How does the DPF filter work

Pierwsze działania w zakresie ochrony środowiska zaczęto podejmować w Stanach Zjednoczonych w latach sześćdziesiątych. Pierwszy filtr DPF został zainstalowany w 1985 roku w amerykańskim Mercedesie W126. Niestety, ówczesna technologia nie była wystarczająco rozwinięta, więc po dwóch latach pomysł został porzucony. Powodem była niska skuteczność filtrów i konieczność częstego dopalania sadzy. Od tamtego czasu wiele się zmieniło, rozwinęła się także technologia. Jak zatem działa filtr DPF?

Jak działa filtr DPF?

W teoretycznie idealnej sytuacji, w czasie pracy silnia, spaleniu ulega cała dawka paliwa, a pochodnymi zostają jedynie pary wodna i dwutlenek węgla. Jednak samochód to nie jest laboratorium, więc produktami ubocznymi spalania są dodatkowo sadza węglowa (tlenki węgla) i sam węgiel, cząstki stałe, tlenki azotu i węglowodory. W starszych modelach aut wydostawały się one bezpośrednio do środowiska, dziś przechodzą przez filtr DPF lub podlegają ponownemu wypaleniu dzięki zastosowaniu zaworu ERG, a następnie przefiltrowaniu.

Sam filtr DPF wygląda jak katalizator i jest częścią układu wydechowego. Na wlocie i wylocie znajduje się specjalny manometr. Na podstawie różnicy ciśnień ocenia stopień zatkania filtra i, w razie potrzeby, rozpoczyna proces samooczyszczania. W zależności od stylu jazdy proces samooczyszczania przeprowadza się co około 300-600 km, w czasie jazdy ze stałą prędkością 60-80 km/h. Zajmuje on około 10-15 minut.

Wewnątrz filtra cząstek stałych znajduje się wkład ceramiczny. Składa się on z szeregu kanalików, na przemian zamkniętych od strony wlotu lub wylotu. Spaliny trafiając do filtra DPF, krążą w układzie kanalików, powodując osadzanie się w nich cząstek sadzy i innych produktów spalania, podczas gdy czystsze spaliny przechodzą dalej do sąsiednich kanałów i przemieszczają się w kierunku rury wydechowej.

Jak działa filtr DPF?, Matthew Paul Argall [Public domain], from Wikimedia Commons

Jak działa filtr DPF?, Matthew Paul Argall [Public domain], from Wikimedia Commons

W których samochodach nie ma filtra DPF?

W przeszłości filtry cząstek stałych nie były fabrycznie instalowane w pojazdach. Wszystkie samochody wyprodukowane po 2010 roku muszą spełniać normy Euro 5, a tym samym posiadać filtr DPF. W okresie przejściowym dopuszczalne były również niższe standardy, takie jak Euro 4.

Od 2007 r. do centrów miast w Niemczech i od 2015 r. w Austrii można wjechać, tylko posiadając tzw. “zieloną naklejkę”, co oznacza spełnienie normy normę Euro 4. W przypadku modeli, które nie spełniały tego standardu, rozwiązaniem było zainstalowanie filtra DPF niezintegrowanego z komputerem. Instalacja była tańsza, ale nie zapewniała automatycznej regeneracji. W rezultacie w przypadku zatkania filtr musiał być wymieniany za każdym razem.

Kupując używany samochód, warto zwrócić uwagę czy posiada on filtr DPF, oraz ewentualnie którą normę spełnia.

Jaka jest różnica między DPF i FAP?

Istnieje kilka różnych rodzajów filtrów cząstek stałych. W starszych modelach zastosowano uproszczony filtr DPF, który nie był zintegrowany z elektroniką samochodu. Po każdym zapchaniu filtra musiano go wymienić. Jest to kosztowne i kłopotliwe rozwiązanie na dłuższą metę, ale podnosi normę z Euro 3 do Euro 4.

Filtr DPF nazywany również filtrem suchym to najpopularniejszy model. Spotykamy go głównie w niemieckich markach. Montuje się go w pobliżu kolektora wydechowego, gdzie jest wysoka temperatura, a podanie nieco większej ilości paliwa wystarczy do spalenia sadzy.

Z kolei samochody francuskie zwykle mają mokry filtr znany również jako FAP. Do filtra dodawana jest specjalna ciecz (Infineum lub Eolys), która zmniejsza temperaturę wymaganą do wypalenia. W rezultacie samoregeneracja filtra jest wydajniejsza. W eksploatacji jest to najtańsze rozwiązanie, chociaż konieczne jest regularne uzupełnianie cieczy. Korporacje motoryzacyjne powoli odchodzą od koncepcji filtrów FAP, np. Peugeot w serii z silnikami Blue HDi już wprowadził klasyczne filtry DPF.

Dostępne są również zaawansowane filtry cząstek stałych z dodatkowym wtryskiwaczem. Można je znaleźć na przykład w Renault z silnikiem 1.5 dCi lub Toyotą z silnikiem 2.2 D-CAT. W odpowiednim momencie część paliwa jest wtryskiwana do filtra, który spala nadmiar sadzy i osadów.

Nie tylko silnik wysokoprężny jest wyposażony w urządzenie do oczyszczania spalin. Samochody napędzane benzyną z bezpośrednim wtryskiem paliwa mają coraz częściej filtr GPF. Jest to spowodowane znacznie wyższą temperaturą zapłonu. Czy to dobry sposób na rozwój silników benzynowych? Opinie są podzielone.

Jak działa filtr DPF?, autor Motor Verso, Flickr, CC-BY 20

Jak działa filtr DPF?, autor Motor Verso, Flickr, CC-BY 20

Czy filtr cząstek stałych jest potrzebny?

Amerykańskie miasta w latach 50. XX wieku, w epoce masowego rozwoju i popularności samochodów, stanęły w obliczu prawdziwego problemu środowiskowego, który udało się rozwiązać. Podobne wysiłki podjęli europejscy konstruktorzy. W rezultacie zawory ERG i filtry cząstek stałych znacznie zmniejszają emisję szkodliwych substancji. Dzięki postępowi technologicznemu oraz szerokiej gamie części i akcesoriów do wydechu znacznie zmniejszyliśmy wpływ spalin na naszą planetę. Restrykcyjne standardy to nie tylko kaprysy urzędników, ale prawdziwe wyzwanie. Dlatego nawet osoby posiadające starsze modele samochodów powinny rozważyć zainstalowanie filtra DPF.