Czym jest i jak działa filtr dpf
Filtr cząstek stałych, znany powszechnie jako filtr DPF (Diesel Particulate Filter), stał się istotnym elementem współczesnych samochodów z silnikiem diesla. Powstał w odpowiedzi na rosnącą świadomość ekologiczną oraz zaostrzenie norm emisji spalin. Koncepcja filtra DPF wywodzi się z lat 80., gdy naukowcy zauważyli, że cząstki stałe wydobywające się z rur wydechowych samochodów są niebezpieczne dla zdrowia ludzi i środowiska. W wyniku dalszych badań nad redukcją zanieczyszczeń, zainicjowano tworzenie systemów pozwalających na ograniczenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery.
Zasada działania filtra DPF
Filtr DPF, czyli filtr cząstek stałych, to element układu wydechowego zaprojektowany specjalnie do wychwytywania i zatrzymywania cząstek stałych, które powstają podczas spalania oleju napędowego w silnikach diesla. Jego działanie opiera się na zatrzymywaniu drobinek sadzy, popiołów i innych cząstek, które w zwykłych warunkach mogłyby przedostawać się do atmosfery, przyczyniając się do zanieczyszczenia powietrza.
Filtr DPF wykonany jest z wytrzymałych materiałów ceramicznych o wysokiej porowatości, zazwyczaj w formie monolitu o strukturze plastra miodu. Taka konstrukcja pozwala na maksymalne wykorzystanie powierzchni, przez którą przepływają spaliny. Cząstki stałe osadzają się na ściankach wewnątrz filtra, a czyste spaliny mogą swobodnie przepływać na zewnątrz. Kluczowym elementem działania filtra jest jednak proces jego regeneracji, który pozwala na regularne usuwanie nagromadzonych zanieczyszczeń, co zapobiega zapychaniu filtra i umożliwia jego dalszą efektywną pracę.
Budowa filtra DPF
Standardowy filtr DPF zbudowany jest z ceramicznego monolitu o strukturze plastra miodu, pokrytego tlenkiem aluminium lub krzemionki. Struktura ta pozwala na przepływ spalin przez pory, w których zatrzymywane są cząstki stałe. W celu zwiększenia wydajności stosuje się także powłoki katalityczne, które pomagają przyspieszyć proces spalania sadzy podczas regeneracji.
Historia stosowania filtrów DPF w samochodach
Pierwsze filtry DPF stosowane były eksperymentalnie na początku lat 80., jednak dopiero w latach 90. zaczęto je wprowadzać na szerszą skalę w pojazdach użytkowych, a później także osobowych. Przełomem były lata 2000., kiedy nowe normy emisji wprowadzone w Europie i Stanach Zjednoczonych wymusiły stosowanie filtrów DPF w większości nowo produkowanych samochodów diesla.
Wpływ stosowania filtrów DPF na środowisko
Stosowanie filtrów DPF ma pozytywny wpływ na środowisko, ponieważ znacznie redukuje emisję szkodliwych cząstek stałych, które mogą przedostawać się do powietrza, gleby i wód. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko występowania chorób układu oddechowego oraz ogranicza się negatywne skutki smogu w miastach. Filtry DPF przyczyniają się również do poprawy jakości powietrza, co jest istotne zwłaszcza w dużych aglomeracjach.
Wymogi prawne dotyczące stosowania filtrów DPF
W Stanach Zjednoczonych
Przepisy EPA (Environmental Protection Agency) wymagają stosowania filtrów DPF w pojazdach diesla od 2007 roku. Wprowadzone regulacje miały na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń poprzez wprowadzenie standardów określających maksymalne dopuszczalne poziomy emisji.
W Unii Europejskiej
Wymogi związane z filtrami DPF wprowadzono w ramach norm emisji Euro. Od 2009 roku, wraz z normą Euro 5, obowiązuje nakaz montażu filtrów DPF w nowych pojazdach z silnikami diesla, a kolejna norma, Euro 6, wprowadziła jeszcze bardziej rygorystyczne limity.
W Chinach
Przepisy dotyczące emisji cząstek stałych wprowadzono później niż w Europie i USA. Od 2021 roku obowiązuje norma China 6, która nakłada wymogi stosowania filtrów DPF w pojazdach diesla, co stanowi część działań chińskiego rządu mających na celu walkę ze smogiem i zanieczyszczeniem powietrza.
Co ile powinno wymieniać się filtr DPF
Żywotność filtra DPF zależy od stylu jazdy, warunków eksploatacji oraz rodzaju regeneracji. Filtry mogą wytrzymać od 120 do 200 tysięcy kilometrów, jednak w niektórych przypadkach wymagają wcześniejszej wymiany. Warto monitorować stan filtra za pomocą diagnostyki komputerowej, co pozwoli na ustalenie momentu, w którym wymiana staje się konieczna.
Regeneracja filtra DPF
W filtrach DPF wyróżnia się dwa główne rodzaje regeneracji: pasywną i aktywną.
Regeneracja pasywna
Zachodzi w sposób naturalny, gdy temperatura spalin osiąga wysoką wartość (zwykle powyżej 350°C) – co jest typowe podczas długotrwałej jazdy autostradą lub w stałych wysokich prędkościach. Wówczas cząstki sadzy zgromadzone w filtrze samoistnie spalają się, zamieniając się w dwutlenek węgla. Proces ten jest efektywny i przebiega bez ingerencji systemu, a także bez konieczności dodatkowego zużycia paliwa.
Regeneracja aktywna
Ma miejsce, gdy warunki pracy silnika nie pozwalają na osiągnięcie temperatury koniecznej do rozpoczęcia regeneracji pasywnej – np. podczas częstego zatrzymywania się i ruszania w ruchu miejskim. Wówczas komputer sterujący pracą silnika aktywuje proces regeneracji poprzez zwiększenie temperatury spalin. W systemie może pojawić się dodatkowy wtrysk paliwa lub działanie katalizatora, co podnosi temperaturę w filtrze do poziomu umożliwiającego spalenie sadzy. Proces regeneracji aktywnej jest zazwyczaj sygnalizowany przez kontrolkę na desce rozdzielczej, która informuje kierowcę o konieczności kontynuowania jazdy, aby zakończyć proces regeneracji.
W niektórych przypadkach stosuje się także tzw. regenerację wymuszoną, wykonywaną przez mechanika przy użyciu specjalistycznego sprzętu diagnostycznego, gdy poziom zanieczyszczenia filtra jest tak wysoki, że uniemożliwia uruchomienie regeneracji samoczynnej. Proces ten odbywa się w kontrolowanych warunkach warsztatowych, gdzie filtr jest czyszczony poprzez doprowadzenie wysokiej temperatury i dodatkowego strumienia powietrza lub przy użyciu specjalistycznych preparatów chemicznych.
Efektywne działanie filtra DPF oraz odpowiednia praca systemu regeneracji przyczyniają się do wydłużenia żywotności filtra i ograniczenia emisji zanieczyszczeń. System monitorujący filtr śledzi poziom jego zapełnienia i odpowiednio aktywuje regenerację, dzięki czemu filtr może skutecznie funkcjonować przez wiele tysięcy kilometrów bez konieczności interwencji.
Po czym poznać, że filtr DPF jest zapchany?
Objawy zapchanego filtra DPF to przede wszystkim spadek mocy silnika, zwiększone zużycie paliwa oraz częste uruchamianie regeneracji. Kierowcy mogą również zauważyć zapaloną kontrolkę filtra DPF na desce rozdzielczej. Gdy filtr jest silnie zanieczyszczony, regeneracja może nie przynieść oczekiwanego rezultatu, co będzie wymagało jego wymiany lub profesjonalnego czyszczenia.
ZOBACZ RÓWNIEŻ: