DPF – wszystko co powinieneś o nim wiedzieć

Filtr cząstek stałych DPF (ang. Diesel Particulate Filter) uznawany jest za jeden z najbardziej kłopotliwych elementów współczesnych samochodów z silnikami wysokoprężnymi. Do tego jest bardzo drogi. Jak zbudowany jest filtr DPF? Jak należy eksploatować auto z filtrem DPF, aby unikać awarii? Jak ratować filtr DPF przed zapychaniem?

Pierwsze filtry cząstek stałych pojawiły się w samochodach z silnikami wysokoprężnymi już w latach osiemdziesiątych. Pozwalały wyeliminować typowy, czarny dym z rur wydechowych. DPF były wówczas stosowane sporadycznie między innymi w Mercedesach z silnikami trzylitrowymi. Żaden współczesny silnik wysokoprężny nie był i nie jest w stanie w stu procentach dokładnie wymieszać oraz spalić całkowicie paliwa oraz powietrza w czasie pracy. I to właśnie one – resztki paliwa oraz powietrza, są powodem powstawania sadzy, czyli cząstek stałych. Cząsteczki sadzy składają się z węgla, węglowodorów, siarczanów, tlenków siarki i metalu oraz wody.

W 2006 roku na terenie UE zaczęła obowiązywać norma emisji spalin Euro 4. Drastycznie ograniczała ona możliwość emisji cząstek stałych przez samochody z silnikami wysokoprężnymi– z 0,05 g/km (Euro 3) do 0,009 g/km. I wówczas producenci samochodów powrócili do znanego im już rozwiązania – filtrów cząstek stałych. Filtr stał się obowiązkowym elementem wyposażenia diesli.

Rozwiązania techniczne  dotyczące filtrów stałych poszły dwutorowo. Większość firm motoryzacyjnych zaczęła stosować standardowe filtry DPF. Francuscy producenci aut (Renault, Peugeot, Citroen) wprowadzili na rynek filtry FAP, tzw. mokre.

Budowa filtra DPF

Filtr cząstek stałych jest częścią układu wydechowego. Montuje się go za katalizatorem. Wyglądem również przypomina on katalizator – jest umieszczony w okrągłej, bądź płaskiej metalowej puszce. Filtr cząstek stałych DPF kontrolowany jest przez komputer ECU. Komputer zbiera informacje z czujników ciśnienia (czujników różnicowego ciśnienia spalin), zamontowanych przed i za filtrem DPF. Przed i za filtrem znajdują się również czujniki temperatury spalin.

Co znajduje się we wnętrzu okrągłej albo spłaszczonej, metalowej obudowy? Wkład ceramiczny, w którym znajduje się ułożona równolegle struktura z kanalików. Struktura jest mocno skomplikowana pod względem budowy. Każdy kanalik jest zaślepiony – kanaliki wlotowe (od strony silnika) są zatkane od strony tłumika. Kanaliki wylotowe z kolei są zatkane od strony silnika. Jak zatem spaliny mają wydostać się z filtra cząstek stałych? Pomiędzy kanalikami znajdują się ścianki (tzw. Wall Flow), w których są z kolei porowate mikrokanaliki. Ich wielkość jest tak dobrana, aby mogły one zatrzymać cząstki stałe.

Filtr cząstek stałych – czy jest bezobsługowy?

Filtr cząstek stałych miał być z założenia elementem bezobsługowym. Spaliny z silnika miały trafiać do kanalików, a cząstki stałe miały być zatrzymywane na ściankach pomiędzy kanalikami. Cząstki stałe miały być wypalane w trakcie typowej eksploatacji samochodu, kiedy to temperatura spalin potrafi osiągnąć od 400 do 600 st. C.
Jeśli filtr zaczynał się zapychać, problem miał rozwiązać regeneracja aktywna, czyli dotrysk oleju i wypalenie sadzy. W praktyce jednak nie działa to tak dobrze.
Do tego filtr cząstek stałych do właściwego działania potrzebuje w pełni sprawnego silnika. Przedmuchy ze skrzyni korbowej do komory spalania, zużywanie oleju silnikowego poprzez nieszczelne uszczelniacze zaworowe, albo jazda z cieknącymi wtryskiwaczami – to wszystko powoduje przyspieszone zapychanie się filtra DPF.
Niektórzy producenci chcieli wyeliminować problem zapychania filtra DPF, jeszcze bardziej komplikując jego budowę. Przykładem mogą być silniki wysokoprężne z rodziny D-CAT, opracowane przez Toyotę, wyposażone w skomplikowany filtr DPF, łączący też w sobie funkcje wprowadzonych wiele lat później układów SCR (selektywnej redukcji katalitycznej). Producent umieścił w filtrze piąty wtryskiwacz Common Rail (taki sam, jak w silniku auta), który miał za zadanie bezpośrednie wtryskiwanie paliwa do filtra, celem wypalania znajdującej się w nim sadzy. Rozwiązanie to pozwoliło znacznie przedłużyć okres eksploatacji filtra. Jednak zapychania całkowicie nie wyeliminowano, do tego filtr D-CAT był o wiele droższy od standardowego, a same silniki z tym filtrem cierpiały na inne przypadłości.

Czy zatem filtr cząstek stałych DPF jest bezobsługowy? Z jednej strony tak, bo nie trzeba do niego nic dolewać (chyba, że będziemy stosować dodatek do baku, mający na celu obniżenie temperatury samozapłonu sadzy). Z drugiej jednak filtr wymaga utrzymania silnika w stanie pełnej sprawności, stosowania specjalnych olejów silnikowych, jak również odpowiedniej eksploatacji samochodu.

żródło: www.motointegrator.com