dpf1

Hvordan DPF filteret fungerer? Partikkelfilter (DPF) er en enhet som nesten alle sjåfører har hørt om. Men hvordan det fungerer og er bygget, eller hvilke andre elementer som er viktige for at selve DPF-en skal fungere riktig, vet bare noen få. Beskrivelsen er lang, men likevel veldig forenklet 🙂

Hva er og hvordan fungerer et partikkelfilter? Partikkelfilter (DPF, FAP) er en enhet som brukes til å fange og nøytralisere sotpartikler. Det er et ukomplisert system som består av en keramisk struktur og et metallhus som visuelt ligner en midtre lyddemper. Partikkelfilteret DPF har, lik katalysatoren, en bikakestruktur, med den forskjellen at diameteren på kanalene er større og veggene deres er porøse. Noen av kanalene er blokkert ved inntaket, mens andre er blokkert ved utløpet av filteret.
Porene er mindre enn sotpartiklene, noe som gjør at de fanges inne i filteret, slik at de senere kan brennes av i en prosess initiert av ECU.
Eksosen går inn i de åpne kanalene, der mindre partikler passerer gjennom porene og slipper ut gjennom eksossystemet, mens større partikler (sot) blir fanget inne.

2. Avhengig av hvordan systemet fungerer, kan vi skille mellom to typer avgassrensesystemer: 2.1. TØRT PARTIKKELFILTER – DPF
I det tørre DPF-filteret finnes det på overflaten av de porøse veggene partikler av aluminiumsoksid og cerium samt platina (som oksiderer CO-CO2, NO-NOx).

2.2. VÅTT PARTIKKELFILTER – FAP
Det våte DPF/FAP-filteret krever bruk av et tilsetningsstoff til drivstoffet (såkalt katalysatorvæske), som nøytraliserer sot ved lavere temperaturer.

3. REGENERERING AV PARTIKKELFILTER DPF Det finnes tre moduser for regenerering/brenning av partikkelfilteret FAP/DPF:

3.1. PASSIV REGENERERING
Passiv regenerering skjer automatisk (uten inngrep fra ECU) under normal drift av kjøretøyet, når eksostemperaturen når omtrent 400°C. En rekke termokjemiske reaksjoner oppstår da i katalysatoren og filteret, hvor sot nøytraliseres.

3.2. AKTIV REGENERERING
Aktiv regenerering initieres av ECU når de nødvendige forholdene for regenerering av filteret ikke oppstår «naturlig». Hele prosedyren er designet for å øke eksostemperaturen. Dette oppnås ved å sprøyte inn en ekstra dose drivstoff i «eksosfasen», samtidig som innsprøytningsvinkelen forsinkes og EGR-ventilen (Exhaust Gas Recirculation) lukkes. Regenereringen skjer uten brukerens innblanding, som utenom høyere motordur eller økt drivstofforbruk vist på kjørecomputeren, ikke opplever noe ubehag. Motorstyringen avgjør når aktiv regenerering skal starte, basert på avlesninger fra differansetrykksensoren, som viser hvor tilstoppet filteret er. Sensoren måler trykkforskjellen i eksosen mellom innløpet og utløpet av filteret, som lar den anslå hvor fylt filteret er med sot. Jo mer sot, jo vanskeligere blir det for eksosen å passere gjennom. Dette øker forskjellen mellom trykkene – ved filtertilstopping er trykket før filteret høyere enn trykket etter filteret. Avhengig av hvor stor denne forskjellen er, endres sensorens motstand. I noen bilmodeller (f.eks. OPEL 1.9CTDI/1.7CTDI produsert etter 2007) er det installert en eksostrykksensor som kun måler trykket før filteret. Differansetrykksensoren er imidlertid ikke den eneste utløseren for regenereringsprosessen. I de fleste biler, selv med korrekte avlesninger fra differansetrykksensoren (som indikerer en liten mengde sot), regenereres FAP/DPF-periodisk. Dette bestemmes av en algoritme som beregner når neste regenerering skal skje. Den tar hensyn til parametrene fra differansetrykksensoren, temperatursensorene og til og med sensorene for gasspedal og clutchpedal. Disse opplysningene brukes til å avgjøre under hvilke forhold kjøretøyet har blitt kjørt, om det har vært korte avstander i bytrafikk, lange turer utenfor byen, eller om det har kjørt med høy eller lav hastighet. Computeren har ingen intelligens, men kan basert på mange lagrede og analyserte parametre beregne hvor mye sot som kunne ha samlet seg under spesifikke driftsforhold.

3.3. TVUNGET REGENERERING
Avhengig av strategien for motorstyring (motordriftskart, grad av autokorreksjon), skilles det mellom flere nivåer av filterfylling (vanligvis tre). Overskridelse av det første nivået fører til start av aktiv regenerering. Det andre nivået er en overgangstilstand mellom aktiv og tvungen regenerering. Dette nivået gir brukeren den siste sjansen til å skape forholdene som trengs for å brenne filteret, hvis det ikke gjøres, og mengden sot øker, så vil det gå over til det tredje nivået. Det tredje nivået blokkerer muligheten for aktiv regenerering, og den eneste måten å kvitte seg med overflødig sot på er ved å igangsette tvungen regenerering. Denne regenereringen kan ikke utføres av brukeren selv. For å utføre det er det nødvendig å koble til et diagnostisk verktøy som er riktig for det spesifikke merket, og starte den serviceprosedyren som brenner DPF. I noen bilmodeller, hvis styringen fastslår at det er for mye sot, kan den «nekte» å starte tvungen regenerering. Årsaken til dette er den høye risikoen for ukontrollert antennelse av sot, som kan føre til brann i kjøretøyet. I en slik situasjon må filteret demonteres og leveres til et selskap som har maskiner til å regenerere DPF-filtre, eller filteret må erstattes med et nytt.

4. SENSORER SOM KONTROLLERER FUNKSJONEN AV PARTIKKELFILTERET FAP/DPF Riktig funksjon av partikkelfiltre overvåkes av flere uavhengige elementer kalt sensorer. Typen sensorer som brukes og deres plassering i systemet avhenger av bilmerket. Eksempel på plassering av sensorer er vist på tegningen.

4.1. DIFFERANSETRYKKSSENSOR (EKSSOSTRYKKSENSOR G450) Dette er den viktigste sensoren i hele avgassrensesystemet. Vi skiller mellom to typer sensorer; noen måler bare trykket før filteret, og andre måler og sammenligner trykket før og etter filteret. Tensometriske trykksensorer for DPF fungerer ved hjelp av et tensometrisk målesystem som måler deformasjonen av en membran. De måler trykkforskjellen på begge sider av membranen; trykkforskjellen fører til deformasjon av membranen og sender et spenningssignal til forsterkeren. Trykket fra DPF-filteret føres til sensoren via en metall-gummislange, hvor det påvirker det piezoelektriske belegget, hvor verdien konverteres til et elektrisk signal. Det aktive systemet som måler trykkendringer er en liten kretsbrett som er limt til små piezoresistorer som reagerer på trykkendringer. [6] Neste element i systemet er et lite vakuumkammer som fungerer som en membran, som bøyes under trykk. Kammeret er plassert på sensorens vegg og dekket med et beskyttende silikonlag. På den andre siden er kammeret dekket med en glassplate. Trykkendringer i DPF-filteret forårsaker en endring i motstanden til piezoelementet, som igjen endrer spenningen i kretsen, som registreres av ECU. Sensoren fungerer som en tensometer som måler stress på deformable elementer, som er et mål på trykkforskjellen før DPF-en og vakuumet i referansekammeret. Økt trykk fører til en proporsjonal økning i signalspenningen. I tilfelle av sensorer som måler trykk både før og etter filteret, reagerer det beskyttende laget på membranens deformasjon som følge av trykkene som leveres på begge sider av membranen. Avhengig av deformasjonen av membranen, endres signalverdien til piezoelektriske sensorer (0,5 – 5 V), og basert på dette kan ECU vurdere hvor mye filteret er fylt. Hvis kretsen er brutt eller sensoren er skadet, blokkeres aktiv regenerering. Sensoren installeres vanligvis i motorrommet nær DPF for å sikre at trykkslangene er så korte som mulig, noe som begrenser sannsynligheten for feil, samt begrenser fenomenet pulsasjoner i trykket og muligheten for å oppnå trykkforskjell i selve slangen.

Man må huske at etter hver utskifting av sensoren er det obligatorisk å gjøre en adaptasjon/tilpasning av den ved hjelp av et serviceverktøy, slik at motorstyringen «vet» at sensoren er ny og beregner filterets fyllingsgrad på en annen måte. Dette skyldes at ECU (algoritmen) tar hensyn til sensorens slitasje, som beregnes basert på kjørelengde og antatt slitasje på sensoren (deformasjon av membranen).

4.2. LUFTMENGDEMÅLER G70 Luftmengdemåleren er plassert i inntakssystemet, bak luftfilteret, foran turboladeren. Denne sensoren beregner mengden luft som suges inn i motoren. Luftmengdemåleren er bygget av flere elementer:

  • Måletunnel – diameteren på inntaksrøret eller litt mindre.
  • Målesensor – laget av en glassplate, et varmeelement og måleresistorer.
    I fravær av luftstrøm overføres luft med identisk temperatur, generert av varmeelementet, til begge motstandene. Under strømning vil luften passere over platen og trekke varme fra den fremre motstanden. Temperaturen på den andre motstanden forblir konstant (svinger innen 1-2%). Endringen i strømretningen oppdages automatisk av systemet, ettersom den passerende luften vil kjøle ned den andre motstanden mens temperaturen på den første motstanden forblir konstant.

4.3. EKSOSTEMPERATURSENSORER Eksostemperatursensorer i avgassrensesystemer brukes til å kontrollere DPF-regenereringsprosesser. ECU analyserer informasjonen fra sensorene og styrer regenereringen av filteret, tilpasser regenereringsmodus, mengden ekstra drivstoffinjeksjon, strengt basert på data fra sensorene. Vanligvis brukes to sensorer, en i begynnelsen av filteret og en annen på slutten (f.eks. Opel Zafira 1.9CTDI), og i mer komplekse systemer monteres det tre sensorer (f.eks. VW Passat 2.0 140HK TDI), i enkle systemer brukes bare én temperatursensor (f.eks. Ford Focus 1.6TDCI). Sensoren er en relativt enkel enhet; i dens hus er det en av to typer termistorer:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient), en halvleder som reduserer motstanden når temperaturen stiger (f.eks. Opel Vectra 1.9CDTI).
  • PTC (Positive Temperature Coefficient), en halvleder som øker motstanden når temperaturen stiger (f.eks. Honda Accord 2.2CTDI).

I systemet er det installert fra 1 til 4 temperatursensorer, vanligvis 2, én før og én etter partikkelfilteret. I tilfelle feil i en av dem, blokkeres muligheten for aktiv regenerering.

Handlekurv
Skroll til toppen