Daugelis vairuotojų įsigyja dyzelinu varomą automobilį, tikėdamiesi ekonomiško, patikimo ir galingo pagalbininko. Turbūt mažai kam naujiena, jog visų šiuolaikinių dyzeliniu kuru varomų automobilių išmetimo sistemos konstrukcijoje yra bene daugiausiai aptariamas komponentas: DPF suodžių filtras.
Dėl griežtėjančių išmetamųjų teršalų standartų, tokių kaip EURO 5 ir EURO 6, šiuolaikinėse automobilių išmetimo sistemose atsirado papildomas elementas - kietųjų dalelių filtras (DPF). Jo pagrindinė funkcija - sulaikyti nesudegusias suodžių daleles ir taip sumažinti kenksmingų teršalų išmetimą į atmosferą. Šis filtras yra esminė dyzelinių variklių dalis, padedanti mažinti taršą ir apsaugoti aplinką. Tai - labai svarbi išmetimo sistemos detalė, nuo kurios priklauso automobilio taršumas. Visgi DPF problemos ar gedimai - vieni dažniausiai pasitaikančių, dėl jų gali būti pakenkta varikliui bei kuro ekonomijai.
Kas yra DPF filtras?
DPF (diesel particulate filter) - tai filtras, skirtas sugerti išmetamųjų dujų suodžius. Jis veikia sulaikydamas kietąsias daleles iš variklio generuojamų išmetamųjų dujų. Dyzelinių variklių kietųjų dalelių filtrai yra įrenginiai, sumontuoti išmetimo sistemoje. Jų paskirtis - sulaikyti kietąsias daleles (suodžius), susidarančias degimo metu, ir neleisti joms patekti į aplinką. DPF filtras veikia kaip barjeras, praleidžiantis išmetamąsias dujas, bet sulaikantis kietąsias daleles. Kai filtras užsipildo suodžiais, jis turi būti išvalytas, kad galėtų toliau efektyviai veikti.
DPF filtro sandara ir veikimo principas
DPF filtro konstrukcija paprastai yra korėta, pagaminta iš keramikos arba metalo, su tūkstančiais mažų kanalų, per kuriuos teka išmetamosios dujos. Pats DPF būna pagamintas iš tokių medžiagų kaip kordieritas ar silicio karbidas. Jo viduje yra įvairūs kanalai, tarsi koridoriai. Jie pakaitomis blokuojami, tad išmetamosios dujos privalo praeiti pro akytas sieneles. Kas antro kanalo galas yra uždarytas. Dėl tokios konstrukcijos, kai išmetamosios dujos teka pro porėtas filtro sieneles, suodžių dalelės sulaikomos 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. Išmetamųjų dujų filtravimo efektyvumas gali siekti net 99% ar daugiau. Dėl itin mažų filtro porų ir korinės konstrukcijos 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. Didelis suodžių kiekis filtre didina išmetamųjų dujų priešslėgį, o tai tiesiogiai veikia variklio efektyvumą ir degalų sąnaudas.
DPF filtro regeneracija
Kadangi filtras nuolat kaupia suodžius, jam reikalinga periodinė priežiūra. Eksploatacijos metu atliekamas ciklinis savaiminis kietųjų dalelių filtro valymas. Tai vadinama filtro regeneracija. Regeneracijos procesas yra suodžių sudeginimas aukštoje temperatūroje, paverčiant juos lengvai pašalinamais pelenais. Taip mažinama užsikimšimo rizika ir užtikrinama, kad susikaupę suodžiai neblokuoja išmetamųjų dujų šalinimo. Tam, kad tinkamai pašalinti suodžius bei daleles, DPF regeneracijai reikalingos aukštos temperatūros (virš 600ºC).
Regeneracija gali vykti dviem būdais: pasyviuoju ir aktyviuoju.
Pasyvi regeneracija
Pasyvi regeneracija nereikalauja papildomos energijos. Ji vyksta natūraliai ir automatiškai, kai išmetamųjų dujų temperatūra yra pakankamai aukšta (nuo 350°C iki 500°C) - paprastai važiuojant didesniu greičiu (pvz., greitkeliu). Tokiomis sąlygomis suodžiai oksiduojasi, reaguodami su azoto dioksidu (NO₂), kuris susidaro katalizatoriuje prieš DPF filtrą. Kadangi dauguma automobilių dažnai naudojami trumpiems kelionėms mieste, variklis nepasiekia reikiamos temperatūros, kad pasyvi regeneracija įvyktų pakankamai dažnai.
Aktyvi regeneracija
Aktyvi regeneracija inicijuojama automobilio kompiuterio (ECU), kai jis nustato, kad DPF filtras pasiekė tam tikrą užterštumo lygį (paprastai 45-60%). Šiam procesui būtina padidinti išmetamųjų dujų temperatūrą iki 600-650°C, kad suodžiai galėtų sudegti. Tada ECU reguliuoja degalų įpurškimo procesą, pavyzdžiui, įleidžia daugiau degalų, kad pakiltų išmetamųjų dujų temperatūra ir suodžiai lengviau sudegtų. Aktyvios regeneracijos metu automobilio kuro sąnaudos didėja. Apie tai, kad šis procesas prasidėjo, informuoja užsidegusi lemputė ant prietaisų skydelio. Smulkiųjų dalelių filtro DPF valymas įjungiamas varikliui pasiekus darbinę temperatūrą, važiuojant tolygiu greičiu.
Kai kurių tipų DPF filtruose, vadinamuose „šlapiais“ FAP (Filtre à particules), naudojamas specialus priedas ELOYS, sumažinantis suodžių degimo temperatūrą nuo 600 °C iki maždaug 450 °C, todėl gerokai pailgėja šių filtrų naudojimo trukmė. Už periodišką degalų dozės padidinimą ir priedo ELOYS dozavimą yra atsakingas transporto priemonės kompiuteris vadinamas ECU.
Priverstinė (serviso) regeneracija
Priverstinė (serviso) regeneracija atliekama dirbtuvėse, naudojant diagnostinę įrangą.
Dyzelino kietųjų dalelių filtro veikimas
DPF filtro gedimai ir problemos
Laikui bėgant DPF filtre kaupiasi ir nedegios medžiagos, pavyzdžiui, pelenai. Variklių alyva visada turi tam tikrą kiekį priedų (cinko, kalcio, magnio junginių), kurie, patekę į degimo kamerą, sudega ir virsta pelenais. Skirtingai nuo suodžių, pelenai negali būti pašalinti regeneracijos metu ir pamažu kaupiasi filtre. Pernelyg didelis pelenų kiekis gali sukelti rimtas problemas. Didėjant filtro užsikišimui regeneracija kartojasi vis dažniau, nes filtras nesugeba visiškai išsivalyti. Jeigu filtras nėra visiškai užsikimšęs jį galima išvalyti, bet tai ganėtinai brangi paslauga.
Pagrindinė dyzelinių automobilių savininkų klaida - neteisinga variklio eksploatacija. Pagrindinė sąlyga sėkmingai DPF regeneracijai (valymuisi) - pakankamai aukšta variklio temperatūra, užtektinas regeneracijai laiko tarpas, bei nuolatinė, stabili apkrova.
Simptomai, rodantys DPF problemą:
- Įspėjamoji lemputė prietaisų skydelyje: ant prietaisų skydelio įsižiebia DPF filtro arba Check Engine lemputės. Daugelyje naujesnių automobilių įrengti specialūs davikliai, kurie stebi DPF filtro būklę ir informuoja vairuotoją apie galimas problemas.
- Padidėję variklio sūkiai ir išaugusios kuro sąnaudos: tai gali signalizuoti, kad vyksta DPF filtro valymosi procesas. Stenkitės neužgesinti variklio iki kol procesas pasibaigs. Vykstant DPF filtro regeneracijai vertėtų (pagal galimybes) tęsti važiavimo ciklą, kuo artimesnį plento režimui: kuo tolygesnė apkrova + kuo mažiau sustojimų.
- Sumažėjusi variklio galia: dėl užsikimšusio DPF padidėja išmetamųjų dujų priešslėgis ir mažėja variklio galia, ilgėja reakcijos laikas. Užsikimšęs filtras didina išmetamųjų dujų priešslėgį, o tai neigiamai veikia variklio efektyvumą.
- Išmetamųjų dujų slėginis daviklis: stebi DPF filtro pralaidumą.
Klaidų identifikavimas pagal automobilio modelį:
- Toyota / Lexus / Opel / Renault / Nissan: važiuojant įprastu režimu - gerokai didesnės momentinės kuro sąnaudos.
- Porsche: prietaisų skydelyje galima pastebėti pakilusį variklio alyvos slėgį.
- VW / Audi / Škoda / Seat: vykstant „avarinei“ DPF regeneracijai, daugelio modelių skydelyje užsidega DPF filtro simbolis.
DPF filtro gedimų priežastys:
- Variklio temperatūra: jei variklis pernelyg šaltas - DPF filtro regeneracijos procesas neprasidės, o pats kietųjų dalelių filtras gali užsikimšti suodžiais anksčiau laiko. Galimos priežastys: sugedęs variklio aušinimo skysčio termostatas, pernelyg trumpi intervalai tarp variklio užvedimo ir gesinimo. Naujos kartos dyzeliniai varikliai tampa vis efektyvesni, kas reiškia, kad jie veikia žemesnėje temperatūroje. Dažnas variklio išjungimas ir įjungimas apsunkina DPF temperatūros palaikymą, būtiną efektyviai regeneracijai.
- Trumpų kelionių vengimas: su urbanizacija vis daugiau vairuotojų naudoja automobilius tik trumpoms kelionėms mieste, todėl DPF filtras negali tinkamai išsivalyti.
- Sugedę davikliai: dažnai sugenda kuris nors iš išmetimo sistemos temperatūrinių arba DPF slėgio daviklių. Jei variklio valdymo kompiuteris gauna neteisingą informaciją iš šių komponentų - DPF filtro regeneracija nebevyksta, arba vyksta ne taip, kaip turėtų. Jei kuris nors daviklis sugedęs - dažniausiai po kurio laiko prietaisų skydelyje užsidega geltonas „check engine“ simbolis. Taip pat gali užsidegti ir DPF filtro simbolis.
- Netinkama alyva ir kuras: pilkite aukštos kokybės dyzeliną ir gamintojo rekomenduojamą variklinę alyvą.
DPF filtro diagnostika
Automobilio diagnostinė sistema gali rodyti įvairius klaidų kodus, susijusius su DPF filtru, tačiau profesionaliai diagnozei reikalinga gilesnė analizė.
- Slėgio skirtumo matavimas: tikslus diferenciinio slėgio (slėgių skirtumo prieš ir po filtro) matavimas leidžia nustatyti tikslų filtro užsikimšimo lygį. Normalus slėgio skirtumas tuščiąja eiga sveikame filtre yra 1-3 kPa, o važiuojant - 5-7 kPa.
- Temperatūros jutikliai: esantys prieš ir po DPF filtro, leidžia stebėti temperatūros pokyčius. Jų veikimo principas pagrįstas temperatūros ir varžos pokyčių matavimu ir perdavimu į ECU.
- Dūmingumo matavimas: pažangūs dūmingumo matavimo prietaisai leidžia įvertinti kietųjų dalelių koncentraciją išmetamosiose dujose.
- Endoskopinis tyrimas: šiuolaikiniai endoskopai leidžia vizualiai apžiūrėti filtro vidų, nepašalinant jo iš automobilio.
DPF filtro priežiūra ir valymas
Jei jau turite automobilį su dyzeliniu varikliu arba planuojate tokį įsigyti, tuomet turite žinoti apie DPF filtrą. Tinkamai rūpinantis DPF filtru, padidės jo ilgaamžiškumas ir funkcionalumas.
Profilaktinės priemonės:
- Palaikykite tinkamą variklio temperatūrą: užtektinas nepertraukiamo variklio darbo užtikrinimas. Esant šiltam varikliui, kuo stabilesniam greičiui bei apkrovai - DPF filtro regeneracijai dažnai pakanka 20-40 minučių nuolatinio važiavimo.
- Venkti trumpų kelionių: stenkitės retkarčiais nuvažiuoti ilgesnius atstumus didesniu greičiu, kad filtras galėtų natūraliai išsivalyti.
- Aukštos kokybės kuras ir alyva: pilkite aukštos kokybės dyzeliną ir gamintojo rekomenduojamą variklinę alyvą. Teisinga DPF filtro priežiūra susijusi ne tik su kokybiško kuro ir tepalo naudojimu.
- Nedelsdami spręskite variklio problemas: jei kurie nors davikliai nėra visiškai sugedę, tačiau dirba blogai - problemą identifikuoti ir laiku sutvarkyti galima tik kompetetingos diagnostikos pagalba.
- Reguliarus profesionalus valymas: paprastai kas 12 mėnesių galima atlikti profesionalų šios detalės valymą. Nelaukiant visiško užsikimšimo, rekomenduojama atlikti preventyvinį valymą kas 60,000-80,000 km. Profesionalai gali sudaryti individualų DPF priežiūros planą, atsižvelgiant į automobilio modelį, eksploatacijos sąlygas ir vairavimo įpročius.
Profesionalūs valymo metodai:
Šiuolaikinėse autoservisuose profesionalus dpf valymas apima kur kas daugiau nei tik paprastą prapūtimą ar praplovimą. Modernios technologijos leidžia pasiekti aukštą efektyvumą ir atkurti filtro funkcionalumą net sudėtingais užsikimšimo atvejais.
- Ultragarsinis valymas: procesas, kurio metu filtras panardinamas į specialų tirpalą, o ultragarso bangos sukelia kavitaciją (mikroskopinių burbuliukų formavimąsi ir sprogimą), kuri pašalina suodžius ir kitas nuosėdas iš filtro porų.
- Hidrodinaminis valymas: kombinuotas metodas, naudojantis slėginį vandenį ir suspausto oro srautą.
- Cheminis valymas: procesas, kurio metu naudojami specialūs cheminiai tirpalai su katalizatoriais, pagreitinančiais suodžių oksidaciją net žemesnėje temperatūroje.
Lengviausias būdas pasiekti geresnę ir greitesnę regeneracija, tai katalizatorių (medžiaga, kuri padidina cheminės reakcijos greitį) naudojimas, sumaišant juos su kuru. Atrodo, kad ferocenas yra dažniausiai naudojamas komponentas DPF valymo priedų rinkoje. Tačiau, lyginant su geležies oksidu, cerio oksidas procesą paspartina apytiksliai du kartus. Yra trys aiškūs DPF valymo pajėgumo lygiai: kol Ultimax Diesel suteikia labai švelnų valymą, DPF Pro ir Full Detox užtikrina kruopštesnę regeneraciją. Priedai be feroceno nėra išskirtinai Xenum gaminiai. Kitos kompanijos taip pat naudoja DPF valymo priedus, kurios pasikliauna ceriu ar platina. Šioje vietoje Xenum In & Out išsiskiria iš konkurentų.
DPF filtro keitimas ir išjungimas
Naujo originalaus DPF filtro kaina, priklausomai nuo automobilio markės ir modelio, gali siekti nuo 600 iki 2000 eurų, neįskaičiuojant montavimo darbų. Optimaliausias būdas yra tiesiog išjungti DPF filtrą ir pamiršti su juo susijusias bėdas visam laikui. Išjungiame DPF FAP filtrus.
Svarbūs aspektai:
- Automobiliams, pagamintiems prieš 2008-2010 metus: DPF sistemos dažnai būdavo pirmosios kartos, su ribotomis regeneracijos galimybėmis.
- Sunkvežimiai ir autobusai: turi didesnius ir sudėtingesnius DPF filtrus, kurių užsikimšimas gali sukelti rimtesnes pasekmes.
- Automobiliai su padidinta galia: automobiliams su padidinta galia ar modifikuota kuro sistema standartiniai DPF sprendimai gali būti nepakankami.