Benzines részecskeszűrő működése
A modern autógyártás egyik legfontosabb kihívása a károsanyag-kibocsátás csökkentése. Míg korábban a dízel járművek kerültek fókuszba a környezetvédelmi előírások szigorítása miatt, az elmúlt években egyre inkább előtérbe került a benzines autók emissziója is. Ennek egyik következménye a benzines részecskeszűrő, más néven GPF (Gasoline Particulate Filter) elterjedése.
A benzines részecskeszűrők (GPF, OPF, PPF) egyre elterjedtebbé válnak a benzines autókban, mivel az Euro 6 előírások teljesítéséhez elengedhetetlenek. A GPF-ek feladata a benzinmotorok által kibocsátott részecskék (PM) összegyűjtése és csökkentése. Idővel azonban a GPF-ek eltömődhetnek, ami csökkent teljesítményt és megnövekedett kibocsátást eredményezhet.
Ebben az átfogó cikkben bemutatjuk, hogy mi a benzines részecskeszűrő szerepe, hogyan működik, milyen hibák fordulhatnak elő, és mire kell figyelni, ha a gépjármű ilyen szűrővel van felszerelve.
Mi a benzines részecskeszűrő?
A benzines részecskeszűrő (GPF) a kipufogórendszer egyik speciális eleme, amelynek fő feladata a benzinmotorok által kibocsátott finom részecskék (PM - Particulate Matter) megkötése és elégetése. A GPF lényegében hasonló elven működik, mint a dízelek DPF-je, ám felépítése, regenerálása és terhelése eltérő.
A közvetlen befecskendezésű benzinmotorok (GDI, T-GDI, TSI, GPF-es TFSI, PureTech stb.) számos előnnyel rendelkeznek: jobb hatásfok, kisebb fogyasztás és nagyobb teljesítmény. Direkt-befecskendezéses (GDi) vagy turbós benzinmotoroknak igen magas a nitrogén-oxid (NOx) kibocsátása képesek, így 2017-től Euro6c már megköveteli a GPF, OPF, PPF - szűrők alkalmazását. Elmondható, hogy 2018 szeptember után gyártott direkt-befecskendezéses benzines autók nagy része, benzines részecskeszűrővel szerelt.
Részecskeszűrő problémák Renault Espace 4
Fontos megjegyezni, hogy a GPF/OPF regenerálásának sajátosságai a jármű gyártmányától, modelljétől és az alkalmazott kibocsátáscsökkentő rendszertől függően változhatnak.
Szigorodó környezetvédelmi normák
Az Euro 6c emissziós szabvány, az Euro 4 szintig nincsen részecske (PM) határérték megállapítva. A direktbefecskendezéses benzinmotoroknak magas a nitrogén-oxid (NOx) kibocsátása. Előzőekben (2017 előtt) az autógyártók különféle berendezéseket (NOx tárolókatalizátor, 1-2-3 szondával) igyekeztek felakasztani a motorokra, hogy ezt a kibocsátást alacsonyan tudják tartani. Azonban a fent említett 2017-ben bevezetett Euro 6c emissziós szabvány áthúzta és véget vetett ennek az egyszerű trendnek. Az Euro 6d-temp és az Euro 6d szabvány már valós közúti használat mellett is mérte a részecskekibocsátást.
A következő években tovább szigorodnak az emissziós normák, így a benzines részecskeszűrők technológiája is fejlődni fog.
Hogyan működik a benzines részecskeszűrő?
Kipufogó rendszerbe szerelt fizikailag gátat képez a kipufogógáznak, így a szemcsék útjába kerül, így azok fennakadnak a szűrő porózus felületén. A részecskeszűrő nemes fémekkel van ellátva így különleges szerepe még, hogy a szemcsék reakcióba kerülnek ezekkel az anyagokkal és részben hatástalanítja azokat, normál üzemi körülmények között. És itt jön a varázslat, útközben olyan ez, mint a légszűrő erre már rájöttünk, egy ideig működik, majd eltömődik.
A gépjármű fedélzeti elektronikája ECU folyamatosan figyeli érzékelők jelein keresztül, hogy mennyi korom gyűlt össze a szűrőben. Így időnként a kipufogógáz extra magas hőmérsékletét felhasználva egyszerűen elégeti a felgyülemlett kormot.
Ezt a magas kipufogógáz hőmérsékletet a motor több módszerrel is elérheti, plusz injektorral, izzítórendszer működtetéssel, plusz henger üzemanyag befecskendezéssel, stb.
A rendszer főeleme a kombinált részecskeszűrő dob. Ez attól kombinált, hogy a kipufogógáz belépő oldalon egy oxidációs katalizátor betétet is tartalmaz. (ez egy másik környezetvédelmi egység, veszélyes gázok CO, HC, és NOx kezeléséért felel.) Tehát, a kombinált dobban egymást követik az oxidációs katalizátor és részecskeszűrő betét. Továbbá, az egységen kialakított helyek vannak a hőmérséklet érzékelők, és a differenciál nyomás szenzor elvezetései számára.
A részecskeszűrő nagyon sok egymás melletti szűrő cellából áll. Ezek a cellák a használat során telítődnek a felfogott részecskékkel, így a hasznos felületük lecsökken. A motort fojtani kezdi a telítődött szűrő, ahogyan a tele porzsákkal is már nehézkes a munka. A motorvezérlő egység méri a telítettséget, és ha az átlép egy szintet megkezdi a regenerálást, a szűrőben felhalmozott korom elégetését. A telítődés, regenerálás ciklusa folyamatosan ismétlődik a háttérben.
A GPF működésében nagy szerepe van a nyomáskülönbség-érzékelőknek és hőmérséklet-szenzoroknak.
Regenerálás
A GPF-ek feladata a benzinmotorok által kibocsátott részecskék (PM) összegyűjtése és csökkentése. Idővel azonban a GPF-ek eltömődhetnek, ami csökkent teljesítményt és megnövekedett kibocsátást eredményezhet.
Részecskeszűrők a dízeljárművekben
A regenerálás célja a szűrőben felgyülemlett korom eltávolítása. Két fő típusa van:
- Passzív regenerálás: a folyamat során a normál vezetési körülmények között keletkező magas kipufogógáz-hőmérséklet elegendő ahhoz, hogy a befogott részecskék elégjenek üzem közben. A motorvezérlő ECU figyeli a szűrő állapotát, és szükség esetén megkezdi a regenerálást.
- Aktív regenerálás: magában foglalja a kipufogógáz hőmérsékletének növelésére szolgáló további módszerek alkalmazását a befogott részecskék égésének megkönnyítése érdekében. Általában akkor kerül sor erre, ha a kipufogógáz hőmérséklete normál vezetési körülmények között nem elég magas a passzív regeneráláshoz.
A folyamat sikerességéhez, a motorvezérlő ECU további üzemanyagot fecskendeztet a kipufogórendszerbe, vagy elállíthatja a gyújtás időzítését, a kipufogógáz hőmérsékletének növelése érdekében.
Regeneráció indítása: ECU észleli, hogy a GPF/OPF elért egy bizonyos felhalmozódási szintet, elindítja a regenerációs folyamatot. Szálló-por elégetése: A kipufogógáz hőmérsékletének emelkedésével a GPF/OPF-ben felhalmozódott részecskék intenzív hőnek vannak kitéve. A magas hőmérséklet miatt a korom és más részecskék oxidálódnak, szén-dioxiddá (CO2) és vízgőzzé alakítva őket. Regeneráció befejezése: ECU megállapította, hogy a regenerációs folyamat befejeződött és a GPF/OPF tiszta, befejezi a regenerációs ciklust.
Lehetséges hibák és megoldások
Bár a GPF megbízható technológia, bizonyos körülmények között előfordulhatnak meghibásodások.
A leggyakoribb problémák:
- Eltömődés: Ez a leggyakoribb. Ha a részecskék nem égnek el teljesen, a szűrő eltömődhet.
- Sérülés: Mechanikai sérülés vagy korrózió is károsíthatja a szűrőt.
- Szenzorhiba: A hibás szenzorok helytelen regenerálást okozhatnak.
Amennyiben a regenerálás nem megy végbe, vagy újra eltömődik a szűrő, úgy nincs más megoldás cserélni kell, mint egy légszűrőt, sajnos ennek a drágának mondott alkatrésznek is az a neve, hogy szűrő vagy korom csapda.
Műhely körülmények között a regenerálást el lehet indítani, de tapasztalatok alapján már nem lehet 1-1 kényszerregenerálással újra jót varázsolni a szűrőből.
Differenciál nyomás szenzor (különbözeti nyomás jeladó): Az alaphelyzetben tiszta részecskeszűrő áramlási ellenállása kicsi, a torlónyomás közel nulla kPa értékű alapjáraton, és terhelés alatt is alacsony. Normál működés során a DPF szűrő telítődik, a belépő kipufogógáz nyomása megnő, mivel a szűkebb keresztmetszet miatt akadályba ütközik. Ezt a torlónyomást az un. differenciál nyomás szenzor méri és továbbítja az autó motorvezérlőegysége felé.
Hőmérő: a részecskeszűrő normál használatkor is elég meleg, 150-250 fok C az átáramló gázoknak köszönhetően. Az un. regenerálás vagy részecskeszűrő tisztítás, kiégetés alatt ez a hőmérséklet tartósan 350-500 fok C de akár 650 is lehet. Ezt a dobba épített minimum egy, de valamikor 2, 3 különböző pozícióba elhelyezett hőmérő méri, alakítja elektromos jellé a motorvezérlő egység számára. Ezeknek fontos szerepük van a regenerálási folyamatban, nélkülük nem meghatározható a betét hőmérséklete.
5. injektor vagy regenerálási befecskendező: nem minden rendszernél, de Toyota, Lexus, Ford és más gyártmányok egyes modelljeinél a kombinált dob előtt található. Elektronikus fűtő betét: kevéssé elterjedt, de valamikor alkalmaznak ‘izzítógyertyát’ a regenerálási befecskendező közelében. Ilyenkor a szűrőbetét hőmérsékletétől függetlenül azonnal begyullad a regenerálás miatt belőtt gázolaj. Motorvezérlőegység és szoftver: ez irányítja a teljes szűrőfelügyeletet és üzemeltetést. Részecskeszűrő adalék adagoló rendszer: főként Ford, Peugeot, Citroen autóknál egy un. additív folyadékot (nem összekeverendő az adblue-val) töltenek az autóba az időszakos szervizek alkalmával. Egy töltés 30-50 ezer km alatt elégetett gázolajhoz elegendő. Az additív célja, a keletkező koromszemcse gyulladáspontjának csökkentése.
Mit tehetünk a meghibásodás elkerülése érdekében?
- Használjunk jó minőségű üzemanyagot.
- Tartsuk karban a motort.
- Időnként tegyünk hosszabb utakat, hogy a GPF regenerálódhasson.
Gyakori kérdések
Tisztítható-e a GPF?
Sok autós kérdezi, hogy a GPF tisztítható-e.
Vannak erre szakosodott cégek, amelyek speciális eljárásokkal tisztítják a szűrőt. A tisztítás azonban nem mindig hatékony, és a szűrő élettartamát is csökkentheti.
A lerakódott anyagok miatt eltömődött szűrők tisztítása időnként szükséges. Ha ezt nem tesszük meg és a szűrő tönkremegy, annak kicserélése egy többszázezer forintos mutatványt jelent. Ezt a legtöbb autótulajdonos nem engedheti meg magának. Ha érezzük, hogy csökken a motor teljesítménye és nő a fogyasztás is, vagy újabb autónál az adott hibaüzenet villan fel, ajánlatos keresni egy szakszervizt, amely ezzel foglalkozik. Ezek a műhelyek a legtöbb esetben egy nap leforgása alatt speciális eljárással megjavítják a részecskeszűrőt abban az esetben, ha nincsenek túlzottan betáblázva. Ebben az idő- és árintervallumban benne szerepel a diagnosztika, amikor elemzik, hogy a problémát a szűrő eltömődése okozta-e. Ezt követi az óvatos szétszerelés. Miután kiszerelték a szűrőt, nagyon óvatos, precíz eljárással következik maga a tisztítás folyamata. Ha ez kész, és minden felesleges szennyeződés el van távolítva, akkor visszaszerelik a helyére a szűrőt. Ha szükséges, a folyamat után ellenőrzik az elektronika és a komputer működését és igény esetén állítanak rajta. Egy szűrőberendezés tisztításának az ára elenyésző az új részecskeszűrő megvételével szemben.
Rontja-e a GPF az autó teljesítményét?
Sokan tartanak attól, hogy a GPF rontja az autó teljesítményét. A modern GPF-ek azonban minimális hatással vannak a teljesítményre. A tuning azonban problémás lehet.
Használnak-e valamit a tisztító adalékok?
Vannak adalékok, de a hatásuk korlátozott. Webáruházunkban több márkában elérhető katalizátor regenerálásához való adalékanyagok, melyek használatával megnövelheted a katalizátor élettartamát, esetlegesen a dugulás átmenetileg orvosolható ha hatásfoka a küszöbérték alatt van. Folyadék és tisztító spray esetleg tisztító hab formában is előfordul. Kínálatunkban több féle tisztító adalék, szer is megtalálható: Spuri, Protec stb. Használatukat érdemes egy hosszabb út előtt megejteni, amikor meg tudjuk huzatni a gépjárművet. Átmeneti enyhülés, viszonylag kis befektetéssel, de sokszor csak pár ezer km erejéig. Aztán ha újra előjön a hiba, azaz a hatásfoka küszöb érték alatt van, akkor lassan belátjuk, hogy tényleg jobb lett volna megvenni az új egységet. Adjuk csak össze a le és felszerelések és a motordiagnosztika költségeit és ne feledkezzünk meg az autónk szervizben eltöltött napjairól sem.
Eltávolítható-e a GPF?
Nem, a részecskeszűrő kiszerelése jogszabályellenes és műszaki vizsgán azonnali bukást jelent.
Liqui Moly Pro Line dízel részecskeszűrő tisztító használata
Összegzés
A benzines részecskeszűrő elengedhetetlen része a modern benzinmotoroknak. Bár sok autós számára még új technológia, működése egyszerű és megbízható. A benzines részecskeszűrő tehát egy olyan modern technológia, amely hosszú távon szolgálja a motor hatékonyságát, a környezet védelmét és a jogszabályi megfelelést.
A részecskeszűrőket elvileg a jármű élettartamára tervezik, de ez nem így van. Normál szakszerű nem hétköznapi felhasználó módján üzemeltetett esetben elérhető ez a körülbelüli elvárás.
Ezért aki nem autózik új benzines vagy dízel motoros autójával legalább 30 egybefüggő kilométert naponta - nem dugóban!
A varázslatnak még nincs vége, ez a leírás nagyjából ugyan úgy igaz a benzines és a diesel kipufogógáz utókezelésre.
Amennyiben az autó additív adalékos koromszűrővel szerelt, úgy rövidebb távon is képes a regeneráláshoz szükséges hőmérsékletet produkálni a kipufogóba injektált adalék segítségével, de néhány km-es távolság erre sem lesz elegendő, már csak ezért sem, mert a teljes tisztítási folyamat minimum 5-7 percet vesz igénybe.
A szervizben elvégzett, úgynevezett direkt regenerálás abban az esetben hozhat eredményt, ha a szűrő még menthető állapotban van. A kényszer regenerálás során a járművet meghatározott ideig, az előírt fordulat tartományban és motor hőmérsékleten tartva „kikényszerítjük” a regenerációt.
tags: #részecskeszűrő #benzines #autóban #működése