Filtr cząstek stałych - informacje podstawowe oraz regeneracja i usuwanie filtrów

W pojazdach zasilanych dieslowskimi jednostkami napędowymi, w układach wydechowych montowane są filtry cząstek stałych, czyli tak zwane filtry DPF. Zadaniem tych elementów jest usuwanie cząstek sadzy i popiołu ze spalin. Okazuje się, że wielu posiadaczy pojazdów ma problemy z takimi elementami.

Filtry DPF są stosowane od 1980 roku, jednak w samochodach zamontowano je po raz pierwszy w 1996 roku. Dzięki ich zastosowaniu możliwe było pozbycie się czarnego dymu, który wydostawał się z rur wydechowych pojazdów z silnikami wysokoprężnymi. Aby usunąć jak najwięcej cząstek stałych i szkodliwych substancji, filtry DPF są stosowane razem z innymi elementami oraz układami odpowiadającymi za zmniejszanie ich liczby, takimi jak katalizatory oxicat, DeNOx czy też w katalizatorach czterofunkcyjnych.

Duża ilość cząstek stałych oraz trujących substancji będących produktami spalania paliwa w silnikach wysokoprężnych sprawia, że takie jednostki napędowe nie są zgodne z rygorystyczną normą EURO 4 dotyczącą emisji spalin. Silniki takie bez filtrów cząstek stałych są zgodne jedynie z normą EURO 3.

Zasada działania filtrów cząstek stałych

Filtr DPF to struktura przestrzenna charakteryzująca się duża powierzchnią całkowitą ścianek. Sadza i inne szkodliwe cząstki osadzają się na porowatych ścianach lub włóknach filtra. Są one wykonane z metalu, materiałów ceramicznych lub specjalnego typu papieru (papier stosowany jest wyłącznie w filtrach jednorazowych). Prawidłowo działający filtr cząstek stały powinien charakteryzować się wydajnością na poziomie 85-100% co oznacza, że do środowiska nie będzie przedostawać się więcej niż 15% szkodliwych cząstek stałych.

Samoczynna regeneracja filtrów DPF

Cząstki sadzy i inne szkodliwe substancje gromadzące się w filtrze DPF stopniowo sprawiają, że filtr się zapycha i traci swoją wydajność. W niektórych samochodach stosowane są filtry jednorazowe, które należy wymienić po ich zapełnieniu. W bardziej zaawansowanych technologiach stosowana jest metoda katalitycznego spalania sadzy, gdy filtr osiągnie odpowiednio wysoki poziom temperatury (powyżej 600 stopni Celsjusza). Jest to tak zwany system regeneracji pasywnej.

Warto też dodać, że stosowane są technologie regeneracji aktywnej. Przykładem jest czasowa zmiana trybu pracy jednostki napędowej, w wyniku której emitowana jest większa ilość dwutlenku azotu utleniającego sadzę zgromadzoną w filtrze. Inny sposób regeneracji aktywnej to okresowe podgrzewanie filtra przy pomocy płomienia mieszanki wtryskiwanej do niego. Dzięki takiej metodzie sadza się spala. Warto jednak dodać, że w większości przypadków samodzielna regeneracja filtra jest możliwa po przejechaniu około 20-30 kilometrów z odpowiednią prędkością i przy właściwych obrotach silnika.

Do grona szkodliwych i trujących cząstek stałych zalicza się również popiół będący produktem spalania oleju i dodatków do paliw. Może być on również związany ze zużyciem silnika czy też jego korozją. W porównaniu z sadzą, popiół nie zostaje spalony do stanu gazowego w procesach regeneracji i będzie się on gromadził w filtrze cząstek stałych. W związku z tym występują sytuacje, w których poziom zapełnienia filtra zwiększa się bez możliwości odwrócenia takiego stanu rzeczy. Jednocześnie maleją wówczas okresy pomiędzy kolejnymi regeneracjami. Gdy filtr osiągnie wysoki poziom zapełnienia popiołem, który nie pozwala na oczyszczanie, wówczas komputer informuje o błędzie układu oczyszczania spalin. W takim wypadku jedynym rozwiązaniem jest wymiana filtra lub jego regeneracja w warsztacie poza pojazdem.
Regeneracja i oczyszczanie filtrów DPF w warsztacie

Jedną ze skuteczniejszych i sprawdzonych metod zewnętrznej regeneracji i oczyszczania filtra cząstek stałych jest wypalanie w specjalistycznym piecu indukcyjnym. Eksperci uważają, że gwarantuje ona 99% skuteczność oczyszczania. Temperatury w piecu sięgają poziomu 700 stopni Celsjusza. Proces ten polega na demontażu filtra z pojazdu i wstępnym usunięciu cząstek sadzy. Pozostałe zanieczyszczenia są wypalane w piecu. Dzięki temu odetkane zostaną kanaliki filtra. Dzięki tej metodzie cząstki zalegające w kanalikach są wypalane równomiernie, zmniejsza się ilość wydalanych spalin, a filtra działa prawie tak samo jak nowy.

Prawidłowo i bezpiecznie wykonana metoda wypalania w piecu indukcyjnym zapewnia wieloletnie działanie filtra bez żadnych problemów. Ta zaawansowana technologia nie jest szkodliwa dla ścianek ceramicznych i innych elementów filtra, które mogą zostać uszkodzone, np. w przypadku regeneracji poprzez zastosowanie środków chemicznych lub wody pod wysokim ciśnieniem.

Standardowa procedura regeneracji poprzez wypalanie dzieli się na kilka etapów. Na początku filtr jest demontowany i ważony. Fachowcy sprawdzają stan jego zużycia, zapchanie kanalików, itp. Po wykonaniu wszystkich testów i czyszczeniu wstępnym filtr trafia do pieca, w którym przeprowadzany jest proces wypalania w temperaturze około 650 stopni Celsjusza. Po końcowym czyszczeniu filtr przechodzi testy. Jeśli stan jego oczyszczenia sięga poziomu zbliżonego do 100% to jest on gotowy do użycia. Jeśli poziom ten jest niższy, wówczas filtr ponownie trafia do pieca.

Usuwanie filtra DPF

Zapchany filtr będzie powodował utratę mocy silnika. Ma on również negatywny wpływ na układ paliwowy, zwiększa ciśnienie oleju w silniku, osłabia smarowanie, a nawet może doprowadzić do zatarcia jednostki napędowej. W związku z powyższym niektórzy użytkownicy samochodów decydują się na całkowite usunięcie takiego filtra, żeby raz na zawsze pozbyć się problemu. Wykonanie takiej czynności nie jest zalecane w samochodzie z gwarancją. Usuwanie filtra w domowych warunkach również nie pomoże. Filtr jest bowiem połączony z czujnikami komputera, który steruje pracą silnika. W związku z tym niezbędne jest zastosowanie emulatora lub wgranie nowego sterownika do komputera, który pozwoli na eksploatację auta bez filtra DPF.

Emulator to mały element elektroniczny wysyłający do sterownika silnika takie same sygnały jak filtr DPF. Cena montażu takiego elementu i usunięcia filtra to poziom około 1500-2500 zł. Można też wgrać specjalny program pozwalający na użytkowanie silnika bez filtra DPF. Cena jest w tym przypadku podobna do usługi z emulatorem.

Emulator wydaje się być lepszym rozwiązaniem, ponieważ zawsze można go zdemontować i powrócić do filtra. Dodatkowo jego montaż nie oznacza nadmiernego ingerowania w elektronikę pojazdu. Nowy program sterujący wiąże się już z ograniczeniami. Na przykład po awarii, gdy trzeba zainstalować nowe oprogramowanie, może ono przywrócić ustawienia początkowe uwzględniające filtr, itp. Warto zapamiętać, że usuwanie filtra jest wykonywane na własną odpowiedzialność. Auta bez filtrów są bardziej szkodliwe dla ludzi i środowiska. Usuwanie takich filtrów jest nielegalne w Polsce, ale jak na razie nie jest karane. W krajach, takich jak Niemcy czy też Austria usunięcie filtra cząstek stałych wiąże się z karą na poziomie kilku tysięcy Euro.