DPF: Compreenda como funciona e mantenha seu veículo em conformidade

Tabela das matérias:

1. Introdução 1.1 O que é um filtro de partículas diesel? 1.2 História dos filtros de partículas diesel

2. Funcionamento dos filtros de partículas diesel 2.1 O processo de regeneração ativa 2.2 Tipos de filtros de partículas diesel 2.2.1 Filtros de partículas com catalisador destacável 2.2.2 Filtros de partículas com catalisador integrado 2.2.3 Filtros de partículas instalados fora do coletor de admissão 2.2.4 Filtros de partículas de acoplamento fechado 2.3 Sintomas e problemas comuns dos filtros de partículas diesel 2.3.1 Problemas de regeneração incompleta 2.3.2 Acúmulo excessivo de fuligem no filtro 2.3.3 Falhas mecânicas ou eletrônicas

3. Processo de regeneração ativa 3.1 Cálculo de saturação do filtro de partículas 3.2 Recursos para aumentar a temperatura dos gases de escape 3.3 Sistema de dosagem de aditivo

4. Manutenção e diagnóstico do sistema de filtragem de partículas 4.1 Uso de ferramentas de diagnóstico automotivo 4.2 Procedimentos de garantia e serviço no sistema de filtragem de partículas

5. Conclusão 5.1 Importância dos filtros de partículas diesel na redução de emissões

6. Referências

Filtros de Partículas Diesel: Uma Solução Eficiente para Redução de Emissões

Os filtros de partículas diesel (DPFs) desempenham um papel essencial na contenção e transformação de partículas sólidas perigosas que viajam ao longo do sistema de escape dos veículos a diesel juntamente com os gases de combustão, antes que esses gases sejam liberados na atmosfera. A Walker, com suas 63 fábricas de fabricação distribuídas em todo o mundo e 8 centros técnicos de engenharia, é uma das maiores fabricantes de controle de emissões tanto para equipamentos originais quanto para o mercado de reposição. A Walker também é uma das empresas pioneiras no desenvolvimento de sistemas de filtro de partículas para veículos de passeio, visando garantir o máximo desempenho do motor com o mínimo consumo.

1. Introdução

1.1 O que é um filtro de partículas diesel?

O filtro de partículas diesel, também conhecido como DPF ou FAP em francês, é um componente do sistema de escape encontrado principalmente em veículos a diesel produzidos após 2005. Sua função é reter e acumular partículas sólidas presentes nos gases de escape, evitando que sejam liberadas na atmosfera. Devido ao seu tamanho, essas partículas ficam presas dentro do filtro, enquanto os gases já catalisados passam pelas paredes porosas e são liberados pelo escapamento.

1.2 História dos filtros de partículas diesel

Os filtros de partículas diesel se tornaram mais comuns em veículos a diesel a partir de 2005, com a inclusão de regulamentações mais rigorosas em relação às emissões de poluentes. No entanto, algumas marcas, como a Puro, já instalavam esses filtros em muitos de seus modelos desde 2002. Com o avanço da tecnologia e a necessidade de reduzir ainda mais as emissões, os fabricantes estão constantemente desenvolvendo novos sistemas de filtro de partículas mais eficientes.

2. Funcionamento dos filtros de partículas diesel

2.1 O processo de regeneração ativa

O processo de regeneração ativa consiste em aumentar a temperatura dos gases de escape para cerca de 550°C, permitindo que as partículas sólidas retidas pelo filtro, em sua maioria compostas de carbono, se oxidem e se transformem em dióxido de carbono. Esse processo ocorre quando há um acúmulo suficiente de partículas dentro do filtro, o que dificulta a passagem dos gases de escape. A regeneração ocorre regularmente a cada 400 a 800 km, sob as condições adequadas, para que o processo passe despercebido pelo motorista e não limite o uso do veículo.

2.2 Tipos de filtros de partículas diesel

Existem diferentes tipos de filtros de partículas diesel disponíveis no mercado, que podem ser divididos em dois grandes grupos: aqueles que necessitam de um aditivo para realizar o processo de regeneração e aqueles que não precisam.

2.2.1 Filtros de partículas com catalisador destacável

Nesse tipo de filtro, o catalisador é destacável e construído separadamente do filtro de partículas. Esse formato permite que o filtro seja substituído sem a necessidade de trocar todo o conjunto.

2.2.2 Filtros de partículas com catalisador integrado

Nesse tipo de filtro, o catalisador e o filtro de partículas são partes integrantes do mesmo alojamento. Embora sejam componentes separados, são construídos juntos.

2.2.3 Filtros de partículas instalados fora do coletor de admissão

Esses filtros de partículas são instalados distantes do coletor de admissão e podem possuir tanto um catalisador quanto um filtro revestido. Eles são mais comumente encontrados em veículos que, devido ao seu design, têm dificuldade em atingir a temperatura necessária para iniciar a regeneração.

2.2.4 Filtros de partículas de acoplamento fechado

Esse tipo de filtro de partículas, conhecido como DPF fechado, é instalado no coletor de escape e é construído com um catalisador e filtros revestidos em uma única estrutura. Geralmente, esse tipo de filtro é utilizado em veículos que possuem dificuldade em atingir a temperatura necessária para iniciar a regeneração.

2.3 Sintomas e problemas comuns dos filtros de partículas diesel

Os principais problemas enfrentados pelos filtros de partículas diesel ocorrem quando o veículo é utilizado em trajetos curtos, especialmente em áreas urbanas, e com o motor frio. Nessas condições, a temperatura, a carga de trabalho ou o tempo não são ideais para uma regeneração completa e eficaz do filtro, resultando no acúmulo de resíduos filtrados, dificultando a saída dos gases de escape e o correto enchimento dos cilindros. Quando uma quantidade significativa de fuligem se acumula no filtro, geralmente em torno de 30 g ou quando ocorre uma obstrução de 46%, uma luz se acende no painel de instrumentos, indicando ao motorista que é necessário realizar um ciclo de condução para uma regeneração completa. Geralmente, dirigir por meia hora com o motor em temperatura de trabalho e mantendo uma velocidade estável acima de 80 km/h com rotações intermediárias é o suficiente. Caso esse procedimento não seja realizado, a acumulação de resíduos no filtro pode causar mau funcionamento do motor e afetar o desempenho. Quando o acúmulo no filtro ultrapassa 76% de sua capacidade, um ou mais indicadores de advertência são exibidos no painel de instrumentos, e a unidade de controle do motor gerencia o funcionamento em modo de desempenho reduzido.

Além disso, problemas com componentes mecânicos ou eletrônicos do motor podem impedir a regeneração correta do filtro ou até mesmo impedir que o processo seja ativado. Nesses casos, o sistema de controle do motor deve ser reparado o mais rápido possível ou o veículo não deve ser utilizado, independentemente das advertências anteriores. Se o sistema de filtro de partículas diesel do veículo tiver um sistema de aditivos de combustível, uma luz de aviso será acionada quando o aditivo estiver baixo. Se mais aditivo não for adicionado dentro de um período de tempo predeterminado, o veículo ativará uma estratégia de proteção, reduzindo gradualmente o desempenho e, como último recurso, impedindo que o motor inicie a regeneração ativa e controle de saturação.

3. Processo de regeneração ativa

3.1 Cálculo de saturação do filtro de partículas

A unidade de controle do filtro de partículas diesel calcula a saturação do filtro através de modelos de cálculo programados, levando em consideração vários parâmetros reais e teóricos relacionados ao funcionamento do veículo. Um dos modelos de cálculo de saturação é baseado no tipo de condução, considerando se o veículo está sendo conduzido em uma rodovia aberta, onde a temperatura dos gases de escape será alta e a acumulação de partículas no filtro será baixa. Além disso, o comprimento e a velocidade média das viagens, a temperatura e carga de trabalho do motor e a quantidade de combustível injetado também são considerados para calcular a saturação teórica do filtro. Os parâmetros dos sensores de temperatura do motor e dos gases de escape, velocidade do veículo, massa de ar e consumo de combustível, bem como informações sobre o sensor Lambda, se houver, são essenciais para o cálculo.

O segundo modelo de cálculo de saturação é baseado na medição da resistência do filtro de partículas ao fluxo dos gases de escape, criando uma diferença de pressão entre a entrada e a saída do filtro. A saturação do filtro de partículas é calculada avaliando a diferença de pressão com base na rotação do motor, temperatura dos gases de escape e pressão de reforço. Para esse cálculo, as principais entradas são os sinais de pressão diferencial, sensores de temperatura dos gases de escape e pressão de reforço.

3.2 Recursos para aumentar a temperatura dos gases de escape

Durante o ciclo de condução ativa, a unidade de controle do motor aciona as velas de ignição e controla especificamente o sistema de injeção de combustível, o sistema do turbocompressor e a recirculação dos gases de escape. A admissão de ar é regulada pela borboleta do coletor de admissão, que é parcialmente fechada para reduzir a quantidade de ar fresco que entra do exterior. Em alguns veículos, também há um sistema de bypass que desativa a entrada de ar através do intercooler para evitar o resfriamento momentâneo da câmara de combustão e dos gases de escape quando a carga do motor é reduzida. A recirculação dos gases de escape é desativada para aumentar o oxigênio na câmara de combustão e na linha de escape, elevando assim a temperatura máxima da combustão e os gases que chegam ao filtro. Em alguns sistemas, a pressão do turbocompressor é regulada de forma mais agressiva para aquecer o ar entre a turbina de descarga e o coletor de admissão. Em seguida, o sistema de injeção de combustível é modificado. Após a injeção principal, ocorre uma primeira pós-injeção em torno de 35° depois do ponto morto superior para aumentar a temperatura final da combustão. Uma ou mais pós-injeções ocorrem na fase de escape, onde o combustível injetado enquanto o cilindro está se esvaziando não é queimado na câmara de combustão, mas se vaporiza na linha de escape, se misturando completamente com os gases ao passar pela turbina de escape. Os hidrocarbonetos gasificados oxidam no catalisador, liberando uma grande quantidade de calor que aumenta a temperatura da fuligem acumulada no filtro.

3.3 Sistema de dosagem de aditivo

O sistema de filtro de partículas diesel inclui um circuito de aditivo de combustível. O nível de serium no reservatório e seu sistema de dosagem devem ser controlados cuidadosamente. Se houver falta de aditivo, as partículas de carbono não se oxidarão, uma vez que o programa de regeneração prevê um aumento de temperatura do filtro de partículas de até 450°C, que é 100°C a menos do que o necessário para oxidar as partículas de carbono em sistemas projetados para funcionar sem aditivos.

4. Manutenção e diagnóstico do sistema de filtragem de partículas

4.1 Uso de ferramentas de diagnóstico automotivo

Para a manutenção adequada e o diagnóstico do sistema de filtragem de partículas, é recomendado o uso de ferramentas de diagnóstico automotivo. Essas ferramentas podem fornecer informações valiosas sobre o status do filtro, a quantidade de acumulação de partículas e possíveis falhas em componentes mecânicos ou eletrônicos relacionados. Com base nessas informações, técnicos especializados podem realizar as ações corretivas adequadas para restaurar o desempenho do sistema.

4.2 Procedimentos de garantia e serviço no sistema de filtragem de partículas

Os procedimentos de garantia e serviço no sistema de filtragem de partículas devem seguir as diretrizes do fabricante do veículo. É importante realizar a manutenção preventiva regularmente, como substituição do filtro de partículas se necessário, verificação de componentes relacionados, como sensores de temperatura, pressão e aditivo. Além disso, é fundamental reparar ou substituir imediatamente qualquer componente ou sensor com falhas para evitar danos adicionais ao sistema de controle do motor e garantir o funcionamento adequado do filtro de partículas diesel.

5. Conclusão

Os filtros de partículas diesel desempenham um papel essencial na redução de emissões perigosas dos veículos a diesel. Com as regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas, os fabricantes estão desenvolvendo tecnologias avançadas e diversificadas para garantir o máximo desempenho do sistema de controle de emissões. Entender o funcionamento, os tipos e os problemas associados aos filtros de partículas diesel é fundamental para a manutenção adequada desses componentes e para a redução efetiva das emissões de poluentes.

6. Referências

1. Walker. (s.d.). Walker - Leader in Emission Control. Retrieved from https://www.walkerexhaust.com/
2. Garage Gurus. (s.d.). Diesel Particulate Filters. Retrieved from [insert URL here]