Coraz bardziej rygorystyczne normy emisji spalin Euro wymogły na producentach samochodów konieczność wyposażenia aut w szereg dodatkowych podzespołów odpowiedzialnych za eliminację szkodliwych związków. Jednym z nich jest filtr cząstek stałych montowany w samochodach z silnikami Diesla. To bardzo kłopotliwa część, która wyjątkowo „nie lubi” ciągłej jazdy w mieście.
Przez wiele osób filtr cząstek stałych nazywany jest przekleństwem współczesnych pojazdów z silnikami wysokoprężnymi. Pierwsze filtry w samochodach osobowych z silnikami wysokoprężnymi zaczęły pojawiać się już w 1996 roku. Od 2010 roku (od czasu wprowadzenia normy emisji spalin Euro 5) montuje się je w każdym nowym samochodzie napędzanym silnikiem Diesla. Co gorsza, Volkswagen zapowiedział, że od 2017 roku w filtry cząstek stałych będą wyposażane także silniki benzynowe TSI i TFSI.
Najpierw spójrzmy jak filtr jest zbudowany, jak działa i jak oczyszcza się z sadzy. To pomoże zrozumieć, dlaczego ciągła eksploatacja w mieście jest dla DPF bardzo niszcząca.
Co to jest filtr cząstek stałych?
Filtr cząstek stałych to dodatkowy element układu wydechowego, którego zadaniem jest oczyszczanie spalin z sadzy i popiołów. Filtr zamontowany jest zaraz za katalizatorem. Ma on postać metalowej, podłużnej puszki. W jej wnętrzu znajduje się specjalna struktura z mnóstwem ścianek, wykonana z materiałów ceramicznych. Struktura wewnętrzna, tak samo jak w katalizatorze, ma budowę plastra miodu. W przypadku filtra cząstek stałych średnica otworów jest większa, a ich wewnętrzne ścianki są porowate.
Poza tym przed i za filtrem znajdują się sondy ciśnienia spalin, czujniki ciśnienia różnicowego oraz kontroler filtra cząstek stałych (połączony przewodami z komputerem silnika i sondami ciśnienia spalin).
DPF i FAP
Istnieją dwa rodzaje filtrów cząstek stałych. Pierwszy, najpopularniejszy to DPF (diesel particulate filter), czyli tak zwany filtr suchy. Drugi to FAP (filtre à particules) czyli tak zwany filtr mokry. Filtr FAP montowany jest w samochodach francuskich (Renault, Peugeot, Citroen) a także w autach innych producentów, którzy wykorzystują francuskie silniki wysokoprężne (np. Nissan).
Jaka jest różnica pomiędzy nimi? W filtrze mokrym FAP stosowany jest dodatkowo płyn Eolsys, czyli dodatek do paliwa. Jego zadaniem jest obniżenie temperatury spalania sadzy. Dzięki temu sam filtr służy zazwyczaj dłużej niż „suchy” DPF.
Jak działa filtr cząstek stałych?
Spaliny przedostają się przez otwory w strukturze wewnętrznej. Cząstki sadzy osadzają się na porach, umieszczonych wewnątrz kanalików. Potem są standardowo wypalane w czasie jazdy albo dopalane w procesie, który jest uruchamiany przez komputer silnika ECU. Tyle w skrócie. W praktyce jednak wszystko jest o wiele bardziej skomplikowane.
W trakcie normalnej eksploatacji pojazdu sadza powinna się wypalać samoistnie. Dzieje się tak wtedy, gdy temperatura spalin w czasie jazdy osiąga wartość ok. 600 stopni Celsjusza. Ale taka temperatura osiągana jest tylko wtedy, gdy auto jest eksploatowane na dłuższych trasach i jeździ z dużą prędkością. Ten sposób wypalania sadzy nazywany jest regeneracją pasywną.
Jeśli jednak auto jest eksploatowane ciągle na krótkich trasach w mieście, wówczas nie ma szans na to, aby w układzie wydechowym doszło do uzyskania optymalnych warunków do wypalenia sadzy. Wtedy do akcji wkracza komputer ECU, inicjując tak zwane dopalanie, zwane regeneracją aktywną. Celem jest zwiększenie temperatury spalin. Komputer inicjuje zamknięcie zaworu recyrkulacji spalin EGR i równocześnie wtryskuje dodatkową dawkę paliwa. Procedura objawia się głośniejszą pracą jednostki napędowej a także zwiększonym spalaniem. Niestety, wielu kierowców nie wie o rozpoczętej procedurze wypalania filtra i może ją przerwać (na przykład zaparkować i wyłączyć silnik), co niestety ma tragiczne skutki dla samego filtra.
Jeśli dojdzie do zapchania filtra cząstek stałych, co jest sygnalizowane za pomocą specjalnej kontrolki na desce rozdzielczej, nie pozostaje nic innego, jak poddanie auta regeneracji wymuszonej. Można jej dokonać tylko i wyłącznie w warsztacie samochodowym, który posiada odpowiedni sprzęt diagnostyczny. Po jego podłączeniu do portu OBD2 w samochodzie, mechanik inicjuje proces serwisowego wypalania filtra DPF. To ostatnia deska ratunku dla filtra cząstek stałych. Jeśli regeneracja serwisowa się nie powiedzie, pozostaje wymiana filtra na nowy. Sam filtr cząstek stałych jest bardzo drogi, dlatego dużym powodzeniem cieszą się filtry regenerowane.
Teraz, kiedy już wiemy, jak filtr jest zbudowany, jak działa i jak się oczyszcza, możemy przejść do jego eksploatacji w mieście.
Filtr DPF a ciągła jazda na krótkich odcinkach
To właśnie głównie ze względu na ograniczenia filtrów cząstek stałych mówi się o tym, że współczesne Diesle nie nadają się do ciągłej eksploatacji w mieście. Ten sposób eksploatacji nie pozwala się filtrowi samoistnie oczyścić z sadzy w trybie regeneracji pasywnej. Dlatego też co pewien czas (zazwyczaj co 200 lub 400 km) przeprowadzana jest przez komputer regeneracja aktywna. Trzeba liczyć się z tym, że w wielu przypadkach dodatkowy wtrysk paliwa powoduje rozrzedzanie oleju silnikowego. Jeśli poziom oleju przekroczy maksimum, poza samym poddaniem filtra DPF procesowi regeneracji wymuszonej, trzeba będzie jeszcze wymienić filtr oleju oraz olej silnikowy. Jeśli się tego zaniecha, rozrzedzony olej silnikowy może doprowadzić nawet do zatarcia jednostki napędowej.
Objawy zapchania filtra cząstek stałych to nie tylko zapalona kontrolka, ale również wyraźny spadek mocy, gorsze przyspieszenie i wyraźna ospałość samochodu. Ponadto silnik również może przechodzić w tryb awaryjny, co będzie sygnalizowane zapaleniem się kontrolki check engine.
Jak unikać zapychania się filtra cząstek stałych?
Przede wszystkim trzeba ułatwić mu oczyszczanie się z sadzy. Nie jest to trudne. Na każde 150 km przejechane w mieście, trzeba wykonać jedną porządną jazdę poza miastem z prędkością minimum 70 km/h, trwającą nie krócej niż 15 minut.
Poza tym trzeba unikać gwałtownego przyspieszania z niskich obrotów. Ten sposób jazdy powoduje powstawanie bardzo dużych ilości sadzy. Dodatkowo jest destrukcyjny dla dwumasowego koła zamachowego.
Trzeba także pamiętać o stosowaniu specjalnych olejów silnikowych – tak zwanych niskopopiołowych, przeznaczonych do samochodów z filtrami cząstek stałych.
Koniecznie trzeba także reagować na usterki wtryskiwaczy i poddawać je wymianie albo regeneracji. Zużyty wtryskiwacz gorzej rozpyla paliwo, które nie zostaje w pełni spalone. To znów jest powodem powstawania większych ilości sadzy, które zapychają filtr.
Nabywca współczesnego samochodu z silnikiem Diesla musi nauczyć się wielu zasad odpowiedniej eksploatacji poszczególnych podzespołów – dotyczy to także filtra DPF. Odpowiednia eksploatacja pozwala na jego długotrwałe wykorzystywanie. W razie potrzeby można też skorzystać z profesjonalnej regeneracji. Sam filtr chroni nas i nasze dzieci przed szeregiem wyjątkowo paskudnych schorzeń (z rakiem płuc włącznie), zatem jego wycinanie jest ostatnią rzeczą, jaką powinno się zrobić.
