Filtr cząstek stałych

03 Wrz 2013

Stosowanie coraz bardziej zaawansowanych, a tym samym sprawiających coraz więcej kłopotów rozwiązań podyktowane jest głównie dwoma czynnikami – pogonią za jak najlepszymi osiągami oraz względami ekologicznymi. Do tej drugiej kategorii należy filtr cząstek stałych, który potrafi stać się zmorą użytkowników.

Przez wiele lat wysiłki ekologów mające na celu ograniczenie emisji szkodliwych substancji dobywających się z rur wydechowych skupiały się głównie na silnikach benzynowych. Diesle uchodziły z natury za mniej szkodliwe, a poza tym stanowiły mniejszość. Rozwój technologii dieslowskich sprawił jednak, że ropniaki stały się nie tylko ekonomiczne, ale również dynamiczne, a to z kolei przysporzyło im wielkiej popularności. Nie uszło to uwadze twórców ekologicznych regulacji, którzy postanowili dobrać się i do diesli. Uznali oni mianowicie, że pora wreszcie rozprawić się z czarnym dymem buchającym z rur wydechowych, bowiem zawiera on szkodliwą dla zdrowia sadzę. Zaostrzanie norm emisji zmusiło konstruktorów do poszukiwania nowych rozwiązań. Tak właśnie narodził się filtr cząstek stałych – prawdziwa zmora i przekleństwo wielu użytkowników.

Mokry i suchy

Rozwiązanie to znane jest pod dwoma skrótami, znaczącymi dokładnie to samo: DPF i FAP. Pierwszy pochodzi z nomenklatury angielskiej (Diesel Particulate Filter), drugi zaś z francuskiej (Filter à Particules). Można się również spotkać z nazwą „filtr suchy” (DPF) i „filtr mokry” (FAP), co przywodzić może na myśl reklamy syropu na kaszel. Powoduje to małe zamieszanie pojęciowe, bowiem zasada działania filtra w obydwu systemach jest identyczna, a różnica polega na tym, że w niektórych pojazdach (głównie grupy PSA, choć nie tylko) stosuje się dodatkowy układ dozujący specjalny płyn zawierający katalizator obniżający temperaturę zapłonu sadzy, ale o tym za chwilę.

 Kiedy zatkają się pory

Wnetrze DPFFiltr cząstek stałych wykonany jest z materiału (najczęściej kordierytu) zawierającego mikroskopijne pory, który jest przepuszczalny dla gazów, natomiast zatrzymuje drobiny wielkości nawet 1 mikrometra. Filtr ma strukturę równoległych kanalików, z których jedne zaślepione są na wejściu, drugie zaś u wylotu. Ułożone są one naprzemiennie, jak pola na szachownicy. Spaliny przechodzą przez ścianki kanałów, zaś drobiny sadzy zostają uwięzione w porach. Ceramiczny korpus filtra umieszczony jest w metalowej obudowie, wraz z katalizatorem.

Ponieważ z czasem cząstki sadzy zatykają filtr, utrudniając przepływ spalin, konieczna jest okresowa regeneracja filtra. Polega ona na wypaleniu zebranej sadzy (która składa się głównie z węgla) i wydaleniu powstałego w ten sposób dwutlenku węgla w kosmos.działanie dpf

Regeneracja filtra może się odbywać na trzy sposoby. Podstawowym jest regeneracja pasywna. W zamyśle konstruktorów ma się ona odbywać podczas naturalnej eksploatacji. Dłuższa jazda ze stałą prędkością, pod obciążeniem powoduje uzyskanie takiej temperatury gazów spalinowych, która wystarcza do wypalenia zgromadzonej w filtrze sadzy. W praktyce jednak większość diesli eksploatowana jest w takich warunkach, w których o pasywnej regeneracji nie może być mowy.

Kiedy więc poziom zebranych w filtrze zanieczyszczeń osiągnie 45% jego objętości, a dowie się o tym sterownik poinformowany przez czujniki umieszczone przed i za filtrem, mierzące różnicę ciśnień, system uzna, że pora przystąpić do regeneracji aktywnej, czyli doprowadzenia do takiego wzrostu temperatury gazów spalinowych, by przekroczyła ona 500ºC i spowodowała wypalenie sadzy.

Sterownik włącza wszystkie dostępne odbiorniki prądu, by zwiększyć obciążenie silnika, wyłącza układ recyrkulacji spalin, by wzbogacić gazy wylotowe w tlen, wreszcie przesterowuje pracę wtryskiwaczy opóźniając kąt wtrysku, a także wykonując dodatkowy wtrysk podczas suwu wydechowego. Niektóre samochody wyposażone są w dodatkowy wtryskiwacz umieszczony przed filtrem DPF, który dozuje paliwo spalające się bezpośrednio w układzie wydechowym. Sterownik pilnuje również, by temperatura spalin nie przekroczyła górnej granicy, powyżej której może dojść do stopienia filtra.

kontrolka DPFDo tego, aby proces aktywnej regeneracji odbył się prawidłowo, potrzebne są odpowiednie warunki jazdy, o czym mówi odpowiedni ustęp w instrukcji pojazdu, rzadko jednak przez użytkowników czytanej. Często więc, mimo palącej się kontrolki DPF kierowca snuje się w najlepsze po mieście do czasu, kiedy filtr zostanie wypełniony w takim stopniu, że system uzna, iż najwyższa pora skłonić użytkownika do wizyty w warsztacie, w związku z czym samochód przechodzi w tryb awaryjny, a na desce rozdzielczej zapala się złowieszcza kontrolka „check engine”.

Warto tu również powiedzieć, że wielokrotne, nieudane próby przeprowadzenia przez system regeneracji filtra DPF powodują nie tylko większe zużycie paliwa, ale również mogą prowadzić do ściekania nie spalonego paliwa do miski olejowej. Zdumiony użytkownik może wówczas zauważyć, że poziom oleju odczytywany na bagnecie w przedziwny sposób się podnosi. Rozrzedzony w ten sposób olej silnikowy nie zapewnia już należytej ochrony, a to może się skończyć dramatem w postaci np. zatartej turbosprężarki.

A teraz pora na kilka obiecanych słów na temat systemu FAP z dozownikiem płynu katalitycznego. Otóż zdarzają się użytkownicy, którzy powodowani potrzebą stwarzania pozorów oszczędności tankują po parę litrów paliwa, zamiast nalać go raz a dobrze. Efekt owego „cykania” jest taki, że system w ogóle nie zauważa, że samochód jest tankowany i nie dozuje katalizatora obniżającego temperaturę zapłonu sadzy, nie dopuszczając w ten sposób do regeneracji aktywnej. W efekcie sprawa nieodwołalnie kończy się w warsztacie.

Kiedy regeneracja aktywna jest już niemożliwa z powodu nadmiernego zanieczyszczenia filtra, nie pozostaje już nic innego, jak chwycić się środka ostatecznego, czyli przeprowadzić regenerację wymuszoną. Dokonuje się tego za pośrednictwem testera diagnostycznego. Wybranie odpowiedniej komendy zmusza układ zawiadujący pracą silnika do wprowadzenia takiej korekty ustawień, żeby wytworzyć warunki do tego, by zebrana w filtrze sadza została wypalona. Tu ważna uwaga – wymuszona regeneracja to operacja wielce ryzykowna i należy ją traktować jako krzyk rozpaczy. Rutynową praktyką warsztatu powinno być uprzedzenie klienta o możliwych niepożądanych skutkach tej regeneracji oraz poproszenie go podpisanie stosownego oświadczenia, co może nas uchronić przed sądowymi przepychankami, kiedy coś pójdzie nie tak jak powinno. Problemy związane z regeneracją wymuszoną to temat, który zasługuje na osobne potraktowanie.

 Ostateczna ostateczność

DPF zatkanyKiedy zanieczyszczenie filtra DPF przekroczy 80% jego pojemności w zasadzie nie pozostaje nam nic innego jak wymienić go na nowy. Jest to zabawa opiewająca na parę tysięcy złotych i większość klientów powiadomiona o powadze sytuacji łapie się za głowę, kieszeń, a w najbardziej dramatycznych przypadkach – serce.

Tańszą metodą poradzenia sobie z zatkanym filtrem jest próba oczyszczenia go za pomocą dostępnych na rynku specjalnych preparatów chemicznych. Niektórzy odnoszą na tym polu sukcesy, choć spotkać się można również z opinią, że taka regeneracja jest mało skuteczna.

Wiele firm oferuje jeszcze prostszy sposób rozwiązania problemów z filtrem DPF, a polega on na usunięciu tego elementu. Do tego potrzebna jest ingerencja w oprogramowanie sterownika lub też zastosowanie emulatora, czyli elektronicznego oszusta, który potrafi przekonać czujniki układu, że wszystko z filtrem DPF w porządku, mimo że wcale go nie ma.

Jako legaliści czujemy się jednak zobowiązani przypomnieć, że taka modyfikacja samochodu narusza jego homologację, a zatem jest niezgodna z prawem. Kwestia ryzyka wykrycia takiej przeróbki podczas obowiązkowych badań technicznych w stacji kontroli pojazdów, to już zupełnie inna sprawa.

 

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz