Filtr cząstek stałych bez tajemnic

Czym jest filtr cząstek stałych?

Filtr cząstek stałych (skrót DPF od ang. diesel particulate filter lub FAP od filtre à particules) montowany jest coraz częściej w układach wydechowych silników wysokoprężnych. Ma za zadanie oczyszczać gazy spalinowe z cząstek sadzy (czyli niedokładnie spalonego paliwa). Do nich bowiem przyczepiają się cząsteczki metali i różnych innych związków, które przedostając się do naszych płuc, powodują w nich zamiany nowotworowe. Filtr ma na celu zatrzymać powstałe w cylindrze cząstki sadzy, a następnie spalić, rozgrzewając się do wysokiej temperatury.

Wprowadzenie filtrów cząstek stałych pozwoliło częściowo wyeliminować emisję czarnego dymu, charakterystycznego dla starszych pojazdów z dieslowskimi silnikami. Wadą tego rozwiązania jest wzrost kosztów serwisowania auta, bowiem ulega on zużyciu. W przypadku filtrów cząstek stałych FAP, stosowanych głównie we francuskich dieslach, należy regularnie uzupełniać poziom płynu katalitycznego, która obniża temperaturę do jakiej musi się rozgrzewać konwencjonalny filtr cząstek stałych, aby wypalić nagromadzoną w nim sadzę.

Zobacz też: Jakie filtry są montowane we współczesnych samochodach?

Zasada działania filtra cząstek stałych

Filtr ma postać metalowej puszki, o bardzo dużej całkowitej powierzchni ścianek i sieci kanalików. Cząstki sadzy osiadają na porowatych ściankach lub włóknach, wykonanych z metalu, materiałów ceramicznych lub specjalnego papieru (tylko w przypadku filtrów jednorazowych). Filtry cząstek stałych zostały jednak tak zaprojektowane, żeby się powoli w sposób kontrolowany zapychać. Gdy już będą pełne, trzeba sztucznie wytworzyć wyższą temperaturę spalin i przepalić filtr. Proste? W teorii tak, w praktyce jednak bywa, że jest to uciążliwe, bardzo niewygodne, nieekonomiczne i nieekologiczne rozwiązanie.

Zobacz też: Masz auto z filtrem cząstek stałych? O tym musisz pamietać!

„Oczyszczanie” filtra cząstek stałych

Gromadzące się w filtrze cząstki sadzy powodują jego stopniowe zapychanie i utratę wydajności. W części pojazdów stosuje się filtry jednorazowe, wymagające wymiany po zapełnieniu filtra. Bardziej zaawansowanym rozwiązaniem jest samooczyszczanie filtra polegające na katalitycznym spalaniu sadzy po osiągnięciu przez filtr odpowiednio wysokiej temperatury. System ten nosi nazwę regeneracji pasywnej.

Stosowane są też aktywne systemy wypalania zgromadzonej w filtrze sadzy - na przykład okresowa zmiana trybu pracy silnika, w wyniku czego emituje on zwiększone ilości dwutlenku azotu, który przepływając przez filtr powoduje utlenianie zgromadzonej sadzy. Jeszcze innym sposobem aktywnej regeneracji filtra jest okresowe podgrzewanie go dodatkowym płomieniem wtryskiwanej do filtra mieszanki, w wyniku czego sadza ulega spaleniu. Aby ulegała ona przekształceniu nieszkodliwy dwutlenek węgla, należy wytworzyć w tym celu temperaturę ok. 550-600 °C. Normalnie w układzie wydechowym takie temperatury nie powstają. Dlatego też oprócz wypalania, które następuje samoczynnie np. podczas szybkiej jazdy po autostradzie, układ wtryskowy będzie okresowo usuwał sadzę, dawkując do komór spalania dodatkowe paliwo, które ma częściowo dopalać się w filtrze i w ten sposób podgrzewać go. Niestety część nadmiaru paliwa spływa do miski olejowej, powodując rozrzedzenie oleju, co skutkuje częstszymi wymianami oleju, nawet co kilka tys. km!

Zobacz też: Jak działa filtr cząstek stałych?

Również siarka, fosfor i potas może zaszkodzić filtrom cząstek stałych. Należy stosować oleje, które posiadają informację o możliwości stosowania z DPF (tzw. oleje niskoopiołowe). Jeżeli na bagnecie zauważymy, że oleju przybyło, oznacza to, że jest on rozrzedzony paliwem, które jest wtryskane w dużej ilości podczas regeneracji filtra (nadmiar paliwa spływa po ściankach cylindra i miesza się z olejem). W samochodach z DPF nie możemy także tankować paliwa z biododatkami.

Użytkowanie filtra cząstek stałych

Jednak wszystkie te sposoby oczyszczania są wyjątkowo nieefektywne i utrudniają życie kierowcy. Starsze samochody, nie są wyposażone w kontrolkę zużycia filtra, toteż kierowca nie ma pojęcia, kiedy jego filtr został zużyty. Samochód z niedopalonym filtrem, jadąc w korku, może spalać nawet o połowę więcej paliwa niż zwykle. Jeśli proces dopalenia cząstek zalegających w filtrze, nie może przebiec w określonych warunkach, przedwczesnemu zużyciu ulega olej silnikowy, który przecież trzeba wyprodukować a potem zutylizować. To podnosi zarówno koszty utrzymania danego auta przez kierowcę, ale wpływa też negatywnie na stan środowiska przyrodniczego. Podwyższony poziom oleju niekorzystnie wpływa na żywotność jednostki napędowej, istotnie ją skracając bądź po prostu niszcząc (zjawisko "rozbiegnięcia się sinika" jest coraz popularniejszym jakie ma miejsce w nowoczesnych dieslach).

Sytuacji nie poprawia fakt, że coraz więcej producentów nie obejmuje gwarancją usterek wynikających z działania filtra cząstek stałych. Jeśli więc decydujemy się na auto z DPF czy FAP, pamiętajmy o przesrzeganiu wszelkich zaleceń dotyczących jego obsługi.

Zobacz też: Czy filtr cząstek stałych można naprawić lub usunąć z układu wydechowego?

Usuwanie filtra

Fizyczne usunięcie puszki filtra z układu wydechowego może co najwyżej skutkować unieruchomieniem pojazdu. Wspominaliśmy już, że filtr to nie jedyny element układu redukcji cząstek stałych. Żeby dezaktywować system trzeba by oszukać całą elektronikę badającą ilość sadzy w filtrze, temperaturę spalin, skład mieszanki i w końcu system eliminowania zanieczyszczeń filtra, który w istocie podaje do silnika większą ilość paliwa, które następnie "dopala się" w filtrze usuwając z niego cząstki stałe.

Jeśli samochód ma być eksploatowany głównie w mieście, na krótkich dystansach i chcemy ograniczyć jego obsługę do niezbędnego minimum, warto zastanowić się nad zakupem wersji benzynowej. Są one pozbawione filtra cząstek stałych, przez co koszt utrzymania takiego auta, w końcowym rozliczeniu może okazać się niższy niż wersji wysokoprężnej. Pamiętajmy, że nowy filtr DPF czy FAP to koszt od 3 do nawet 11 tys. zł. Poza tym, wymiana oleju (warunkach jazdy miejskiej) następuje znacznie częściej - nawet co 8 tys. km. Zabrudzony olej to znowu gorsze smarowanie silnika oraz jego podzespołów. Długotrwała jazda z podwyższonych jego poziomem podwyższa ryzyko zniszczenia silnika.

Być może podwyższone ryzyko eksploatacji auta z filtrem cząstek stałych jest powodem, dla którego wielu kierowców dopytuje, gdzie podziała się „ekologia” i czy cel przyświecający jego powstaniu nie uległ wypaczeniu?