Filtry pevných částic. Účel, zařízení, princip činnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 13:01

Zavedení nových ekologických bezpečnostních norem pro automobily nutí výrobce vyvíjet stále pokročilejší technologie, které umožňují, aby jejich produkty vyhovovaly předpisům. Takové aspirace jsou způsobeny vznikem celých rodin motorů, které se vyznačují nízkými emisemi zpracovaných produktů. Práce probíhají i v dalších oblastech. V roce 2004 se tedy objevil filtr pevných částic, který minimalizuje množství škodlivých emisí. Ačkoli v době jeho vzhledu nebylo tak široce žádané, vývojáři pokračovali v rozvoji myšlenky a dnes je podle normy Euro-5 přítomnost tohoto zařízení v designu automobilu povinná.

K čemu je filtr pevných částic?

Zařízení tohoto typu jsou prostředky pro dodatečnou úpravu výfukových plynů. Hned je třeba poznamenat, že filtry pevných částic se používají výhradně ve vznětových motorech. V benzínových jednotkách je jejich analogem katalyzátor. Hlavním úkolem instalace je odstranění toxických látek z výfuku. Takové zpracování plynů dělá auta šetrnější k životnímu prostředí. Filtry mohou mít odlišný design, ale všechny plní úkol snížit hladinu sazí ve výfukových emisích o 80 %.

KBohužel provádění této funkce s sebou nese spoustu dalších problémů, z nichž většina souvisí s údržbou samotného filtru. Při zpracování plynů se zařízení kontaminuje a je třeba jej vyčistit. V extrémních případech jsou filtry pevných částic odstraněny a na jejich místo jsou instalovány nové komponenty pro dodatečnou úpravu.

Filtrovat zařízení

Jednotka je umístěna za katalyzátorem. Některé varianty filtru také umožňují jeho strukturální kombinaci s oxidačním neutralizátorem. V takových případech je umístěn za výfukovým potrubím, kde je zaznamenána maximální teplota plynů. Hlavní součástí je matrice umístěná v kovovém pouzdře. U standardních modelů je vyroben z karbidu křemíku, který se vyznačuje buněčnou strukturou s kanálky malého průřezu. Ve skutečnosti porézní struktura bočních stěn v těchto kanálech zajišťuje čištění. Je důležité si uvědomit, že filtr pevných částic je pouze součástí celého komplexu zařízení a systémů zapojených do pracovního postupu. Do této skupiny patří také teplotní čidla, pohonná jednotka, palubní počítač, turbodmychadlo atd. Další věcí je, že filtr plní funkci dočištění a lze jej tedy považovat za klíčový článek, neboť implementuje fyzické uchování škodlivé prvky.

Funkční princip

Celý proces lze rozdělit do dvou fází – přímá filtrace a regenerace sazí. V první fázi částice sazíjsou zachyceny, načež se usadí na stěnách filtru. V tomto ohledu jsou nejproblematičtější malé částice o velikosti do 1 mikronu, protože jejich malá hmotnost narušuje retenci. Přestože podíl takových prvků představuje pouze 5 % z celkového počtu, jsou pro člověka nejnebezpečnější. Moderní filtry pevných částic si však se zpracováním takových částic dokážou efektivně poradit. Druhou fází je regenerace usazených prvků. Faktem je, že jejich akumulace ve velkých objemech nejen poškozuje samotný filtr, ale také snižuje výkon motoru, protože se vytváří překážka pro průchod následných plynů. V tomto ohledu jsou opatření na čištění sazí nepostradatelnou součástí údržby automobilu.

Pasivní čištění filtru

Tento typ čištění je realizován vlivem vysokých teplot výfukových plynů, které mohou dosáhnout až 600 °C. Dalším typem pasivní regenerační metody je zavádění různých aditiv do paliva pro zajištění účinného spalování sazí. V tomto případě také nastává vliv teploty, ale na úrovni 400-500 °C. Snímač filtru pevných částic, který také řídí některé provozní parametry motoru, umožňuje sledovat režimy tepelné expozice. V některých provozních podmínkách vozidla je však pasivní filtrování zbytečné nebo dokonce nemožné.

Aktivní čištění filtru

Jedná se o vynucený přístup k čištění filtru, který se opírá o speciální zvýšení teplotyprostředí výfukových plynů. Saze nahromaděné v procesu udržování takových podmínek postupně vyhoří. Hlavní při aktivním čištění jsou způsoby, jakými je dosahováno vysokých teplot. Mezi nejběžnější metody patří pozdní vstřik paliva, vstřik nafty do výfukového zdvihu a mikrovlnný ohřev. V některých případech se čištění filtru pevných částic provádí také elektrickým ohřívačem. Přístroj lze nainstalovat vedle čisticího zařízení, ale předtím je třeba pečlivě zvážit rozmístění jeho součástí. Aktivní zotavení je také řízeno za účasti senzorů - používají se zejména zařízení pro měření tlaku a teploty.

Jak odstranit filtr pevných částic?

I přes použití moderních čisticích systémů začnou filtry tohoto typu dříve či později narušovat chod motoru. To je vyjádřeno nahromaděním sazí, které nejsou odstraněny předepsanými metodami. Cestou z takových situací může být demontáž zařízení. Tato akce navíc probíhá ve dvou fázích. Nejprve se provede mechanická operace, při které se přímo demontuje filtr pevných částic. Cena tohoto postupu se pohybuje od 7 do 12 tisíc rublů. Mimochodem, instalace nového filtru se odhaduje na 30–40 tisíc rublů, takže jen málokdo se rozhodne zcela aktualizovat systém čištění. Druhým krokem je programově odstranit zařízení blikáním řídicí jednotky motoru.

Závěr

Vývojářiekologických norem ve vztahu k autům se samozřejmě starají o budoucnost lidstva a snaží se výrobce orientovat těmi směry, které jsou z hlediska dopadu na přírodu nejhumánnější. Konečným produktem vývoje jedné z těchto oblastí byly filtry pevných částic, které snižují škodlivé vlivy na životní prostředí. Současně s novou instalací měli sami motoristé spoustu problémů. Stačí zmínit nutnost pravidelného sledování účinnosti regenerace filtru. V případě nedostatečného samočištění zařízení nezbývá majiteli vozu, než tento blok odstranit nebo vyměnit za nový filtr. Ale v obou případech budou náklady nevyhnutelné.