM OCZYSZCZANIA SPALIN:
W samochodach z filtrami cząstek stałych wymagane jest stosowanie specjalnych olejów nisko-popiołowych, oznaczonych jako DPF lub Low-SAPS. Istotne jest również miejsce zaparkowania pojazdu z systemem oczyszczania spalin, gdyż po samoczynnej regeneracji, uruchomionej przez sterownik filtr rozgrzewa się do wysokiej temperatury, mogąc spowodować pożar.
Poprawna praca silnika wysokoprężnego nie jest możliwa w przypadku użycia wszelkiego rodzaju biopaliw. Na skutek dodatkowego wtrysku paliwa, w celu regeneracji filtra, dochodzi do sytuacji, w której na ściankę cylindra dostaje się przywierające, niespalone paliwo z powodu ruchu tłoka w oleju silnikowym. Zwykłe paliwo w znacznej mierze będzie mogło odparować z oleju silnikowego podczas normalnej pracy. Ze względu na wysoką temperaturę wrzenia oleju roślinnego, nie jest on w stanie całkowicie odparować, co powoduje rozcieńczenie oleju silnikowego w znacznym stopniu. Jest to sytuacja wyjątkowo niebezpieczna, gdyż prowadzi do mechanicznego uszkodzenia silnika.
Jednak pomimo, iż zwykłe paliwo w dużym stopniu jest w stanie odparować, podczas częstych regeneracji dochodzi do przeniknięcia paliwa do miski olejowej i rozcieńczenia oleju. Zatem po regeneracji wymuszonej przez tester zazwyczaj istnieje konieczność wymiany oleju silnikowego wraz z filtrem. Taka wymiana oleju jest również niezbędna w przypadku, gdy jego poziom zauważalnie się podniósł lub został przekroczony jego stan max. na bagnecie, gdyż świadczy to o częstych próbach regeneracji aktywnej.
W ostatnim czasie pojawiło się wiele firm (zazwyczaj nie mających zielonego pojęcia o działaniu silnika spalinowego i uczących się "fachu" na pojazdach Klientów za pomocą chińskich interfejsów), oferujących różne usługi w zakresie usuwania filtrów, czy przeprogramowania map sterowników. Zazwyczaj takie działania kończą się porażką dla samego sterownika lub, co gorsze, silnika. Takie działania mogą w przyszłości utrudnić diagnostykę silnika lub doprowadzić do niebezpiecznych sytuacji (np. wyłączenie opcji sygnalizowania błędów układu paliwowego w przypadku pojawienia się wycieku paliwa - brak rejestracji spadku ciśnienia przez sterownik - może oznaczać opłakane skutki).
Do najczęstszych przyczyn występowania niesprawności, związanych z filtrami cząstek stałych (poza trybem jazdy i usterkami innych podzespołów silnika) należą uszkodzenia turbosprężarki (wycieki oleju, nieprawidłowa praca) oraz kłopoty z czujnikami ciśnienia spalin (uszkodzenia czujników, zatkane przewody czujnika ciśnienia).
Wszelkie prawa zastrzeżone
