Metody czyszczenia DPF- Warszawa
Budowa DPF
Filtr cząstek stałych (DPF) usuwa cząstki stałe ze spalin silników Diesla poprzez filtrację fizyczną. Dostępnych jest wiele rodzajów filtrów, ale najczęściej spotykany jest monolit ceramiczny (kordieryt lub węglik krzemu) o strukturze plastra miodu.
Filtr cząstek stałych jest podobny do wkładów w katalizatorach (przekrój – plaster miodu). Jednakże kanaliki we wkładzie mają większą średnicę i porowate ścianki. Ponadto pokryte są powłoką katalityczną , stanowiącymi fundament dla cząstek metali katalitycznych.
Kanały zatkane po stronie wylotowej, nazywane są kanałami wlotowymi — to nimi spaliny wpadają do filtra. Natomiast kanały z zamkniętymi końcami po stronie dolotowej, to kanały wylotowe, którędy wydostają się spaliny.
Spaliny chcąc przejść przez taką przeszkodę muszą przecisnąć się przez pory zostawiając większe cząsteczki uwięzione wewnątrz zaślepionych kanalików. Zapraszamy do poznania oferty regeneracji filtra DPF oraz hydrodynamicznego czyszczenia FAP.
Monolity
Wykonane są z kordierytu, węglika krzemu, lub tytanianu aluminium.
Ściany wkładu filtra ( monolitu ) mają rozkład drobnych porów, które są dokładnie kontrolowane w procesie produkcyjnym. Całkowita porowatość materiału wynosi zwykle od 45 do 50% lub więcej, podczas gdy średnie rozmiary porów wynoszą zwykle od 10 do 20 μm. Mechanizm filtracji w monolitycznych filtrach ściennych jest kombinacją filtracji penetracji i zbrylowania sadzy. Filtracja penetracji jest dominującym mechanizmem, ponieważ cząstki stałe osadzają się w sieci porów wewnątrz materiału ścianki. Wraz ze wzrostem ładunku sadzy warstwa cząstek tworzy się wzdłuż powierzchni ściany w kanałach wlotowych, a dominującym mechanizmem staje się wtedy filtracja zbrylowania sadzy. Zazwyczaj filtry monolityczne mają wydajność filtracji między około 70 a 95% wszystkich cząstek stałych.
Powłoka katalityczna
Główną funkcją powłoki katalitycznej jest zapewnienie podłoża dla metali katalitycznych ( szlachetnych ). Ponadto powłoka katalityczna może fizycznie oddzielać się i zapobiegać niepożądanym reakcjom między składnikami złożonego układu katalitycznego.
Materiały powłoki katalitycznej obejmują nieorganiczne tlenki metali nieszlachetnych, takie jak tlenek glinu, tlenek krzemu, tlenek ceru, dwutlenek tytanu, tlenek cyrkonu, i zeolity.
Niektóre z nich są stosowane jako nośniki katalizatorów, inne dodaje się do powłoki katalitycznej jako promotory lub stabilizatory, jeszcze inne wykazują aktywność katalityczną.
Dobre materiały powłoki katalitycznej charakteryzują się wysoką stabilnością termiczną.
Powłokę katalityczną nakłada się monolit z zawiesiny na bazie wody.
Metale katalityczne ( szlachetne )
Katalizator (y) metali szlachetnych mogą być obecne w zawiesinie powłoki katalitycznej, albo też są stosowane w drugim etapie nazywanym impregnacją. Podczas impregnacji, powleczony powłoką katalityczną monolit jest zanurzony w roztworze wodnym zawierającym katalityczne prekursory. Podsuszony katalizator suszy się i kalcynuje do ostatecznej postaci. Podczas kalcynacji prekursory katalizatora rozkładają się tworząc ostateczny katalizator, zwykle metal lub tlenek metalu. Najpowszechniejszymi katalizatorami są metale z grupy platyny (PGM), takie jak sama platyna (Pt), pallad (Pd) i ród (Rh).
Mata ceramiczna
Owinięta jest wokół monolitu. Zapewnia izolację termiczną, ochronę przed wstrząsami mechanicznymi i drganiami pojazdu.
RODZAJE ZANIECZYSZCZEŃ DPF
Sadza – produkt powstający w trakcie niepełnego spalania paliw.
Najogólniej możemy wyróżnić dwa rodzaje akumulacji sadzy :
Akumulacja porów– cząstki stałe osadzają się w sieci porów wewnątrz materiału ścianki filtra.
Chociaż tylko niewielka część całkowitej sadzy gromadzi się w mikroporach filtra, przyczynia się to do gwałtownego wzrostu spadku ciśnienia w filtrze.
W zależności od poziomu załadowania sadzy i typu filtra akumulacja porów może w niektórych przypadkach stanowić 50% spadku ciśnienia filtra, lub nawet więcej.
Zbrylowanie sadzy– wraz ze wzrostem ładunku sadzy w sieci porów, warstwa cząstek zaczyna tworzyć się wzdłuż powierzchni ścianek w kanałach wlotowych, a dominującym mechanizmem filtracji staje się filtracja zbrylania sadzy.
Popioły
Popiół gromadzi się w DPF podczas długotrwałego użytkowania, jako niepalny materiał pozostawiony po regeneracji filtra i utlenianiu sadzy. Popiół składa się z różnych związków metali pochodzących z dodatków smarnych, pierwiastków śladowych w paliwie oraz zużycia silnika i produktów korozji.
Jak pokazano na fig. 1, popiół może zajmować dużą część objętości filtra, ponieważ może gromadzić się w cienkiej warstwie wzdłuż ścian kanału lub zajmować miejsce w kierunku tylnej części kanałów filtra. Jednym z efektów gromadzenia popiołu jest zmniejszenie efektywnej objętości filtra, lub obszaru filtracji, i zmniejszenie zdolności magazynowania sadzy. Odkładanie się popiołu zmienia również rozkład nagromadzonej sadzy, zwykle przesuwając ją w kierunku przedniej części filtra. Te połączone zjawiska przyczyniają się do ograniczenia średnicy kanału i zmniejszenia efektywnej długości kanałów filtra. W rezultacie popiół przyczynia się do zwiększenia ograniczenia przepływu spalin.
Po drugie, warstwa popiołu fizycznie oddziela zgromadzoną sadzę od katalizatora spalin ( np. cząstki platyny ), który może być osadzony na powierzchni ścianek DPF. Zapobiega to nie tylko kontaktowi cząstek sadzy z katalizatorem spalin, ale dodatkowo zwiększa wymaganą długość dyfuzji do utleniania sadzy wspomaganego przez NO2 ( dwutlenek azotu ).
Rysunek 1 najlepiej ilustruje wielkość problemu, ponieważ przedstawia udział popiołu w całkowitej masie materiału nagromadzonego w DPF (popiół i sadza), przyjmując maksymalne obciążenie 6 g / L
Na podstawie rys. 2, po zaledwie 53 000 km użytkowania na drodze, około 50% materiału zgromadzonego w DPF stanowi popiół. Innymi słowy, ilość popiołu jest równa ilości sadzy przy maksymalnym dopuszczalnym limicie obciążenia sadzą wynoszącym 6 g / L. Ponadto, po 240 000 km, popiół to ponad 80% materiału uwięzionego w DPF, w tym mniejszość to sadza.
Zanieczyszczenia olejem silnikowym powstałe w wyniku nieszczelnego układu dolotowego ( np. awaria turbosprężarki ). Olej dostaje się do wkładu filtra ( monolitu ) gdzie ulega procesowi spiekania.
Metody czyszczenia DPF / FAP / KAT :
Skuteczna metoda czyszczenia filtrów musi oczyścić kanały ( dolotowe i wylotowe ) filtra z sadzy, popiołów, nagarów, cząstek stałych tlenku ceru, oraz równocześnie być bezpieczna dla samego wkładu rdzenia filtra
Czyszczenie hydrodynamiczne.
Metoda czyszczenia z wykorzystaniem specjalistycznej maszyny, wytwarzającej strumień roboczy cieczy skierowany bezpośrednio do wnętrza filtra. Wymagane zastosowania środka czyszczącego – detergentu.
Zalety : Bezpieczna dla powłoki katalitycznej filtra. Wysoka skuteczność, nawet do 98 % przepustowości.
Jako nieliczna ma możliwość skutecznego oczyszczenia kanałów filtra ze
wszystkich cząstek stałych : sadzy, popiołów, nagaru, tlenku ceru.
Brak konieczności wycinania wkładu ceramicznego.
Szybki czas czyszczenia około 30 min.
Wady : Skuteczność uzależniona od dobrze dobranego detergentu.
Obróbka termiczna
Wypalanie sadzy w piecu indukcyjnym. Umieszczenie wkładu ceramicznego rdzenia filtra w piecu na około 12 godzin.
Zalety : Skutecznie usuwa ( wypala ) sadzę.
Wady : Nie usuwa pozostałych cząstek stałych, np. popiołów, których nie ma możliwości wypalić.
Duże ryzyko uszkodzenia wkładu ceramicznego filtra, wyczulonego na zbyt gwałtowne zmiany
temperatury.
Konieczność przecięcia filtra, wyciągniecie wkładu, spawanie.
Obróbka ultradźwiękowa
Metoda polegająca na całościowym zanurzeniu filtra w wannie z roztworem. Ultradźwięki w roztworze myjącym wytwarzają fale ciśnienia w postaci implodujących pęcherzyków, a te z kolei odrywają zanieczyszczenia z powierzchni mytych filtrów.
Zalety : Pozwala na dobre oczyszczenie kanałów filtra, tak długa jak do wszystkich miejsc dociera woda.
Brak konieczność rozcinania filtra.
Wady : W przypadku bardzo zablokowanych ( zapieczonych ) kanałów filtra woda z ultradźwiękami
ma ograniczony dostęp i możliwości penetracji. Pozostawiając te miejsca nieudrożnione.
Wymaga przedmuchania sprężonym powietrzem.
Obróbka pneumatyczna
Filtr cząstek stałych umieszczany jest w specjalistycznej maszynie, w której poddawany jest przedmuchiwaniu sprężonym powietrzem.
Zalety : Każdy kanał filtra adresowany jest indywidualnie podczas przedmuchiwania.
Stosunkowo mało inwazyjny dla wkładu filtra.
Czyszczenie bez użycia detergentu.
Wady : Potrzeba przecięcia filtra, wyciągniecie wkładu, spawanie.
Mało skuteczny w przypadku wkładu filtra zalanego olejem.
Ogólna skuteczność na poziomie 70 %.
Wypalanie w trybie serwisowym.
Za pomocą komputera diagnostycznego uruchamiany jest tryb, w którym silnik pracuje na dużych obrotach.
Dużo bogatsza mieszanka paliwowa, wpływa na zwiększenie temperatury spalin do poziomu nawet 600 stopni! W takich warunkach możliwe jest wypalanie sadzy.
Zalety : Skutecznie wypala sadzę w jednostkach o małym przebiegu do 50.000 km.
Procedura bez demontażu filtra.
Wady : Nie usuwa popiołów. Wypala tylko sadzę.
Bardzo mało skuteczny w przypadku samochodów z dużym przebiegiem, gdzie poziom popiołów
stanowi przeważającą część zapchanego filtra.
Tryb serwisowy regeneracji w znacznym stopniu obciąża silnik ( zarzynanie silnika ).
Konieczność wymiany oleju.
Czyszczenie chemiczne.
Czynność ta polega na wprowadzeniu do wnętrza filtra specjalnej chemii mającej na celu rozpuścić sadzę. Czyszczenie chemiczne złogów węgla jednym preparatem, a następnie spłukaniu ich drugim. Następnie mechanik podłącza do samochodu komputer serwisowy i uruchamia procedurę serwisową regeneracji filtra.
Zalety : Nie wymaga rozcinania filtra. Aplikacja chemii bez demontażu filtra.
Wady : Wypłukuje tylko najmniejsze cząstki stałe w kanałach dolotowych wkładu filtra.
Oczyszcza skutecznie tylko kanały wylotowe filtra, pozostawiając w kanałach
dolotowych filtra ( zaślepione od strony wylotowej ) rozpuszczone złogi.
Metoda bardzo inwazyjna dla wkładu filtra.
Oferujemy również między innymi regenerację filtra dpf oraz usuwanie filtra cząsteczek stałych.