فیلتر ذرات دیزل شما: چگونه کار می کند، چرا از کار می افتد و چگونه آن را تمیز نگه دارید

A فیلتر ذرات دیزلی (DPF) یک دستگاه کنترل آلایندگی حیاتی است که بر روی سیستم اگزوز خودروهای دیزلی نصب شده است. وظیفه اصلی آن جذب و ذخیره ذرات دوده تولید شده در حین احتراق است و از انتشار آنها در جو جلوگیری می کند. بدون یک DPF کارآمد، یک خودروی دیزلی مدرن در تست آلایندگی‌ها شکست می‌خورد، چراغ‌های هشدار راه‌اندازی می‌کند و - در اکثر کشورها - رانندگی در جاده‌های عمومی غیرقانونی است. درک اینکه چگونه یک DPF کار می کند، چگونه آن را نگهداری کنید، و در صورت خرابی چه اتفاقی می افتد، می تواند هزاران دلار در تعمیرات غیرضروری صاحبان خودرو صرفه جویی کند.

چگونه یک فیلتر ذرات دیزل کار می کند

DPF در سیستم اگزوز قرار دارد، معمولا نزدیک به موتور که دمای اگزوز در آن بالاتر است. در داخل، یک بستر سرامیکی با ساختار لانه زنبوری - که معمولاً از کوردیریت یا کاربید سیلیکون ساخته می شود - با هزاران کانال کوچک است. این کانال ها به طور متناوب در هر انتها مسدود می شوند و گازهای خروجی را مجبور به عبور از دیواره های متخلخل می کنند. با عبور گاز، ذرات دوده (که ذرات معلق یا PM نیز نامیده می شود) به طور فیزیکی در ساختار دیوار به دام می افتند.

با گذشت زمان، دوده جذب شده اگر به طور دوره ای تمیز نشود، فیلتر را به طور کامل مسدود می کند. این فرآیند تمیز کردن نامیده می شود بازسازی ، و به دو شکل اصلی وجود دارد:

• بازسازی غیر فعال به طور طبیعی در طول رانندگی طولانی در بزرگراه هنگامی که دمای اگزوز از حدود 600 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت) بالاتر می رود، دوده انباشته شده را بدون دخالت راننده می سوزاند.
• بازسازی فعال هنگامی که بار دوده به یک آستانه می رسد - معمولاً حدود 45٪ ظرفیت، به طور خودکار توسط واحد کنترل موتور (ECU) فعال می شود. ECU سوخت اضافی را برای افزایش دمای اگزوز و سوزاندن دوده تزریق می کند، که معمولاً 10 تا 15 دقیقه رانندگی با سرعت ثابت طول می کشد.

برخی از تولیدکنندگان همچنین از یک افزودنی سوخت (مانند مایع Eolys که توسط PSA/Peugeot-Citroen استفاده می‌شود) استفاده می‌کنند که دمای احتراق ذرات دوده را کاهش می‌دهد و امکان بازسازی در دمای پایین‌تر اگزوز را فراهم می‌کند - که به ویژه در محیط‌های رانندگی شهری مفید است.

چرا DPF مهم است: انتشارات و سلامت

سازمان بهداشت جهانی اگزوزهای گازوئیل را جزء گروه 1 سرطان زا طبقه بندی کرده است. ذرات دوده - به ویژه ذرات کوچکتر از 2.5 میکرون (PM2.5) - به عمق بافت ریه نفوذ می کنند و با بیماری های تنفسی، بیماری های قلبی عروقی و مرگ زودرس مرتبط هستند. یک DPF با عملکرد خوب عکسبرداری می کند بیش از 85 درصد ذرات معلق ، با طراحی های مدرن که راندمان فیلتراسیون بیش از 99٪ را به دست می آورند.

در اتحادیه اروپا، استاندارد آلایندگی یورو 5 (که در سال 2009 معرفی شد) محدودیت ذرات 5 میلی گرم در کیلومتر را برای خودروهای سواری دیزلی جدید الزامی کرد - سطحی که اساساً بدون DPF نمی توان به آن دست یافت. یورو 6 (از سال 2014 به بعد) این محدودیت را حفظ کرد و در عین حال کنترل های NOx را سخت تر کرد. در ایالات متحده، استانداردهای Tier 2 و جدیدتر Tier 3 EPA به طور مشابه باعث پذیرش DPF در خودروهای سبک و سنگین دیزلی شده است.

حذف یا دور زدن DPF - که معمولاً "حذف DPF" نامیده می شود - در اکثر حوزه های قضایی غیرقانونی است و مجازات های قابل توجهی را در پی دارد. برای مثال، در بریتانیا، خودرویی که دارای DPF دستکاری شده است، می‌تواند از دریافت گواهینامه MOT رد شود و تا 1000 پوند برای خودروها یا 2500 پوند برای وانت جریمه شود.

علل رایج خرابی DPF

خرابی DPF به ندرت ناگهانی اتفاق می افتد. تقریباً همیشه نتیجه یک یا چند مورد از شرایط زیر است که در طول زمان جمع می شوند:

• سفرهای کوتاه و کم سرعت: رانندگی در شهر و سفرهای کوتاه مکرر از رسیدن دمای اگزوز به سطوح مورد نیاز برای بازسازی غیرفعال جلوگیری می کند. این تنها شایع ترین علت گرفتگی زودرس DPF است.
• بازسازی فعال قطع شده: خاموش کردن موتور در طول یک چرخه بازسازی فعال - به عنوان مثال، رسیدن به خانه قبل از اتمام چرخه - دوده نیمه سوخته در فیلتر باقی می ماند. وقفه های مکرر منجر به تجمع سریع می شود.
• خطاهای موتور که دوده اضافی تولید می کند: سوپاپ معیوب EGR (بازچرخش گاز خروجی)، انژکتورهای فرسوده، توربوشارژر معیوب، یا فیلتر هوا مسدود شده، همگی باعث افزایش خروجی دوده شده و ظرفیت بازسازی فیلتر را تحت تأثیر قرار می دهند.
• استفاده از روغن موتور اشتباه: روغن های کم خاکستر یا "درجه C" (مانند 5W-30 C3) به طور خاص برای موتورهای مجهز به DPF فرموله شده اند. استفاده از روغن‌های غیر سازگار با DPF باعث ایجاد بقایای خاکستر می‌شود که نمی‌توانند در طول بازسازی بسوزانند و ظرفیت فیلتر را برای همیشه کاهش می‌دهند.
• آلودگی مایع خنک کننده یا روغن: نشتی واشرهای سر یا حلقه های پیستون فرسوده می تواند روغن یا مایع خنک کننده را وارد محفظه احتراق کند و رسوباتی ایجاد کند که به سرعت بستر DPF را مسدود می کند.
• سطوح نادرست افزودنی سوخت: در خودروهایی که از سیستم‌های افزودنی مبتنی بر سریم استفاده می‌کنند، کم شدن مخزن افزودنی (جدا از مخزن سوخت) دمای بازسازی مورد نیاز را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود بازسازی موثر کمتر قابل اطمینان باشد.

شناخت علائم هشدار دهنده

DPF مسدود شده یا ناموفق معمولاً با پیشرفت قابل تشخیص علائم ظاهر می شود. درک مراحل به رانندگان کمک می کند تا قبل از برگشت ناپذیر شدن مشکل اقدام کنند:

علائم اضافی در مراحل پیشرفته عبارتند از افت قابل توجه در مصرف سوخت (اغلب 10 تا 20 درصد بدتر از حد معمول)، بوی شدید گازوئیل، افزایش غیرمنتظره سطح روغن (ناشی از شستن سوخت نسوخته از پشت رینگ های پیستون در طی بازسازی ناموفق)، و دود سفید یا سیاه از اگزوز.

تمیز کردن DPF در مقابل جایگزینی: هزینه ها و گزینه ها

هنگامی که یک DPF را نمی توان تنها از طریق رانندگی بازسازی کرد، مالکان با انتخاب بین تمیز کردن حرفه ای و تعویض کامل روبرو می شوند. این تصمیم به میزان مسدود شدن فیلتر، میزان آسیب فیزیکی و سن خودرو بستگی دارد.

نظافت حرفه ای

چندین روش تمیز کردن تخصصی برای DPFهایی وجود دارد که به شدت با دوده و خاکستر پر شده اند اما ساختارشان دست نخورده است:

• تمیز کردن حرارتی (پخت): فیلتر را برداشته و در کوره مخصوص در دمای بالا قرار می دهند تا دوده و خاکستر اکسید شوند. برای انسداد متوسط ​​موثر است، هزینه معمولی آن 200 تا 400 پوند (250 تا 500 دلار آمریکا) است.
• تمیز کردن پنوماتیک: پالس‌های هوای فشرده و مایع تمیزکننده تخصصی از طریق کانال‌های فیلتر فشار داده می‌شوند تا مواد انباشته شده را خارج کرده و خارج کنند. هزینه ها مشابه تمیز کردن حرارتی است و همیشه نیازی به حذف فیلتر نیست.
• تمیز کردن اولتراسونیک: فیلتر در یک محلول تمیز کننده غوطه ور می شود و تحت ارتعاش اولتراسونیک قرار می گیرد تا رسوبات را تجزیه کند. اغلب پس از تمیز کردن حرارتی برای یک نتیجه کامل استفاده می شود.

فیلتری که با موفقیت تمیز شده است معمولاً بازیابی می شود 85-95٪ از ظرفیت جریان اصلی آن و اگر علت اصلی گرفتگی برطرف شود، می توان انتظار داشت که تا 100000 کیلومتر دیگر به طور عادی عمل کند.

جایگزینی

جایگزینی becomes necessary when the ceramic substrate has cracked or melted (a risk during severe uncontrolled regeneration events), when physical damage is present from road debris, or when the filter has accumulated enough ash over its lifetime that cleaning no longer restores adequate performance. Replacement costs vary widely:

• فیلترهای OEM اصلی: 800 تا 3000 پوند (1000 تا 3800 دلار آمریکا) بسته به وسیله نقلیه؛ برخی از موتورهای دیزل عملکرد به طور قابل توجهی از این محدوده فراتر می روند.
• فیلترهای پس از فروش: 300 تا 900 پوند (380 تا 1150 دلار آمریکا)؛ کیفیت به طور قابل توجهی متفاوت است - تامین کنندگانی را انتخاب کنید که می توانند گواهی راندمان فیلتراسیون و رتبه بندی جریان معادل OEM را ارائه دهند.
• واحدهای بازسازی شده: 200-600 پوند (250-750 دلار آمریکا)؛ میانه ای مقرون به صرفه اگر از یک متخصص معتبر تهیه شده باشد که نتایج تست میز جریان را ارائه می دهد.

هزینه های نیروی کار برای حذف و نصب DPF معمولاً 100 تا 300 پوند (125 تا 380 دلار آمریکا) بسته به موقعیت مکانی و دسترسی خودرو اضافه می شود.

چگونه DPF خود را حفظ کنید و عمر آن را افزایش دهید

تعمیر و نگهداری پیشگیرانه به طور قابل توجهی ارزان تر از تعمیر واکنشی است. اقدامات زیر می تواند به طور قابل ملاحظه ای عمر سرویس DPF را افزایش دهد:

1. اجازه دهید بازسازی ها کامل شوند: هنگامی که چراغ هشدار DPF روشن می شود، تا زمانی که چراغ خاموش شود، به رانندگی در یک بزرگراه ثابت یا سرعت دوگانه (معمولاً بیش از 60 مایل در ساعت / 100 کیلومتر در ساعت) ادامه دهید. این معمولا 10 تا 20 دقیقه طول می کشد.
2. به طور منظم درایوهای طولانی تری داشته باشید: برای وسایل نقلیه ای که عمدتاً در محیط های شهری استفاده می شوند، یک رانندگی 30 تا 40 دقیقه ای در بزرگراه هر دو تا سه هفته به سیستم اگزوز زمان کافی برای رسیدن به دمای بازسازی غیرفعال و دوده انباشته شده شفاف می دهد.
3. از روغن موتور مناسب استفاده کنید: همیشه دفترچه راهنمای خودرو را بررسی کنید و از روغن کم SAPS (خاکستر سولفاته، فسفر، گوگرد) که برای موتورهای دیزلی مجهز به DPF استفاده می شود، استفاده کنید. مشخصات معمول شامل ACEA C3، C4، یا C5 است. حتی یک بار تعویض روغن با درجه اشتباه می تواند خاکستری را ایجاد کند که ظرفیت فیلتر را برای همیشه کاهش می دهد.
4. با سرویس های برنامه ریزی شده همراه باشید: انژکتورهای سوخت فرسوده و سوپاپ EGR نادرست از عوامل مهم تولید دوده هستند. پرداختن به این موارد در فواصل زمانی سرویس از تحمل عواقب سایر خطاهای موتور توسط DPF جلوگیری می کند.
5. در صورت لزوم، افزودنی های سوخت را پر کنید: در خودروهایی که دارای مخزن افزودنی جداگانه هستند (مانند سیستم EOLYS PSA)، افزودنی را در فواصل زمانی مشخص شده در دفترچه راهنما بررسی و دوباره پر کنید - معمولاً هر 60000-120000 کیلومتر.
6. به طور دوره ای یک افزودنی پاک کننده DPF را در نظر بگیرید: چندین برند معتبر (مانند پاک کننده DPF Liqui Moly یا Wynn's DPF Cleaner) افزودنی های محلول در سوخت را ارائه می دهند که به کاهش دمای احتراق دوده کمک می کند و از بازسازی غیرفعال موثرتر پشتیبانی می کند. اینها درمانی برای DPF شدید مسدود شده نیستند، اما می توانند به حفظ کارایی فیلتر در خودروهای سالم کمک کنند.

آیا خودروی دیزلی با DPF برای شما مناسب است؟

DPF به طور خاص برای وسایل نقلیه ای طراحی شده است که به طور منظم سفرهای طولانی تری را انجام می دهند. برای رانندگانی که عمدتاً سفرهای کوتاه شهری را پوشش می دهند، یک وسیله نقلیه مدرن بنزینی، هیبریدی یا الکتریکی معمولاً هزینه های جاری کمتر و پیچیدگی تعمیر و نگهداری کمتری را به همراه خواهد داشت. انجمن‌های خودرو، از جمله AA در بریتانیا، به طور مداوم توصیه می‌کنند که خودروهای دیزلی با DPF برای رانندگانی که به طور منظم پوشش می‌دهند مناسب‌تر هستند. بیش از 15000 کیلومتر (تقریباً 10000 مایل) در سال در مسیرهای مختلط یا بزرگراهی

برای رانندگان دیزلی که با این مشخصات کاربری مطابقت دارند، DPF یک سیستم موثر و کم تعمیر و نگهداری است که به درستی درک شود. اکثر خرابی‌های زودرس DPF که در کارگاه‌ها با آن مواجه می‌شوند، با مشخصات صحیح روغن، آگاهی از فرآیند بازسازی، و درایوهای دوره‌ای طولانی‌تر قابل پیشگیری هستند – که هیچ‌کدام نشان دهنده بار قابل‌توجهی برای رانندگان با مسافت پیموده‌تر نیستند.

این فناوری همچنان در حال پیشرفت است. بسترهای کاربید سیلیکون که در دهه گذشته معرفی شدند، مقاومت حرارتی بالاتری نسبت به طرح های کوردیریتی دارند. DPF های پوشش داده شده با کاتالیزور دیواری (ترکیب DPF و عملکرد کاتالیزور اکسیداسیون در یک واحد واحد) فرکانس بازسازی مورد نیاز را کاهش می دهند و دمای آستانه بازسازی فعال را کاهش می دهند. واحدهای یکپارچه DPF-SCR (کاهش کاتالیزوری انتخابی) در آینده کارایی بالاتری را در مدیریت انتشار ذرات و اکسید نیتروژن به طور همزمان نوید می دهند.

مقررات DPF در سراسر جهان

چارچوب های نظارتی حاکم بر استفاده و دستکاری DPF برحسب منطقه متفاوت است، اما جهت جهانی سفر روشن است: استانداردهای آلایندگی در حال تشدید هستند، اجرای آن تشدید می شود، و DPF در حال تبدیل شدن به ثابت دائمی طراحی پیشرانه دیزلی در هر جایی که خودروهای دیزلی در جاده ها باقی می مانند.

تشخیص مشکلات DPF با OBD و ابزارهای تخصصی

خودروهای دیزلی مدرن اطلاعات دقیق DPF را ذخیره می‌کنند که از طریق درگاه OBD-II قابل دسترسی است. در حالی که اسکنرهای عمومی OBD-II کدهای خطای اصلی را می‌خوانند (مانند P2002 - "بازده DPF زیر آستانه" یا P2463 - "انباشت دوده DPF")، یک تشخیص کامل DPF به نرم‌افزار مخصوص سازنده نیاز دارد که بتواند بخواند:

• خوانش فشار دیفرانسیل: اختلاف فشار در سراسر DPF (اندازه گیری شده بر حسب میلی بار) مستقیم ترین شاخص سطح انسداد است. مقادیر به طور قابل توجهی بالاتر از محدوده مشخص شده سازنده نشان دهنده جریان محدود است.
• جرم دوده محاسبه شده: ECU بار دوده را بر اساس خوانش سنسور فشار، شرایط رانندگی و پارامترهای موتور تخمین می زند. اکثر سیستم ها این را به عنوان درصدی از حداکثر ظرفیت نشان می دهند.
• تخمین انباشت خاکستر: بر خلاف دوده، خاکستر (محصولات احتراق روغن موتور) را نمی توان سوزاند و به طور دائمی انباشته می شود. ECU بار خاکستر تخمینی را در طول عمر خودرو ردیابی می کند - زمانی که این میزان به ظرفیت خاکستر فیلتر نزدیک می شود، تعویض تنها گزینه است.
• تاریخچه بازسازی: گزارش‌های داده‌ای که فرکانس و میزان موفقیت چرخه‌های بازسازی اخیر را نشان می‌دهند، می‌توانند نشان دهند که آیا بازسازی‌های قطع شده یا مشکلات موتور به انسداد سریع کمک می‌کنند یا خیر.

ابزارهایی مانند Delphi DS، Launch X431، Autel MaxiSys و سیستم‌های خاص سازنده (ODIS برای خودروهای گروه فولکس‌واگن، ISTA برای BMW، یا IDS برای فورد) دسترسی به این پارامترهای داده زنده، عملکردهای بازسازی اجباری، و روش‌های بازنشانی سازگاری DPF را پس از تمیز کردن یا تعویض فیلتر فراهم می‌کنند..