Czyszczenie regeneracja fitrów DPF – Technologia, metody czyszczenia

Aktualnie na rynku pojawia się coraz więcej ofert związanych z czyszczeniem filtrów DPF / FAP.
Jak to często bywa, konkurencyjne firmy walczą o klienta zarzekając się, że to tylko ich metoda jest skuteczna, i bezpieczna dla filtra. Nierzadko bez żadnego sensownego uzasadnienia.

W praktyce, oferowanie przez firmę konkretnego sposobu czyszczenia filtrów, rzadko wypływa z doświadczenia zdobytego wcześniejszym rozpoznaniem, i badaniem innych metod. W większości przypadków podyktowane jest atrakcyjnością oferty dostawcy maszyn i technologi czyszczenia, którą zakupili.

Takie firmy często zamieszczają swoje oferty czyszczenia filtrów, w treści ogłoszenia przedstawiając je jako jedyne i najskuteczniejsze.
Jednakże nierzadko, z punku widzenia budowy, i działania filtrów DPF / FAP, treść takich ogłoszeń graniczy z absurdem, inne wywołują śmiech.

P.S. Szkoda , że na rynku polskim w dalszym ciągu konkuruje się hasłami zaczerpniętymi z popularnych serwisów aukcyjnych, typu : Uwaga na konkurencje !!! Poprawiamy po konkurencji !!! Działamy najdłużej na rynku!!! Tysiące zadowolonych klientów. NAJLEPSZE !!! JEDYNE !!! itp..

Nasza firma postanowiła wybrać inną drogę.
Zamiast walki na małostkowe slogany, postanowiliśmy osobiście sprawdzić i przebadać wszystkie popularne metody czyszczenia filtrów DPF / FAP.
Poniżej rezultaty naszej pracy.

Aby skutecznie ocenić i wybrać metodę czyszczenia filtrów, należy rozpocząć od poznania ich budowy, zasady działania, oraz rodzajów zanieczyszczeń powodujących zablokowanie kanałów wkładu filtra.
W samej istocie czyszczenie ( popularnie regenerowanie, choć regenerowaniem nie jest ) polega na udrożnieniu zablokowanych kanałów filtra. Zwiększając ich przepustowość i tym samym wolne miejsce do wychwytania cząstek stałych.

Filtr cząstek stałych jest podobny do wkładów w katalizatorach (przekrój – plaster miodu). Jednakże kanaliki we wkładzie mają większą średnicę i porowate ścianki. Ponadto są pokryte tlenkami glinu i ceru, stanowiącymi fundament dla cząstek platyny (chlorek platyny i pochodne związki metaloorganiczne, czyli to, co stanowi katalizator reakcji).
Kanały zatkane po stronie wylotowej, nazywane są kanałami wlotowymi — to nimi spaliny wpadają do filtra. Natomiast kanały z zamkniętymi końcami po stronie dolotowej, to kanały wylotowe, którędy wydostają się spaliny.
Spaliny chcąc przejść przez taką przeszkodę muszą przecisnąć się przez pory zostawiając większe cząsteczki uwięzione wewnątrz zaślepionych kanalików.

Jak można się domyślać, po pewnym czasie nagromadzenie cząstek stałych jest na tyle duże, że prowadzi do zapchania filtra, co utrudnia przepływ spalin. Najczęściej powodem zapchania jest niespalona sadza, popioły, nagar, inne np. produkty uboczne spalania oleju.

Sadza - produkt powstający w trakcie niepełnego spalania paliw.

Popioły - niestety, silnik produkuje nie tylko sadzę, lecz także inne substancje – produkty uboczne spalania oleju, które również zatrzymywane są w filtrze. W procesie oczyszczania filtra one również się spalają, niestety jednak nie tak łatwo jak „czysta” sadza. W miarę, jak popiół zajmuje w filtrze coraz więcej miejsca, mniej przestrzeni pozostaje na sadzę.

Dodatki uszlachetniające olej, zawierające w składzie takie pierwiastki jak wapń, siarka, fosfor, cynk. Podczas regeneracji, wypalania DPF ulegają spopieleniu. Popioły te to twarde, trudne do usunięcia metaliczne popioły siarczanowe.
Im mniej związków w oleju zawierających te pierwiastki tym lepiej dla żywotności tego filtra DPF.

Dla posiadaczy samochodów wyposażonych we filtr cząstek stałych przewidziane są oleje niskopopiołowe, w których dodatki zawierające szkodliwe pierwiastki są ograniczone unijnymi normami EURO.
Oleje niskopopiołowe typu Low SAPS skomponowane są na innego rodzaju dodatkach uszlachetniających.
Dodatkach, które w swoim składzie zawierają ograniczoną ilość pierwiastków: wapń, siarka, fosfor, cynk.
Tradycyjny olej w stosunku do oleju Low SAPS skraca żywotność DPF o połowę.

Nagar - wytrącenie się osadu węglowego (nagaru), który jest produktem spiekania i koksowania oleju silnikowego.
W przypadku zalania wkładu filtra olejem silnikowym.

Tlenek ceru - cząstki stałe pochodzące z tlenku ceru, który jest elementem katalizującym dodatku do paliwa.
Stosowanie dodatków obniża wymaganą temperaturę spalania sadzy o około 100 C* niższej niż normalna.
Niestety ma też swoje minusy, jego cząstki osadzają się na ściankach filtra.

Metody czyszczenia DPF / FAP :

Z powyższego wynika, że skuteczna metoda czyszczenia filtrów musi oczyścić kanały ( dolotowe i wylotowe ) filtra z sadzy, popiołów, nagarów, cząstek stałych tlenku ceru, oraz równocześnie być bezpieczna dla samego wkładu filtra ( monolitu ).

1. Czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem.
Metoda czyszczenia z wykorzystaniem specjalistycznej maszyny, wytwarzającej strumień roboczy cieczy skierowany bezpośrednio do wnętrza filtra. Wymagane zastosowania środka czyszczącego – detergentu.

Zalety : Bezpieczna dla powłoki katalitycznej filtra. Wysoka skuteczność, nawet do 98 % przepustowości.
Jako nieliczna ma możliwość skutecznego oczyszczenia kanałów filtra ze
wszystkich cząstek stałych : sadzy, popiołów, nagaru, tlenku ceru.
Brak konieczności wycinania wkładu ceramicznego.
Szybki czas czyszczenia około 30 min.

Wady : Maszyny z dodatkowo wbudowaną turbiną lub zbyt mocnym uderzeniem sprężonego powietrza w
ciecz roboczą mogą spowodować uszkodzenie mechaniczne filtra.
Skuteczność uzależniona od dobrze dobranego detergentu.

2. Obróbka termiczna
Wypalanie sadzy w piecu indukcyjnym. Umieszczenie wkładu ceramicznego filtra ( monolit ) w piecu na około 12 godzin.

Zalety : Skutecznie usuwa ( wypala ) sadzę.

Wady : Nie usuwa pozostałych cząstek stałych, np. popiołów, których nie ma możliwości wypalić.
Duże ryzyko uszkodzenia wkładu ceramicznego filtra, wyczulonego na zbyt gwałtowne zmiany
temperatury.
Konieczność przecięcia filtra, wyciągniecie wkładu, spawanie.

3. Obróbka ultradźwiękowa
Metoda polegająca na całościowym zanurzeniu filtra w wannie z roztworem. Ultradźwięki w roztworze myjącym wytwarzają fale ciśnienia w postaci implodujących pęcherzyków, a te z kolei odrywają zanieczyszczenia z powierzchni mytych filtrów.

Zalety : Pozwala na dobre oczyszczenie kanałów filtra, tak długa jak do wszystkich miejsc dociera woda.
Brak konieczność rozcinania filtra.

Wady : W przypadku bardzo zablokowanych ( zapieczonych ) kanałów filtra woda z ultradźwiękami
ma ograniczony dostęp i możliwości penetracji. Pozostawiając te miejsca nieudrożnione.
Wymaga przedmuchania sprężonym powietrzem.

4. Obróbka pneumatyczna
Filtr cząstek stałych umieszczany jest w specjalistycznej maszynie, w której poddawany jest przedmuchiwaniu sprężonym powietrzem.

Zalety : Każdy kanał filtra adresowany jest indywidualnie podczas przedmuchiwania.
Stosunkowo mało inwazyjny dla wkładu filtra.
Czyszczenie bez użycia detergentu.

Wady : Potrzeba przecięcia filtra, wyciągniecie wkładu, spawanie.
Mało skuteczny w przypadku wkładu filtra zalanego olejem.
Ogólna skuteczność na poziomie 70 %.

5. Wypalanie w trybie serwisowym.
Za pomocą komputera diagnostycznego uruchamiany jest tryb, w którym silnik pracuje na dużych obrotach.
Dużo bogatsza mieszanka paliwowa, wpływa na zwiększenie temperatury spalin do poziomu nawet 600 stopni! W takich warunkach możliwe jest wypalanie sadzy.

Zalety : Skutecznie wypala sadzę w jednostkach o małym przebiegu do 50.000 km.
Procedura bez demontażu filtra.

Wady : Nie usuwa popiołów. Wypala tylko sadzę.
Bardzo mało skuteczny w przypadku samochodów z dużym przebiegiem, gdzie poziom popiołów
stanowi przeważającą część zapchanego filtra.
Tryb serwisowy regeneracji w znacznym stopniu obciąża silnik ( zarzynanie silnika ).
Konieczność wymiany oleju.

6. Czyszczenie chemiczne.
Czynność ta polega na wprowadzeniu do wnętrza filtra specjalnej chemii mającej na celu rozpuścić sadzę. Czyszczenie chemiczne złogów węgla jednym preparatem, a następnie spłukaniu ich drugim. Następnie mechanik podłącza do samochodu komputer serwisowy i uruchamia procedurę serwisową regeneracji filtra.

Zalety : Nie wymaga rozcinania filtra. Aplikacja chemii bez demontażu filtra.

Wady : Wypłukuje tylko najmniejsze cząstki stałe w kanałach dolotowych wkładu filtra.
Oczyszcza skutecznie tylko kanały wylotowe filtra, pozostawiając w kanałach
dolotowych filtra ( zaślepione od strony wylotowej ) rozpuszczone złogi.
Metoda bardzo inwazyjna dla wkładu filtra.

Podsumowanie :

Nasze badania i testy jasno pokazały, że najbardziej skuteczną metodą udrażniania zablokowanych kanałów filtrów DPF / FAP jest czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem z dobrze dobranym detergentem.
Z drugiej strony najgorszą i najbardziej inwazyjną metodą okazało się czyszczenie chemiczne.

Czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem tylko jako jedyne dawało szansę na pozbycie się wszystkich rodzajów cząstek stałych, zarówno z kanałów dolotowych jak i wylotowych wkładu filtra.
Strumień cieczy roboczej w maszynie kierowany jest od strony wylotowej filtra, czyli z reguły drożnych kanałów wylotowych, następnie woda z detergentem przedostaje się poprzez mikropory w ściankach dzielących kanały do niedrożnych kanałów dolotowych.
Filtr zapinany jest w maszynie pionowo, stroną wylotową od góry ( gdzie aplikowany jest strumień wody ).
Takie ułożenie filtra pozwala na swobodne oczyszczanie się kanałów dolotowych filtra, które w tej pozycji mają otwarte kanały dołem, gdzie zanieczyszczona woda wraz ze wszystkimi złogami może bez oporów wydostawać się na zewnątrz filtra.

Pozostałe metody nie gwarantowały już takiej skuteczności przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa dla wkładu filtra.

Obróbka termiczna w piecu indukcyjnym pozwala na wypalanie sadzy w kanałach filtra do postaci popiołu, inaczej niż odbywa się to w środowisku układu wydechowego, gdzie cząstki sadzy zachodzą w reakcję z dwutlenkiem azotu ze spalin, z czego powstają tlenek węgla oraz tlenek azotu. Te natomiast łączą się z tlenem, tworząc dwutlenki węgla i dwutlenki azotu wydostające się kanałami wylotowymi z układu.
Mówiąc prosto, sadza utlenia się tam do postaci gazowej, której znacznie łatwiej wydostać się z filtra niż popiołowi.
Ponadto skuteczność tej metody uzależniona jest trochę od szczęścia.
Zbyt krótki czas obróbki, powoduje, iż mocno skompresowana sadza, znajdująca się wewnątrz monolitu, nie zostanie spopielona, a filtr nie odzyska pełnej sprawności. Z drugiej strony, zbyt długi czas nagrzewania prowadzi do degradacji monolitu. Po obróbce termicznej kanały wkładu filtra zablokowane są popiołem, który zależnie od wcześniejszego procesu spalania sadzy, nadaje się bardziej, lub mniej do przedmuchania sprężonym powietrzem.

Czyszczenie ultradźwiękami radzi sobie tylko z mało lub średnio zabrudzonymi filtrami.
Niestety większość filtrów trafia do czyszczenia w ciężkim stanie.
W takich filtrach woda z ultradźwiękami nie dociera do wszystkich zakamarków, pozostawiając niektóre kanały niedrożne. W tej metodzie również potrzebne jest końcowe przedmuchanie sprężonym powietrzem, które z większym lub mniejszym powodzeniem usuwa rozpuszczone złogi z kanałów wkładu filtra.

Obróbka pneumatyczna kiepsko sobie radzi z czyszczeniem filtrów zanieczyszczonych olejem oraz z zapieczonymi złogami nagaru.
Nie jest to rzadki przypadek. Awaria turbosprężarki, wtrysków często prowadzą do zalania olejem filtra DPF.
W dodatku w tej metodzie zachodzi konieczność rozcięcia filtra, wyciągnięcia monolitu, potem spawania.

Wypalanie w trybie serwisowym ma tylko sens w samochodach z naprawdę niskim przebiegiem, gdzie w zablokowanych kanałach czysta sadza stanowi przeważającą część. Taką sadzę łatwo wypalić do postaci gazowej.
W samochodach z przebiegiem powyżej 100000 km, taki zabieg bardzo rzadko okazuje się skuteczny.
Wypalona sadza uwalnia tylko małą część kanałów filtra, pozostała cześć w dalszym ciągu zablokowana jest popiołem.

Czyszczenie preparatami chemicznymi to istna tortura dla wkładu filtra.
W większości przypadków substancja chemiczna rozpuszcza się i łączy z cząstkami stałymi filtra, blokując go jeszcze w większym stopniu. W wielu przypadkach wkład filtra ulega uszkodzeniu mechanicznemu.

Dzięki zdobytemu doświadczeniu wybraliśmy metodę czyszczenia strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem.
W pierwszej fazie skupiliśmy się na wyeliminowaniu potencjalnych wad, czyli : źle dobrany detergent, lub zbyt duża moc sprężonego powietrza w strumieniu roboczym cieczy.
Aby sprostać wyzwaniu opracowaliśmy swój własny detergent oraz maszyny do czyszczenia.
W wyniku podjętych działań powstała nasza autorska technologia.

Otomatic – Active Power czytaj dalej.