Sposoby regeneracji filtra DPF

Czy znasz sposoby regeneracji filtra DPF, które bazują na wypaleniu z jego wnętrza sadzy aktywnie bądź pasywnie? Jeżeli nie, w tym artykule postaraliśmy się je opisać jak najbardziej szczegółowo.

Dla poprawnego działania układu filtracji spalin niezbędne jest prowadzenie procesów regeneracji w sposób ciągły lub okresowy. Regenerację oczywiście rozumiemy tutaj nie poprzez czyszczenie w serwisie, ale poprzez dopalanie sadzy oraz zgromadzonych zanieczyszczeń.

Mówiąc ogólnie, współcześnie spotykane metody regeneracji DPF (rozumianej jako wypalanie sadzy) można podzielić na te, które są realizowane w sposób ciągły lub okresowy, a przy tym sam proces wypalania może być realizowany z zastosowaniem środków aktywnych lub pasywnych. W kolejnych częściach niniejszego artykułu przedstawimy szczegóły wszystkich elementów zaprezentowanej klasyfikacji.

1. Regeneracja filtra cząstek stałych - aktywna czy pasywna?

Wymienione w nagłówku akapitu sposoby na przeprowadzenie regeneracji filtra DPF/FAP nieco różnią się od siebie.

W przypadku systemów aktywnych niezbędne jest dostarczanie do układu energii umożliwiającej dodatkowe podgrzewanie gazów spalinowych silnika przed filtrem DPF. Jak wygląda to natomiast w systemach regeneracji pasywnej? Wykorzystują one procesy katalitycznego obniżania temperatury temperatury niezbędnej do zainicjowania oraz dalszego prowadzenia wypalania nagromadzonych w filtrze cząstek stałych PM.

Prowadzona za pomocą metod pasywnych regeneracja DPF jest zazwyczaj realizowana w sposób ciągły. Przebieg regeneracji nie może być ciągły wówczas, gdy do zainicjowania i podtrzymywania go stosowany jest dodatek typu FBC.

Podczas stosowania metod regeneracji aktywnej proces utleniania sadzy w filtrze cząstek stałych DPF jest inicjowany poprzez stworzenie warunków, głównie termicznych, optymalnych jej przeprowadzeniu.

2. Wypalanie DPF | Co to jest katalizator?

Na początku tej części artykułu chcemy uściślić, że katalizator, o którym mowa w nagłówku, nie jest elementem układu wydechowego przypominającym swoją budową filtr cząstek stałych. Odpowiedzialny za neutralizację szkodliwych składników spalin reaktor katalityczny nie będzie dziś przedmiotem naszych rozważań, ponieważ chcemy skoncentrować się na katalizatorach rozumianych jako dodatki do paliw zawierające metale. W kontekście filtrów cząstek stałych DPF są to katalizatory utleniania sadzy. Jaka jest ich rola i czy w ogóle są potrzebne we współczesnych Dieslach? Sprawdź to razem z nami!

- Po co do regeneracji filtra DPF potrzebne są katalizatory?

Mechanizm działania substancji będących katalizatorami jest bardzo złożony, co owocuje faktem, że nie został jeszcze do końca zbadany. Istnieją jednakże przypuszczenia, że metale pierwszej i drugiej grupy układu okresowego mogą swoim działaniem zapobiegać tworzeniu się cząsteczek sadzy. W porównaniu do nich metale grup przejściowych działają nieco później, na etapie tworzenia sadzy i wówczas katalizują jej wypalanie we wnętrzu filtra cząstek stałych.

Metale pełniące funkcje katalityczne występują jako składnik spalin w odmiennych stanach. Postać siarczanów przyjmuje chociażby ołów i sód, natomiast mangan, miedź lub cer przyjmują postać tlenków.

Wspomagające wypalanie DPF dodatki metaliczne określane jako FBC mogą katalizować zarówno regenerację stochastyczną, jak i równowagową.

- Mechanizmy katalitycznego utleniania sadzy

Aktualnie wyróżnia się dwa mechanizmy katalitycznego utleniania cząsteczek węgla w postaci sadzy i są nimi:

1. 1. Mechanizm uwzględniający przeniesienie elektronów.
      Procedura ta polega na tworzeniu się wiązań koordynacyjnych pomiędzy jonami metalu i wiązaniami typu węgiel-węgiel. Powoduje to osłabienie tych wiązań i dzięki temu mogą one z większą łatwością wchodzić w reakcje z tlenem.
      
      
   2. Mechanizm uwzględniający przeniesienie tlenu.
      W mechanizmie tym oddziaływania występujące pomiędzy tlenkiem metalu i węglem zawartym w sadzy powodują wzrost aktywności tlenu. Obecny podczas realizacji procedury tlenek metalu może przyłączać dodatkowe atomy tlenu i dzięki temu może tworzyć charakteryzujące się złożonością struktury typu nadtlenkowego bądź też zmieniać stopień utleniania metalu. Poszczególne cykle redoks, jakim ulega tlenek metalu, są donorami aktywowanych atomów tlenu, które wchodzą w reakcje chemiczne z węglem.

Jako podstawowy cykl utleniania sadzy uznać należy redukcję tlenku metalu węglem. Prowadzi ona do powstawania cząsteczek tlenu lub dwutlenku węgla.

Innym procesem utleniania, który może zachodzić w trakcie wypalania sadzy, jest reakcja konwersji tlenku węgla do CO₂. Rolę bardzo efektywnych katalizatorów w tym procesie pełnią często niektóre tlenki metali, na przykład tlenek miedzi.

Warto tutaj dodać, że stężenie tlenku węgla w spalinach gromadzonych wewnątrz kordierytowego filtra ma istotny wpływ na proces regeneracji z powodu właściwości redukujących tlenek węgla CO. Substancja ta może utrudniać reakcję chociażby poprzez redukcję tlenku żelaza lub przejściowe tworzenie układów kompleksowych typu karbonylki.

Satysfakcjonujące efekty współdziałania związków miedzi i żelaza w dodatku regeneracyjnym filtra cząstek stałych DPF mogą wiązać się także z oddziaływaniem jonów miedzi i żelaza lub ich tlenków w sposób bezpośredni. Należy podkreślić, że podobne procesy mogą zachodzić także na powierzchni monolitu DPF z odpowiednim pokryciem metalicznym. Warto wiedzieć, że używanie katalizatorów w postaci dodatków do paliwa jest uznawane za korzystniejsze, ponieważ umożliwiają one dużą dyspersję cząstek katalizatora. Z tego faktu wynika, że powierzchnia kontaktu katalizatora ze spalinami jest duża.

W przypadku katalizatorów, które są nanoszone na strukturę wkładu filtra cząstek stałych, istotną rolę odgrywa także wzrost oporów przepływu przez DPF. Jest on związany właśnie z naniesieniem warstwy metalicznej.

3. Filtr DPF | Wypalanie pasywne

Pasywna regeneracja DPF, którą zazwyczaj określa się mianem wypalania podczas jazdy, jest w gruncie rzeczy dość skomplikowanym procesem i postaramy się teraz jak najdokładniej opisać jego możliwy przebieg oraz właściwości.

Aktualnie stosuje się metody pasywnej regeneracji DPF takie, jak:

• CRT - ciągłe utlenianie sadzy z wykorzystaniem NO₂ - metoda opracowana przez Johnson Matthey;
• ciągłe utlenianie sadzy z wykorzystaniem NO₂ - metoda opracowana przez Engelhard;
• zastosowanie dodatków FBC do paliwa.

W kolejnych częściach tekstu przybliżymy Ci szczegóły charakteryzujące wymienione metody regeneracji DPF.

- CRT - ciągłe utlenianie sadzy z wykorzystaniem dwutlenku azotu

Ta metoda, która została opisana przez Johnson Matthey, zakłada, że dwutlenek azotu NO₂ jest wytwarzany w gazach wylotowych jednostki napędowej dzięki zastosowaniu katalizatora utleniającego DOC. W tych okolicznościach emisja dwutlenku azotu musi być monitorowana i obowiązkowo należy wziąć pod uwagę jej ograniczenia. Utlenianie sadzy w filtrze cząstek stałych DPF jest możliwe wówczas, gdy gazy wylotowe z silnika osiągną temperaturę mieszczącą się w przedziale od 320 do 450 stopni Celsjusza.

- Ciągłe utlenianie sadzy z wykorzystaniem NO₂ (Engelhard)

Ta metoda pasywnej regeneracji DPF zakłada wykorzystanie katalityczne pokrycie wkładu filtra DPF w przypadku tworzenia dwutlenku azotu. Emisję NO₂ także należy monitorować i wziąć pod uwagę jej ograniczenia. Podobnie, jak w przypadku pierwszej zaprezentowanej przez nas opcji, utlenianie sadzy może zachodzić wówczas, gdy temperatura gazów wylotowych z silnika będzie znajdować się w przedziale temperaturowym od 320 do 450 stopni Celsjusza.

- Pasywna regeneracja DPF z zastosowaniem dodatku do paliwa FBC

Dodatki typu FBC są to środki, które dolewa się do paliwa. Ich zastosowanie pozwala na obniżenie temperatury zainicjowania procesu dopalania sadzy. Efekt ich zastosowania jest istotny, gdyż temperatura może zostać obniżona z 600-650 stopni Celsjusza do 320-400 stopni Celsjusza. Tym samym przyspieszone zostają procesy okresowych regeneracji o charakterze nieciągłym. Metoda regeneracji pasywnej z użyciem środków FBC nie wymaga wykorzystania dwutlenku azotu, a jej główną zaletą jest możliwość stosowania w przypadku gazów spalinowych wykazujących niskie wartości średniej temperatury. Zasadniczą wadą w kontekście zastosowania preparatów FBC jest to, że wraz z popiołami powstającymi z silnikowego oleju smarowego powstają dodatkowe popioły wynikające z faktu spalania owego dodatku, zatem osadów obciążających filtr cząstek stałych jest po prostu więcej.

4. Założenia pasywnej regeneracji DPF

Głównym założeniem regeneracji pasywnej filtra cząstek stałych DPF/FAP jest obniżenie temperatury utleniania sadzy do takiej wysokości, jaka jest osiągana przez gazy spalinowe silnika w czasie jego typowej eksploatacji. Do pasywnej regeneracji filtrów cząstek stałych często są wykorzystywane preparaty Fuel Borne Catalyst FBC zawierające metale jako katalizatory utleniania sadzy. Badania prowadzone nad chemizmem reakcji procesów tworzenia i utleniania sadzy pozwalają przypuszczać, że - jak już wspomnieliśmy - metale należące do pierwszej i drugiej grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych mogą zapobiegać tworzeniu się zarodków sadzy w procesie nukleacji. Przypomnijmy również, że metale należące do grup przejściowych działają w późniejszych etapach tworzenia sadzy, katalizując jej wypalanie we wnętrzu filtra cząstek stałych DPF.

Wbrew pozorom na temat wpływu katalitycznego dodatków popiołowych (a zwłaszcza organometalicznych) na utlenianie i dopalanie cząstek stałych PM jest częstym tematem fachowych opracowań o charakterze badawczym.

W chwili rozpadu dodatku FBC w komorze spalania jednostki napędowej wydzielają się metale bądź tworzone są tlenki metali o odmiennej strukturze. W kolejnym etapie są one wbudowywane w cząstki stałe, które - jak już pewnie wiesz - powstają w procesie spalania oleju napędowego. Składniki cząstek stałych PM mają wówczas bliski kontakt z katalizatorami utleniania i w odpowiednio wysokiej temperaturze mogą ulegać dopalaniu. Dzięki realizacji tego procesu emisja cząstek stałych do atmosfery może zostać znacznie ograniczona. Wśród metali, które kiedykolwiek znalazły zastosowanie w preparatach FBC, wymienić należy:

• żelazo,
• cer,
• miedź,
• stront,
• sód,
• wapń,
• mangan.

5. Regeneracja filtra cząstek stałych DPF w warunkach kontrolowanych

Istotnym zagadnieniem okazuje się także regeneracja filtrów cząstek stałych DPF w kontekście ewentualnych nieprawidłowości w jej przebiegu. Często dodatki, które mają za zadanie ograniczać emisję cząstek stałych, równocześnie są katalizatorami wspomagającymi regenerację DPF. Polega ona na ciągłym bądź losowym (inaczej mówiąc: stochastycznym) wypalaniu dużych zawartości sadzy zgromadzonej we wnętrzu filtra cząstek stałych. Stochastyczna regeneracja filtra DPF może wystąpić już nawet w temperaturach rzędu 200 stopni Celsjusza, a nawet mogą być to temperatury nieco niższe. Często okazują się one niewystarczające do uzyskania w pełni kontrolowanej, równowagowej regeneracji. Procedura spełniająca te kryteria może zajść w wyższych temperaturach, przykładowo mieszczących się w przedziale 400-420 stopni Celsjusza.

6. Kiedy występuje losowa regeneracja filtra DPF?

Losowa, inaczej mówiąc stochastyczna regeneracja filtra cząstek stałych DPF może wystąpić już w tak niewysokiej temperaturze, jak 200 stopni Celsjusza, jednakże warto wyróżnić inne okoliczności jej występowania. Mamy z nią do czynienia zazwyczaj przy wysokich ciśnieniach zlokalizowanych w układzie wylotowym przed filtrem cząstek stałych DPF/FAP. Wysokie wartości ciśnienia są powodowane dużymi obciążeniami filtra wynikającymi z dużych ilości cząstek stałych w jego wnętrzu.

Regeneracja losowa filtra DPF jest inicjowana poprzez zapłon SOF, a jej przebieg można opisać jako gwałtowny, trudny do kontrolowania, wyzwalający dodatkowo duże ilości ciepła. Procedura regeneracji stochastycznej DPF często prowadzi do nadmiernych, miejscowych obciążeń termicznych monolitu ceramicznego. Są one szczególnie niebezpieczne, gdyż mogą spowodować uszkodzenia wkładu filtra cząstek stałych w postaci stopienia lub popękania wkładu.

7. Pasywne wspomaganie regeneracji DPF - jakie są sposoby?

Alternatywne rozwiązanie wspomagania regeneracji filtra cząstek stałych DPF zakłada zastosowanie warstwy katalitycznej (składającej się najczęściej z platyny, ceru lub wanadu. Owa powłoka pokrywa powierzchnię ścianek ceramicznego wkładu filtra. Jeżeli w danym filtrze cząstek stałych DPF zastosowana została powłoka z metalu szlachetnego, temperatura wystarczająca do zainicjowania procesu regeneracji zostanie obniżona do około 350 stopni Celsjusza, a w skrajnych przypadkach - do 220 stopni Celsjusza.

Rozumiana w ten sposób regeneracja pasywna zachodzi na powierzchni warstwy katalitycznej i jej przebieg jest wolniejszy niż regeneracja, do której stosuje się dodatki do paliw FBC. Fakt ten wymusza utrzymywanie podwyższonej temperatury gazów wylotowych przez dłuższy czas. Wraz z upływem czasu warstwa katalityczna filtra cząstek stałych zostaje pokryta osadzającymi się na niej cząstkami stałymi PM, a także innego rodzaju osadami, takimi jak popioły oraz niepalne zanieczyszczenia innego rodzaju.

- Cechy pasywnej regeneracji DPF/FAP z dodatkami do paliwa

Charakteryzowany przez nas sposób wspomagania procesu regeneracji filtra cząstek stałych za pomocą powłoki katalitycznej pokrywającej powierzchnię monolitu DPF odznacza się niższą prędkością przebiegu regeneracji, a także wyższą czułością na szkodliwy wpływ siarki zawartej w paliwie. W gronie cech charakterystycznych owego procesu wymienić należy także ograniczenia w zakresie procesu regeneracji wynikające z proporcji emitowanych NOx do cząstek stałych PM. Za istotne uznaje się także dodatkowe wytwarzanie emisji wtórnej dwutlenku azotu.

Warto podkreślić, że stosowanie dodatków FBC umożliwia prowadzenie regeneracji w sposób pełniejszy i całkowity, gdyż sprzyja dyfuzji procesu spalania do przestrzennie rozłożonych w monolitycznym wkładzie DPF warstw cząstek stałych PM. Tym samym formowanie węgla stanowiącego produkt pirolizy paliwa staje się utrudnione.

8. Wypalanie DPF | Jakie dodatki temu sprzyjają?

W procesie wypalania DPF określanego również często jako regeneracja filtra cząstek stałych, wykorzystywane są przede wszystkim dodatki zawierające związki metali, których elektrony o najwyższej energii znajdują się w stanie podstawowym na orbitalach d, czyli występują na wielu stopniach utlenienia. Związki zbudowane z tego typu związków chemicznych mają zdolność do tworzenia złożonych układów kompleksowych, a także często ulegają reakcjom redoks, co jest szczególnie ważne w w przypadku dodatków modyfikujących proces spalania.

Element budujący rdzeń katalizatora FBC to nieorganiczne związki metalu. Struktura owego rdzenia charakteryzuje się złożonością. Warto wiedzieć, że metaliczne dodatki FBC stanowią zazwyczaj układy kompleksowe, w których rdzeń jest otoczony długołańcuchowymi cząsteczkami, których zdolności pozwalają na koordynację metali z wykorzystaniem wolnych par elektronowych bądź wiązań podwójnych.

Rdzeń katalizatora wspomagającego wypalanie sadzy w filtrze cząstek stałych DPF zbudowany jest z cząsteczek, które nie mogą rozpuścić się w oleju napędowym. Z uwagi na ten fakt koniecznością staje się zdyspergowanie utworzonych układów kompleksowych za pomocą dyspergentu organicznego. Jego zadaniem jest umożliwienie rozpuszczenia dodatku FBC w paliwie. Katalizatory FBC odznaczają się dużą stabilnością chemiczną. Co szczególnie istotne, nie mogą one zmieniać właściwości użytkowych i fizykochemicznych oleju napędowego, do którego są aplikowane.

- Od kiedy stosuje się dodatki wspomagające regenerację DPF?

Historia zarówno tworzenia, jak i stosowania stabilnych związków kompleksowych zawierających metale jako dodatki do produktów naftowych sięga lat sześćdziesiątych XX. wieku, co oznacza, że są one obecne na rynku już naprawdę długo i poddano je licznym badaniom.

- Czy wszystkie dodatki do paliw są bezpieczne?

Obok dodatków jednoskładnikowych na rynku dostępne są rozmaite dodatki do paliwa, w których skład wchodzą dwa różne metale, przy czym zawartość jednego z nich jest stosunkowo niewielka i stanowi on wręcz domieszkę. Jako substancje pełniące tę rolę stosuje się zazwyczaj metale wykazujące dwuwartościowość bądź trójwartościowość, a także pierwiastki ziem rzadkich, metale należące do grup przejściowych bądź metale szlachetne. Dodatki do paliwa FBC składające się z metalu głównego oraz z metalu występującego w postaci domieszki zazwyczaj przyjmują postać złożonych tlenków metali.

Zastosowanie dodatków do paliwa FBC w wymiarze komercyjnym bazowało na wykorzystywaniu preparatów bazujących swoim działaniem głównie na metalach takich, jak cer, miedź, mangan, żelazo, platyna, cynk lub stront. Substancje te dawkowane są zwykle w takich ilościach, aby odnotowane stężenie zawartości metalu w oleju napędowym mieściło się w przedziale 1,5-10 mg na 1 kg paliwa. Skoro w tej części artykułu mowa o skuteczności dodatków do paliwa wspomagających regenerację DPF. warto dodać, że niektóre z preparatów mających w składzie wymienione metale, były stopniowo wycofywane z użytku. Było to następstwem chociażby oczywistej toksyczności - to właśnie z tej przyczyny wyeliminowane zostały dodatki, w których składzie zawierał się mangan.

Metalem, którego nie powinno się już stosować jako składnika dodatków FBC do paliwa, jest miedź występująca w różnorodnych związkach chemicznych. Jej wycofanie ma związek z wynikami realizowanych badań, które wykazały, że miedź wspomaga tworzenie dioksyn w obrębie gazów spalinowych.
Obecnie składnikami dodatków wspomagających wypalanie filtra cząstek stałych DPF są zazwyczaj związki bazujące na żelazie, cerze, a także stanowiące połączenie żelaza i ceru. Pierwiastki te występują najczęściej w postaci tlenków, wodorotlenków, naftenianów, karboksylanów, sulfonianów bądź pikrynianów, żelazo natomiast przyjmuje postać ferrocenu oraz jego pochodnych.

9. Kryteria wyboru dodatku DPF do paliwa

Najistotniejsze kryteria, jakimi należy się kierować przy doborze dodatku FBC do danego systemu regeneracji DPF rozumianej jako wypalanie, sprowadzają się do kilku wytycznych, które wymienimy poniżej.

• Pierwszym kryterium jest temperatura wymagana zarówno do zainicjowania, jak i do podtrzymania procesu wypalania sadzy z filtra cząstek stałych DPF. Zgodnie z wymaganymi założeniami, temperatura ta musi uwzględniać również uzyskiwane w układzie wylotowym jednostki napędowej temperatury gazów spalinowych wynikające z samej konstrukcji silnika oraz ze sposobu jego eksploatacji. Ważne jest, by sam proces regeneracji DPF nie powodował istotnego wzrostu zużycia oleju napędowego.
• Po drugie, proces dopalania sadzy musi przebiegać równomiernie i całkowicie w całej objętości filtra cząstek stałych. Równocześnie realizacja procedury musi być w pełni bezpieczna, czyli taka, która nie stwarza żadnych zagrożeń dla DPF wynikających chociażby z jego gwałtownego przegrzania lub miejscowego, nadmiernego wzrostu temperatury.
• Aplikowany do oleju napędowego dodatek FBC nie może wpływać w jakikolwiek sposób na stabilność paliwa bądź na ewentualną zmianę właściwości fizykochemicznych. Co więcej, stosowany dodatek wspomagający wypalanie DPF musi wykazywać kompatybilność z z materiałami, z których został wykonany układ paliwowy w danym modelu pojazdu.
• Zastosowanie dodatku FBC do paliwa może wiązać się z powstawaniem osadów. Bardzo istotne jest, by ewentualne osady nie powodowały uszkodzeń, które mogą dotknąć między innymi tak precyzyjnych i wrażliwych elementów, jakimi są końcówki rozpylaczy wtryskiwaczy paliwa; jak również zawory silnika, pierścienie tłokowe czy też łopatki turbosprężarki. Według prezentowanego kryterium osady powinny pozostawać w postaci stałej i jednocześnie nie przywierać do ścianek komór spalania silnika bez względu na to, w jakich warunkach jednostka napędowa realizuje swoją pracę.
• Pozostałości w postaci popiołów powstające w wyniku spalania dodatków FBC wraz z paliwem nie mogą w żaden sposób oddziaływać chemicznie na materiały, z których wykonany jest zarówno monolit filtra cząstek stałych DPF, jak i obudowa, w której mieści się monolityczny wkład.
• Pozostając w kwestii spalania dodatków FBC w komorach silnika, należy podkreślić, że zarówno produkty spalania, jak i pozostałości po nich, nie mogą powodować powstawania wtórnej emisji NO₂, a także innych składników gazowych takich, jak PAH, furany czy dioksyny.

10. Co zamiast dodatków do paliwa do wypalania DPF?

Interesującą alternatywą dla stosowania dodatków FBC do paliwa jest zastosowanie filtra cząstek stałych, którego wkład charakteryzuje się obecnością powłoki katalitycznej. Rozwiązanie tego typu odznacza się osiąganiem niższych szczytowych temperatur towarzyszących procesowi regeneracji. Warto dodać, że równocześnie proces zachodzi wolniej, niż w przypadku analogicznej sytuacji bazującej na zastosowaniu dodatku FBC.

- Regeneracja filtra cząstek stałych DPF z powłoką katalityczną

Porównując wypalanie filtra cząstek stałych z dodatkiem preparatu typu FBC z wypalaniem bazującym na obecności powłoki katalitycznej, warto mieć na uwadze, że regeneracja DPF z powłoką o właściwościach katalitycznych charakteryzuje się zwiększonymi oporami przepływu. Co ważne, warstwa powłoki katalitycznej może ulegać uszkodzeniom zwłaszcza w sytuacjach, gdy procedury regeneracji są z różnych przyczyn przerywane. Jako użytkownik Diesla z filtrem DPF, którego wkład został wzbogacony powłoką katalityczną, musisz mieć świadomość, że tego typu rozwiązanie w obrębie układu wydechowego wymaga stosowania paliwa o niskiej zawartości siarki. W przeciwnym przypadku kanaliki filtra cząstek stałych mogą zostać przedwcześnie zatkane. Co więcej, użytkowanie filtrów cząstek stałych z powłoką katalityczną wpływa na wytwarzanie emisji wtórnej w postaci dwutlenku azotu NO₂.

Wady środków do wypalania DPF

Dodatki typu FBC do filtrów cząstek stałych DPF zawierają w swoim składzie metale pełniące funkcję katalizatorów utleniających sadzę. Powodują one powstawanie niepalnych popiołów, które wraz z popiołami powstającymi w procesie spalania uszlachetniających dodatków do oleju silnikowego akumulują się w filtrze, ograniczając tym samym jego pojemność roboczą oraz zwiększając opory przepływu gazów przez filtr cząstek stałych DPF.

Fakty te należy brać pod uwagę także w okolicznościach doboru wielkości filtra DPF do danej jednostki napędowej. Jedną z opcji ograniczenia tego problemu jest zastosowanie monolitu filtrującego, w którym otwory w kanalikach są większe na wlocie niż na wylocie. Tego typu rozwiązanie pozwala na większe o około 50% obciążenie filtra DPF cząstkami stałymi przy równoczesnym utrzymaniu oporów przepływu w dopuszczalnych granicach.

Istotne znaczenie dla wielkości oporów przepływu stwarzanych przez gromadzące się w monolicie filtrującym popioły ma również ich rozmieszczenie przestrzenne oraz ewentualne reakcje chemiczne, jakie mogą zachodzić po kontakcie ze strukturą monolityczną. Częstokroć następujący stopniowo wzrost oporów przepływu gazów przez filtr DPF jest wynikiem występowania niepełnych regeneracji. Wówczas masa utlenionych częściowo cząstek stałych pozostaje w kanalikach wlotowych DPF, zakłócając tym samym prawidłowy przebieg kolejnych procesów regeneracji. Zakumulowana we wnętrzu filtrów cząstek stałych niecałkowicie dopalona sadza podlega procesom starzenia, może także wchodzić w niekorzystne interakcje z popiołami. W przypadku wystąpienia tego typu sytuacji późniejsze utlenianie sadzy jest mocno utrudnione.
Okresowa, pełna regeneracja filtra cząstek stałych jej wówczas niezbędna, by zachować jego funkcjonalność i żywotność.

Ignorowanie wymienionych powyżej zjawisk, którym towarzyszy osadzanie się popiołu we wnętrzu filtra cząstek stałych sprawia, że opory przepływu przez filtr DPF narastają bardzo szybko, co w krótkim czasie prowadzi do konieczności regeneracji filtra cząstek stałych w serwisie (np. z zastosowaniem metody wodnej), a w skrajnych przypadkach - do konieczności jego wymiany na fabrycznie nowy podzespół.