Filtro de Particulas

Filtro de Partículas

O que é um Filtro de Partículas?

Os filtros de partículas foram introduzidos no mercado, a fim de reduzir as emissões de partículas nos veículos diesel. No entanto, é cada vez mais comum encontrar viaturas de combustão interna a gasolina que também utilizem este componente.

O filtro de partículas trabalha como um filtro mecânico e é normalmente constituído por um compósito cerâmico com uma geometria tipo colmeia, com canais fechados e abertos de forma alternada, conforme é possível visualizar na Figura 1. As partículas são retidas/filtradas pelas paredes dos canais quando os gases de escape as atravessam.

Como qualquer filtro mecânico, os filtros de particulas necessitam de limpeza, denominada de regeneração e esta pode ser passiva, ativa ou uma combinação de ambas.

Figura 1 - Filtro de Partículas

Em que consiste a regeneração passiva?

Um veículo com sistema de regeneração passiva não está tão dependente do tipo de condução do utilizador. Este tipo de sistema necessita de temperaturas de regeneração muito inferiores às necessárias nos sistemas de regeneração activa.

Regra geral associado ao filtro de particulas, existe a montante um catalisador de oxidação. O catalisador de oxidação remove o CO e HC e oxida o NO presente nos gases de escape transformando-o em NO₂. O NO₂ ao entrar no filtro de partículas, reage com as partículas, eliminando-as, resultando desta reação NO e CO₂.

A regeneração nestes sistemas ocorre de forma quase contínua, e torna-se possível a partir dos 250 ºC.

Outra solução encontrada em alguns veículos são os sistemas de regeneração passiva aditivados. Nestes sistemas é injetado um aditivo juntamente com o combustível, que ao entrar em contacto com as partículas no filtro, baixa a sua temperatura de combustão. Para o correto funcionamento destes sistemas, a temperatura dos gases de escape no filtro deve ser superior a 380ºC.

Em que consiste a regeneração ativa?

Em situações normais, a regeneração ativa ocorre quando o filtro começa a ficar saturado, quando atinge sensivelmente 45% da sua capacidade ou a cada 1000km.

Na regeneração ativa dão-se as seguintes alterações no funcionamento da viatura:

A recirculação de gases de escape pela EGR é interrompida;
É aumentada a pressão de sobrealimentação;
A rotação do motor aumenta ligeiramente, cerca de 200 rpm, considerando um motor de 2.0L.
É aumentada a pós injecção de combustível, de modo a aumentar a quantidade de HC, que são posteriormente oxidados no catalizador. Esta reacção provoca um aumento da temperatura dos gases de escape antes do DPF. A quantidade de pós-injecção é regulada pela unidade de comando, através dos sinais dos sensores a montante do filtro de particulas;

A regeneração do filtro de partículas ocorre a elevadas temperaturas, entre os 600 e os 700ºC.

Existem duas hipóteses de reparação possível para o filtro de partículas, a sua limpeza ou reconstrução. A viabilidade de ambas está dependente do estado do componente, bem como da presença e identificação de outros erros de diagnóstico.

A complexidade dos sistema de escape é cada vez maior, para além de catalisador de oxidação e filtro de particulas, é cada vez mais frequente as viaturas virem equipadas de série com catalisadores especificos para tratar o NOx, como os catalisadore SCR e injeção de AdBlue ou catalisadores LNT. Associado a tudo isto, há um acrescimo de sensores e atuadores a fim de monitorizar e controlar o sistema de escape.

Por este motivo, a LD Auto, empresa reparadora deste tipo de componentes, recomenda que sempre que se desmonte um filtro de partículas ou catalisador para intervenção, o mesmo seja acompanhado com o relatório de diagnóstico e códigos de erro. Esta informação é fundamental para uma intervenção com sucesso.

Métodos de reparação/limpeza

Existem duas tipologias de limpeza principais, limpeza pulsada e limpeza a seco bidirecional, cada uma delas com características distintas.

Limpeza pulsada

O método de limpeza pulsada é de forma geral realizado sem abertura do componente, sendo utilizada água ou produtos de limpeza específicos. Se utilizados produtos de limpeza, a sua escolha é muito importante, alguns produtos são prejudiciais ao funcionamento dos catalisadores, fazendo-os perder as suas propriedades químicas.

Estes serviços são realizados através da injeção de ar ou água (mais comum) pela falange de entrada do filtro. A limpeza tende a ser unidirecional, o filtro é limpo apenas num dos sentidos. Em baixo, na Figura 2, é apresentada de forma esquemática, uma peça composta por catalisador e filtro de partículas.

É fácil de perceber que sem a abertura do componente, as faces interiores do catalisador e filtro de partículas são impossíveis de analisar por falta de acesso, o que reduz a fiabilidade da reparação. Através da análise da Figura 2, verifica-se que sem abrir o componente, o operador apenas conseguirá verificar o estado da face de saída do filtro de partículas (identificada a laranja), o estado das restantes zonas permanecerá incógnita.

Figura 2 - Representação esquemática de componente (DOC + DPF)

A fuligem ao entrar em contacto com os produtos de limpeza, dá origem a lamas, que dependendo do estado do componente, podem ser de difícil limpeza.

As principais vantagens deste tipo de processo, são a rapidez e normalmente custo de serviço ligeiramente inferior.

Limpeza bidirecional

Na limpeza bidirecional(Figura 3, do lado esquerdo) o componente é aberto de forma a expor as faces do filtro de partículas e catalisadores e a limpeza é realizada em ambas as direções, sem recurso a produtos químicos.

A abertura do componente, permite um excelente acesso e análise do material cerâmico. Isto permite que por vezes seja possível corrigir pequenos danos e/ou defeitos localizados sem a necessidade de substituir todo o cerâmico (quando o mesmo está danificado). Neste processo de limpeza não são utilizados químicos, e cada célula é limpa individualmente nos dois sentidos.

É um método que requer mais tempo, no entanto é um processo fiável, que produz bons resultados e consegue manter um preço competitivo. Para além disso, por não utilizar químicos, é mais seguro não só para as propriedades dos catalisadores, mas também para o meio ambiente.

Figura 3 - Limpeza bidirecional vs limpeza pulsada

Características de cada um dos métodos de limpeza

No quadro em baixo, é apresentado um quadro resumo com as principais características de cada um dos métodos de limpeza:

Quando a limpeza não é possível devido a danos no componente ou ineficiência química dos catalisadores, é possível reconstruir os componentes (catalisadores e/ou filtro de partículas), substituindo o material cerâmico por material novo, utilizando o exterior original.

Conforme referido anteriormente, o sistema de escape é muitíssimo complexo e influência inúmeros outros sistemas da viatura, como a gestão eletrónica do motor, injeção de combustível, recirculação de gases de escape e pressão de sobrealimentação. Alterações no sistema de escape, como a anulação do filtro de partículas, irão influenciar o funcionamento e desempenho de todos os outros sistemas.

Para além de ilegais, estas alterações aumentam imenso o nível de emissões das viaturas, principalmente de partículas sólidas cancerígenas. Numa altura em que é fundamental proteger o meio ambiente, estas alterações prejudicam diretamente a saúde da população e devem ser condenadas.

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