Co to jest filtr DPF?

DPF w walce o czyste powietrze

   Popularna opinia o tym, że silniki wysokoprężne samozapłonowe, czyli, innymi słowy, diesle, charakteryzują się znacznie większą emisją trujących gazów i cząsteczek, niż silniki benzynowe, znalazła swoje potwierdzenie w naukowych badaniach. Produkcja tlenków azotu i sadzy jest znacznie większa podczas spalania oleju napędowego, co spowodowało konieczność zastosowania specjalnych technik redukcji emisji spalin. Rozwiązaniem tym, mającym na celu spełnienie wyśrubowanych norm emisji spalin EURO, stał się filtr DPF. Akronim DPF w języku polskim oznacza nie mniej, nie więcej tylko filtr cząsteczek stałych (Diesel Particule Filter). Filtr ten znany jest również pod nazwami GPF oraz FAP, zależnie od kraju pochodzenia. Zaznaczmy również, że posiadaczami filtra DPF jest benzyna jak również diesel. 

Celowość wykorzystania filtrów cząstek stałych

O katalizatorze w samochodzie słyszał chyba każdy. W zasadzie jego właściwa nazwa to reaktor katalityczny i jest to standardowy element wyposażenia pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi. Jednak z racji wprowadzenia restrykcyjnych norm EURO IV w 2005 roku, sama obecność katalizatora w samochodach z silnikiem diesla przestała wystarczać do osiągnięcia pułapów dopuszczających auta do korzystania z dróg publicznych. Stąd wielka popularyzacja układów posiadających prócz katalizatora również filtr DPF, który, mimo że wykorzystywany w motoryzacji jest dopiero od 1996 roku, obecnie zyskuje wyjątkową popularność (również z racji braku możliwości zastąpienia go równie wydajnym i ergonomicznym rozwiązaniem).

Układ DPF – Diesel Particule Filter

 Jak każdy filtr, DPF charakteryzuje się bardzo dużą powierzchnią przy zachowaniu rozsądnych rozmiarów. Sam filtr i jego wewnętrzne ścianki zbudowany jest najczęściej z perforowanego metalu, odpowiedniej metalowej siatki, papieru lub materiałów ceramicznych, których odpowiednia porowatość zapewnia filtrowanie gazów wydechowych. Najważniejszym zadaniem filtra DPF jest wyeliminowanie z gazów spalinowych sadzy i tlenków węgla, które są niebezpieczne dla człowieka nawet w niewielkim stężeniu w powietrzu. Od budowy i wykorzystanych materiałów w konstrukcji DPF zależy również cena filtra DPF.  Warto tutaj wspomnieć, że filtry DPF nie zapewniają ochrony przed stosunkowo dużą emisją tlenków azotu NOx, a co w przypadku braku redukcji eliminuje samochody z dopuszczenia do ruchu. Dlatego też, prócz filtra DPF powinniśmy się spodziewać w samochodach wyposażonych w silnik Rudolfa Diesla również układu katalitycznej redukcji spalin, znanego jako SCR.

SCR, czyli mocznik w służbie ludzkości

 Dzięki wykorzystaniu 32,5% wodnego roztworu mocznika wtryskiwanego bezpośrednio w strumień gorących spalin udało się sprawić, że diesle nigdy do tej pory nie były tak czyste. Pierwotnie plany redukcji emisji NOx zawierały się w wykorzystaniu amoniaku, który będąc w wysokiej powinowatości do tlenków azotu, doskonale wiązał się z cząsteczkami NOx i do atmosfery trafiał jako obojętny dla środowiska azot i parę wodną. Jednak takie rozwiązanie sprawiłoby, że każdy samochód wyposażony w podobny układ, ze zbiornikiem pełnym trującego amoniaku, stałby się jeżdżąca bombą chemiczną, która w przypadku poważniejszej kolizji lub wypadku mogłaby okazać się groźniejsza od samej stłuczki. Stąd też wykorzystanie mocznika, który pod wpływem temperatury rozpada się między innymi na amoniak, który już doskonale radzi sobie z NOx. Układ taki nosi nazwę SCR, czyli katalitycznej redukcji spalin.

DPF do wymiany?

 Od września tego roku, obecność filtra GPF/DPF/FAP jest w samochodach z silnikiem diesla obowiązkowa. Jego brak powoduje odebranie homologacji i niedopuszczenie auta do jazdy. Jest to więc bardzo ważny element konstrukcji układu wydechowego. Biorąc również pod uwagę, że jak każdy filtr, jest elementem eksploatacyjnym, powinniśmy zwracać baczną uwagę na jego kondycję. Wśród wspomnianych materiałów wykorzystywanych w konstrukcji filtrów cząstek stałych w samochodach, tylko papierowe nie mają możliwości regeneracji. Pozostałe, czyli zarówno metalowe, jak i ceramiczne filtry DPF można regenerować. Odbywa się to na dwa sposoby. Pierwszym jest sposób samoczynny. W nowoczesnych samochodach z silnikiem diesla współpracujący sterownik silnika i sonda lambda są w stanie określić, kiedy zapchany filtr DPF przestaje działać z deklarowaną wydajnością (która powinna oscylować od 100% do minimum 85%). Wtedy to w układzie wtryskowym wprowadzane są odpowiednie korekty dla dawek wtrysku i ich ilości. Mianowicie dodatkowo podawana jest dawka w paliwa w suwie wydechu, co sprawia, że dochodzi do pozakomorowego spalania oleju napędowego. Jest to pożądane, ponieważ temperatura w filtrze DPF podnosi się wtedy powyżej 600 stopni Celsjusza i zgromadzona wewnątrz filtra sadza zaczyna się wypalać – stąd i popularne określenie "wypalania DPF-a", które kryje pod sobą właśnie regenerację samoczynną. Jeśli jednak podobnej możliwości regeneracji nie posiada nasz samochód, konieczne będzie skorzystanie z usług specjalistycznych serwisów i warsztatów samochodowych zajmujących się regeneracją filtrów dpf.