ΦΙΛΤΡΟ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ DPF

ΦΙΛΤΡΟ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ DPF ή FAP





Όλοι θυμώμαστε τα παλιά πετρελαιοκίνητα, τον μαύρο καπνό που έβγαζαν και πιστεύαμε πως τα Diesel  είναι «βρώμικα». Χαρακτηριστικό είναι πως το Euro 1 το 1993 προέβλεπε όριο εκπομπών σωματιδίων τα 0,18 g/km φτάνοντας στα Euro 5 & 6 με όριο τα 0,005 g/km! η σημερινή τεχνολογία common rail, η επανακυκλοφορία καυσαερίων (EGR), η
καλύτερη ηλεκτρονική διαχείριση, η βελτιωμένη υπερτροφοδότηση (Bi-turbo, VTG), τεχνικές στην πλήρωση (κλαπέτα κίνησης για βέλτιστη πλήρωση σε υψηλές rpm) και διάφορες άλλες τεχνολογίες είναι μερικές μόλις από αυτές που ενσωματώνει ένας σύγχρονος πετρελαιοκινητήρας ώστε να αποστασιοποιηθεί από το παρελθόν του και να είναι τόσο καθαρός και αποδοτικός όσο σχεδόν ένας βενζινοκινητήρας. Στην θεωρία οι υδρογονάνθρακες αντιδρούν με το οξυγόνο και παράγουν μόνο διοξείδιο του άνθρακα. Ωστόσο, στην πράξη δεν υπάρχει τέλεια καύση και από το άζωτο (Ν) και το θείο (S) παράγονται βλαβερά αέρια όπως είναι το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), οξείδια του αζώτου (NOx), άκαυστοι υδρογονάνθρακες (HC), σωματίδια (PM), υδρόθειο (Η2S) κ.α. Τα σωματίδια δημιουργούνται επειδή π.χ. το μίγμα μπορεί να είναι πολύ πλούσιο σε κάποια σημεία του θαλάμου καύσης και να υπάρχει έλλειψη οξυγόνου (τότε η ανάφλεξη είναι ελλιπής), όταν ψεκάζεται κρύο καύσιμο στην φλόγα, όταν η πίεση και η θερμοκρασία είναι μειωμένη κ.α. Αντίθετα, τα NOx παράγονται σε υψηλή θερμοκρασία καύσης.
Πως πετυχαίνουμε την μείωση των εκπομπών ρύπων
Οι καταλύτες δεν είναι κάτι μαγικό. Είναι εξαρτήματα με υλικά που έχουν τέτοιες ιδιότητες ώστε να δημιουργούν χημικές ενώσεις αλλάζοντας την σύσταση των καυσαερίων τα οποία είναι χημικά παράγωγα της καύσης. Οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε καταλυτικούς μετατροπείς είναι η οξείδωση (πρόσθεση οξυγόνου) και η αναγωγή (απόσπαση του οξυγόνου) ενώ στους καταλύτες SCR (Selective Catalytic Reduction) χρησιμοποιείται η μέθοδος της υδρόλυσης (διάσπαση με χρήση νερού) και της θερμόλυσης (διάσπαση με χρήση θερμότητας). Για παράδειγμα σε ένα καταλύτη SCR τα  NOx (ΝΟ+ΝΟ2) απελευθερώνουν τα μόρια οξυγόνου ή εξάγονται από αυτά λόγω της ψεκαζόμενου διαλύματος. Συγκεκριμένα, όταν αντιδρούν με την αμμωνία (NH3) δίνουν άζωτο (N) και νερό (Η2Ο). Η διάταξη και ο αριθμός των καταλυτικών μετατροπέων σε κινητήρες ντίζελ (οι βενζινοκινητήρες έχουν λιγότερους σε αριθμό και τύπο) ποικίλουν ανά κατασκευαστή. Τα  φίλτρα μικροσωματιδίων είναι πλέον στάνταρ (από 1/2011), είναι ανεξάρτητα ή συνδυάζονται σε μία  ονάδα με καταλύτη NOx, μπορεί να υπάρξει παραπάνω από ένας οξειδωτικός καταλύτης ενώ πιο πρόσφατη εξέλιξη είναι οι καταλύτες SCR. Οι οξειδωτικοί καταλύτες αναλαμβάνουν την μείωση των εκπομπών HC και CO ενώ το φίλτρο σωματιδίων καθαρίζει τον καταλύτη και οξειδώνει τα NO σε ΝΟ2 (τα τελευταία είναι πιο εύκολα στην εξάλειψή).

Τι είναι το φίλτρο σωματιδίων


Πρόκειται για ένα καταλύτη που ονομάζεται DPF ή FAP με πορώδες υλικό που αποτελείται α) από κορδιερίτη (φτηνό αλλά ευαίσθητο στην στάχτη, έχει χαμηλή ροή καπνού), β) καρβίδιο σιλικόνης (εύκολο στην τοποθέτηση, μεγάλη ροή καπνού, ευαίσθητο στην στάχτη, ακριβό) και γ) πορώδες μέταλλο (μεγάλη ροή και χωρητικότητα στάχτης, δύσκολο στην επικάλυψη με καταλύτες, ακριβό). Το σημαντικότερο πρόβλημα που παρουσιάζεται σε ένα φίλτρο PM είναι η φραγή του από στάχτη και σωματίδια. Το συγκεκριμένο ζήτημα ξεπερνιέται με την διαδικασία αναγέννησης (αν είστε κάτοχος ντίζελ ανατρέξτε στο manual του αυτοκινήτου σας) που περιλαμβάνει μεταψεκασμούς, προσθήκη πρόσθετων, καταλυτικές επιστρώσεις και χημικές διαδικασίες. Πριν αποκτήσετε ένα πετρελαιοκίνητο καλό είναι να γνωρίζετε τη μέριμνα (κόστος συντήρησης, αντικατάστασης) απαιτεί κάθε φίλτρο αφού υπάρχουν τα απλά φίλτρα σωματιδίων και εκείνα με πρόσθετα (τα οποία έχουν επιπλέον κόστος). Χρησιμοποιείτε πάντα τα λάδια που προτείνει ο κατασκευαστής ώστε να αποφευχθεί το πρόωρο ή βίαιο μπούκωμα του φίλτρου. Το πιο απλό που έχετε να κάνετε είναι να μην κινείστε συνεχώς σε αστικό περιβάλλον και τακτικά (π.χ. κάθε 1.000 km) να οδηγείτε σε ανοιχτό δρόμο ώστε να δημιουργούνται συνθήκες αναγέννησης και να καθαρίζει το φίλτρο.

Πως γίνεται η διαδικασία και τι είναι η αναγέννηση
Η αναγέννηση του PM συνήθως διαρκεί 15-20 min και πραγματοποιείται αυτόματα στον αυτοκινητόδρομο δίχως ο οδηγός να αντιληφθεί κάτι. Το σύστημα αντιλαμβάνεται πως το φίλτρο έχει «μπουκώσει» από έναν αισθητήρα που μετρά συνεχώς τη διαφορά πίεσης μεταξύ της εισόδου των καυσαερίων στο DPF και της εξόδου. Αν διαπιστώσει πως η ροή είναι πιο αργή τότε ο εγκέφαλος αποφασίζει να ψεκάσει επιπλέον μικροποσότητες άκαυστου πετρελαίου η οποία αναφλέγεται μέσα στο φίλτρο. Δηλαδή η υπερβολική θερμοκρασία στο εσωτερικό του φίλτρου είναι αρκετή ώστε να διασπάσει τα μικροσωματίδια και το φίλτρο να επιστρέψει στην κανονική του λειτουργία.

Η διαδικασία της αναγέννησης ξεκινά αυτόματα και ένα σημαντικό πρόβλημα εντοπίζεται στην πιθανή διακοπή της διαδικασίας αυτής. Η μικροποσότητα πετρελαίου ψεκάζεται την στιγμή που η βαλβίδα εξαγωγής είναι ανοιχτή και σε κάθε κύλινδρο ανεξάρτητα για να φτάσει στο φίλτρο με αποτέλεσμα το λάδι να συσσωρεύεται να στομώνει το φίλτρο. Επίσης, όταν για κάποιο λόγο διακοπεί η διαδικασία τότε μέρος της μικροποσότητας ενδέχεται να καταλήξει στο κάρτερ -πρόκειται για μία πολύ σπάνια περίπτωση- και να διεισδύσει στο λάδι του κινητήρα α) μειώνοντας την λιπαντική του ικανότητα και β) η στάθμη του λαδιού ξεπερνά το όριο. Ένας τρόπος για να μην διακοπεί η διαδικασία και να αποφευχθούν δυσάρεστες συνέπειες για τον κινητήρα (από αρρυθμίες μέχρι και «σπάσιμο» μοτέρ) είναι ο οδηγός να ενημερώνεται με μία ένδειξη στο πίνακα οργάνων.
Από την άλλη υπάρχει η εναλλακτική ο ψεκασμός μικροποσότητας για την αναγέννηση να γίνεται από το κύκλωμα χαμηλής πίεσης του καυσίμου πριν τον οξειδωτικό καταλύτη (Bosch Departronic). Αυτού του είδους η αναγέννηση δεν απαιτεί μεταψεκασμούς στον κύλινδρο (άρα δεν αραιώνεται το λάδι, έχουμε μειωμένη είσοδο σωματιδίων) ενώ δεν απαιτείται πρόσθετο υγρό (όπως στα συστήματα SCR).
Αξίζει να σημειωθεί πως το σύστημα FAP της PSA (πρώτη εμφάνιση στο 607) χρησιμοποιεί ένα πρόσθετο που βρίσκεται ενσωματωμένο στο ρεζερβουάρ. Το πρόσθετο μειώνει δραματικά το χρόνο αναγέννησης (3-5 min) και εγχύεται αυτόματα σε κάθε ανεφοδιασμό. Αυτό σημαίνει πως κάθε ανεφοδιασμός καλό είναι να γίνεται προς το άδειασμα του ρεζερβουάρ ειδάλλως εξαντλείται πιο γρήγορα το πρόσθετο (δεν κοστίζει και λίγο). Μία λεπτομέρεια είναι πως τo σύστημα FAP με πρόσθετο με ακροφύσιο ψεκασμού (διακρίνεται σε μαύρο δοχείο όπως στο 607) δεν ανεφοδιάζεται αλλά αντικαθίσταται με νέο στα 80.000 km! Σε άλλες περιπτώσεις (όπως στα Citroen C4, C5 και στα Peugeot 307, 407, 807 κ.α.) το λευκό δοχείο έχει μηχανική μονάδα ψεκασμού και απαιτεί την προσθήκη μόνο πρόσθετου. Σε άλλα φίλτρα DPF (όπως αυτά του Opel Corsa 1.3 DTE, Fiat 1.3 Multijet κ.α.) δεν υπάρχει υγρό και ο καθαρισμός του φίλτρου γίνεται αυτόματα όπως αναλύσαμε παραπάνω.
Τι είναι το σύστημα SCR;
Ο καταλύτης SCR χρησιμοποιεί με ψεκασμό ένα αμμωνιούχο διάλυμα (AdBlue) για να μειώσει την εκπομπή των NOx. Τα μειονεκτήματα του AdBlue είναι ότι κρυσταλλώνεται και παγώνει εύκολα (αφού αποτελείται από νερό στο μεγαλύτερο μέρος του) αλλά υπάρχουν ειδικοί θερμαντήρες (στην αντλία, στο δοχείο αποθήκευσης, στο σωλήνα) για ξεπάγωμα. Στην περίπτωση που το υγρό αδειάσει ο οδηγός ειδοποιείται και μπορεί να το συμπληρώσει ο ίδιος (συνήθως βρίσκεται η τάπα στο χώρο αποσκευών). Αν δεν το κάνει έγκαιρα τότε ο κινητήρας δεν παίρνει μπροστά!
Τι γίνεται στην πραγματικότητα;
Καταρχήν δεν θα πρέπει να σας τρομάζουν τα παραπάνω αφού με σωστή χρήση και μέριμνα το φίλτρο του πετρελαιοκίνητου αυτοκινήτου σας δεν θα έχει πρόβλημα· εκτός και αν είστε άτυχος. Αν τελικά σας… πιάσει το κακό μάτι και τεθεί ζήτημα αντικατάστασης ή αλλαγής φίλτρου δυστυχώς τον πρώτο λόγο έχει η τσέπη μας καθώς το κόστος ξεκινά περίπου από 700-800 € και ανάλογα με το μοντέλο μπορεί να ξεπεράσει τα 1.500€. Σίγουρα θα γνωρίζετε αρκετούς που όταν έρθει η ώρα αντικατάστασης του καταλύτη σε ένα βενζινοκίνητο προτιμούν… aftermarket λύσεις (ακόμη και αν αυτό σημαίνει κατάργηση του καταλύτη με «απλή σωλήνα»). Στα πετρελαιοκίνητα τα πράγματα είναι ακόμη πιο ζόρικα λόγω του υψηλότερου κόστους με το «πράσινο» προφίλ του κινητήρα να πηγαίνει περίπατο περιφρονώντας την επινοητικότητα του όλου καταλυτικού συστήματος. Και αυτό διότι όταν φτάσει η στιγμή της συντήρησης ή αλλαγής φίλτρου ή καταλύτη με μία καλή χαρτογράφηση που να ξεγελά την πίεση και διάφορα άλλα ο πετρελαιοκινητήρας μπορεί να λειτουργεί μια χαρά και ας μην γνωρίζει πως η εκπομπή των ρύπων του δεν θα είναι ποτέ η ίδια όπως και πριν…
(πηγή wikipedia,caroto.gr,autotriti,bosch.gr)