
Partikkelfilter i Trondheim
Partikkelfilteret i Trondheim – Oppbygning og virkemåte av DPF/FAP-filter
Også kjent som DPF, FAP, GPF, er et filter som renser eksos fra faste partikler som sot og aske. De første filtrene ble brukt allerede fra 1980, og i biler fra 1996 – franske HDI-motorer. I 2005 trådte Euro4-standardene i kraft, som tvang bruken av DPF, selv om noen produsenter klarte å unngå dette. Innføringen av Euro5-standarden i 2009 medførte at alle kjøretøy med dieselmotor som kjører på offentlige veier i Europa må være utstyrt med partikkelfilter i Trondheim.
Som navnet antyder, har partikkelfilteret til hensikt å fange opp faste partikler som er et biprodukt av forbrenning av drivstoff. For å forlenge levetiden utføres det periodisk en aktiv regenerering, også kjent som selvrensing ved forbrenning. Denne prosessen blir vanligvis initiert av motorstyringen basert på målt trykk i eksosstrømmen inne i filteret.
De mest populære forkortelsene er FAP (fransk: filtre à particules), DPF (engelsk: diesel particulate filter eller tysk: diesel partikel filter), og disse er filtre beregnet på dieselmotorer. Generelt sett er det også akseptert at forkortelsen FAP tilskrives våte filtre som hovedsakelig brukes i franske motorer, mens tørre DPF-filtre brukes andre steder. For bensinmotorer kalles partikkelfilteret GPF (engelsk: gasoline particulate filter), og det må monteres obligatorisk fra juli 2018.
Partikkelfilter i Trondheim - Oppbygning
Oppbygningen av et DPF-filter er ikke komplisert; det består av en keramisk innmat og en metallkapsling. DPF-partikkelfilteret ligner litt på en katalysator, og konstruksjonen minner om en bikake, men antall kanaler er større, de er delvis blokkerte og porøse. Sotspartiklene er større enn porene, slik at de fanges opp i filteret og fjernes senere under regenereringsprosessen. Eksosen strømmer gjennom åpne kanaler der små partikler passerer gjennom porene og flyr ut av eksossystemet, mens de store (sots partiklene) blir fanget inne i filteret.




DPF-filtre deles inn i to hovedtyper
TØRRE DPF-FILTER – I et tørt DPF-filter er det partikler av aluminiumoksid og ceriumoksid samt platina på de porøse veggene (de oksiderer CO til CO2, NO til NOx).

Fuktige DPF – filtre bruke et tilsetningsstoff til drivstoffet (kalt katalytisk væske).

REGENERERING AV PARTIKKELFILTER
Det er tre hovedmoduser for regenerering/rensing av DPF:
PASSIV REGENERERING
I tilfelle av passiv regenerering blir soten automatisk nøytralisert (termokjemisk reaksjon).
AKTIV REGENERERING
Aktiv regenerering blir utløst av motorstyringen, som øker eksostemperaturen ved å injisere ekstra drivstoff under eksosfasen, ECU forsinkelse av injeksjonsvinkelen og lukker EGR-ventilen. Aktiv regenerering kan identifiseres ved endret motorlyd og økt drivstofforbruk som vises midlertidig på bilens instrumentpanel. Trykkforskjellssensoren overvåker trykkforskjellen mellom inntaket og utløpet av filteret, slik at ECU kan estimere graden av sotfylling i filteret. Jo mer sot, desto vanskeligere er det for eksosen å passere gjennom. Dette fører til økt trykkforskjell – som et resultat er trykket foran filteret høyere enn trykket bak. Avhengig av hvor stor denne forskjellen er, endres sensorens motstand.
TVUNGEN REGENERERING
Det er flere trinn som indikerer hvor fullt DPF-filteret er. Å overskride nivå 1 starter aktiv regenerering. Nivå 2 er en overgangstilstand mellom aktiv og tvungen regenerering. Dette fylletrinnet gir brukeren en siste sjanse til å skape forholdene for å brenne filteret, hvis ikke, og mengden sot øker, går det videre til nivå tre. Nivå 3 blokkerer muligheten for aktiv regenerering, og den eneste måten å fjerne overflødig sot på er å starte tvungen regenerering. Denne regenereringen kan ikke utføres av brukeren alene. For å utføre den, må du starte en serviceprosedyre for å brenne DPF ved hjelp av serviceutstyr. Hvis kontrollenheten oppdager for mye sot, kan den unngå tvungen regenerering av sikkerhetsmessige årsaker. Når DPF-filteret er sterkt fylt med sot, er det stor risiko for ukontrollert antenning av soten, noe som kan føre til brann i kjøretøyet. I en slik situasjon må filteret fjernes og rengjøres, regenereres eller byttes ut med et nytt.

SENSORER FOR OVERVÅKNING AV ARBEIDET TIL FASTSTOFFPARTIKKELFILTRE FAP/DPF
Sensorer for partikkelfiltre
Arbeidet til partikkelfiltrene overvåkes av flere uavhengige sensorer. Typen og plasseringen avhenger av kjøretøyets merke. Et eksempel på (VW 1.9/2.0TDI) plasseringen av sensorer er vist på tegningen til venstre.
TRYKKFØLER (G450)
Disse sensorene er de viktigste i hele eksosrensesystemet. Vi kan skille mellom to typer sensorer; i det første tilfellet måler de bare trykket før filteret, sammenligner det med det standardtrykket som er lagret i motorstyringen, mens i det andre tilfellet sjekker de trykket før og etter DPF-filteret og sammenligner dem. Disse trykkfølende sensorene fungerer ved hjelp av en tensometrisk måling av membranens deformasjon. De måler trykkforskjellen på begge sider av membranen, og trykkforskjellen forårsaker deformasjon og sender et spenningsignal til forsterkeren.
SENSOR FOR TRYKKFORSKJELL VED DPF
Trykket fra DPF-filteret overføres til sensorene via metall-gummislanger, det virker på piezoelektrisk belegg, og verdien blir omgjort til et elektrisk signal. Et aktivt system som måler trykkendringer, er en liten plate som inneholder mikropiezo-resistorer av liten størrelse som reagerer på trykkendring. En annen del av systemet er en liten vakuumkammer som fungerer som en membran, som bøyer seg under trykkpåvirkning. Kammeret er plassert på sensorens vegg og dekket med en silikonbeskyttende overflate. På den andre siden er kammeret dekket med en glassplate. Endringer i trykket i DPF-filteret fører til endringer i piezoelementets motstand, noe som endrer spenningen i kretsen, som blir oppdaget av motorens kontrollenhet. Sensoren fungerer på samme måte som en tensometer som måler spenningen i deformerte elementer, noe som er et mål på trykkforskjellen før DPF og vakuumet i referansekammeret. Økt trykk fører til en proporsjonal økning i signalets spenning.
For sensorer der trykket kommer fra både foran og bak filteret, reagerer beskyttelseslaget på membranens deformasjon som følge av trykkene levert på begge sider av den. Avhengig av membranens deformasjon endres verdien av signalene fra piezoelektriske sensorer (0,5 – 5 V), på grunnlag av dette identifiserer ECU graden av filterfylling. Hvis kretsen er brutt eller sensoren er skadet, blir aktiv regenerering blokkert. Sensoren monteres vanligvis i motoren i nærheten av DPF for å sikre at de elastiske trykkledningene er så korte som mulig, noe som reduserer muligheten for feil og trykkfluktuasjoner, eller muligheten for trykkforskjeller i selve ledningen. Det må huskes at etter hver utskifting av sensoren, bør den tilpasses ved hjelp av et serviceverktøy, slik at motorstyringen «vet» at sensoren er ny og bruker en annen algoritme for å beregne filterfyllingen. Dette skyldes det faktum at ECU (algoritmen) tar hensyn til sensorens slitasje, som beregnes basert på kjørelengde og forventet slitasje av sensoren (membranens deformasjon).



LUFTMASSEMÅLER G70
Luftmassemåleren er plassert i inntakssystemet, etter luftfilteret, og før turboen. Sensoren måler mengden luft som suges inn i motoren. Luftmassemåleren består av flere elementer:
- Måletunnel – diameteren på inntaksrøret eller litt mindre.
- Målesensoren – laget av en glassplate, varmeelement og målere.
Konstruksjon av luftmassemåleren G70
Ved fravær av luftstrøm blir luft med samme temperatur fra varmeelementet overført til begge motstandene. Under strømmen av luft, strømmer luften rundt platen og tar varme fra den første motstanden. Temperaturen på den andre motstanden er konstant (varierer innenfor 1-2%). Endring av luftstrømmens retning blir automatisk oppdaget av systemet, da luften som strømmer vil kjøle ned den andre motstanden ved konstant temperatur på den første.
TEMPERATURSENSORER FOR EKSOSGASSER
Sensorene for eksosgassens temperatur i eksosrensesystemer har til oppgave å kontrollere eksostemperaturen under DPF-filterregenereringsprosesser. Motorstyringen samler inn informasjon fra sensorene og styrer regenereringshandlingene til filteret, bestemmer regenereringsmodusen, mengden injisert drivstoff basert på dataene fra sensorene. Vanligvis brukes to temperatursensorer, en foran og en bak filteret med faste partikler. Det finnes også mer komplekse systemer der det monteres 3 sensorer (f.eks. Mazda 2.0 143HK), mens i enkle systemer brukes bare en temperatursensor (f.eks. Ford Focus 1.6TDCI).
Konstruksjon av temperatursensoren for eksosgasser (1 – elektrisk tilkobling, 2 – hus, 3 – motstand).
Sensoren er et relativt enkelt apparat, i huset finnes en av to typer termistorer:
- NTC (Negative Temperature Coefficient), en halvlederkomponent hvor motstanden synker med økende temperatur (f.eks. Opel Vectra1.9CDTI),
- PTC (Positive Temperature Coefficient), en halvlederkomponent hvor motstanden øker med økende temperatur (f.eks. Honda Accord 2.2CTDI).
Det installeres fra 1 til 4 temperatursensorer i systemet, vanligvis 2, en foran og en bak partikkelfilteret. Ved feil i en av dem blir muligheten for aktiv regenerering blokkert.
