Filtr pevných částic – co to je a proč je potřeba – Obchodní zprávy Poltava

Automobilový katalyzátor (vědecky nazývaný „katalyzátor“) je součástí výfukového systému automobilu, která je zodpovědná za dodatečné spalování výfukových plynů, čímž snižuje množství škodlivých emisí do ovzduší.

Produkty spalování benzínu jsou neutralizovány průchodem speciálními malými voštinami pokrytými kovovými katalyzátory (palladium, rhodium, platina a někdy i zlato). Péče o životní prostředí má svou cenu: tento díl patří k nejdražším v autě a zároveň je velmi křehký.

Jak funguje katalyzátor

Katalyzátor v automobilu se nachází bezprostředně za výfukovým potrubím a je navržen následovně:

• kovové těleso s vývody na obou stranách (jedním vstupují výfukové plyny do neutralizátoru, druhým jsou vypouštěny do atmosféry);
• izolační pouzdro (aby se zabránilo úniku plynu a vytvořila se teplota pro průběh nezbytných reakcí uvnitř pouzdra);
• velký keramický blok umístěný uvnitř pouzdra a sestávající z malých buněk (velikost a pórovitost bloku jsou způsobeny provozem s významným objemem výfukových plynů);
• povlak katalytických kovů na blokových článcích (nejdražší prvek kvůli ceně platiny, rhodia a palladia, ale právě ten neutralizuje produkty spalování benzinu).

Činnost katalyzátoru je monitorována palubním počítačem. Dělá to pomocí kyslíkových senzorů (lambda sond) umístěných před a za katalyzátorem.
První lambda sonda slouží k určení složení výfukových plynů vstupujících do katalyzátoru, druhá k analýze toho, co bylo získáno po vyčištění. Palubní počítač porovná oba ukazatele a pokud se neliší, informuje řidiče o poruše katalyzátoru pomocí signálu „Check Engine“.

Princip činnosti katalyzátoru

Moderní neutralizátory v benzínových motorech jsou třísložkové: vazba oxidů dusíku, neutralizace nespálených prvků a řízení senzorem. Katalyzátory fungují na následujícím principu:

• Prostřednictvím vstupního potrubí vstupují výfukové plyny do tělesa součásti a vyplňují buňky keramického bloku;
• lambda sonda na vstupu zaznamenává složení směsi;
• když plyny interagují s kovovým povlakem článků, dochází k chemické reakci, která neutralizuje produkty spalování (uhlovodíky se přeměňují na vodní páru, oxid dusíku na kyslík a dusík a oxid uhelnatý na oxid uhličitý);
• vyčištěné plyny opouštějí katalyzátor do atmosféry výstupním potrubím;
• Lambda sonda na výstupu analyzuje výslednou směs a odesílá informace do palubního počítače.

Typy katalyzátorů

Existují pouze 3 hlavní typy neutralizátorů: keramické a kovové – pro benzínové motory, filtry pevných částic – pro dieselové automobily.
• Keramické katalyzátory
Hlavní nevýhodou keramiky je její křehkost. Při mechanickém a tepelném namáhání (náraz při nehodě, pád do velké díry na silnici, silné zamrznutí vozu), stejně jako při kontaktu s vodou, mohou prasknout a okamžitě se stát nepoužitelnými. Díky vnitřní struktuře ve formě buněk však keramické katalyzátory lépe čistí výfukové plyny. Jsou levnější než kovové. Ale při výkupu (pokud se rozhodnete prodat použitý katalyzátor ze svého auta) je jejich cena mnohem nižší.

• Kovové katalyzátory
Buňky uvnitř součásti nejsou uspořádány do mřížky, ale jsou stočeny do spirály směrem ke středu. Takový katalyzátor je odolný, odolný vůči terénním podmínkám a chemickému působení. Cena je proto výrazně vyšší než cena keramického katalyzátoru. Hlavním důvodem poruchy kovových neutralizátorů je přehřátí nebo nekvalitní palivo.

• Filtr pevných částic
Katalyzátor pro vozy s dieselovým motorem. Bohužel má všechny nevýhody keramických variant: je křehký, má relativně krátkou životnost (náhle zvýšená spotřeba oleje a paliva je signálem ke kontrole). Kromě toho má filtr tendenci se zanášet popelem, když motor běží na volnoběh a když se mění teplota (například v dopravních zácpách, když na někoho čekáte v běžícím autě nebo když se chcete v zimě zahřát v kabině).

Proč potřebujete katalyzátor?

Ve skutečnosti je jediným důvodem, proč je tento díl ve vozidle přítomen, péče o životní prostředí a snižování škodlivých emisí do ovzduší. Zákon ve většině zemí vyžaduje, aby všechna auta byla vybavena neutralizátory, aby emise splňovaly aktuální environmentální normu (například v EU je to Euro 6).
Paradoxně, samotné katalyzátory nejsou bez hříchu:

• motory s třícestnými katalyzátory spotřebovávají více paliva než jejich protějšky s chudou směsí a zvyšují emise CO2 do atmosféry o 10 %;
• výroba kovů potřebných k potahování katalytické mřížky je škodlivá pro životní prostředí (například získávání palladia jako vedlejšího produktu při těžbě platiny a niklu);
• Přehřátí neutralizátoru může přispět k vzniku lesních požárů.

Existuje několik možností, co dělat s katalyzátorem automobilu: nechat ho tak, jak je, nahradit ho analogovým zařízením nebo jej úplně odstranit.

Výměna katalyzátoru

Katalyzátor se obvykle vyměňuje ve dvou případech: když se rozbije, nebo když chcete prodat drahý originální katalyzátor na výkup použitých dílů a nahradit ho levným analogem. Vzhledem k tomu, že mřížka je potažena drahými kovy (palladium, platina), může cena originálního neutralizátoru u kupujících dosáhnout až 5 % ceny vozu.

• Původní
Nejracionálnější možností pro takovou výměnu je záruční oprava. Jinak budete muset připlatit, protože ceny originálních neutralizátorů začínají na 25-30 tisících rublech (u použitých).

• Univerzální
Pasuje téměř do každého auta a stojí mnohonásobně méně než originál – od 7 do 10 tisíc rublů. Snížení ceny nastává díky nahrazení drahých kovů levnějšími analogy (zlato), tato možnost však také hůře čistí výfukové plyny.

• Lapač plamene
Instaluje se místo katalyzátoru, ale jeho jedinými funkcemi jsou snižování teploty výfukových plynů, hluku a vibrací. Pro životní prostředí nepřináší pojistka proti plameni žádný přínos.
Je to nutné po demontáži katalyzátoru, aby výfukový systém neshořel. Ceny za pojistku plamene začínají od 1 tisíce rublů.
Kromě cen dílů je třeba zvážit i náklady na výměnu. Instalace originálního neutralizátoru bude stát mnohem více než pojistka proti plameni s přeprogramováním řídicí jednotky motoru (ECU). Existují však autoservisy, které veškerou práci dělají zdarma. Koneckonců i vadný neutralizátor si uchovává určité množství drahých kovů, které z něj lze během chemického zpracování extrahovat. Prodejem vyčištěného materiálu si tedy servisy nejen vracejí náklady na pracovní sílu, ale také obohacují svůj marketingový arzenál o nešťastné slovo „zdarma“. Zde je dobrá síť autoservisů, které tuto strategii využívají.

Odstranění katalyzátoru

Odstranění katalyzátoru, i když nezvýší rychlost ani výkon vozu, má stále řadu výhod:

• je možné použít méně kvalitní a dražší palivo;
• spotřeba paliva je snížena;
• motor se nezhoršuje v důsledku ucpaného katalyzátoru;
• nehrozí, že by motor musel být kvůli keramickému prachu z vadného dílu potřebný větší opravy;
• úspory při výměně.

Hlavní nevýhodou je značné poškození životního prostředí a také nemožnost následné kontroly souladu vozidla s environmentálními normami během technické kontroly.
Obtížnost samotného odstranění spočívá v přítomnosti lambda sond, které při absenci katalyzátoru neustále hlásí chybu a přepínají motor do nouzového režimu. Existují dva způsoby, jak obejít kontrolu: instalací podvodníka nebo přeprogramováním řídicí jednotky motoru.

Figurína lambda sondy

Zaslepovací ventily mohou být mechanické a elektronické. Mechanický ventil je ocelová podložka s katalytickým prvkem uvnitř. Tím se výfukové plyny čistí, ale pouze pro senzor a v malém objemu, což je pro lambda sondu dostačující.
Elektronické fungují na podobném principu a jsou prezentovány ve formě páru kondenzátor-rezistor nebo bloku s mikrokontrolérem. Hlavním úkolem elektroniky je oslabit signál z lambda sondy, čímž simuluje pokles škodlivých plynů pro palubní počítač.

Bliká ECU

Řídicí jednotka je přeprogramována na normu Euro-2, která nevyžaduje použití druhé lambda sondy. Tato metoda není levná a s sebou nese riziko poškození řídicí jednotky motoru, takže má smysl pouze v případě, že jste již plánovali manipulaci s firmwarem a jeho nastavením.
Obě možnosti jsou plné ztráty záruky, takže demontáž katalyzátoru u automobilů v záruce s najetými kilometry do 100 tisíc km se rozhodně nevyplatí.

Katalyzátory a filtry pevných částic se používají k částečnému čištění výfukových plynů z dieselových vozidel. Katalyzátor a filtr pevných částic nejsou totéž a obě tyto součásti jsou instalovány ve všech moderních dieselových vozidlech a také v mnoha starších vozidlech od roku 2008 a novějších. Katalyzátor a filtr pevných částic se velmi často nacházejí v jedné jednotce, ale uvnitř jsou umístěny postupně, nejprve katalyzátor a poté filtr pevných částic.

Jejich hlavním úkolem je snížit škody způsobené provozu dieselového motoru na životním prostředí. V evropských zemích je tato součástka již dlouho povinná a její absence nebo porucha slibuje majiteli takového vozu vysoké pokuty. V naší zemi se často vyřezává z výfukového systému a na její místo se instalují lapače plamene nebo jiné vhodné součástky.

Účel filtru pevných částic

Nebudeme se bavit o tom, jakou funkci hraje katalyzátor ve výfukovém systému dieselových automobilů. Také se nebudeme dotýkat tématu, co může nahradit filtr pevných částic. Zaměřme se na samotný filtr pevných částic ve výfukových plynech, jeho účel a princip fungování.

Filtr pevných částic v tlumiči výfuku má jednu funkci: výrazně čistí výfukové plyny uvolňované do atmosféry od nečistot z černých sazí. To umožňuje mnohem menší poškození životního prostředí. Tyto saze jsou neúplně spálené částice motorové nafty.

Uvnitř lapače sazí jsou tenké kanálky, kterými procházejí výfukové plyny. Tyto kanálky mají tvar malých voštin a umožňují filtrování těžkých částic sazí. Tato metoda však přirozeně vede k ucpávání kanálků a výfukové plyny se při průchodu ucpaným filtrem sazí setkávají s velkým odporem. Aby se tomu zabránilo, je nutné jej pravidelně čistit. Pro tento účel byl vyvinut speciální postup – regenerace filtru sazí.

Regenerace filtrů pevných částic

Čištění pevných částic usazených ve filtru pevných částic je možné, pokud je dokončen proces jejich dodatečného spalování. To vyžaduje zvýšenou teplotu, která musí být vytvořena v samotném filtru pevných částic. Jak se to dělá?

Počítač vozu obdrží informaci o ucpaném filtru pevných částic a automaticky zapne proces regenerace. Pro maximalizaci účinku postupu je nutné vytvořit vhodné podmínky:

• motor musí být zahřátý;
• auto musí jet konstantní rychlostí 80–90 km/h;
• Předjíždění nebo zastavování není žádoucí, podmínky by měly být co nejstabilnější.

Jízda ve městě, zejména s dopravními zácpami, není vhodná pro automatickou aktivaci regeneračního režimu. Pokud jsou však splněny výše uvedené podmínky, pak se tento režim aktivuje. To lze posoudit podle znatelně zvýšeného kouření ve vašem voze během jízdy.

Co se stane? Když se aktivuje regenerace filtru pevných částic, do výfukového systému se přivádí nafta. Ta se zapálí ve výfuku a samotném filtru pevných částic a vytvoří se tak zvýšená teplota spalování, která je dostatečná k tomu, aby nespálené nahromaděné pevné částice nakonec shořely. V důsledku toho se filtr vyčistí.

Kdy se aktivuje regenerace filtru pevných částic?

Jak počítač vozu pozná, že je čas aktivovat regeneraci filtru pevných částic? V samotném bloku součástky, ve výfukovém traktu, jsou instalovány dva teplotní senzory, před a za filtrem. Na stejném místě jsou také instalovány senzory tlaku výfukových plynů.

Pokud rozdíl v registrovaných teplotách mezi oběma senzory, stejně jako rozdíl v tlaku výfukových plynů, dosáhne prahové hodnoty, počítač vozu bude vědět, že je čas zapnout režim aktivace regenerace.

Obecně a v závislosti na konkrétních značkách vozidel a motorů se vznětovým motorem aktivuje regenerace filtru pevných částic na základě:

• vzdálenost ujetá autem;
• celkový objem paliva spáleného ve spalovacích komorách motoru;
• údaje z teplotních senzorů ve výfuku;
• údaje ze senzorů tlaku výfukových plynů.

Ve výfukovém systému automobilu není vždy teplotní senzor, ale tlakové senzory jsou vždy instalovány. Nejčastěji rozdíl v jejich údajích slouží jako kritérium pro aktivaci regeneračního režimu.

Typy filtrů pevných částic

Existují dva typy filtrů pevných částic, které se liší nikoli principem fungování, ale metodami regenerace. Takové filtry pevných částic mají odpovídající názvy DPF (diesel particulate filter) a FAP (Filtre a Particules). Druhá možnost je ve francouzštině, protože tato norma se používá ve vozech Renault a Citroën.

Rozdíl v regeneračním postupu u těchto typů filtrů pevných částic je následující:

• DPF – dle výše popsaného scénáře je motorová nafta přiváděna přímo do výfukového systému, kde se zapálí a v lapači sazí vytváří zvýšenou teplotu. V důsledku toho pevné částice sazí v kanálech shoří a ty se čistí. Pro úspěšnou regeneraci je nutné ve filtru vytvořit teplotu asi 700–800 stupňů Celsia;
• FAP – do standardního regeneračního postupu se přidává speciální kapalina, která se vstřikuje do výfukového systému a nazývá se Eolys. S její pomocí je možné dosáhnout čištění filtru při výrazně nižších teplotách, kolem 400–450 stupňů Celsia.

Nevýhodou první metody je nutnost výrazně zvýšit teplotu výfukového systému, což má negativní vliv na životnost turbíny a motoru. V tomto smyslu je druhá metoda lepší.

Nevýhodou regenerační metody ve filtrech FAP je nutnost sledovat hladinu kapaliny Eolys ve speciální nádrži a pravidelně ji tam doplňovat.

Nucená regenerace filtru pevných částic

Co se stane, když je hustota zanesení buněk lapače sazí sazemi tak vysoká, že standardní regenerační postup se stane neúčinným? K tomu často dochází i v situacích, kdy automatická regenerace filtr zcela nevyčistí, například když je během procesu automatické regenerace několikrát zcela přerušen jízdní režim.

Příklad videa s nucenou regenerací:

V důsledku toho se na palubní desce rozsvítí chyba filtru pevných částic, což znamená, že budete muset podstoupit speciální postup – nucenou regeneraci. Lze ji provést pouze ve specializovaných salonech nebo čerpacích stanicích s připojeným příslušným softwarem.

Účelem nucené regenerace je výrazně zvýšit teplotu samotného lapače sazí na určitou dobu, 5-10 minut, někdy i déle. V tomto případě se často vyskytují případy, kdy se samotný filtr zahřeje do ruda. Za tímto účelem je motor nastaven na provoz při zvýšených otáčkách.

Při provádění tohoto postupu je důležité, kde parkujete své auto. Pokud se v blízkosti nachází suchá tráva, mastné hadry nebo jiné hořlavé předměty, mohou se vznítit.

Nevýhodou nucené regenerace je, že pomůže pouze v situacích, kdy filtr pevných částic ještě nevyčerpal svou životnost. Pokud se v důsledku stáří kriticky ucpe, pomůže pouze jeho výměna. Důležité je také při provádění takového postupu nespálit motor; chladicí systém musí být plně funkční.

Existuje i další metoda nucené regenerace spojená s proplachováním lapače sazí. Používají se zde různé metody. Od úplné demontáže filtru a jeho proplachování speciálními prostředky po dobu několika hodin až po vstřikování speciální kapaliny otvorem prvního tlakového senzoru, která zlepšuje a zjednodušuje proces standardní regenerace.

Vždy je však důležité si uvědomit, že kritické problémy s DPF filtrem nelze vyřešit žádným typem nucené regenerace a bude nutné jej vyměnit nebo zcela odstranit z výfukového systému, pokud nemáte peníze na nový díl.

Tlumiče výfuku ZP – vše pro výfukový systém vozu