Dizel Partikül Filtresi Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?

Bölüm: 1 - 2 - 3 

Dizel Partikül Filtresi Nedir?

Dizel araçlarda yanma sonucu oluşan, egzoz gazında bulunan siyah partikülleri filtreleyen parçaya partikül filtresi denir. Görevi egzoz gazını partiküllerden temizleyerek, egzoz partikül emisyonunu düşürmektir. Dizel partikül filtresi sadece dizel araçlarda bulunur.

Dizel araçlarda özellikle gaz pedalına fazla basıldığında ani hızlanmalarda, yani motorda zengin karışım olduğunda (fazla yakıt-az hava) egzozdan çok fazla partikül yayılır. Aslında bu partiküller, yanma odasında yanmaya zaman-fırsat bulamamış karbon parçacıklardır.

Egzozdan çıkan partiküller yaklaşık 0,1 mikron büyüklüğündedir. Partikülün yapısı büyük oranda karbon (C) ve hidrokarbondan (HC) oluşur.(Bkz: Kurum Partikülü) (Bkz: Kül Partikülü).

Dizel Partikül Filtresi Nasıl Çalışır?

Dizel partikül filtresinin yapısı metal silindirik-elips bir gövde şeklidedir. Partikül filtresinin içerisinde, üzerinde değerli metaller emdirilmiş seramik petek yapılı bir blok bulunur. Yapı olarak katalitik konvertör petek bloğuna benzese de, partikül filtresinin bloğunda bulunan kanalların bir ucu açık diğer ucu kapalıdır. Kanalın açık ucundan giren egzoz gazları, diğer ucun kapalı olması sebebiyle dışarı çıkamaz, bu yüzden kanalın geçirgen olan yan duvarından ucu açık kanala geçerler ve bu geçiş sırasında üzerlerindeki partikülleri, ucu kapalı olan kanalda bırakırlar, ucu açık kanala geçen egzoz gazları egzoz hattından atmosfere salınırlar.

Partikül filtresinden egzoz gazlarının geçirilmesiyle, ucu kapalı olan kanalların özellikle uç-dip kısmında zamanla partiküller birikir. Normalde egzozdaki sıcaklıkla ve kimyasal reaksiyonla bu partiküllerin bir kısmı zaten yakılır fakat, büyük kısmı yakılamadan kalır. Biriken bu partiküller yakılmazlarsa, zamanla partikül filtresinin dolarak tıkanmasına sebep olurlar. Motor kontrol ünitesi (ECU) sürekli olarak partikül filtresinin doluluk oranını takip eder. Bunun için partikül filtresinin giriş ve çıkışında "egzoz gazı sıcaklık sensörü" ve giriş ve çıkış basıncını ölçen "egzoz gazı basınç farkı sensörü"nden sinyaller sürekli değerlendirilir.

Partikül filtresi egzoz hattında katalizörden hemen sonra bulunmaktadır. Yeni nesil dizel araçlarda partikül filtresi ve katalizör tek parça halinde bir gövde içerisinde de bulunur ve turbonun hemen ardındadır. Euro 5 emisyon normları gereği, euro 5 araçlarda partikül filtresi bulunması zorunludur.

  

Motorun egzoz hattında sırasıyla şu parçalar bulunur: egzoz manifoldu, turbo şarj, oksidasyon katalizörü (katalitik konvertör), partikül filtresi, bir veya iki tane susturucu.

Yeni  araçlarda artık günümüzdek oksidasyon katalizörü ve dizel partikül filtresi tek bir  metal kutuda bir arada bulunur. Buna kaplamalı dizel partikül filtresi (DPF) denir. Kutunun içerisinde ilk kısımda oksidasyon katalizörü peteği, hemen ardındaysa dizel partikül filtresi peteği bulunur.

Dizel Partikül Filtresi Çeşitleri Nelerdir?

a) Katkılı Dizel Partikül Filtresi

Bu sistemde, oksidasyon katalizörü ve dizel partikül filtresi ayrı arı bulunur. Dizel partikül filtresi, oksidasyon katalizöründen sonra, egzoz borusu üzerindedir. Dizel partikül filtresi motordan uzak olduğu için, özellikle düşük devirli şehir içi kullanımlarda egzoz gazı sıcaklığı düşer, partikül yakma işlemi sırasında partiküllerin yanması zorlaşır.

Partiküller 600 santigrat derecede tam verimle yanar. Bu sebeplerle, partikül filtresindeki partiküllerin yakma-yenileme işlemi sırasında daha düşük sıcaklıkta (500 derece) yanması için, ayrı bir depoda tutulan bir katkı maddesi, mazota karıştırılır. 1 litre katkı maddesi, 2800 litre mazota yeterli olur. Karışımın ayarlanması ve miktarı ECU kontrolünde ek donanımlarla gerçekleştirilir. Bu eski sistemdir, günümüzde binek araçlarda bu sistem bırakılmış, daha iyi olan kaplamalı dizel partikül filtresine geçilmiştir.

(Katkılı tip ve Kaplamalı Tip Dizel Partikül Filtresi)

b) Kaplamalı Dizel Partikül Filtresi

Kaplamalı dizel partikül filtresinde, oksidasyon katalizörü ve dizel partikül filtresi tek bir metal gövde içerisinde bulunur. Günümüzdeki yeni nesil dizel araçlarda bu partikül filtresi kullanılır. Metal gövde içerisinde ilk kısım oksidayson katalizörü peteği, hemen önündeki kısımdaysa dizel partikül filtresi peteği bulunur. 

Partikül filtresi ve oksidasyon katalizörünün tek metal kutuda turbo şarjın hemen sonrasında motora çok yakın konumda bulunması sayesinde, egzoz gazları daha sıcak olarak partikül filtresine etkir ve böylece partiküllerin yakılması ve temizlenmesi kolaylaşır. Bir katkı maddesine gerek kalmaz.

(Kaplamalı Tip Dizel Partikül Filtresi)

Aşağıda konu kaplamalı dizel partikül filtresi (oksidasyon katalizörü+partikül filtresi) üzerinden anlatılacaktır.

Dizel partikül filtresinde bulunan sensörler şunlardır:

*2 adet egzoz gazı sıcaklık sensörü; biri giriş tarafında, biri çıkış tarafında. (Eğer kaplamalı dizel partikül filtresiyse, yani oksidasyon katalizörü ve partikül filtresi tek metal kutu içerisindeyse 3 tane sıcaklık sensörü kullanılır; bir girişte, bir gövde üzerinde oksidasyon peteği ve filtre peteği arasında, bir de gövdeden sonra çıkışta)

*1 adet egzoz gazı basınç farkı sensörü; bu sensörün iki adet boru-hortum ucu vardır, bir ucu partikül filtresinin giriş kısmında, diğer ucu çıkış kısmındadır, böylece iki nokta arasındaki basınç farkını algılar.

*1 adet lamda (oksijen) sensörü kaplamalı dizel partikül filtresinin giriş kısmında bulunur. Bazı araçlarda çıkışta da ikinci bir lamda sensörü bulunabilir.

Partikül filtresinin dolması-tıkanması, egzoz gazlarının motordan çıkışlarına karşı bir direnç oluşturur. Motordan egzozun zor çıkması, aracın çekişini düşürür, yakıt sarfiyatını arttırır, egzoz hattında (turbo ve katalizörde) aşırı sıcaklık artışına sebep olur.

Motor kontrol ünitesi (ECU), partikül filtresinin doluluk miktarını, egzoz gazı basınç farkı sensöründen gelen sinyaller sayesinde ve egzoz gazının debisinin hesaplanmasıyla algılar. Egzoz gazı basınç farkı sensörü, egzoz basıncını iki ayrı noktadan ölçer; partikül filtresinin girişindeki basınç, ve filtrenin çıkışındaki basınç. Basınç farkı yoksa, partikül filtresi dolmamış, basınç farkı fazlaysa filtre dolmuş demektir.

Partikül filtresinin doluluk oranının hesaplanmasında, motora giren havanın kütlesi, egzoz gazının sıcaklığı ve egzoz gazının debisi ECU tarafından hesaplanır, basınç farkı da hesaba katılarak bir yorumlama yapılır.
(Bkz: Partikül Filtresi Arızası ve Arıza Uyarısı) (Bkz: Partikül Filtresi Dolması ve Partikül Filtresi Temizliği)
Bölüm: 1 - 2 - 3