Què és un filtre de partícules, la seva estructura i principi de funcionament

Amb la introducció de normes mediambientals, a partir de l'any 2009, tots els cotxes amb motors de combustió interna d'autoencesa han d'estar equipats amb filtres de partícules. Considereu per què es necessiten, com funcionen i com cuidar-los.

Què és i com funciona un filtre de partícules?

El concepte mateix de filtre indica que la peça participa en el procés de neteja. A diferència d’un filtre d’aire, s’instal·la un filtre de partícules al sistema d’escapament. La peça està dissenyada per minimitzar l’emissió de substàncies nocives a l’atmosfera.

En funció de la qualitat del producte i dels elements filtrants, aquesta peça és capaç d’eliminar fins al 90 per cent del sutge de l’escapament després de la combustió del gasoil. El treball del Consell de la Federació es desenvolupa en dues etapes:

1. Eliminació de sutge. Els elements filtrants permeables al fum capturen partícules. S’instal·len a les cèl·lules del material. Aquesta és la tasca principal del filtre.
2. Regeneració. Aquest és un procediment per netejar les cèl·lules del sutge acumulat. Es produeix quan el motor comença a perdre energia amb els sistemes associats que es poden reparar. En altres paraules, la regeneració és la restauració de la neteja de la superfície cel·lular. Diferents modificacions utilitzen la seva pròpia tecnologia per netejar el sutge.

On es troba i per a què serveix un filtre de partícules?

Atès que SF participa en la neteja dels gasos d’escapament, s’instal·la al sistema d’escapament d’un vehicle que funciona amb un motor dièsel. Cada fabricant equipa els seus cotxes amb un sistema que pot diferir dels anàlegs d'altres marques. Per aquest motiu, no hi ha una regla dura i ràpida sobre on hauria de ser el filtre.

En alguns cotxes, el sutge s’utilitza conjuntament amb un catalitzador, que s’instal·la en tots els cotxes moderns equipats amb un motor de gasolina. En aquest cas, el filtre pot estar davant del convertidor catalític o després.

Alguns fabricants (per exemple, Volkswagen) han creat filtres combinats que combinen les funcions d'un filtre i d'un catalitzador. Gràcies a això, la neteja de l’escapament d’un motor dièsel no difereix d’un analògic de gasolina. Sovint, aquestes peces s’instal·len immediatament després del col·lector d’escapament de manera que la temperatura dels gasos d’escapament garanteixi la reacció química adequada per neutralitzar substàncies nocives.

Dispositiu de filtre

A la versió clàssica, el dispositiu DPF és molt similar al convertidor catalític. Té la forma d’un matràs metàl·lic, només al seu interior hi ha un element filtrant resistent amb una estructura cel·lular. Aquest element es fa sovint de ceràmica. El cos del filtre té molta malla d’1 mm.

En versions combinades, els elements catalitzadors i l'element filtrant es col·loquen en un mòdul. A més, aquestes peces estan equipades amb una sonda lambda, sensors de pressió i temperatura de gasos d’escapament. Totes aquestes parts garanteixen l’eliminació més eficient de les partícules nocives de l’escapament.

Característiques del funcionament i funcionament del filtre de partícules

La vida útil dels filtres de partícules depèn directament de les condicions de funcionament del vehicle. En funció d'això, el propietari del cotxe ha de comprovar l'estat del filtre cada 50-200 mil quilòmetres. Si el cotxe funciona en condicions urbanes i sovint es troba en embussos, la vida útil del filtre serà menor en comparació amb l'analògic instal·lat en un cotxe que funciona en condicions més lleugeres (viatges de llarga distància per l'autopista). Per aquest motiu, l'indicador d'hores de motor de la unitat de potència té un paper important.

Com que un filtre de partícules obstruït redueix el rendiment del motor, cada motorista ha de regenerar periòdicament el sistema d'escapament. També és de gran importància el compliment de la normativa de substitució de l'oli de motor. Per tant, el propietari de l'automòbil ha de seguir de prop les recomanacions del fabricant de l'automòbil.

Selecció de gasoil

Igual que el convertidor catalític que es troba en els vehicles moderns de gasolina, el filtre de partícules es pot danyar seriosament si el propietari del cotxe utilitza l'oli de motor incorrecte. En aquest cas, el lubricant pot entrar als cilindres i cremar-se en el traç de la carrera.

En aquest cas, s'alliberarà una gran quantitat de sutge (això depèn del volum d'oli entrant), que no hauria d'estar present al sistema d'escapament del cotxe. Aquest sutge entra a les cèl·lules del filtre i forma dipòsits sobre elles. Per als motors dièsel, l'Associació de Fabricants d'Automòbils Europeus ha establert una norma d'oli de motor que compleix els requisits d'una norma ambiental d'almenys Euro4.

El paquet amb aquest oli portarà l'etiqueta C (amb índexs de l'1 al 4). Aquests olis estan dissenyats específicament per a vehicles equipats amb un sistema de posttractament o purificació de gasos d'escapament. A causa d'això, augmenta la vida útil del filtre de partícules.

Neteja automàtica

Durant el funcionament de la unitat de potència, es poden iniciar processos físics que netegen automàticament el filtre de partícules dels dipòsits de carboni. Això passa quan els gasos d'escapament que entren al dipòsit del filtre s'escalfen a +500 graus o més. Durant l'anomenada autoneteja passiva, el sutge s'oxida pel medi incandescent i es trenca de la superfície de les cèl·lules.

Però perquè aquest procés comenci, el motor ha de funcionar a una velocitat determinada durant molt de temps. Quan el cotxe està en un embús i sovint recorre distàncies curtes, els gasos d'escapament no tenen temps d'escalfar-se tant. Com a resultat, el sutge s'acumula al filtre.

Per ajudar els conductors que fan servir els seus cotxes en aquest mode, els fabricants de diversos productes químics per a automòbils han desenvolupat additius especials antisutge. El seu ús us permet iniciar la neteja automàtica del filtre a una temperatura dels gasos d'escapament dins de +300 graus.

Alguns cotxes moderns estan equipats amb un sistema de regeneració forçada. Injecta una mica de combustible que s'encén al convertidor catalític. A causa d'això, el filtre de partícules s'escalfa i s'elimina la placa. Aquest sistema funciona a partir de sensors de pressió instal·lats abans i després del filtre de partícules. Quan hi ha una gran diferència entre les lectures d'aquests sensors, s'activa el sistema de regeneració.

Alguns fabricants, per exemple, Peugeot, Citroën, Ford, Toyota, en lloc d'una part addicional de combustible per escalfar el filtre, utilitzen un additiu especial, que es troba en un dipòsit separat. Aquest additiu conté ceri. El sistema de regeneració afegeix periòdicament aquesta substància als cilindres. L'additiu escalfa a la força els gasos d'escapament a una temperatura d'uns 700-900 graus. Si el cotxe està equipat amb una variació d'aquest sistema, no necessita fer res per netejar el filtre de partícules.

Filtres de partícules tancats tipus DPF

Els filtres de partícules dièsel de disseny modern es divideixen en dos tipus:

• filtres de tipus tancat dpf;
• filtres fap amb funció de regeneració d'elements filtrants.

La primera categoria inclou elements amb bresca de ceràmica a l'interior, com en un convertidor catalític. S’aplica una fina capa de titani a les seves parets. L'eficiència d'aquesta peça depèn de la temperatura d'escapament; només en aquest cas es produirà una reacció química per neutralitzar el monòxid de carboni. Per aquest motiu, aquests models s’instal·len el més a prop possible del col·lector d’escapament.

Quan es dipositen sobre un panal de ceràmica amb un recobriment de titani, el sutge i el monòxid de carboni s’oxiden (la temperatura a la qual es produeix la reacció ha de ser de diversos centenars de graus). La presència de sensors us permet diagnosticar a temps un mal funcionament del filtre, sobre el qual el conductor rebrà una notificació de l’ECU sobre l’ordre del cotxe.

Filtres de partícules de tipus tancat FAP amb funció de regeneració

Els filtres FAP també són de tipus tancat. Només es diferencien dels anteriors per la funció d’autoneteja. El sutge no s’acumula en aquests flascons. Les cèl·lules d’aquests elements estan recobertes d’un reactiu especial que reacciona amb fum calent i elimina completament les partícules del tracte d’escapament a altes temperatures.

Alguns cotxes moderns estan equipats amb un sistema de rentat especial, que injecta un reactiu en el moment adequat quan el cotxe es mou, a causa del qual el sutge ja s’elimina en les primeres etapes de la formació.

 De vegades, en lloc d'un additiu, s'utilitza una porció addicional de combustible, que es crema al mateix filtre, augmentant la temperatura a l'interior del matràs. Com a resultat de la crema, totes les partícules s’eliminen completament del filtre.

Regeneració del filtre de partícules

Quan es crema combustible dièsel, s’allibera una gran quantitat de partícules. Amb el pas del temps, aquestes substàncies s’instal·len a l’interior dels canals de sutge, a partir dels quals s’obstrueix.

Si us ompliu de combustible dolent, hi ha una gran probabilitat que s’acumuli una gran quantitat de sofre a l’element filtrant. Evita la combustió d'alta qualitat del gasoil, afavoreix una reacció oxidativa al sistema d'escapament, a causa de la qual les seves parts fallaran més ràpidament.

Tot i així, també es pot produir una contaminació ràpida del filtre de partícules a causa d’un ajust inadequat del motor dièsel. Un altre motiu és la combustió incompleta de la mescla d'aire i combustible, per exemple, a causa d'una fallida del broquet.

Què és la regeneració?

La regeneració del filtre significa netejar o reconstruir cel·les de filtre obstruïdes. El procediment depèn del model de filtre. I també sobre com el fabricant de vehicles ha establert aquest procés.

En teoria, el sutge no pot obstruir-se completament, ja que s’hi han de produir reaccions químiques. Però a la pràctica, això passa sovint (els motius s’indiquen una mica més amunt). Per aquest motiu, els fabricants han desenvolupat una funció d’autoneteja.

Hi ha dos algorismes per realitzar la regeneració:

• Actiu;
• Passiu.

Si el vehicle no pot netejar el catalitzador i el filtre per si sol, podeu fer aquest procediment vosaltres mateixos. Es requerirà en els casos següents:

• El cotxe poques vegades recorre llargues distàncies (l’escapament no té temps per escalfar-se a la temperatura desitjada);
• El motor de combustió interna es va apagar durant el procés de regeneració;
• Sensors defectuosos: l’ECU no rep els impulsos necessaris, motiu pel qual el procediment de neteja no s’activa;
• A un nivell baix de combustible, la regeneració no té lloc, ja que requereix una quantitat addicional de gasoil;
• Mal funcionament de la vàlvula EGR (situada al sistema de recirculació de gasos d’escapament).

El senyal d’un filtre obstruït és una forta disminució de la potència de la unitat de potència. En aquest cas, rentar l'element filtrant amb l'ajut de productes químics especials ajudarà a resoldre el problema.

El filtre de partícules no requereix neteja mecànica. N’hi ha prou amb treure la peça del sistema d’escapament i tancar un dels forats. A més, s'aboca un emulador universal al contenidor. Ajuda a eliminar la placa sense haver de comprar una peça nova. El líquid ha de cobrir completament la superfície contaminada. Durant 12 hores, la peça s’ha de sacsejar periòdicament perquè el sutge quedi millor.

Després d’utilitzar el netejador, la peça es renta amb aigua corrent.  

Regeneració passiva

Aquest procés es realitza mentre el motor funciona sota càrrega. Quan el cotxe circula per la carretera, la temperatura d’escapament del filtre s’eleva a uns 400 graus. Aquestes condicions provoquen una reacció química per oxidar el sutge.

Durant el procés de regeneració, es genera diòxid de nitrogen en aquests filtres. Aquesta substància actua sobre els compostos de carboni que formen el sutge. Aquest procés forma òxid nítric juntament amb monòxid de carboni. A més, a causa de la presència d'oxigen a la cavitat, aquestes dues substàncies entren en reacció amb ella, com a resultat de la qual es formen altres dos compostos: CO₂ i diòxid de nitrogen.

Cal tenir en compte que aquest procés no sempre és igual d’eficaç, per tant, periòdicament cal dur a terme una neteja forçada del sutge dpf.

Regeneració activa

Per evitar que el filtre de partícules falli i no l’hagi de canviar per un de nou, cal netejar periòdicament la superfície activa del catalitzador. En el trànsit urbà o en viatges de curta distància, és impossible proporcionar una neteja passiva del catalitzador.

En aquest cas, cal iniciar un procediment actiu o forçat. La seva essència es resumeix en el següent. La vàlvula Ugr es tanca (si cal, s’ajusten al funcionament de la turbina). A més de la porció principal de combustible, es forma una certa quantitat de mescla aire-combustible.

S'alimenta al cilindre, en el qual es crema parcialment. La resta de la mescla entra al col·lector d’escapament i entra al catalitzador. Allà es crema i la temperatura d’escapament augmenta; es forma l’efecte d’un alt forn amb el bufador encès. Gràcies a aquest efecte, les partícules acumulades a les cèl·lules catalitzadores es cremen.

Aquest procediment és necessari perquè la reacció química continuï al convertidor catalític. Això permetrà entrar menys sutge al filtre, cosa que al seu torn augmentarà la vida del filtre de partícules.

A més de netejar el catalitzador, la combustió d’una porció addicional de VTS fora del motor augmenta la temperatura del circuit del filtre mateix, cosa que també contribueix parcialment a la seva neteja.

El conductor s'assabenta que l'electrònica està realitzant aquest procediment per augmentar breument la velocitat de ralentí durant un llarg viatge. Com a resultat d’aquesta autoneteja, sortirà fum més fosc del tub d’escapament (aquesta és la norma, ja que el sutge s’elimina del sistema).

Per què pot fallar la regeneració i com fer una neteja manual

Hi ha diverses raons per les quals el filtre de partícules no es regenera. Per exemple:

• Viatges curts, a causa dels quals el procés no té temps d'iniciar-se;
• La regeneració s'interromp a causa de l'aturada del motor;
• Un dels sensors no transmet lectures o no hi ha cap senyal;
• Baix nivell de combustible o additius al dipòsit. El sistema determina quant combustible o additiu antipartícules es necessita per a una regeneració completa. Si el nivell és baix, el procés no començarà;
• Mal funcionament de la vàlvula EGR.

Si la màquina funciona en condicions que no s'inicia l'auto-neteja, el filtre de partícules es pot netejar manualment. En aquest cas, s'ha de retirar del vehicle. A continuació, s'ha de tapar una presa de corrent amb un tap i s'aboca líquid de rentat a l'altra. Periòdicament, s'ha de sacsejar el filtre per trencar el sutge.

Cal destinar unes 12 hores per rentar el filtre. Passat aquest temps, el rentat s'escorre i el mateix filtre es renta amb aigua corrent neta. Tot i que aquest procediment es pot realitzar de manera independent, és millor portar el cotxe a una estació de servei perquè això es combini amb el diagnòstic de tot el sistema d'escapament. En aquest cas, no cal passar tant de temps. Per exemple, algunes estacions de servei disposen d'equips especials que simulen el procés de regeneració del filtre mitjançant la crema forçada del sutge. Es pot utilitzar un escalfador especial i una injecció de combustible, que simula el funcionament d'un sistema de regeneració.

Causes de l'augment de la formació de sutge

El paràmetre clau que afecta la neteja del filtre de partícules és la mala qualitat del combustible. El gasoil d'aquesta qualitat pot tenir una gran quantitat de sofre a la dolla, cosa que no només evita que el combustible es cremi completament, sinó que també provoca una reacció oxidativa del metall. Si es va notar que després d'un avituallament recent, el sistema comença la regeneració amb més freqüència, llavors és millor buscar un altre avituallament.

A més, la quantitat de sutge al filtre depèn de la configuració de la pròpia unitat d'alimentació. Per exemple, quan la injecció es produeix incorrectament (no ruixa, sinó que brolla, a causa de la qual cosa es forma una barreja d'aire-combustible no homogènia en una part de la cambra, enriquida).

Com cuidar un filtre de partícules

Igual que altres parts que estan sotmeses a tensions, el filtre de partícules també necessita un manteniment periòdic. Per descomptat, si el motor, el sistema de combustible i tots els sensors estan configurats correctament al cotxe, es formarà menys sutge al sutge i la regeneració es produirà de la manera més eficient possible.

Tot i això, no cal esperar que el llum d’error del motor del quadre de comandament s’encengui per comprovar l’estat de la cel·la de partícules. El diagnòstic del cotxe ajudarà en les primeres etapes a determinar l’obstrucció del SF.

La seva vida útil es pot ampliar mitjançant l’ús d’un netejador o neteja especial que us permetrà eliminar de manera ràpida i segura els dipòsits de sutge del filtre.

Vida útil i substitució del filtre de partícules

Malgrat l'inici de la neteja automàtica, el filtre de partícules encara es torna inutilitzable. La raó d'això és el treball constant a la zona d'alta temperatura, i durant la regeneració aquesta xifra augmenta significativament.

En general, amb un funcionament adequat del motor i amb combustible d'alta qualitat, el filtre pot moure's uns 200 mil quilòmetres. Però en algunes regions, el combustible d'alta qualitat no sempre està disponible, per la qual cosa cal parar atenció a l'estat del filtre de partícules abans, per exemple, cada 100 km.

Hi ha moments en què el filtre es manté intacte fins i tot amb una tirada de 500 mil. D'una manera o altra, cada motorista ha de parar atenció al comportament del vehicle de manera independent. Un factor clau indicatiu de problemes amb un filtre de partícules és una disminució significativa de la potència del motor. A més, el motor començarà a consumir molt d'oli i pot aparèixer fum blau del sistema d'escapament i un so poc característic en el funcionament del motor de combustió interna.

Es pot eliminar el filtre de partícules?

Si només ho dius, és real fer-ho. Només la segona pregunta: quin sentit té si el cotxe en aquest cas no compleixi les normes ambientals. A més, la unitat de control electrònic està configurada per controlar el funcionament d’aquest element. Si el traieu del sistema, es produirà un error de programari permanent a l'electrònica.

Alguns fan aquest pas i es posen en perill pels motius següents:

• No caldrà donar servei a una part addicional de la màquina;
• Un nou filtre de partícules és bastant car;
• El consum de combustible es redueix lleugerament, ja que no es durà a terme el procés de regeneració;
• Una mica, però encara augmentarà la potència del motor.

No obstant això, aquesta solució té molts més desavantatges:

• El primer és l'incompliment de qualsevol norma ambiental;
• El color de l’escapament canviarà notablement, cosa que crearà un problema en una gran ciutat, especialment a l’estiu i en els embussos (de totes maneres no hi ha prou aire i, aleshores, un cotxe bufat al costat força la circulació d’aire a l’interior del cotxe);
• Podeu oblidar-vos dels viatges als països de la UE, perquè no es permetrà passar el cotxe a la frontera;
• Si desactiveu alguns sensors, el programari de la unitat de control funcionarà malament. Per solucionar el problema, haureu de fer flaixar l'ECU. El cost del firmware és elevat i les conseqüències poden ser imprevisibles. Restablir les dades de la unitat de control plantejarà moltes preguntes que no permetran vendre el cotxe a un preu acceptable.

Aquests són només alguns dels aspectes negatius de la oscil·lació DPF. Però haurien de ser suficients per deixar caure la idea i començar a restaurar, netejar o comprar un filtre de partícules nou.

En lloc d'una conclusió

Decidir si voleu eliminar el filtre de partícules del sistema d’escapament d’un vehicle és una decisió personal de tots els automobilistes. Si en el cas dels cotxes vells aquest problema es resol a nivell de fàbrica (poques vegades es troben SF), llavors alguns cotxes de nova generació no funcionaran gens sense ell. I el nombre d'aquests cotxes no disminueix, perquè encara no s'ha publicat una substitució digna del motor dièsel.

És millor no experimentar amb cotxes equipats amb sistemes electrònics complexos, ja que si hi ha un error constant, l'ECU pot entrar en mode d'emergència.

Per obtenir més informació sobre el filtre de partícules, consulteu el vídeo:

Filtre de partícules, regeneració: què és i com funciona?

Vídeo sobre el tema

A més, oferim un vídeo detallat sobre com es regenera el filtre de partícules:

Abans de tallar el filtre de partícules, mireu aquest vídeo.

Preguntes i respostes:

Es pot netejar el filtre de partícules? Per fer-ho, cal treure'l, omplir-lo amb un líquid de neteja especial i després d'unes 8 hores esbandir i posar al seu lloc. El rentat també es pot realitzar sense treure la peça del cotxe.

Amb quina freqüència cal canviar el filtre de partícules? Qualsevol filtre de partícules està obstruït. En general, la seva substitució es requereix de mitjana després de 200 mil quilòmetres, però això està influenciat per la qualitat del combustible, la composició de la cooperació militar-tècnica i el nombre d'hores de funcionament.

Puc conduir sense filtre de partícules? Tècnicament, això no afectarà negativament el cotxe. Però l'electrònica solucionarà constantment l'error i l'escapament no complirà els estàndards ecològics.