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Jul 30, 2023

O que é um filtro de partículas diesel? PH explica

Um dos subprodutos proeminentes da combustão do diesel é o material particulado,

Um dos subprodutos proeminentes da combustão do diesel é o material particulado, que consiste principalmente de fuligem formada por combustível não queimado. Essa fuligem, junto com outras partículas e subprodutos da combustão, é emitida como uma densa fumaça preta - geralmente quando o motor está sob carga pesada.

A fuligem e as outras partículas finas emitidas pelos motores a diesel são prejudiciais se ingeridas e podem causar problemas como danos aos pulmões e câncer. Nas áreas urbanas, em particular, a grande quantidade de tráfego movido a diesel contribui significativamente para doenças relacionadas à poluição do ar. Maneiras de filtrar esse material particulado do fluxo de exaustão começaram a ser investigadas no final da década de 1960, resultando no desenvolvimento de filtros de partículas. O primeiro sistema automotivo de produção foi oferecido pela Mercedes-Benz, em seu mercado californiano 1985 300D, por exemplo.

Os sistemas, que mais tarde se tornaram conhecidos como 'filtros de partículas diesel' - DPFs - baseavam-se na retenção da fuligem do escapamento em um conjunto de filtro. Quando o filtro fica cheio, um ciclo de 'regeneração' é executado. Esse processo aumentaria a temperatura no filtro de partículas a níveis tão altos que os subprodutos indesejados armazenados seriam queimados e oxidados - e então liberados como dióxido de carbono menos prejudicial.

À medida que o diesel se tornou mais popular e o congestionamento nas cidades levou a problemas de qualidade do ar cada vez mais desagradáveis, o uso de DPFs tornou-se mais difundido. Em 2009, à medida que os regulamentos de emissões continuavam a ficar mais rígidos, tornou-se necessário que todos os carros a diesel novos tivessem um filtro de partículas a diesel.

Como funciona um filtro de partículas? Dentro de um filtro de partículas diesel existe uma estrutura chamada 'substrato filtrante', que é o elemento responsável por capturar as partículas de fuligem. É tipicamente feito de materiais cerâmicos e suas paredes são muitas vezes porosas. Duas formas comuns de design são usadas: o filtro de fluxo de parede e o filtro de fluxo parcial. A primeira envolve todo o gás de escape que flui através das paredes porosas do filtro, que remove as partículas de forma eficaz, mas pode resultar no entupimento do conjunto facilmente. Os filtros de fluxo parcial, alternativamente, contêm canais que fluem e se entrelaçam - assim, quando o gás de exaustão muda de direção rapidamente, ele deposita fuligem na parede do substrato. Esses filtros não entopem facilmente, mas são muito menos eficazes.

Em ambos os casos, o princípio básico é o mesmo. A exaustão do motor é alimentada no filtro de partículas diesel e os gases fluem através do material poroso ou canais internos. As partículas no fluxo de escape não podem passar pelas paredes ou pelos canais no filtro, então elas são depositadas dentro do DPF - enquanto o restante do gás de escape sai pelo tubo de escape.

Os depósitos no DPF, deixados sem controle, eventualmente bloqueariam o conjunto do filtro e causariam problemas significativos de desempenho. Para limpar o filtro, sem removê-lo do carro, ocorre um processo chamado 'regeneração'. Isso envolve o aumento da temperatura dentro do filtro de partículas até o ponto em que os detritos armazenados são queimados e oxidados em uma forma gasosa, geralmente dióxido de carbono. O processo, que gera emissões menos nocivas do que simplesmente liberar a fuligem para a atmosfera, pode ocorrer de forma passiva ou ativa.

A regeneração passiva ocorre quando a temperatura do gás de exaustão é alta o suficiente para queimar o material dentro do filtro; tais condições podem ocorrer quando o carro está sendo conduzido em alta velocidade - e, como resultado, o processo permanece invisível para o motorista. A regeneração ativa, por outro lado, envolve o aumento artificial da temperatura dentro do filtro. Uma abordagem é alterar o comportamento do motor - atrasando o processo de injeção, por exemplo, para que a combustão continue no escapamento e aqueça o filtro. Alternativamente, um sistema de aquecimento ou combustível pode ser injetado diretamente no escapamento, queimando no sistema para aumentar sua temperatura.

Em alguns casos, como o motorista continuamente fazendo apenas viagens curtas, o filtro pode não ter chance de se regenerar. Isso leva ao bloqueio, reduzindo o desempenho do motor e causando problemas; como resultado, muitos técnicos podem forçar um DPF a se regenerar para limpá-los. Embora os filtros de partículas possam ser problemáticos, eles são pelo menos eficientes - com um fabricante afirmando que seus filtros de fluxo de parede capturam 90% ou mais das partículas de fuligem emitidas pelo motor.