• PL
  • EN

Co to jest filtr DPF i jak działa?

Co to jest filtr DPF i jak działa?

urządzenie do czyszczenia filtrów DPF

Filtr cząstek stałych, znany powszechnie jako DPF (z ang. Diesel Particulate Filter) lub FAP (z fr. Filtre à Particules), to jeden z najważniejszych i jednocześnie najbardziej nielubianych elementów współczesnych układów oczyszczania spalin w silnikach Diesla, a od niedawna także w jednostkach benzynowych (jako GPF). Jego głównym zadaniem jest wyłapywanie i neutralizowanie cząstek stałych, czyli rakotwórczej sadzy, która jest produktem ubocznym niecałkowitego spalania oleju napędowego. Wprowadzenie filtrów DPF było bezpośrednią odpowiedzią producentów na coraz bardziej rygorystyczne normy emisji spalin, począwszy od normy Euro 4, a w szczególności Euro 5 i Euro 6, które drastycznie ograniczyły dopuszczalną emisję cząstek stałych (PM).

Budowa i zasada działania filtra DPF

We wnętrzu filtra znajduje się ceramiczny monolit DPF, najczęściej wykonany z węglika krzemu (SiC) lub kordierytu, o strukturze przypominającej plaster miodu. Składa się on z tysięcy równoległych, mikroskopijnych kanalików, które są naprzemiennie zaślepione na wlocie i wylocie. Taka konstrukcja zmusza spaliny do przepływania przez porowate ścianki kanalików. Gazowe składniki spalin przenikają przez nie swobodnie, natomiast cząstki sadzy, znacznie większe, zostają uwięzione na powierzchni ścianek. W ten sposób filtr DPF działa jak niezwykle skuteczna pułapka, zatrzymując nawet do 99% cząstek stałych, zanim opuszczą one układ wydechowy.

Co się dzieje się z sadzą?

Zatrzymywanie sadzy to tylko połowa sukcesu. Filtr ma ograniczoną pojemność i szybko by się zapchał, unieruchamiając pojazd. Dlatego kluczowym procesem jest jego regularne opróżnianie, zwane regeneracją DPF, a potocznie „wypalaniem”. Polega ono na utlenieniu (spaleniu) zgromadzonej sadzy w wysokiej temperaturze, przekształcając ją w nieszkodliwy dwutlenek węgla. Sadza zapala się w temperaturze około 550-600°C, która rzadko jest osiągana wewnątrz filtra w normalnych warunkach pracy silnika. Systemy DPF radzą sobie z tym na kilka sposobów. Wypalanie pasywne DPF zachodzi samoczynnie podczas jazdy z większym obciążeniem, np. na autostradzie, gdy temperatura spalin jest naturalnie wysoka. Gdy to nie wystarcza, sterownik silnika (ECU) inicjuje wypalanie aktywne DPF. Na podstawie odczytów z czujników różnicy ciśnień (mierzących stopień zapełnienia filtra), sterownik celowo podnosi temperaturę spalin, np. poprzez dotrysk dodatkowej dawki paliwa w suwie wydechu. To paliwo zapala się dopiero w układzie wydechowym, podgrzewając filtr do wymaganej temperatury i inicjując proces spalania sadzy.

Popiół – zabójca filtra DPF

Ważnym jest, aby odróżnić sadzę od popiołu. Sadza to węgiel, który można spalić podczas regeneracji. Popiół to niepalne pozostałości pochodzące z dodatków uszlachetniających w oleju silnikowym oraz, w mniejszym stopniu, z samego paliwa. Proces regeneracji usuwa sadzę, ale popiół pozostaje w filtrze na stałe, stopniowo zmniejszając jego pojemność i skuteczność. To właśnie dlatego stosowanie odpowiedniego oleju silnikowego jest absolutnie niezbędne dla żywotności DPF. Należy używać wyłącznie olejów typu low SAPS (o niskiej zawartości popiołów siarczanowych, fosforu i siarki). Stosowanie nieodpowiedniego oleju drastycznie przyspiesza proces zapychania filtra popiołem, prowadząc do jego nieodwracalnego uszkodzenia.

Różnice między DPF a FAP

Choć cele są te same, istnieją dwa główne typy filtrów. Filtry „suche” (DPF), stosowane przez większość producentów (np. grupa VAG, BMW), opierają się wyłącznie na wysokiej temperaturze do regeneracji. Z kolei grupa PSA (Peugeot, Citroën) opracowała system „mokry”, czyli filtr FAP. Jego działanie wspomagane jest przez specjalny płyn do DPF (np. Eolys), który jest automatycznie dawkowany do zbiornika paliwa. Płyn ten zawiera związki ceru, które działają jak katalizator, obniżając temperaturę zapłonu sadzy do około 450°C. Dzięki temu regeneracja FAP może odbywać się częściej, w niższych temperaturach i na krótszych odcinkach, co jest zaletą w warunkach jazdy miejskiej. Wadą tego rozwiązania jest konieczność okresowego uzupełniania płynu i jego wyższy koszt.

DPF wagi ciężkiej

W pojazdach ciężarowych, takich jak ciągniki siodłowe czy autobusy, systemy oczyszczania spalin są znacznie bardziej rozbudowane i muszą sprostać normom Euro 6. Tutaj filtr cząstek stałych niemal zawsze współpracuje z systemem SCR (Selektywna Redukcja Katalityczna), który odpowiada za neutralizację tlenków azotu (NOx) przy użyciu płynu AdBlue. W ciężarówkach DPF jest pierwszym etapem – wyłapuje sadzę, a oczyszczone z niej spaliny trafiają do katalizatora SCR. Warunki pracy silników w transporcie długodystansowym (długie trasy, stałe, wysokie obciążenie) są idealne do pasywnej regeneracji DPF. Problemy pojawiają się w pojazdach pracujących w cyklu miejskim lub budowlanym (śmieciarki, betonomieszarki). W takich przypadkach stosuje się regenerację statyczną (lub serwisową), którą kierowca może uruchomić manualnie na postoju. Pojazd utrzymuje wtedy podwyższone obroty przez kilkadziesiąt minut, aby wymusić wypalenie filtra. Systemy te są projektowane z myślą o znacznie większych przebiegach i trwałości niż w autach osobowych.

Typowe objawy zapchanego DPF i co robić, gdy się pojawią

Pierwszym sygnałem problemów jest zazwyczaj świecąca lub migająca kontrolka DPF na desce rozdzielczej. Inne objawy zapchanego DPF to zauważalny spadek mocy silnika, przejście w tryb awaryjny, falowanie obrotów oraz zwiększone zużycie paliwa. Gdy kontrolka się zaświeci, nie należy jej ignorować. Zazwyczaj oznacza ona, że filtr osiągnął poziom napełnienia sadzą, przy którym konieczna jest regeneracja aktywna, a warunki jazdy na to nie pozwoliły. W takiej sytuacji należy udać się na przejażdżkę drogą ekspresową lub autostradą, utrzymując przez około 15-20 minut stałą prędkość i podwyższone obroty (zwykle 2000-2500 obr./min), aby umożliwić systemowi przeprowadzenie pełnego cyklu wypalania.

Profesjonalne czyszczenie, czy wymiana – co się bardziej opłaca?

Gdy filtr jest zapchany popiołem do tego stopnia, że regeneracja nie przynosi efektu, stajemy przed wyborem: czyszczenie lub wymiana. Wymiana na nowy, oryginalny filtr to wydatek rzędu kilku, a nawet kilkunastu tysięcy złotych. Znacznie tańszą i często równie skuteczną alternatywą jest profesjonalne czyszczenie. Istnieje kilka metod, jednak za najskuteczniejszą i najbezpieczniejszą dla wkładu filtra uważa się czyszczenie hydrodynamiczne. Polega ono na płukaniu filtra wodą pod wysokim ciśnieniem w specjalistycznej maszynie, co pozwala na usunięcie niemal 100% nagromadzonego popiołu i sadzy, przywracając filtrowi fabryczną sprawność.

Zobacz: Czyszczenie filtrów DPF w Grupie DBK

Jak dbać o DPF, aby służył jak najdłużej?

Żywotność filtra DPF zależy w dużej mierze od stylu eksploatacji pojazdu i dbałości o ogólny stan techniczny silnika. Podstawą jest stosowanie oleju silnikowego niskopopiołowego zgodnego ze specyfikacją producenta. Należy dbać o sprawność układu wtryskowego, turbosprężarki i zaworu EGR, ponieważ ich awarie prowadzą do nadmiernej produkcji sadzy. Warto unikać eksploatacji diesla wyłącznie na bardzo krótkich, miejskich trasach, które uniemożliwiają skuteczną regenerację. Od czasu do czasu warto pozwolić silnikowi popracować pod większym obciążeniem. Szybka reakcja na pierwsze sygnały ostrzegawcze i regularny serwis to najlepszy sposób na uniknięcie kosztownych problemów z filtrem cząstek stałych i zapewnienie mu długiej, bezawaryjnej pracy.