Właściwości i zastosowanie filtrów DPF/FAP
PrzemysłCo to jest filtr DPF/FAP?
Cząsteczki stałe powstają na skutek procesu niecałkowitego spalania oleju napędowego w silniku. Składają się zatem głównie z węgla i węglowodorów. Filtr cząsteczek stałych montowany jest w układzie wydechowym silników i wraz z katalizatorami tworzy system oczyszczania spalin. DPF, czyli Diesel Particular Filter oraz FAP, czyli Filter A Particulare to stosowane obecnie systemy filtrów cząsteczek stałych w samochodach osobowych. FAP to system tzw. mokry i występuje najczęściej w autach takich jak Peugeot, Citroën oraz niektóre modele Volkswagena. DPF to system tzw. suchy i jest stosowany przez producentów pozostałych marek. W systemie suchym regeneracja filtra przebiega dzięki podniesionej temperaturze spalin, która jest osiągana poprzez odpowiednie kształtowanie procesu wtrysku paliwa. Katalizator nie jest dostarczany wraz z paliwem, jego funkcję pełni tzw. warstwa katalityczna, którą jest pokryty monolit filtra. W systemie mokrym zaś dodawany jest do paliwa specjalny płyn, który znajduje się w osobnym pojemniku i ma za zadanie obniżać temperaturę w trakcie regeneracji filtra. W systemie mokrym katalizator dodawany jest do treści paliwa.
Budowa i działanie filtrów cząsteczek stałych
Bez względu na to, czy system jest mokry czy suchy, filtr zbudowany jest z ceramicznego korpusu i umieszczony w metalowej obudowie.
Jak tłumaczy nasz rozmówca, specjalista z serwisu samochodowego Auto Manufaktura w Łodzi:
Struktura wewnętrzna filtra składa się z jednostronnie zamkniętych kanalików o kwadratowym przekroju (w liczbie sięgającej setek sztuk), wykonanych z materiałów o piankowej i porowatej nawierzchni. Podczas pracy silnika spaliny przemieszczają się przez kanaliki, a zawarta w nich sadza gromadzi się na ich porowatych ściankach. Z czasem jednak zaczyna się na nich osadzać i utrudniać dalszy przepływ spalin. W efekcie silnik zmniejsza swoje osiągi, a filtr nie pracuje prawidłowo. Stąd zachodzi potrzeba jego regeneracji.
Regeneracja filtrów cząsteczek stałych
Filtr cząsteczek stałych może regenerować się w sposób pasywny, aktywny lub wymuszony. Regeneracja pasywna zachodzi w filtrze, kiedy spaliny osiągają temperaturę 400-500°C. Wówczas część cząsteczek stałych wypala się samoistnie. Może to nastąpić jedynie w określonych warunkach takich jak eksploatacja samochodu na długim odcinku drogi, na wysokich obrotach i z dużym obciążeniem, czyli najlepiej na autostradzie. Niestety wielu użytkowników aut z silnikiem Diesla porusza się nimi głównie po mieście. Krótkie trasy i stanie w korkach skutecznie zapychają filtr, uniemożliwiając jednocześnie regenerację pasywną filtra. Dlatego samochody z czasem zostały wyposażone w specjalne systemy kontrolujące, które czuwają nad tym, aby komputer silnika otrzymał w odpowiednim czasie informację, że czas na regenerację aktywną. Po osiągnięciu maksymalnej możliwej różnicy ciśnień pomiędzy wlotem a wylotem z filtra, komputer silnika rozpoczyna proces podwyższania temperatury spalin do ponad 500°C, nawet jeśli samochód w tym momencie nie jedzie po autostradzie. Taki wynik jest możliwy dzięki działaniom przeprowadzanym przez sterownik silnika, który maksymalnie podwyższa poziom eksploatacji auta np. zwiększa obciążenie elektryczne poprzez włączenie ogrzewania tylnej szyby czy lusterek zewnętrznych. Regeneracja aktywna zachodzi w pełni w trakcie jazdy szosowej. Może przebiec niezauważona i trwa od 5-10 minut. Inaczej sytuacja wygląda, kiedy samochód eksploatowany jest głównie w środowisku miejskim. Wówczas proces regeneracji jest przerywany z powodu braków odpowiednich warunków oraz przez częste wyłączanie silnika. Filtr zaś jest coraz bardziej zapełniony aż do momentu, w którym na desce rozdzielczej zaczyna migać kontrolka DPF. Wówczas, jeśli nie zostaną stworzone odpowiednie warunki i regeneracja aktywna nie będzie mogła być przeprowadzona z powodzeniem, samochód przejdzie w tryb awaryjny. I to już moment, w którym należy udać się do serwisu samochodowego i przeprowadzić regenerację wymuszoną. Tam przy pomocy specjalnego urządzenia diagnostycznego wymusza się regenerację filtra, czyli spalanie cząsteczek stałych tak, aby go oczyścić. Samochód wówczas jest unieruchomiony na specjalnym niepalnym podłożu. Należy jednak pamiętać, że jeśli filtr będzie zapełniony w ponad 70%, wtedy nawet regeneracja w serwisie nie pomoże go oczyścić i konieczna będzie jego wymiana.
Rozwiązanie nieidealne
Rodzaje regeneracji filtrów to odpowiedź inżynierów na niepożądany procesy zapełniania się filtrów cząsteczkami stałymi. Mimo wielu starań, nie są to wciąż rozwiązanie idealne. Stąd serwisy samochodowe wychodzą kierowcom i ich potrzebom naprzeciw. I tak oprócz regeneracji filtra DPF/FAP, można skorzystać z usług takich jak wyłączenie obsługi filtra w komputerze sterującym czy całkowite usunięcie filtra. Takie zabiegi najlepiej przeprowadzać jednak w dobrze wyposażonych serwisach, w których pracują specjaliści z doświadczeniem. Oni będą bowiem w stanie odpowiednio ocenić sytuację i wybrać takie rozwiązanie dla właściciela auta z zapełnionym filtrem, które będzie dla niego najbardziej korzystne. Usuwanie filtra jest procesem odwracalnym i może przebiegać bez negatywnego wpływu na pozostałe części i systemy w samochodzie.
Filtr cząsteczek stałych ma zapobiegać nadmiernej emisji szkodliwych substancji do atmosfery. I zapobiega, pod warunkiem, że ma możliwość odpowiedniej regeneracji. Jeśli nie ma takiej możliwości, a niestety często w środowisku miejskim nie ma, filtr nie jest w stanie realizować założonego przez inżynierów zadania. Jest jednak szansa na to, że w przyszłości powstaną takie filtry cząsteczek stałych, które będą chroniły środowisko, nie będąc jednocześnie utrapieniem dla właścicieli samochodów z silnikiem Diesla.
