Filtr cząstek stałych: jak uniknąć drogiej awarii?

Pierwsze filtry cząstek stałych zaczęto stosować w samochodach osobowych na początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku. Zaostrzanie norm emisji spalin spowodowało, że od 2005 roku każde auto z silnikiem wysokoprężnym (diesla) jest obowiązkowo wyposażane w filtr cząstek stałych. Od 2017 roku filtry montowane są także w samochodach z silnikami benzynowymi, gdyż są one wyposażone w układ wtrysku bezpośredniego, który zwiększa emisję cząstek stałych.

Po co jest filtr cząstek stałych?

Cząstki stałe to przede wszystkim sadza, powstała w procesie niepełnego spalania węglowodorów (z ropy naftowej) w trakcie pracy silnika. Są one usuwane przez układ wydechowy, a filtr cząstek stałych ma za zadanie je zatrzymać i zneutralizować. W praktyce skuteczność filtra wynosi od 85 do 100%.

Filtr może zatrzymywać również inne, groźne dla ludzkiego zdrowia zanieczyszczenia, np. popiół olejowy albo drobiny metalu (opiłki). Powinien także neutralizować te cząstki, które zostały zassane przez silnik, a których nie zatrzymał filtr powietrza.

Rodzaje filtrów cząstek stałych

Na początek wyjaśnimy ważne skróty:

•  DPF - Diesel Particulate Filter - filtr cząstek stałych, tzw. suchy, stosowany w samochodach z silnikami diesla. Teoretycznie bezobsługowy i teoretycznie, przeznaczony na całe techniczne życie samochodu. W praktyce jest inaczej.

•  DPF FAP albo sam FAP - Filtre A Particuler - filtr cząstek stałych, tzw. mokry, stosowany w samochodach z silnikami diesla. W samochodzie z FAP stosuje się dodatkowy zbiornik na płyn katalityczny oraz układ dawkujący płyn katalityczny do filtra. Zadaniem płynu katalitycznego jest obniżenie temperatury samozapłonu sadzy. Filtr FAP ma ściśle ograniczony przez producenta samochodu czas użytkowania, którym filtr należy wymienić.

•  GPF - Gasoline Particulate Filter - filtr cząstek stałych, stosowany w silnikach benzynowych. Tak jak DPF, ma wystarczyć na całe techniczne życie samochodu.

•  GPF FAP - "mokry" filtr cząstek stałych, stosowany w silnikach benzynowych. Tutaj również stosuje się płyn katalityczny.

W filtrach FAP kierowca musi pamiętać o uzupełnieniu poziomu płynu katalitycznego. O tym, że płyn się kończy, informuje najczęściej komputer pokładowy. W niektórych autach samodzielne uzupełnienie płynu jest niemożliwe. Należy to zrobić w warsztacie samochodowym, a dane trzeba wprowadzić za pomocą komputera diagnostycznego do pamięci sterownika silnika.

Jak działa filtr cząstek stałych?

Filtr cząstek stałych zamontowany jest na rurze wydechowej za silnikiem, w metalowej puszce wykonanej ze stali nierdzewnej. Wewnątrz filtra jest wkład ceramiczny, w którym znajduje się skomplikowana struktura mikro kanalików ułożonych wzdłuż wkładu. Wszystkie kanaliki są zaślepione, część od strony wlotu spalin (od strony silnika), część od strony wylotu spalin (od strony rury wydechowej). W ściankach kanalików znajdują się mikro otwory. Ich wielkość została dobrana tak, aby przepuścić gazy wylotowe z silnika, ale zatrzymać cząstki stałe. Pracę filtra kontrolują czujniki: temperatury spalin oraz ciśnienia różnicowego.

Jak filtr cząstek stałych pozbywa się zgromadzonej sadzy?

•  W trakcie regeneracji pasywnej: kiedy auto jedzie z większą prędkością, temperatura spalin rośnie. To powinno wystarczyć do wypalenia zalegającej sadzy.

•  W trakcie regeneracji aktywnej: kiedy filtr ulega zapchaniu, a kierowca nie wyjeżdża poza miasto, sterownik silnika zwiększa dawkę paliwa. Niewielkie ilości oleju napędowego trafiają do wnętrza filtra cząstek stałych. Tam ulegają samozapłonowi, który powoduje wyczyszczenie filtra.

Ważne: w trakcie regeneracji aktywnej, komputer sterujący pracą silnika może automatycznie uruchomić dodatkowe elementy wyposażenia samochodu: np. ogrzewanie tylnej szyby. Celem jest zwiększenie obciążenia jednostki napędowej.

• Jaka jest różnica, w przypadku filtra cząstek stałych FAP? W filtrze cząstek stałych FAP, do wnętrza filtra trafia płyn katalityczny, który obniża temperaturę samozapłonu sadzy. Dzięki temu możliwe jest jej wypalenie także w trakcie jazdy po mieście.

• Jaka jest różnica, w przypadku filtra GPF, stosowanego w autach z silnikiem benzynowym? Temperatura spalin w silnikach benzynowych jest znacznie wyższa, niż w silnikach diesla. To sprawia, że filtr GPF nie powinien ulegać zapychaniu, tak łatwo, jak filtr DPF.

Jak uniknąć awarii?

Filtr ulega przyspieszonemu uszkodzeniu wtedy, gdy:

•  Kierowca jeździ głównie po mieście i na krótkich trasach. Powód: spaliny nie mogą osiągnąć odpowiedniej temperatury i nie może dojść do wypalenia zalegającej sadzy.

•  Kierowca przerwał proces regeneracji aktywnej i doszło do uszkodzenia filtra cząstek stałych.

Ważne: jak rozpoznać proces rozpoczętej regeneracji aktywnej? Bez ingerencji kierowcy zwiększają się obroty silnika, zwiększa się zużycie paliwa, komputer może uruchomić np. ogrzewanie tylnej szyby. W niektórych autach proces regeneracji aktywnej jest sygnalizowany przez odpowiednią kontrolkę na desce rozdzielczej. Przerwanie procesu regeneracji aktywnej może doprowadzić do zniszczenia silnika. W trakcie procesu regeneracji aktywnej komputer sterujący pracą silnika generuje dodatkowy wtrysk paliwa. Jeśli regeneracja zostanie przerwana, niespalone paliwo trafia do oleju silnikowego. Na skutek rozrzedzenia, olej silnikowy traci właściwości ochronne. Może dojść do zatarcia silnika.

Jak rozpoznać? W silniku podniósł się poziom oleju silnikowego, choć kierowa nie dolewał oleju.

Rozwiązanie: jak najszybciej wymienić olej silnikowy wraz z filtrem oleju.

•  Kierowca jeździ agresywnie i gwałtownie przyspiesza z niskich obrotów. Powoduje to powstawanie dodatkowych ilości spalin.

•  W samochodzie jest zużyty układ wtryskowy. Tzw. lejące wtryskiwacze powodują przyspieszone zużycie filtra cząstek stałych.

•  W samochodzie jest zużyta turbosprężarka. Silnik z zużytą turbiną produkuje więcej spalin - i więcej sadzy.

Jak dbać o filtr cząstek stałych?

•  Przynajmniej raz w tygodniu wyjechać za miasto i przejechać kilkadziesiąt kilometrów po trasie. Wysoka temperatura spalin oczyści filtr z zalegającej w nim sadzy.

•  Jak najszybciej usuwać awarie układu wtryskowego i turbiny.

•  Unikać przyspieszania z niskich obrotów.

•  Stosować specjalne oleje silnikowe tzw. low saps (niskopopiołowe).

Awaria (zapchanie) filtra cząstek stałych sprawia, że samochód traci moc, zwiększa się zużycie paliwa. Pojawiają się problemy z uruchomieniem auta.

Co zrobić w przypadku awarii filtra cząstek stałych?

Jeśli dłuższa jazda poza miastem nie pomogła, należy odwiedzić warsztat. Jest kilka metod, które pozwalają uratować filtr.

•  Wypalanie serwisowe;

•  Czyszczenie filtra specjalnym środkiem chemicznym, bez demontażu - metoda skuteczna;

•  Czyszczenie filtra specjalnym środkiem chemicznym albo wodą, po demontażu - metoda najskuteczniejsza.

•  Wypalanie filtra w piecu indukcyjnym - metoda bardzo skuteczna.

Dlaczego filtr cząstek stałych jest drogi?

Nie tylko ze względu na skomplikowaną budowę. Powodem są również drogie materiały użyte do produkcji wkładu filtra. Ścianki filtra wykonane są z węglika krzemu, tlenku glinu i tlenku ceru, a przede wszystkim, z platyny. To między innymi dlatego filtry cząstek stałych (tak samo, jak katalizatory) są kradzione.

Michał Lisiak