- Regenerarea DPF oxidează funinginea în CO2 prin O2 sau NO2.
- Oxidarea cu O2 necesită temperaturi ridicate; este activată în regimuri cu control termic.
- Regenerarea cu NO2 funcționează la temperaturi mai scăzute; NO2 se obține din NO oxidat.
- Regenerarea pasivă are loc în timpul mersului, fără intervenție externă; ozonul este o opțiune teoretică.
Regenerarea filtrului de particule diesel (DPF) este un proces complex care determină eficiența și durata de viață a sistemului de evacuare. Înțelegerea temperaturilor necesare și a mecanismelor de oxidare este esențială pentru menținerea performanțelor motorului diesel și pentru evitarea problemelor costisitoare.
Cum funcționează regenerarea termică a DPF-ului
Regenerarea termică a filtrelor de particule diesel presupune oxidarea particulelor solide și transformarea lor în produse gazoase, de preferință în dioxid de carbon (CO2). În funcție de proiectarea sistemului DPF și de condițiile de funcționare a motorului - în special temperatura gazelor de eșapament - oxidarea carbonului din funinginea diesel poate avea loc prin reacții cu oxigenul sau cu dioxidul de azot.
Oxidarea cu oxigen
Oxigenul este prezent în gazele de evacuare diesel în concentrații suficiente în aproape toate condițiile de funcționare. Cu toate acestea, sunt necesare temperaturi relativ ridicate pentru a obține rate apreciabile de regenerare cu O2. Această metodă de regenerare pe bază de oxigen este observată mai ales în sistemele active DPF, unde motorul sau sistemul de post-tratare crește intenționat temperatura gazelor de evacuare.
Pentru ca oxidarea cu oxigen să fie eficientă, temperatura trebuie să ajungă la valori ridicate, deoarece reacția chimică între oxigen și particulele de carbon din funingine necesită o energie de activare considerabilă.
Oxidarea cu dioxid de azot
Regenerarea pe bază de dioxid de azot (NO2) poate fi efectuată la temperaturi mai scăzute decât regenerarea cu oxigen, ceea ce o face mai atractivă pentru anumite aplicații. Cu toate acestea, concentrațiile de NO2 trebuie crescute artificial, ceea ce se realizează de obicei prin oxidarea catalitică a monoxidului de azot (NO) - adică prin creșterea raportului NO2:NO în NOx.
Oxidarea funinginei de către NO2 este mecanismul dominant al regenerării pasive a DPF-ului, proces care are loc continuu în timpul funcționării normale a motorului, fără intervenție externă.
Oxidanți alternativi
Sunt posibili și alți oxidanți mai activi. Ozonul (O3) a fost sugerat ca un oxidant de funingine diesel care ar putea permite regenerarea la temperaturi chiar mai mici decât cele posibile cu NO2. Utilizarea regenerării cu ozon ar necesita însă un generator de ozon la bord, ceea ce complică și scumpește sistemul.
Temperaturile necesare pentru regenerarea DPF-ului
Viteza de regenerare termică este limitată de cinetica oxidării funinginei. Rata de oxidare a funinginei este semnificativ mai mică decât cea a oxidării poluanților gazoși de evacuare, cum ar fi monoxidul de carbon. Acesta este unul dintre motivele pentru care particulele carbonice nu sunt oxidate în catalizatori care asigură timpi de rezidență relativ scurți ai particulelor.
Oxidarea funinginei necesită filtre diesel care prelungesc timpul de rezidență prin captarea fizică a particulelor, oferind astfel timp suficient pentru ca reacțiile chimice să aibă loc.
Temperaturi critice și eficiența regenerării
La temperaturi scăzute - aproximativ 360°C sau 400°C - vitezele de oxidare sunt foarte lente, iar regenerarea DPF-ului este incompletă. La aceste temperaturi, procesul de oxidare începe, dar nu progresează suficient de rapid pentru a elimina toată funinginea acumulată.
Doar la temperaturi de aproximativ 600°C funinginea poate fi oxidată rapid și complet. Această temperatură reprezintă pragul termic la care reacțiile de oxidare devin suficient de rapide pentru a asigura o regenerare eficientă și completă a filtrului.
Influența cantității de funingine
La orice temperatură dată, viteza de oxidare se modifică odată cu cantitatea de funingine din probă. Acest comportament se observă și la filtrele de motorină în utilizare practică - acestea se regenerează mai repede atunci când încărcarea cu funingine este mai mare.
Acest fenomen se explică prin faptul că o cantitate mai mare de funingine oferă o suprafață de reacție mai mare, ceea ce accelerează procesul global de oxidare. Cu toate acestea, o încărcare prea mare poate bloca filtrul și crește contrapresiunea, afectând performanțele motorului.
Implicații practice pentru proprietarii de vehicule diesel
Înțelegerea acestor aspecte tehnice are implicații directe pentru conducătorii de vehicule diesel:
- Evitați deplasările scurte frecvente la turații joase, care nu permit atingerea temperaturilor necesare regenerării
- Parcurgeți periodic trasee mai lungi pe autostradă pentru a facilita regenerarea pasivă
- Fiți atenți la indicatorii de pe bord care semnalează necesitatea regenerării active
- Respectați recomandările producătorului privind calitatea motorinei și uleiului de motor
- Evitați întreruperea procesului de regenerare activă odată ce acesta a început
Temperaturile insuficiente ale gazelor de eșapament, cauzate de condițiile de conducere urbană sau de funcționarea prelungită la ralanti, pot duce la acumularea excesivă de funingine și eventual la blocarea filtrului DPF.
