A részecskeszűrő bemutatása

Ma már több mint 22 éve, hogy először szériaautóban bemutatkozott az első DPF szűrő, és ezalatt viharos karriert futott be mind a szervizek, mind pedig az autótulajdonosok körében. Évek óta benzines autókban is kötelező a részecskeszűrő, így már nem vásárolható olyan belső égésű motoros új személygépkocsi, amely ne rendelkezne ezzel a szerkezettel.

Ebben a cikkben bemutatjuk, hogy mi hívta életre a részecskeszűrőt, mi történik a működése közben, és hogy pontosan mit tehetünk annak érdekében, hogy az autónk ereje ne tűnjön el miatta.

A részecske

Amikor a kipufogó károsanyagairól beszélünk, elsőként jellemzően mindenkinek a szén-monoxid, a nitrogén-oxidok és az elégetlen szénhidrogének jutnak eszébe, nem szólva a szén-dioxidról, ami bár alapvetően nem mérgező, jelenleg javarészt neki tulajdonítjuk az üvegházhatás kialakulását a légkörben.

Az emittált részecskékről azonban ritkán esett szó a múltban.

Körülbelül fél évszázada jelentek meg először olyan tanulmányok, melyek azt támasztották alá, hogy a kipufogógáz tartalmazhat olyan, égésből visszamaradó részecskecsoportokat, melyek az emberi szervezetbe kerülve súlyos károkat okozhatnak. A részecskék jelentős része korom, ami a hengertérben lezajló tökéletlen égésre utal.

A korom termelése valamilyen szinten minden belső égésű motorban jelen van, azt azonban teljes bizonyossággal állíthatjuk, hogy a közvetlen befecskendezésű motorok jelentősen többet bocsátanak ki ebből. Ennek az a magyarázata, hogy a direkt befecskendezés során kevesebb ideje és tere van az üzemanyagnak és a levegőnek a minél homogénebb keveredés elérésére, az inhomogén foltok az égéstérben pedig katalizálják a koromképződést.

Különösen veszélyeztetett ilyen tekintetben a közvetlen befecskendezésű dízelmotor, hiszen a gázolaj egy általános értelemben rosszabb minőségű üzemanyag a benzinnél, így eleve adott a részecskéből való „túltermelés” lehetősége.

Természetesen számít a gázolaj és a benzin minősége is: például egy magas kéntartalmú üzemanyaggal egészen biztosan több részecskét produkál az autó, ugyanakkor hatással bír a befecskendezési nyomás is.

Hogy pontosan mekkora részecskék számítanak károsnak, az sok esetben megosztja a kutatókat, és ennélfogva a törvényi szabályozás is többször változott a múltban. Jelenleg régiótól függően már az 1 mikrométer méretű, és akár még az annál kisebb részecskék is megszűrhetők a modern részecskeszűrőkkel, akár 0,1 mikrométerig – ez az emberi hajszál átmérőjének 1/700-ad része.

Működés

A DPF szűrő elnevezés ma már nem teljesen korrekt (Diesel Particulate Filter), hiszen nem csak a dízelmotorok kapják meg – benzines autóknál tanácsosabb az OPF/GPF (Otto Particle Filter/Gasoline Particle Filter) mozaikszavak használata.

A részecskeszűrők általában a korom 85%-át vagy még többet eltávolítják, és bizonyos körülmények között a 100%-ot is megközelítő hatékonyságot érhetnek el.

Egyes szűrők egyszer használatosak, és a felgyülemlett hamuval megtelve cserére szorulnak – ezek használata nem terjedt el Európában. Az a verzió annál inkább, a felgyülemlett részecskéket passzívan elégeti katalizátor használatával, vagy aktív eszközökkel, például tüzelőanyag-égővel, amely a szűrőt addig hevíti, hogy a korom önmagától kiég a rendszerből. Ezt a belső égésű motor programozásával érik el, úgy, hogy a kipufogógáz hőmérsékletét növelő módon működjön a szűrő megtelése esetén, a kipufogórendszer pedig egy extra tüzelőanyag-befecskendezőn keresztül benzint/gázolajat fecskendez be a kipufogógáz légáramába. Ez a hőmérséklet hatására meggyullad, és a kormot is rákényszeríti, hogy részt vegyen az oxidációs folyamatban. Ezt nevezik regenerációs folyamatnak.

Ez a motorprogram nagyobb közúti sebességeknél megy végbe, ezért a városi forgalomban kizárólag alacsony sebességgel közlekedő járművek gyakran nem tudják időben aktiválni a regenerációs programot; ebben az esetben indokolt az autó országúti járatása.

Ha a vezető figyelmen kívül hagyja a figyelmeztető lámpát, és túl sokáig vár, előfordulhat, hogy a részecskeszűrő nem regenerálódik megfelelően, és az ezen a ponton túli további működés teljesen megrongálhatja a részecskeszűrőt, ezért cserére szorulhat. Egyes újabb dízelmotorok, képesek az úgynevezett parkoló regenerációt is végrehajtani, ahol a motor parkolás közben 1400 körülire emeli a percenkénti fordulatszámot, növelve a kipufogógáz hőmérsékletét.

Karbantartás, javítás

A szűrő tehát a használata során eltömődhet, még akkor is, ha a regeneráció egyébként rendszeres. Általánosan nehéz kijelenteni, hogy mikor éri el a kritikus hamu- és koromtartalmat a szűrő, azt pedig még nehezebb, hogy egy adott autó hány megtett kilométer után éri azt el, ugyanis, ahogy fentebb is említettük, ez számos tényező függvénye. Általánosságban elmondható, hogy a részecskeszűrő térfogatához viszonyítva 40-60 gramm kormot képes tárolni köbdeciméterenként. A fedélzeti állapotfelügyelet kalkulál a szűrő aktuális hamutartalmával és jelzi azt töltöttségi értéket, mely után már indokolt a DPF kiszerelése.

Az a jellemző, ami alapján a diagnosztika képes megbecsülni az eltömődés mértékét, az a differenciálnyomás, vagyis a részecskeszűrő előtti és utáni nyomásérték különbsége. Egy új autónál üresjáratban ez az érték kevesebb kell legyen 10 millibarnál, míg eltömődve alapjáraton 15-17 millibart, 2500 körüli fordulatszámon 40-60 millibart jelez vissza a rendszer. Menet közben ez az érték, dízelmotornál, sík úton való haladásnál akár 205 millibar fölé is szökhet.

A szerviz során még a javítóműhelyek között is megoszlanak a vélemények annak kapcsán, hogy egy eltömődés során tisztítást vagy cserét indokolt inkább alkalmazni. Általános esetben természetesen a csere ajánlott, ám a kedvezőbb anyagi feltételek miatt a felhasználók gyakran döntenek a tisztítás lehetősége mellett.

Ennek a folyamatnak az alapelve mindig ugyanaz: a gázok áramlásával ellentétes irányban valamilyen közeget átáramoltatnak. Ez módszertől függően lehet levegő, víz, vagy egyéb tisztítószer. A koromnak nincs kémiai kapcsolata a szűrővel, a részecskék csak beleszorulnak a kerámiába, ezért mechanikai úton tisztítható.