دی پی اف چیست؟ DPF چگونه عمل می کند؟

دی پی اف چیست؟

دی پی اف مخفف (Diesel Particulate Filter) یا فیلتر ذرات معلق دیزل است. این فیلتر قسمتی برای حذف ذرات معلق و دوده از دود خروجی موتور دیزل است. 

ساختمان داخلی دی پی اف

وقتی دود از سیلندرها خارج و وارد منیفولد (چند راهه) دود می شود و به لوله اگزوز می رسد آن را مجبور به عبور از محفظه ای می کنیم که این فیلتر در آنجا قرار گرفته است. دود حین عبور از فیلتر مقدار زیادی از ذرات معلق و دوده خود را از دست می دهد. اما عملکرد دی پی اف (DPF) به چه صورتی است؟

محفظه دی پی اف رنو پریمیوم

عملکرد دی پی اف

عملکرد موتور دیزل بدلیل احتراق ناقص سوخت با هوا باعث تولید ذرات مختلفی می شود. ترکیب این ذرات می تواند بسته به نوع موتور، عمر آن و استاندارد آلایندگی موتور بسیار متفاوت باشد. بدیهی است موتورهای دو زمانه دیزل به دلیل احتراق ناقص تر نسبت به موتورهای چهار زمانه، به ازای هر واحد از توان تولیدی ذرات آلاینده بیشتری نیز تولید می کند. 

ذرات معلق ناشی از احتراق ناقص در موتور باعث تشکیل ذرات دوده یا همان کربن سیاه می شوند. این ذرات حاوی ذرات بسیار ریزتری در ابعاد نانو هستند که از یک هزارم میلیمتر هم کوچک ترند. دوده و دیگر ذرات تولید شده در موتور دیزل تاثیر آلودگی ذرات معلق در هوای محیط را بدتر کرده و برای سلامتی زیان آور هستند.

عملکرد دی پی اف بسیار ساده است. دی پی اف یک فیلتر فیزیکی ساده است. مانند فیلترهای شنی که آب آشامیدنی را با آن فیلتر می کنند. اما با این که نحوه عملکرد آن ساده است تکنولوژی ساخت بالایی دارد. زیرا این فیلتر باید سوراخ های بسیار ریزی داشته باشد که ذرات معلق چند نانومتری را از خود عبور ندهد ولی ذرات دیگر بتوانند از آن رد شوند. ساخت چنین فیلتری که دارای چنین سوراخ هایی با قطر یکسان و منظم باشد کار ساده ای نیست و به همین دلیل قیمت بالایی دارد. پس باید با دانش کافی مراقب این قسمت مهم باشیم. 

کانال های عبور دود در دی پی اف

انواع دی پی اف از نظر عملکردی

انواع مختلفی از دی پی اف موجود است. برخی از آن ها می توانند در شرایط ایده آل بیش از ٪۸۵ از دوده های گاز خروجی را فیلتر کنند. این فیلترها حتی در شرایط ایده آل می توانند کل دوده ها را فیلتر کنند. 

برخی از فیلترها بصورت یک بار مصرف طراحی شده اند که پس از مدتی پر از خاکستر شده و باید تعویض شوند. بقیه فیلترها به نحوی طراحی شده اند که در زمان پر شدن فیلتر با استفاده از یک کاتالیست، مواد جمع شده در فیلتر را می سوزانند. برخی نیز طوری طراحی شده اند که وقتی فیلتر پر می شود کامپیوتر مرکزی با تغییر برنامه کاری موتور، شرایط عملکرد را تغییر می دهد تا دمای گازهای خروجی از موتور به شدت بالا رفته و باعث سوختن مواد داخل فیلتر شود.

در برخی نیز علاوه بر این موارد یک سوخت پاش داخل اگزوز قرار دارد که در حین بازیابی فیلتر DPF فعال می شود و با پاشیدن سوخت داخل اگزوز و به کمک کاتالیست، دوده های جمع شده درون فیلتر را سوزانده و به صورت بی خطر خارج کنند. این فرآیند، فرآیند بازیابی فیلتر نام دارد. فرآیند بازیابی فیلتر به گونه ای در ای سی یو یا کامپیوتر مرکزی خودرو برنامه ریزی شده است که در سرعت های بالا که معمولا در ترافیک شهری نمی توان به آن سرعت رسید انجام شود.

ضرورت انجام فرآیند بازیابی

به همین دلیل بسیار مهم است که خودروهای دیزلی که دارای سیستم DPF هستند و مانند اتوبوس های شهری معمولا در ترافیک شهری تردد می کنند، بصورت منظم و دوره ای از شهر خارج شده و با سرعت بالاتری حرکت کنند تا فرآیند بازیابی بصورت کامل توسط ای سی یو انجام شود. اگر راننده به چراغ های هشدار دهنده اهمیتی ندهد و بعد از دریافت هشدار با سرعت بیش از ۶۴ کیلومتر در ساعت رانندگی نکند ممکن است به سیستم فیلترها آسیب هایی وارد شود که فقط با تعویض فیلتر بتوان آن را جبران کرد.

نتیجه عدم مرافبت از دی پی اف

البته اخیرا روی وسایل نقلیه ترکیبی (مانند اتوبوس های شهری، ماشین های راه سازی و کشاورزی) سیستمی نصب شده است که به آن بازیابی ثابت می گویند. این سیستم وقتی خودرو در حال پارک است دور موتور را روی ۱۴۰۰ دور می برد و مدتی با این دور کار می کند تا بتواند با بالا بردن دمای اگزوز فیلتر را تخلیه کند.

نگهداری فیلتر دی پی اف

پاک کردن فیلتر هم به عنوان بخشی از فعالیت های نگهداری، لازم است و باید به شیوه ای انجام شود که باعث آسیب دیدن فیلتر نشود. عدم کارکرد صحیح انژکتورها یا توربوشارژر باعث آلوده شدن فیلتر با گازوئیل نسوخته یا روغن می شود که در این موارد پاک کردن فیلتر و تمیزکاری آن ضروری است. 

فیلترهای دی پی اف توجه بیشتری نسبت به کالیزرها می طلبند. چون همیشه مقداری روغن داخل موتور می سوزد، خاکستر ناشی از سوخت آن وارد دی پی اف می شود و چون نمی تواند به گاز تبدیل شود در آنجا گیر می کند و کم کم گرفتگی ایجاد می کند که باعث بالا رفتن فشار لوله اگزوز قبل از دی پی اف می شود. 

البته در این مواقع قبل از بروز مشکلات جدی برای موتور یا فیلتر هشدارهای لازم توسط چراغ ها و آلارم های هشدار دهنده به راننده داده می شود. اما سرویس و نگهداری منظم فیلتر همیشه نیاز است. 

چراغ هشدار دی پی اف به راننده

برای سرویس فیلتر دی پی اف با بهترین بازدهی می توانید از محلول پاک کننده فیلتر دی پی افآراد صنعت (ساخت آلمان) استفاده کنید.

انواع بازیابی

افزایش فشار داخل اگزوز بعد از فرآیند بازیابی با خروج رسوبات داخل تعدیل می شود. سه نوع فرآیند بازیابی دی پی اف وجود دارد. بازیابی غیرفعال، بازیابی فعال و بازیابی اجباری.

بازیابی فعال زمانی رخ می دهد که خودرو در حال استفاده نیست و بصورت میانگین ۱۰ دقیقه زمان می برد تا تکمیل شود. 

بازیابی غیر فعال در حال رانندگی با استفاده از دمای بالای اگزوز رخ می دهد. این نوع بازیابی برای خودروهایی ایده آل است که مسافت های طولانی تری را طی می کنند و توقف های کمتری دارند. 

اما اگر فیلتر باعث افزایش بسیار زیاد فشار داخل اگزوز شود نوع آخر بازیابی که همان بازیابی اجباری است ضروری و لازم خواهد بود. بازیابی اجباری در تعمیرگاه ها با استفاده از دستگاه دیاگ انجام می شود. در این فرآیند دستگاه دیاگ به ای سی یو خودرو فرمان می دهد فرآیند بازیابی را آغاز کند و خودرو نیز با بالا بردن دور موتور و افزایش دمای اگزوز این فرآیند را تکمیل می کند تا بالا رفتن فشار ناشی از گرفتگی فیلتر بر طرف شود.

فیلترهای جدید می توانند از ۳۰ تا بیش از ٪۹۵ دوده های مضر را فیلتر کنند. با استفاده از یک دی پی اف ایده آل می توان انتشار دوده را به یک هزارم گرم در هر کیلومتر پیمایش کاهش داد.

اما کیفیت سوخت مصرفی هم در شکل گیری این ذرات بسیار موثر است. بطور مثال یک گازوئیل پر سولفور، ذرات بیشتری تولید می کند و گازوئیل با سولفور کمتر باعث تولید ذرات کمتری می شود و با فیلترهای DPF سازگاری بیشتری دارد. فشار پاشش سوخت در سیلندر نیز جزء عوامل موثر در شکل گیری ذرات مضر است.

اقتصاد حمل و نقل و دی پی اف

سیاست های کاهش انتشار آلاینده ها مانند دی پی اف، مصرف سوخت موتور های مدل سال ۲۰۰۷ را به شدت افزایش داد. اضافه کردن مایع DEF یا همان ادبلو (برای اطلاعات بیشتر به مقاله اختصاصی آراد صنعت در مورد ادبلومراجعه کنید) مصرف سوخت را کم کرد اما هنوز هم مصرف سوخت موتوری که این تجهیزات را دارد بیشتر از موتوری است که آلایندگی آن کنترل نمی شود.

انواع فیلتر دی پی اف DPF از نظر جنس:

• فیلترهای کوردیرایت (Cordierite wall flow filters): این نوع که از رایج ترین فیلترهای دیزل موجود  است از جنس کوردیرایت ساخته شده (نوعی سرامیک که به عنوان کاتالیست استفاده می شود) و ذرات را به میزان بسیار بالایی فیلتر می کند. فیلتر کوردیرایت قیمت نسبتاً پایینی دارد و خواص این ماده، بسته بندی آن را برای نصب در اتومبیل بسیار ساده می کند. تنها امتیاز منفی این فیلتر، دمای ذوب پایین آن است که در طول سوزاندن ذرات انباشته شده در فیلتر احتمال ذوب شدن خود آن وجود دارد.
• فیلترهای سیلیکون کاربید (Silicon carbide wall flow filters): این فیلتر از جنس سیلیکون کاربید ساخته می شود و دمای ذوب آن از نوع قبلی هم بیشتر است. ولی خواص گرمایی چندان پایداری ندارد و این امر پکیج کردن آن را برای نصب در خودرو با قدری مشکل مواجه می کند. این مدل نسبت به فیلترهای کوردیرایت قیمت بالاتری داشته و کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
• فیلترهای فیبر سرامیکی (Ceramic Fiber Filters): این مدل از ترکیب فیبر سرامیک های مختلف ساخته می شود. این ماده متخلخل را می توان به هر شکلی در آورد، خواه فیلتری با جریان روان و قدرت فیلتر پایین یا فیلتری با جریان کند و قدرت فیلتر بالا. این نوع فیلترها ذرات خروجی از موتور را تقریبا به طور کامل از بین می برند، حتی ذراتی با اندازه کمتر از صد نانومتر نیز نمی توانند از آن عبور کنند. در این صورت مجرای فیلتر پر شده برای پاک سازی، باید در دمای بالا سوزانده شود.

دی پی اف روی چه خودروهایی نصب شده است؟

چون در ایران خودروی دیزل سواری نداریم، فیلتر دی پی اف فقط روی برخی کامیون ها و اتوبوس ها نصب شده است. تمامی موتورها با استاندارد یورو ۶ دارای این سیستم هستند. در حال حاضر برندهایی همچون داف، رنو، ولوو، اسکانیا، ایسوزو، مرسدس بنز، اتوبوس های شهری، بین شهری و حتی فرودگاهی مانند کوباس Cobus از این سیستم استفاده می کنند.

مقاله مرتبط: ادبلو باکس