Desglose y teoría de funcionamiento del filtro de partículas diésel

El filtro de partículas diésel (DPF) es un filtro cerámico que tiene miles de canales diminutos o aberturas en forma de panal que atrapan el hollín en las paredes de los canales y evitan que las partículas (de hasta 1 micra) salgan por el tubo de escape.que atrapan el hollín en las paredes de los canales e impiden que las partículas (de hasta 1 micra) salgan por el tubo de escape. La estructura interna en forma de panal está cubierta por una capa de un catalizador químico que contiene pequeñas cantidades de metales preciosos, normalmente platino o paladio.

Para reducir las partículas o el hollín del escape, es necesario elevar la temperatura de la cámara de combustión lo suficiente como para reducir la formación de PM. Los NOx se forman cuando las temperaturas de combustión superan los 1.800 °C (3.200 °F), y la cantidad de óxido que se forma no sólo depende de la temperatura, sino también del tiempo en que se aplica el calor. Sin embargo, si se aumenta la temperatura de la cámara de combustión, se incrementa inadvertidamente la cantidad de NOx que se forma. Esto es incluso peor para el medio ambiente que el hollín.

Los coches y camiones diésel fabricados después de 2009 deben tener un DPF y, en algunos casos, un sistema de reducción selectiva de catalizadores (SCR). Estos componentes trabajan juntos para reducir, y cuando funcionan correctamente, eliminar todos los NOx y el hollín dañinos del escape. Esto no sólo ayuda al medio ambiente, sino que también crea un motor mucho más limpio. El aceite del motor no se ensucia tan rápido como lo haría sin todos estos sistemas en funcionamiento. Menos hollín mezclado con el aceite del motor significa menos de ese carbón arenoso que se forma en las galerías de aceite y otras partes móviles. Esto aumenta la vida del motor al mismo tiempo que limpia el aire.

El inconveniente de todo esto es que el DPF necesita ser limpiado regularmente. Las partículas de hollín se adhieren al revestimiento del DPF mientras el motor está en marcha. Al mismo tiempo, el filtro se obstruye lentamente con las mismas partículas que está diseñado para eliminar del escape. Este proceso de limpieza del DPF se realiza mediante un proceso llamado regeneración. Hay varios métodos diferentes utilizados por varios fabricantes para limpiar el DPF.

Regeneración pasiva

La autorregeneración pasiva es completamente transparente para el operador y no afecta al funcionamiento o rendimiento de la máquina. La única indicación de que se ha activado un ciclo de regeneración pasiva es una luz de advertencia de la temperatura de los gases de escape que indica que la temperatura de los gases de escape es más alta de lo normal o un mensaje que indica que hay un ciclo de regeneración en curso, o ambos.

Regeneración activa

La autorregeneración activa se produce cuando no hay suficiente calor en los gases de escape para convertir la PM que se recoge en el DPF. La regeneración activa es autoactivada por el PCM en base a varias entradas. El PCM envía una orden para aumentar las temperaturas de los gases de escape añadiendo una pequeña cantidad de combustible crudo inyectado antes del DPF. La reacción química de los metales preciosos en el DPF y el aumento de las temperaturas de los gases de escape oxida las partículas del filtro.

Regeneración estacionaria (aparcada)

La regeneración estacionaria, o aparcada, es la misma que la regeneración activa pero tiene lugar mientras el vehículo no está en marcha. Esto es inducido por el conductor o se hace con una herramienta de escaneo. Hay ocasiones en las que el conductor necesitará realizar una regeneración manual o «aparcada» en el arcén. Esto puede deberse a que haya cancelado una regeneración anterior, o a que se haya iniciado una regeneración automática, pero se haya interrumpido. En algunos casos, la regeneración es «forzada» por el conductor por ignorar una solicitud anterior de realizar una regeneración aparcada, haciendo que el vehículo entre en modo de cojera. Muchas veces, una luz de advertencia o un mensaje le indicará al conductor que se detenga y comience una regeneración por estacionamiento. Esto suele implicar que el conductor ponga el freno de estacionamiento y accione un interruptor para iniciar el proceso.

Precauciones de la regeneración estacionada

Debido al elevado calor que se crea durante el ciclo de regeneración, cuando realice una regeneración estacionada o un ciclo de regeneración inducido por la herramienta de escaneo, siga estas sencillas reglas para evitar cualquier interferencia externa. Manténgase alejado de los combustibles y de las personas.

Fallas del filtro

Algunas fallas del filtro de escape diésel son el resultado de no permitir que se realice la regeneración. Esto obstruirá inadvertidamente el DPF hasta el punto de que la sustitución es la única opción. Aunque se puede limpiar hasta cierto punto, una parte de la funcionalidad todavía se pierde debido a la gravedad de la restricción. Otro problema es cuando está en regeneración y el exceso de calor combinado con la obstrucción hace que la carcasa metálica del DPF se expanda y se rompa. Lo que, por supuesto, significa que la única solución es sustituir el DPF. El DPF requiere una limpieza profesional cada 150.000-250.000 millas o 5000 horas.

Monitoreo de la regeneración

En algunos vehículos, el monitoreo se hace por medio de un sensor de presión que mide las presiones de entrada y salida del DPF. Otros utilizan el kilometraje o un contador de horas del motor. En la mayoría de los vehículos, hay una manera de apagar el proceso de regeneración si usted está en una situación en la que el aumento de la temperatura del sistema de escape podría causar un incendio. Pero, no lo deje apagado o se puede causar un daño permanente al DPF.

Regeneración

La regeneración sólo puede ocurrir cuando las condiciones están dentro de las especificaciones preestablecidas para ese motor y las necesidades del fabricante. En general, la mayoría de los ciclos de regeneración se manejan sin que el conductor sepa que están ocurriendo. El proceso de regeneración se produce elevando la temperatura del DPF a unos 1.100 °F (600 °C) y se proporciona suficiente oxígeno directamente al DPF. Algunos sistemas inyectan combustible adicional en el cilindro en la carrera de escape, lo que envía gases calientes al catalizador de oxidación del DPF, elevando su temperatura lo suficiente como para que la carbonilla reaccione con el exceso de oxígeno que también se le proporcionó. Otros sistemas se basan en un elemento de calentamiento justo delante del DPF para aumentar la temperatura.

El proceso de regeneración continuará hasta que el diferencial de presión a través del DPF (entrada y salida) caiga a un nivel aceptable. Si las circunstancias de conducción cambian, por ejemplo, el coche se detiene y la regeneración se abandona hasta que las condiciones vuelvan a ser adecuadas. La regeneración puede ser un asunto ruidoso, ya que el motor se acelera a 4.000 RPM durante cuatro minutos o más, y luego pasa a 2.000 RPM durante otros cuatro minutos o más. Cuando la regeneración se ha completado, el vehículo volverá a su ralentí normal, y la luz de servicio se apagará de nuevo.

Problemas de regeneración

Los problemas surgen cuando se abandonan las sucesivas regeneraciones, y los niveles de hollín se acumulan hasta un punto en el que el DPF se obstruye y no puede regenerarse por sí mismo. Los viajes cortos y el tráfico de parada y arranque pueden no permitir que el DPF alcance su temperatura. Cuando esto ocurre, el conductor recibe un aviso de advertencia del DPF que parpadea. Si se ignora la luz de advertencia, aparece una segunda advertencia que puede hacer que el vehículo entre en modo de cojera. En el modo de cojera, el vehículo no funcionará a más de 5 o 10 mph y permanecerá así hasta que haya sido revisado adecuadamente utilizando un escáner para realizar el proceso de regeneración.

Reducción catalítica selectiva (SCR)

SCR es una alternativa a la EGR y aborda el mismo problema de reducir los contaminantes NOx. Este sistema utiliza una solución de 32,5% de urea y 62,5% de agua desnaturalizada llamada Líquido de Escape Diesel (DEF). Este fluido azul está contenido en un depósito separado que se inyecta en el escape. Cuando la mezcla de urea se encuentra con los gases de escape calientes, se descompone en amoníaco (NH3) y CO2. A continuación, el amoníaco reacciona con los óxidos de nitrógeno en un segundo convertidor catalítico para formar una salida inocua de nitrógeno y agua. La ventaja no es sólo una reducción de los NOx, sino una reducción del uso de la EGR. Esto se traduce en una combustión más eficiente, una reducción de la producción de PM y una mejora del consumo de combustible.

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