Filtr Cząstek Stałych (DPF): Budowa, Zasada Działania i Problemy
- Szczegóły
Współczesny świat stawia wyzwania przed koncernami motoryzacyjnymi, które nieustannie dążą do redukcji emisji spalin. Obecnie, silniki diesla muszą być wspomagane przez filtry cząstek stałych. Bezpośrednią przyczyną opracowania tego rozwiązania było zastąpienie normy EURO III przez EURO IV, która dwukrotnie ograniczyła dozwoloną emisję cząstek stałych.
Filtry DPF i FAP pojawiły się masowo w samochodach przez zaostrzenie normy emisji spalin Euro 5. Wprowadzona w 2001 roku, postawiła na celowniku tak zwane cząstki stałe. Te drobiny węgla, popiołu czy siarczanów obecne w spalinach są niekorzystne dla środowiska. Według niektórych badań przyczyniają się także do wzrostu zachorowalności na raka. W przypadku Diesli, norma ograniczyła ilość cząstek stałych z 0,025g do 0,005g emitowanych na kilometr. Postawiło to przed producentami niemałe wyzwanie.
Budowa i Zasada Działania Filtra DPF
Konstrukcja tego elementu opiera się o ceramiczny korpus umieszczony w metalowej obudowie. Jego wnętrze podzielone jest na kanały o małej średnicy ułożone względem siebie w sposób równoległy. Są one zakryte ze strony dolotowej lub wylotowej. Jedne z nich odpowiedzialne są za przechwytywanie spalin wpadających do filtra, natomiast drugie kierują spaliny poza filtr. Ścianki tych przewodów są porowate, co powoduje zatrzymywanie szkodliwych dla środowiska cząstek stałych. Z tego powodu mamy oczywiście po pewnym czasie zapchany DPF, ponieważ jest określony limit gromadzonych w filtrze cząstek stałych.
Budowa filtra cząstek stałych oparta jest na jego stalowej obudowie i ceramicznym wkładzie. Składa się on z naprzemiennie ułożonych, jednostronnie zaślepionych kanalików. Choć kanaliki nie są drożne z jednej strony, to wpadające do filtra DPF gazy, przenikają przez ich porowate ściany i wydostają się kanałami wylotowymi z filtra DPF. Sęk w tym, że przez mikropory w kanalikach nie jest w stanie przedostać się sadza. Kumuluje się ona zatem w kanalikach.
Rozwiązaniem stały się filtry DPF, które wyłapują cząstki ze spalin i je dopalają. Sposoby są tu dwa. U większości producentów jest to proces „suchego” dopalania w bardzo wysokiej temperaturze (nawet 700 stopni Celsjusza) bez stosowania dodatkowych płynów. Mowa o popularnym filtrze DPF (z angielskiego: diesel particulate filter). Inną drogą poszli jednak Francuzi z koncernu PSA (Citroën i Peugeot, a od niedawna także Opel). Ci zastosowali płyn katalizujący co obniżyło temperaturę spalania o około 300 stopni, lepiej sprawdza się to w warunkach miejskich.
Przeczytaj także: Jak wymienić filtr powietrza w Oplu Astrze?
Gdyby samochodowy filtr cząstek stałych miał być wystarczający na cały okres eksploatacji pojazdu, to nie zmieściłby się pod samochodem. Cały trik polega więc na tym, żeby filtr DPF sam się regenerował. W dużym uproszczeniu działa to tak, że w układzie wydechowym znajdują się czujniki monitorujące na bieżąco jego przepustowość. Jeśli ciśnienie przed filtrem DPF wzrasta ponad określony poziom, oznacza to, że kanaliki filtra DPF są już w znacznym stopniu wypełnione sadzą. W takiej sytuacji sterownik silnika zmienia nastawy pracy jednostki w taki sposób, żeby doprowadzić do znacznego wzrostu temperatury w filtrze DPF. Ma to pozwolić na wypalenie zgromadzonej sadzy. Odbywa się to m.in.
Jeśli filtr DPF zostanie rozgrzany do odpowiednio wysokiej temperatury (zazwyczaj ok. 550 °C), to cząstki sadzy ulegną spaleniu. Zmniejszy się tym samym poziom napełnienia filtra DPF. Choć popiół zajmuje mniej przestrzeni, to gromadzi się on dalej w kanalikach i powoli, razem z niedopaloną sadzą, zaczyna zapychać filtr DPF.
Prawidłowa praca tego urządzenia jest możliwa dzięki funkcjonowaniu wraz z czujnikami ciśnienia i temperatury przed i za filtrem oraz sondą lambda. Dane pochodzące z tych elementów są podstawą dla sterownika silnika, który oblicza poziom nasycenia filtra i steruje jego regeneracją.
Problemy i Ograniczenia Filtra DPF
Niestety, ta metoda automatycznej regeneracji filtra DPF ma istotne ograniczenia. Przede wszystkim wymaga czasu i pracy silnika pod odpowiednim obciążeniem. Podczas jednostajnej szybkiej jazdy na autostradzie działa to nieźle. Jednak już w miejskich korkach i na krótkich trasach procesu często nie daje się ukończyć. Efekt? Filtr DPF zatyka się coraz bardziej. Do oleju silnikowego dostaje się nadmiar paliwa niedopalonego podczas rozpoczętego procesu regeneracji filtra DPF. Wrażliwe elementy silnika są coraz gorzej smarowane, a jednocześnie pracują pod nadmiernym obciążeniem. Dlaczego? Bo zatkany filtr cząstek stałych powoduje, że np. na wirnik turbosprężarki oddziałują znacznie większe siły, a turbosprężarka i głowica są narażone na działanie nadmiernych temperatur. Prawdziwa reakcja łańcuchowa! Oczywiście, w sytuacji, kiedy jest już naprawdę źle, na alarm zwykle bije elektronika pokładowa.
Właśnie warunki miejskie stały się dla filtrów DPF i FAP głównym problemem. Jazda na krótkich, miejskich trasach często nie pozwala suchym filtrom DPF osiągnąć wymaganej temperatury dopalania. Zamiast spalać cząstki stałe, filtr DPF zapycha się nimi, przez co niezbędne stało się czyszczenie DPF lub jego wymiana. Nawet w pełni sprawny filtr cząstek stałych jest zresztą przyczyną dodatkowych kosztów. Obecność filtra DPF negatywnie wpływa na osiągi samochodu, a co gorsza, zwiększa ilość spalanego paliwa. Dzieje się tak szczególnie, gdy filtr jest już mocno zapchany. Wyraźne zwiększenie zużycia paliwa i gorsze osiągi to zresztą typowe objawy zapchania filtra cząstek stałych. Dodatkowym kosztem można również nazwać sugestię użycia lepszych, nisko-popiołowych olejów i ich częstszą wymianę.
Przeczytaj także: Wymiana osłony filtra powietrza w Fiacie 126p
Czyszczenie i Regeneracja Filtra DPF
Przy pierwszym wystąpieniu problemów z automatyczną regeneracją filtra DPF auto z reguły trafia do warsztatu na tzw. wypalanie serwisowe - ta procedura jest zbliżona do automatycznej regeneracji w czasie jazdy, ale przy jeszcze wyższej dawce paliwa dodatkowo aplikowanego do cylindrów, i w procedurze wymuszonej z poziomu komputera diagnostycznego. Jeśli filtr DPF nie jest przesadnie zapchany, to rzeczywiście może to pomóc nawet na kilka miesięcy. Taka usługa w warsztacie kosztuje zwykle 150-200 zł (plus koszt wymiany oleju silnikowego). Od pewnego stopnia zapełnienia filtra DPF przeprowadzenie wypalania serwisowego jest jednak niemożliwe! W dodatku to tylko częściowe rozwiązanie problemu, bo - jak wspomniano wcześniej - nie da się wypalić popiołów zgromadzonych w filtrze DPF. Co robić w takiej sytuacji?
Czyszczenie filtra DPF to w zasadzie płukanie jego wkładu za pomocą specjalnego detergentu chemicznego wtłaczanego do jego środka pod odpowiednim, stale dobieranym przez komputer ciśnieniem i w określonych odstępach czasu. Maszyna na wstępie bada stopień zabrudzenia filtra DPF oceniając wartość tzw. Gdy ciśnienie różnicowe jest większe niż 50 mbar to mówimy o zabrudzonym filtrze DPF kwalifikującym się do oczyszczenia. Na zdjęciu prezentujemy naszą maszynę do czyszczenia filtra DPF metodą hydrodynamiczną.
W przypadku filtrów DPF do aut osobowych proces usuwania z filtra osadów, popiołu, nagaru olejowego, drobin tlenku ceru trwa ok. godziny i kosztuje ok. 400-500 zł (bez demontażu i montażu filtra). Filtry DPF do aut dostawczych i autobusów wymagają dłuższego czyszczenia, a cena wzrasta proporcjonalnie do czasu wykonania usługi.
Innowacyjną alternatywą dla wymiany DPF na nowy jest jego kompleksowe czyszczenie. Przeprowadza się je w specjalnie zaprojektowanej do tej funkcji maszynie. Wieloetapowy proces "prania" DPF został przygotowany na bazie setek prób i doświadczeń. Procedurą czyszczenia steruje zestaw czujników, który w połączeniu z komputerem oblicza optymalne ciśnienie i czas potrzebny do uzyskania pełnej przepustowości filtra. Każdy DPF podlega fazom testów "przed" i "po" procedurze czyszczenia, co jest finalnie potwierdzone drukowanym wynikiem drożności. Taki proces przywraca przepustowość filtra cząstek stałych do poziomu 95-98%.
Jedną z firm świadczącą takie usługi jest serwis REGENERUJ.pl mieszczący się w Warszawie przy ul. Księcia Ziemowita 53. Koszt takiego czyszczenia filtra cząstek stałych to 550zł brutto w przypadku większości aut osobowych. Zdemontowany DPF należy dostarczyć pod wskazany adres i z reguły w przeciągu jednego dnia roboczego filtr wraz z pisemnym potwierdzeniem przepustowości i gwarancją na 12 miesięcy jest gotowy do wydania. W przypadku kiedy dostarczenie DPF do siedziby w Warszawie jest utrudnione, REGENERUJ.pl wyśle pod wskazany adres kuriera zajmując się logistyką w obie strony.
Przeczytaj także: Wymiana filtra powietrza w BMW E90 320d krok po kroku
Alternatywy i Konsekwencje Usunięcia Filtra DPF
Trudno się temu dziwić, skoro nowy filtr DPF może kosztować nawet kilkanaście tysięcy złotych, a sprawny diesel bez filtra DPF (a w zasadzie z jego atrapą) ma szansę przejść przegląd. Teraz sytuacja się jednak zmienia - wzrasta świadomość ekologiczna, kontrole stanu technicznego pojazdów mają być (na razie nie są) coraz ostrzejsze. Nowe modele aut są tak skonstruowane, że usunięcie filtra DPF z układu grozi poważnymi problemami z silnikiem i jego osprzętem.
Filtr DPF nie jest niezbędnym elementem do prawidłowego funkcjonowania silnika, warto jednak pamiętać, że silnik bez filtra cząstek stałych będzie przyczyniał się do zwiększenia zanieczyszczenia powietrza a nieumiejętne usunięcie tak filtra jak i zmiana softu silnika, częstokroć sprowadzają lawinę nieoczekiwanych następstw i awarii w aucie poddanym takiej modyfikacji. Wiadomo, iż usunięcie tego elementu jest nielegalne. Do tej pory temat ten nie był poddany bardzo restrykcyjnym kontrolom a regulacje prawne tej kwestii dopiero raczkują. Ale to się zmienia. Dziś Policja na wyposażeniu auta patrolu drogowego ma środki do sprawdzenia kwestii prawidłowego działania układu DPF, a stale podnoszone środki kontroli nad stacjami diagnostycznymi (od września 2017 do maja 2018 stacje mają przejść istne rewolucje w sprawowaniu kontroli nad prawidłowością badań) ukrócą proceder "wycinania" DPF.
Podsumowanie Kosztów Związanych z Filtrem DPF
Jedną z najważniejszych zalet regeneracji filtra cząstek stałych jest relatywnie niski koszt takiego zabiegu. Zwłaszcza jeśli porównamy cenę tej usługi do kwoty niezbędnej do zakupu nowego filtra DPF. I nie ma tu specjalnej różnicy czy będzie to filtr DPF do samochodu marki Audi czy do Mazdy, bo ceny filtrów są niezwykle wysokie niezależnie od producenta pojazdu. Ich średnia ceny waha się w przedziale 5-7 tys. zł, ale „rekordziści” przekraczają barierę nawet 15 tys. zł!
Poniższa tabela przedstawia orientacyjne koszty związane z filtrem DPF:
| Usługa/Produkt | Orientacyjny Koszt |
|---|---|
| Wypalanie serwisowe DPF | 150-200 zł (plus wymiana oleju) |
| Czyszczenie filtra DPF (osobowe) | 400-500 zł (bez demontażu/montażu) |
| Czyszczenie filtra DPF (dostawcze/autobusy) | Cena wzrasta proporcjonalnie do czasu |
| Nowy filtr DPF | 5 000 - 15 000 zł i więcej |
| Czyszczenie filtra DPF w REGENERUJ.pl | 550 zł brutto (osobowe) |
tags: #atrapa #filtra #powietrza #budowa #zasada #działania
