Ένα φίλτρο μοριακών σωματιδίων πετρελαίου, που αποκαλείται DPF ( Diesel Particulate Filter ), είναι ένα εξάρτημα σχεδιασμένο να απομακρύνει τα σωματιδιακά απόβλητα των κινητήρων πετρελαίου ( που συνοψίζονται υπό τον όρο αιθάλη ) από τα καυσαέρια της εξάτμισης ενός οχήματος. Ορισμένα DPFs απομακρύνουν περισσότερη από 85% της αιθάλης και μπορούν, ανάλογα με τις συνθήκες, να επιτύχουν μέχρι και 100% αποτελεσματικότητα. Ένα όχημα πετρελαίου εξοπλισμένο με DPF δεν θα εκπέμπει ορατό καπνό από την εξαγωγή του συστήματος καυσαερίων.
Τι περιλαμβάνει το μίγμα σωματιδίων πετρελαιοκίνητης μηχανής.
Στην πετρελαιοκίνηση, οι συνθήκες στη μηχανή είναι διαφορετικές από ότι στην σπινθήρο-ανάφλεξη, καθώς η ισχύς ελέγχεται άμεσα από την τροφοδοσία καυσίμου και όχι από την τροφοδοσία αέρα. Έτσι, όταν η μηχανή δουλεύει σε χαμηλή ισχύ υπάρχει αρκετό οξυγόνο για να κάψει το καύσιμο, με αποτέλεσμα ο μόνος παραγόμενος ρύπος να είναι το μονοξείδιο του άνθρακα, αλλά σε μεγάλες ποσότητες. Τα καυσαέρια των πετρελαιοκίνητων οχημάτων αναγνωρίζονται εύκολα από τη χαρακτηριστική οσμή τους, και μετά από ανάλυση έχει διαπιστωθεί ότι περιέχουν πολλά τοξικά συστατικά. Μεταξύ αυτών των ρύπων, οι υπέρλεπτοι σωματιδιακοί ρύποι είναι οι πιο σημαντικοί, καθώς έχουν δηλητηριώδεις επιδράσεις στην υγεία του ανθρώπου. Σε αυτούς περιλαμβάνονται η αιθάλη και τα αερολύματα (σωματίδια στάχτης), μεταλλικά ρινίσματα, θειικά άλατα και πυριτικά άλατα. Όταν απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα μπορεί να διαμορφωθούν σε ατομικά σωματίδια ή αλυσιδωτά αθροίσματα, τα περισσότερα στο αόρατο φάσμα των 100 nm.
Επίδραση των υπέρλεπτων σωματιδίων στην υγεία.
Η απελευθέρωση των ρύπων της πετρελαιοκίνησης είναι μια σημαντική αιτία πρόκλησης καρδιακών και αναπνευστικών νοσημάτων του ανθρώπου. Συγκεκριμένα, εξαιτίας του μικροσκοπικού τους μεγέθους, τα εισπνεόμενα σωματίδια μπορούν εύκολα να εισχωρήσουν βαθιά στους πνεύμονες. Λόγω της τραχιάς τους επιφάνειας, μπορούν επίσης εύκολα να συνδεθούν με άλλες τοξίνες στο περιβάλλον μεγεθύνοντας έτσι τους κινδύνους. Η έκθεση σε υπέρλεπτα σωματίδια έχει συνδεθεί με οξέα βραχυχρόνια σύνδρομα όπως πονοκέφαλοι, ζαλάδες, ναυτία, βήχας και δύσπνοια, ερεθισμός των ματιών και του λαιμού. Η μακροχρόνια έκθεση μπορεί να οδηγήσει σε χρόνια, πιο σοβαρά προβλήματα υγείας όπως καρδιομυϊκές παθήσεις, καρδιοαναπνευστικά νοσήματα και καρκίνου του πνεύμονα.
Από το 2001, η θνησιμότητα 14400 Γερμανών (σύμφωνα με την επίσημη αναφορά 2352 της Γερμανικής Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Υγείας), αποδόθηκε σε έκθεση σε αιθάλη πετρελαίου.
Επίσημη έρευνα που δημοσιεύτηκε στο διεθνές ιατρικό περιοδικό The Lancet to 2011, αποκαλύπτει ότι οι ρύποι αυτοί είναι η πιο σοβαρή αιτία πρόκλησης καρδιακών επεισοδίων στο γενικό πληθυσμό και η αιτία 7,4% όλων των κρουσμάτων.
Ιστορία.
Τα φίλτρα σωματιδίων χρησιμοποιούνται από το 1980 σε βιομηχανικές πετρελαιοκίνητες μηχανές και από το 1985 σε μηχανές αυτοκινούμενων οχημάτων. Μέχρι το 1987 δεν υπήρχε κανονισμός που να προσδιορίζει τις εκπομπές ρύπων των πετρελαιοκίνητων μηχανών των οχημάτων. Ο πρώτος σχετικός κανονισμός εφαρμόστηκε στις ΗΠΑ και υιοθετήθηκε σύντομα από την Ευρωπαϊκή Ένωση και τις περισσότερες Ασιατικές χώρες. Σήμερα στην Ευρώπη, τα φίλτρα DPF είναι απαραίτητα και θα εφαρμόζονται σε όλα τα πετρελαιοκίνητα οχήματα μέχρι το 2012 – 2013, ώστε αυτά να πληρούν τις προϋποθέσεις εκπομπών του κανονισμού Euro VI. Πρώτες οι Γαλλικές Peugeot και η Citroen περιέλαβαν τα DPF στον στάνταρ εξοπλισμό των επιβατικών αυτοκινήτων τους. Το 2009, στην Καλλιφόρνια, οι ιδιοκτήτες παλαιών πετρελαιοκίνητων οχημάτων επιδοτήθηκαν για να τοποθετήσουν DPF.
Φίλτρα Κορδιερίτη.
Τα πιο κοινά φίλτρα κατασκευάζονται από κορδιερίτη (ένα ορυκτό μίγμα αλουμινίου – σιδήρου – μαγνησίου) που χρησιμοποιείται και στον πυρήνα των καταλυτικών μετατροπέων. Τα φίλτρα κορδιερίτη εξασφαλίζουν τέλεια αποτελεσματικότητα φιλτραρίσματος, είναι οικονομικά και έχουν θερμικές ιδιότητες που καθιστούν εύκολη την κατασκευή του περιβλήματός τους. Οι πυρήνες φίλτρων κορδιερίτη μοιάζουν με πυρήνες των καταλυτικών μετατροπέων που έχουν μπλοκαρισμένους τους εξωτερικούς πόρους. Οι φραγμοί αυτοί αναγκάζουν τα καυσαέρια να περάσουν από τα τοιχώματα των φίλτρων και τα σωματίδια αιθάλης συγκεντρώνονται στην εσωτερική επιφάνειά του.
Αναγέννηση DPF
Η αναγέννηση είναι μια διαδικασία κατά την οποία απομακρύνεται η συσσωρευμένη αιθάλη από τα φίλτρα. Αυτό επιτυγχάνεται με δύο τρόπους. Παθητικά, είτε με τη θερμοκρασία τω καυσαερίων της μηχανής, είτε με την προσθήκη ενός καταλύτη μέσα στο DPF. Ενεργητικά, εισάγοντας πολύ υψηλή θερμοκρασία μέσα στο σύστημα της εξάτμισης.
Παθητική Αναγέννηση.
Παθητική αναγέννηση του φίλτρου γίνεται αυτόματα στον αυτοκινητόδρομο, όταν η θερμοκρασία των καυσαερίων είναι υψηλή. Πολλά αυτοκίνητα δεν διαθέτουν αυτόν τον τύπο αναγέννησης, αλλά σχεδιάζονται από τον κατασκευαστή να λειτουργούν αποκλειστικά με ενεργητική αναγέννηση, όπου ο υπολογιστής διαχείρισης του κινητήρα (ECU), παίρνει τον έλεγχο της διαδικασίας.
Ενεργητική Αναγέννηση.
Όταν η αιθάλη που συσσωρεύεται στο φίλτρο φθάνει σε ένα όριο (περίπου 45%), το ECU μπορεί να κάνει μικρές προσαρμογές του χρόνου έγχυσης καυσίμου, με αποτέλεσμα να αυξηθεί η θερμοκρασία των καυσαερίων και να κινήσει την αναγέννηση. Αν το ταξίδι περιλαμβάνει συχνή εναλλαγή εκκίνησης/στάσης, η αναγέννηση δεν μπορεί να ολοκληρωθεί και η ενδεικτική λυχνία θα ανάψει για να δείξει ότι το DPF είναι μερικά φραγμένο.
Προκειμένου να ολοκληρωθεί η αναγέννηση, ο οδηγός του οχήματος οφείλει να οδηγήσει για 10-15 λεπτά με ταχύτητα μεγαλύτερη των 80 χλμ/ώρα.
Αν η ενδεικτική λυχνία αγνοηθεί και ο οδηγός δεν φροντίσει για την αναγέννηση η συσσώρευση αιθάλης θα συνεχίσει να αυξάνεται. Όταν φτάσει στο 75%, πολλές προειδοποιητικές λυχνίες του ταμπλό θα ανάψουν, υποδεικνύοντας δυσλειτουργία άλλων εξαρτημάτων. Σε αυτό το σημείο δεν είναι πλέον εφικτή η αναγέννηση με τους παραπάνω τρόπους. Το όχημα πρέπει να ανατεθεί σε ειδικό συνεργείο, προκειμένου να αντικατασταθεί ή να καθαριστεί το φίλτρο.
Συντήρηση.
Τα φίλτρα DPF απαιτούν μεγαλύτερη συντήρηση από ότι οι καταλυτικοί μετατροπείς. Η στάχτη που παράγεται από την αναγέννηση του φίλτρου (με την καύση της αιθάλης), συσσωρεύεται στην εσωτερική επιφάνεια τους και θα οδηγήσει τελικά σε φραγή των πόρων. Συνεπώς, με τη ροή των καυσαερίων από το φίλτρο θα μειώνεται η πίεση τους και όταν αυτή αγγίξει ένα όριο θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση των εκπεμπόμενων οξειδίων του αζώτου και της κατανάλωσης καυσίμου. Η τακτική συντήρηση του DPF είναι μια αναγκαιότητα για τη σωστή λειτουργία της μηχανής.
Ελέγξτε το εγχειρίδιο
Εάν αγοράσετε ένα αυτοκίνητο με DPF, είναι σημαντικό να διαβάσετε το σχετικό τμήμα της εγχειρίδιο του οχήματος, ώστε να καταλάβετε ακριβώς τι ενέργειες πρέπει να ληφθούν εάν η ενδεικτική λυχνία υπερφόρτωσης του φίλτρου ανάψει. Όταν συμβαίνει αυτό και προκειμένου να πραγματοποιηθεί η αναγέννηση πρέπει να οδηγείτε με συγκεκριμένο τρόπο για να διασφαλιστεί η μέγιστη αποτελεσματικότητα DPF και η μέγιστη διάρκεια ζωής της μηχανής σας. Σε περίπτωση που οι προειδοποιήσεις της ενδεικτικής λυχνίας αγνοούνται από τον οδηγό, η συσσώρευση αιθάλης αυξάνεται διαρκώς στο φίλτρο, οπότε αναπόφευκτα αυτό θα απενεργοποιηθεί σύντομα και θα πρέπει να αντικατασταθεί.
Προσοχή.
Εάν η χρήση του αυτοκινήτου σας περιορίζεται στην πόλη, με αποτέλεσμα να οδηγείτε συνήθως σε χαμηλές ταχύτητες και με συχνές εναλλαγές εκκίνησης/στάσης θα ήταν φρόνιμο να επιλέξετε όχημα βενζίνης παρά να διακινδυνεύσετε την ταλαιπωρία των ελλιπών αναγεννήσεων του DPF.