Co warto wiedzieć o filtrach cząstek stałych DPF/FAP?

Spis treści

1. Co to jest filtr cząstek stałych i jak wygląda? 
2. Od kiedy zaczęto stosować filtry cząstek stałych? 
3. Rodzaje filtrów cząstek stałych
    3.1 Suchy filtr cząstek stałych
    3.2 Mokry filtr cząstek stałych
4. Kiedy filtr cząstek stałych się zapycha – objawy? 
5. Co zrobić w przypadku zapchania się filtra?
6. Usuwanie filtra – co nam grozi? 
7. Czy warto stosować dodatki do filtrów DPF

1. Co to jest filtr cząstek stałych i jak wygląda? 

Filtr cząstek stałych nazywany jest również filtrem DPF oraz filtrem FAP, jednak mało kto zdaje sobie sprawę z tego co tak właściwie oznaczają te nazwy. Otóż nazwy te stanowią skróty słów, kolejno DPF od angielskiego diesel particulate filter, a FAP od francuskiego filtre à particules, co w wolnym tłumaczeniu oznacza po prostu filtr cząstek stałych. Jak większość z nas wie, filtr ten stanowi jeden z elementów układu wydechowego w samochodach z silnikami Diesla, które spełniają normę emisji spalin Euro IV lub wyższą. Występuje on także w silnikach benzynowych (GPF) jednak zdecydowanie częściej spotkamy go właśnie w silnikach wysokoprężnych. Co daje filtr DPF? Ich głównym zadaniem jest zminimalizowanie emisji cząstek sadzy do atmosfery, a więc i zminimalizowanie zanieczyszczenia powietrza. To gdzie jest filtr cząstek stałych zamontowany, wynika przede wszystkim z jego konstrukcji, konstrukcji układu wydechowego oraz samego ułożenia silnika. Zazwyczaj umieszczony jest on tuż za katalizatorem co w pewnym stopniu wymusiło instalację kilku innych podzespołów, niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania filtra. Do podzespołów tych należą: czujnik ciśnienia, czujnik temperatury oraz sonda lambda. Jak zbudowany jest DPF? Sam filtr składa się z ceramicznego korpusu który znajduje się w obudowie, wykonanej ze stali nierdzewnej. Wewnątrz całego korpusu wykonane są niewielkie kanaliki ułożone względem siebie równolegle. Każdy z nich posiada zatkany jeden z końców, albo od strony wlotowej albo dolotowej. Kanaliki te wykonane są z węglika krzemu, który pokryty jest tlenkiem glinu oraz ceru. Ścianki kanałów są porowate i dzięki temu zatrzymują cząstki sadzy. Największa emisja sadzy występuje podczas rozruchu silnika oraz pracy w niskiej temperaturze. Każde mocniejsze dodanie gazu to również większa emisja.

2. Od kiedy zaczęto stosować filtry cząstek stałych?

Pogłębiająca się redukcja powłoki ozonowej, wzrost zachorowalności na choroby układu oddechowego, a także coraz częstsze występowanie smogu w centrach miast na całym świecie, zmusiło ekologów do działania. Od roku 1992 na terenie całej Unii Europejskiej sukcesywnie wprowadzane są zaostrzenia przepisów oraz norm dotyczących emisji spalin w nowych pojazdach silnikowych. Ograniczono przede wszystkim emisję tlenków azotu oraz cząstek stałych, czyli sadzy i węglowodorów. Od 2006 roku, po wprowadzeniu normy emisji spalin EURO 4, producenci samochodów w Europie zaprzestali wykorzystywania pompowtryskiwaczy w silnikach Diesla, a w nowych samochodach osobowych i dostawczych zaczęły pojawiać się filtry DPF. Od momentu pojawienia się filtra cząstek stałych w układach wydechowych silników Diesla, w znacznym stopniu została zmniejszona emisja szkodliwych czynników do atmosfery, a sam układ odprowadzania spalin stał się elementem nowoczesnym, stanowiącym krok na przód w walce o czystość powietrza w miastach na całym świecie.

TDI Quattro - Źródło: https://pixabay.com

3. Rodzaje filtrów cząstek stałych.

Koncerny produkujące samochody z silnikiem Diesla zazwyczaj wykorzystują w produkcji dwa typy filtrów cząstek stałych: 

• •  filtr cząstek stałych DPF – suchy
  •  filtr cząstek stałych FAP – mokry

3.1 Suchy filtr cząstek stałych.

DPF ma za zadanie wyłapywać cząsteczki sadzy występujące w spalinach oraz zminimalizować zanieczyszczenie środowiska. Jego działanie podczas normalnego użytkowania pojazdu jest niewyczuwalne, a najbardziej widocznym efektem obecności filtra jest brak czarnego dymu wydobywającego się układu wydechowego. Niestety, aby suchy filtr cząstek stałych funkcjonował poprawnie, konieczne jest jego regularne czyszczenie. Czyszczenie odbywa się poprzez wypalanie filtra DPF, a właściwie sadzy, które może odbywać się na 3 sposoby. Pierwszy z nich to wypalenie podczas jazdy na autostradzie. Temperatura spalin podczas długotrwałej szybkiej jazdy (350 - 500 stopni C), pozwala na jego samoczynne oczyszczenie. Sposób drugi to zaangażowanie elektroniki pojazdu do sztucznego podwyższenia temperatury spalin (nawet do 600 stopni C). Sposób trzeci to wypalenie filtra w warsztacie, na urządzeniu zewnętrznym. Skoro czyszczenie filtra odbywa się samoczynnie, pozostaje pytanie: dlaczego filtr cząstek stałych się zapycha? Otóż najczęściej zapycha się on podczas długotrwałej jazdy miejskiej, gdzie spaliny zazwyczaj osiągają temperaturę nie większą niż 150 stopni C, co jest niewystarczające do jego prawidłowego oczyszczenia.

3.2 Mokry filtr cząstek stałych.

Mokry filtr cząstek stałych nazywany filtrem FAP stanowi francuskie rozwiązanie problemu redukcji emisji spalin, dlatego też stosowany był początkowo przede wszystkim przez koncern PSA (Peugeot&Citroen). Od pewnego czasu jednak filtry FAP coraz chętniej stosowane sa przez producentów aut takich marek jak Ford, Volvo czy Mazda. Filtr FAP, jak sama jego nazwa wskazuje, wymaga do działania specjalnego płynnego środka, który obniża temperaturę samozapłonu sadzy z 600 do około 450 stopni C. Płyn katalityczny nazywany również Eolys ma także za zadanie ograniczyć czas regeneracji filtra do niezbędnego minimum. Pojemnik na taki płyn najczęściej posiada pojemność około 5 litrów i wymaga on uzupełnienia co 80 - 240 tys km (w zależności od modelu pojazdu) o czym informuje kontrolka na desce na rozdzielczej.

4. Kiedy filtr cząstek stałych się zapycha – objawy?

Producenci zapewniają, że filtr cząstek stałych w samochodzie z silnikiem Diesla jest w stanie z powodzeniem osiągnąć przebieg nawet do 150 tys km. Niestety w praktyce już po połowie określonego przebiegu filtr odmawia posłuszeństwa i ulega zapchaniu. Dlaczego zatem zapycha się filtr cząstek stałych? Jakie są objawy jego zatkania? Sygnałem informującym nas o zatkaniu się filtra DPF jest oczywiście kontrolka na naszej desce rozdzielczej. Zapychanie się DPF'u wynika głównie z pokonywania jedynie krótkich miejskich tras. Silnik w tym czasie nie nagrzewa się do odpowiedniej temperatury, przez co z układu wydechowego wydobywa się więcej sadzy, która nie jest odpowiednio wypalana. Filtr zatykany jest również za sprawą doboru nieodpowiedniego oleju silnikowego. Warto pamiętać o tym, że musi on spełniać parametry zalecane producenta, a co najważniejsze oleje silnikowe do DPF muszą być niskopopiołowe. W dużym uproszczeniu oznacza to, że taki olej poprawia spalanie sadzy i nie emituje dużej ilości popiołu, który bezpośrednio przyczyniają się do zatkania filtr cząstek stałych.

5. Co zrobić w przypadku zapchania się filtra?

Filtr cząstek stałych stanowi zdecydowanie najdroższy filtr zamontowany w samochodzie. Ceny oryginalnych części wahają się w granicach od kilkuset do nawet kilkudziesięciu tysięcy złotych. Na szczęście zapchanie filtra nie oznacza jego końca. Tak jak wspomnieliśmy wcześniej filtry DPF (suche) oraz FAP (mokre) możemy podać regeneracji, która może odbywać się się na trzy sposoby:

• •  Pasywny.
  •  Aktywny.
  •  Wypalanie za pomocą urządzenia zewnętrznego. 
    
    

Regeneracja pasywna odbywa się podczas jazdy samochodem na dłuższym odcinku trasy ze stałą prędkością np. na autostradzie. Przy wypalaniu suchego filtrze cząstek stałych niezbędna jest wysoka temperatura sięgająca 350 - 650°C . Taką temperaturę możemy uzyskać właśnie przy zwiększonych obrotach silnika podczas jazdy w trasie. Niestety na krótkich dystansach np. podczas jazdy miejskiej nie osiągniemy takiej temperatury, co wiąże się z nie dopalaniem sadzy. Regeneracja aktywna odbywa się podczas postoju przy pomocy elektroniki pojazdu, a jej celem jest sztucznie podwyższenie temperatury spalin. Dzieje się to poprzez zmodyfikowanie pracy wtryskiwacza, gdzie podawane jest dodatkowe paliwo w suwie wydechu. Taki zabieg prowadzi do podniesienia temperatury do ok. 600°C, w której sadza ulega spaleniu. Po zakończonym procesie wypalania, komputer pokładowy powinien nas o tym powiadomić przy pomocy odpowiedniej kontrolki. Trzecią metodą jest wypalanie filtra przy pomocy urządzenia. Przy użyciu takiego rozwiązania musimy udać się do wyspecjalizowanego serwisu, w którym filtr zostanie wymontowany z samochodu, a następnie umieszczony w maszynie zewnętrznej w celu jego regeneracji.

6. Usuwanie filtra – Co nam grozi? Czy można go usunąć? Co daje jego usunięcie?

W celu zaoszczędzenia pieniędzy, właściciele aut z silnikiem Diesla wyposażonym w filtr cząstek stałych często decydują się na jego całkowite usunięcie. Niestety taka operacja posiada więcej wad niż zalet, gdyż wycięcie filtra cząstek stałych bezpośrednio prowadzi do zachwiania poprawnej współpracy wielu powiązanych ze sobą układów. Błędne dane pobierane przez czujniki i przetwarzane przez sterowniki, będą wysyłać do komputera sprzeczne informacje. Doprowadzi to do zwiększenia emisji cząstek stałych, co może doprowadzić do zanieczyszczenia, a nawet uszkodzenia silnika i jego podzespołów. W błędzie są również Ci którzy myślą, że wycięcie filtra DPF spowoduje wzrost mocy silnika. Z całą pewnościa tak nie jest! W sytuacji braku DPFu dawka podawanego paliwa oczywiście się zwiększy, ale nie przełoży się to na podniesie mocy silnika. Wrażenie, że auto jest bardziej zrywne i lepiej przyspiesza możemy odnieść do momentu, aż uszkodzeniu nie ulegnie turbosprężarka lub układ zasilania silnika, dla których ceny regeneracji lub nowych części są wyjątkowo wysokie.

W Polsce obecnie nie ma żadnych kar, dla posiadaczy aut z wyciętym filtrem. Policja może jednak profilaktycznie zatrzymać dowód rejestracyjny i skierować samochód na powtórne badanie techniczne. Za granicą naszego państwa przepisy są w tym temacie bardziej restrykcyjne. Przykładowo w Austrii za jazdę samochodem z wyciętym filtrem cząstek stałych grozi nam mandat w wysokości 3500 Euro, a w Niemczech stawka ta waha się w granicach 1000-5000 Euro. Kara w Czechach po przeliczeniu na Polskie złotówki to koszt rzędu 8000 zł. Jak widać taki zabieg nie jest opłacalny, tym bardziej, że auto z usuniętym filtrem na pewno nie przejdzie corocznego przeglądu technicznego!

7. Czy warto stosować dodatki do filtrów DPF.

Na rynku motoryzacyjnym znajdziemy masę dodatków do paliwa kierowanych do aut z filtrem cząstek stałych. Głównym zadaniem takiego dodatku jest obniżenie temperatury spalania cząstek sadzy. Najczęściej takie preparaty znajdują zastosowanie w samochodach z silnikiem diesla, które poruszają się w ruchu miejskim, na krótkich odcinkach, gdzie nie ma możliwości osiągnięcia optymalnej temperatury do wypalenia. Taki dodatek warto zastosować również w przypadku, gdy mamy informację o zapchanym filtrze. Przykładowo dodatek do filtra DPF redukuje ilość powstającej sadzy, dlatego też regularne jego stosowanie zwiększa niezawodność filtra oraz obniża koszty jego eksploatacji. Gdy udajemy się jednak w długą trasę nie ma sensu stosować żadnych dodatków, ponieważ w czasie jazdy osiągniemy odpowiednie warunki do pasywnej regeneracji filtra cząstek stałych. Warto zaznaczyć że wszystkie dodatki do filtrów pomagają w pozbyciu się sadzy, ale nie usuną popiołów z filtra. To wykonać może jedynie wyspecjalizowany warsztat. Nawet okazjonalne stosowanie dodatków pomaga skuteczniej i łatwiej usunąć popiół przez serwisantów.

A jakie są wasze doświadczenia z filtrami cząstek stałych? Stosujecie jakieś dodatki do paliw? Podzielcie się swoją opinią w komentarzu.