Ic Tech nr 12

nr.12/2014

Tratamentul gazelor de esapament.

Filtre de particule.

Tratamentul gazelor de esapament. Filtre de particule.

Emisia de particule este o particularitate a motorului diesel, în comparaţie cu motorul pe benzină. În funcţie de procesul de ardere și punctul de funcţionare al motorului, emisiile conţin în mare parte particule de carbon precum și aerosoli sau sulfiţi.

Particulele sunt emisii poluante cu impact nociv asupra mediului (miros urât, vizibilitate scăzută, depuneri) și a sănătăţii omului (efect cancerigen).

Datorită efectelor negative ale emisiilor de particule, organismele de reglementare a transportului rutier a impus reducerea progresivă a acestora. Începând cu normele de poluare Euro 1 până la Euro 6 emisiile de particule au fost reduse de 28 de ori.

Producătorii, pentru a putea omologa și comercializa automobilele cu motoare diesel, au dezvoltat sisteme de reducere a poluării pre și post-ardere.

0.16

Emisia de par ticule se datorează arderii incomplete a combustibilului. Acest fenomen se poate diminua prin optimizarea procesului de injecţie și ardere (pre-ardere) sau tratarea gazelor de evacuare (post-ardere).

0.14

0.14 0.12 0.1

0.08 Nivelul de emisii de particule [g/km] reglementat pentru comunitatea europeană

0.08 0.05

0.06

0.025

0.04 0.02

0.005

0.005

Euro 5

Euro 6

0 Euro 1

Euro 2

Euro 3

Euro 4

În categoria post tratării gazelor de evacuare intră și filtru de particule al unui motor diesel. Rolul filtrului de particule este de a separa particulele solide de gazele de eșapament.

Filtrul este montat pe galeria de evacuare a motorului și pentru a funcţiona corespunzător mai are nevoie de o serie de senzori și de un catalizator de oxidare. Utilizarea unui filtru de particule a devenit oarecum standard odată cu normele Euro 4 care a înjumătăţit masa de particule emise comparativ cu normele Euro 3.

Din acest motiv majoritatea automobilelor diesel Euro 4 sunt echipate și cu filtru de particule.

Sistemul cu al 5-lea injector utilizează un injector adiţional care este montat înaintea catalizatorului de oxidare.

Când se dorește regenerarea filtrului se injectează motorină în galeria de evacuare care, datorită prezenţei oxigenului din gazele arse și datorită catalizatorului de oxidare, începe să ardă. Temperatura în filtru de particule ajunge în jurul valorii de 800 – 1000 °C particulele fiind arse.

Injector adițional pentru regenerarea ltrului de particule

Decizia de a regenera filtrul de particule este luată de calculatorul de injecţie pe baza informaţiilor primite de la senzori. Cu ajutorul senzorilor de presiune, înainte și după filtru, se estimează gradul de încărcare al filtrului. Cu cât filtrul este mai încărcat cu atât diferenţa de presiune între cei doi senzori va fi mai mare. Există și sisteme cu un singur senzor montat înaintea filtrului de particule care face diferenţa dintre presiunea gazelor de evacuare și presiunea atmosferică.

Procesul de regenerare a unui filtru de particule utilizînd sistemul cu al 5-lea injector

filtru curat acumulare de particule regenerarea filtrului

Pentru a permite regenerarea filtrului de particule motorul trebuie să se situeze între anumiţi parametrii.

Temperatura gazelor de evacuare trebuie să fie peste o valoare minimă, turaţia motorului trebuie de asemenea să fie peste o valoare minimă, pentru a asigura un anumit debit de gaze arse.

Dacă pragul de regenerare (cantitatea de particule stocată în filtru) a fost depășit și motorul, datorită condiţiilor de exploatare, nu intră în parametrii necesari, calculatorul de injecţie poate comanda regenerarea filtrului chiar și la turaţia de ralanti. În acest caz sarcina motorului va fi crescută, funcţionarea se va face cu amestec mai bogat și turaţia de ralanti crescută.

Frecvenţa regenerărilor depinde de modul de exploatare al motorului. Cu cât motorul va fi împins mai des către zona de sarcină maximă, cu cât exploatarea se va face la temperaturi scăzute cu atît crește cantitatea de particule din filtru. Având în vedere că regenerarea filtrului presupune utilizarea unei cantităţi adiţionale de combustibil consumul automobilului va crește proporţional cu numărul de regenerări.

Galeria de evacuare a unui motor diesel cu ltru de particule injectoare piezoelectrice rampă comună de combustibil (1600 bari) radiator de răcire a gazelor arse recirculate (EGR) catalizator de oxidare primar (DOC) injector pentru regenerarea filtrului senzor de presiune înainte de filtru senzor de temperatură intrare catalizator catalizator de oxidare secundar senzor de temperatură catalizator filtru de particule senzor de temperatură ieșire filtru senzor de presiune după filtru

Majoritatea ltrelor de particule sunt din material ceramic poros în formă de fagure. Volumul ltrului de particule depinde în principal de debitul de gaze arse.

Cu cît cilindreea motorului este mai mare cu atât volumul ltrului trebuie crescut.

Cerințele unui ltru de particule sunt extrem de severe: filtrarea particulelor extrem de mici de până la 0.01 μm reducerea la minim a rezistenţelor la curgere a gazelor de evacuare filtrarea particulelor în proporţie de 95%, în funcţie de mărime rezistenţă la temperaturi înalte de până la 1050 °C

Datorită procesului de reţinere a particulelor după un anumit număr de kilometri filtrul trebuie regenerat.

Regenerarea filtrului înseamna arderea particulelor stocate în filtru. Dacă regenerarea filtrului nu se produce într-un anumit interval de kilometri, cantitatea de particule poate depăși un prag critic care atrage după sine imposibilitatea regenerării.

Procesul de regenerare presupune continuarea procesului de ardere în filtru. Continuarea arderii în galeria de evacuare, în filtru, se poate face prin două moduri: utilizarea unui injector adiţional pe galeria de evacuare (al 5-lea injector) divizarea injecţiei de combustibil și întîrzierea post-injecţiei

Secţiune printr-un filtru de particule și etapele regenerării gaze arse nefiltrate secţiune prin filtrul de particule modul de reţinerea a particulelor senzor de presiune după filtru senzor de temperatură fazele funcţionării filtrului (A - reţinerea par ticulelor, B - arderea par ticulelor, regenerarea) gaze arse filtrate

Al doilea mod de regenerare a filtrului de particule, fără utilizarea unui injector adiţional, presupune divizarea injecţiei și întârzierea post-injecţiei foarte mult astfel încât arderea combustibilului să se producă în filtru.

Secțiune printr-un ltru de particule și etapele regenerării Codul

Descrierea

Locaţia

P2002

Eficacitatea filtrului de particule diesel sub limite

Banc 1

P2003

Eficacitatea filtrului de particule diesel sub limite

Banc 2

P242F

Filtru de particule colmatat - acumulare excesivă de particule

P2452

Filtrul de particule - circuitul senzorului de presiune diferenţială

P2453

Filtrul de particule - circuitul senzorului de presiune diferenţială - semnal în afara limitelor

P2454

Filtrul de particule - circuitul senzorului de presiune diferenţială - semnal sub limita minimă

P2455

Filtrul de particule - circuitul senzorului de presiune diferenţială - semnal peste limita maximă

P2456

Filtrul de particule - circuitul senzorului de presiune diferenţială - semnal discontinuu/incoerent

P2458

Durata procesului de regenerare a filtrului de particule - incorectă

P2459

Frecvenţa procesului de regenerare a filtrului de particule - incorectă

-