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Mar 12, 2023

ディーゼル排気フィルターを理解する

Un filtro antiparticolato diesel (DPF) è un filtro ceramico con migliaia di particelle.

ディーゼル微粒子フィルター (DPF) は、数千の小さなチャンネルまたはハニカム状の開口部を備えたセラミックフィルターで、すすをチャンネルの壁に捕らえ、粒子状物質 (1 ミクロンまで) がテールパイプから出るのを防ぎます。 ハニカム構造の内部構造は、少量の貴金属 (通常はプラチナまたはパラジウム) を含む化学触媒の層で覆われています。

排気ガスからの粒子状物質や煤を減らすには、燃焼室の温度を十分に上げて PM の生成を抑える必要があります。 NOx は燃焼温度が 3,200°F (1,800°C) を超えると生成され、生成される酸化物の量は温度だけでなく、熱が加えられる時間の長さにも依存します。 しかし、燃焼室の温度を不用意に高くすると、形成される NOx の量が増加します。 これは煤よりも環境にとってさらに悪いものです。

2009 年以降に製造されたディーゼル車およびトラックには DPF が必要であり、場合によっては選択触媒還元 (SCR) システムが必要です。 これらのコンポーネントは連携して削減し、適切に機能すると、排気ガスから有害な NOx や煤をすべて除去します。 これは環境に優しいだけでなく、よりクリーンなエンジンを実現します。 これらすべてのシステムが正常に動作していなければ、エンジン オイルはそれほど早く汚れません。 エンジン オイルに混ざるすすが減るということは、オイル ギャレーやその他の可動部品内で形成されるザラザラしたカーボンが少なくなるということです。 これにより、空気が浄化されると同時に、エンジンの寿命が延びます。

これらすべての欠点は、DPF を定期的に掃除する必要があることです。 すすの粒子は、エンジンの運転中に DPF のライニングに付着します。 同時に、フィルターは排気から除去するように設計された微粒子で徐々に詰まります。 この DPF の洗浄プロセスは、再生と呼ばれるプロセスを通じて行われます。 DPF の清掃には、さまざまなメーカーがさまざまな方法を使用しています。

パッシブ再生受動的な自己再生はオペレーターにとって完全に透過的であり、機械の動作やパフォーマンスには影響しません。 パッシブ再生サイクルが作動していることを示す唯一の表示は、排気温度が通常より高いことを示す排気温度警告灯か、再生サイクルが進行中であることを示すメッセージ、あるいはその両方です。

積極的な再生積極的な自己再生は、DPF に収集された PM を変換するのに十分な熱が排気中にない場合に発生します。 アクティブな再生は、さまざまな入力に基づいて PCM によって自動的に起動されます。 PCM は、DPF の上流に少量の原燃料を噴射して排気温度を上昇させるコマンドを送信します。 DPF 内の貴金属の化学反応と排気ガス温度の上昇により、フィルターからの PM が酸化します。

静止（駐車）回生静止または駐車中の再生は、アクティブな再生と同じですが、車両が運転されていないときに行われます。 これはドライバーによって引き起こされるか、スキャン ツールによって行われます。 ドライバーが道路脇で手動または「駐車」再生を実行する必要がある場合があります。 これは、以前の再生がキャンセルされたか、自動再生が開始されたが中断されたことが考えられます。 場合によっては、駐車再生を実行するという以前の要求を無視して、車両をリンプモードにすることでドライバーに再生が「強制」されることがあります。 多くの場合、警告灯やメッセージがドライバーに車を寄せて駐車再生を開始するように指示します。 これには通常、ドライバーがパーキングブレーキを設定し、スイッチをオンにしてプロセスを開始することが含まれます。

静止（駐車）回生時の注意事項再生サイクル中に高熱が発生するため、停止再生またはスキャンツールによる再生サイクルを実行する場合は、外部干渉を避けるために次の簡単なルールに従ってください。 可燃物や人から離れてください。

フィルターの失敗ディーゼル排気フィルターの故障の中には、再生が行われないことが原因で発生するものもあります。 これにより、DPF が誤って詰まり、交換が唯一の選択肢となる場合があります。 ある程度は削除できますが、制限が厳しいため、機能の一部が失われます。 もう一つの問題は、再生中に過剰な熱と目詰まりが重なり、DPF の金属ケーシングが膨張して破裂することです。 つまり、DPF を交換するしか解決策はありません。 DPF は、150,000 ～ 250,000 マイルまたは 5,000 時間ごとに専門家によるクリーニングが必要です。

再生監視一部の車両では、DPF の入力圧力と出力圧力を測定する圧力センサーによって監視が行われます。 走行距離やエンジン時間カウンターを使用する場合もあります。 ほとんどの車両には、排気システムの温度が上昇して火災が発生する可能性がある状況に陥った場合に、再生プロセスを停止する方法があります。 ただし、外したままにしないでください。そうしないと、DPF に永久的な損傷が生じる可能性があります。

再生回生は、条件がそのモーターとメーカーのニーズに合わせて事前に設定された仕様内にある場合にのみ発生します。 一般に、ほとんどの回生サイクルは、ドライバーがそれが行われていることを認識することなく処理されます。 再生プロセスは、DPF の温度を約 1,100°F (600°C) まで上昇させることによって行われ、十分な酸素が DPF に直接供給されます。 一部のシステムでは、排気行程でシリンダーに追加の燃料を噴射し、DPF の酸化触媒に高温のガスを効果的に送り込み、その温度を十分に上昇させてカーボンを供給された過剰酸素と反応させます。 他のシステムは、DPF の直前にある発熱体を利用して温度を上昇させます。

再生プロセスは、DPF (入力と出力) 間の圧力差が許容レベルに低下するまで継続します。 たとえば、運転状況が変化した場合、車は停止し、再び適切な条件になるまで再生は中止されます。 エンジンは 4 分間以上 4,000 RPM まで回転し、さらに 4 分以上かけて 2,000 RPM まで回転するため、再生時には騒音が発生することがあります。 再生が完了すると、車両は通常のアイドル状態に戻り、サービス ライトが消えます。

再生の問題連続した再生が放棄され、DPF が目詰まりして単独で再生できなくなるレベルまで煤のレベルが増加すると、問題が発生します。 短距離の移動やストップアンドゴーの交通状況では、DPF の温度が上昇しない可能性があります。 このような場合、DPF 警告灯が点滅してドライバーに通知されます。 警告灯を無視すると、2 番目の警告が表示され、車両がリンプ モードになる可能性があります。 リンプ モードでは、車両は時速 5 マイルまたは 10 マイルを超えて動作せず、スキャナーを使用して再生プロセスを実行して適切に整備されるまで、その状態が維持されます。

選択的触媒還元 (SCR) SCR は EGR の代替手段であり、NOx 汚染物質を削減するという同じ問題に対処します。 このシステムは、ディーゼル排気液 (DEF) と呼ばれる 32.5% の尿素と 62.5% の変性水の溶液を使用します。 この青い液体は別の保持タンクに収容されており、排気口に注入されます。 尿素混合物が高温の排気ガスと接触すると、アンモニア (NH3) と CO2 に分解されます。 次に、アンモニアは 2 番目の触媒コンバーターで窒素酸化物と反応し、無害な窒素と水が生成されます。 この利点は、NOx の削減だけでなく、EGR の使用も削減できることです。 これは、より効率的な燃焼、PM 排出量の削減、および燃料消費量の改善を意味します。