Filtr cząstek stałych – czym jest i do czego służy?

Filtr cząstek stałych to jedno z tych urządzeń we współczesnym samochodzie z silnikiem Diesla, które budzi największą grozę. Nie turbosprężarka, nie koło dwumasowe czy wtryskiwacze, tylko właśnie filtr cząstek stałych jest nierzadko najdroższy. Czy naprawdę jest potrzebny i czy da się z nim żyć?

Filtr cząstek stałych jak żaden inny element w samochodzie pokazuje, że współczesne auto z silnikiem Diesla nie jest konstruowane z myślą o jeździe po mieście. To element, który nie wytrzyma długo w takich warunkach, a gdy wymaga wymiany, trzeba się liczyć z ogromnymi wydatkami.

O filtrach cząstek stałych (FAP/DPF) często mówi się, że są niepotrzebnym wymysłem ekologów albo tych producentów samochodów, którzy chcą więcej zarobić na nieświadomym kliencie. Tymczasem za obecność filtrów cząstek stałych w samochodach jesteśmy odpowiedzialni my sami. Gdyby pozostawić silniki Diesla tam, gdzie powinny się znajdować (statki, maszyny budowlane czy rolnicze, autobusy, ciężarówki itp.), DPF nie byłby naszym problemem. Jednak to my, klienci koncernów samochodowych, zapragnęliśmy mieć auta napędzane silnikami wysokoprężnymi, które są szybkie i oszczędne. To nam spodobały się diesle, które współcześnie przeczą same sobie: nierzadko są szybsze od silników benzynowych, a przy tym spalają mniej paliwa. Ekolodzy nie są winni temu, że przy okazji nieoczyszczone spaliny silników Diesla są o wiele bardziej trujące niż benzynowych.

By promować filtr cząstek stałych (FAP) Peugeot umieścił go nawet w nazwie swojego wyścigowego samochodu Peugeot 980 HDi FAP

Duża popularność samochodów z silnikami Diesla sprawiła, że w dużych miastach zrobiło się gęsto od spalin. I to tych najgorszych, z cząstkami stałymi, których najwięcej wytwarzają silniki zasilane olejem napędowym. Niestety, cząstki stałe (sadza) są niezwykle trujące. Co gorsza, cząstki stałe są tak małe, że bez trudu dostają się do naszego układu oddechowego, a nawet krwionośnego. Jedna cząstka po dostaniu się do krwioobiegu może spowodować natychmiastowy zgon (zawał). Nie jest to sytuacja na porządku dziennym, wręcz przeciwnie, ale może się zdarzyć każdemu. Pokazuje to jednak skalę problemu, bo w miastach aż roi się od pojazdów napędzanych silnikami Diesla. W miastach, po których jeździ dużo pojazdów z silnikami Diesla, znacząco wzrasta ryzyko zachorowania na raka, ponieważ cząstki stałe są silnie rakotwórcze. Dlatego powinniśmy raczej dziękować twórcom normy emisji spalin Euro 4 (ograniczyła ona ilość cząstek sadzy pięciokrotnie), a nie wieszać psy na tzw. ekologach.

Filtry cząstek stałych zaczęli stosować na szerszą skalę najpierw Francuzi. Jeszcze w latach 90. można było kupić auto z silnikiem HDi wyposażonym opcjonalnie w FAP. Radykalnie sytuację zmieniła norma Euro 4, wprowadzona w 2005 roku. Wymusiła ona stosowanie filtrów, choć niektórzy producenci tego uniknęli. Po wprowadzeniu normy Euro 5 (2009 rok) nie było już możliwości nieużywania filtrów.

Cząstki stałe silników Diesla są mieszaniną sadzy i rozpuszczonej frakcji organicznej, a także niespalonych węglowodorów. Duża emisja sadzy następuje podczas rozruchu silnika i jego pracy w niskiej temperaturze. Każde mocniejsze otwarcie przepustnicy to również większa emisja sadzy, zwłaszcza na niskich obrotach, gdy do silnika zostaje podana większa dawka paliwa. Ta wiedza ma ogromne znaczenie przy wyborze rodzaju silnika samochodu. Niewiedza natomiast kosztuje bardzo dużo.

Filtry cząstek stałych spełniają dwie zasadnicze funkcje. Pierwszą jest zatrzymywanie cząstek stałych wydobywających się z silnika, a drugą ich wypalanie wewnątrz filtra. Dzięki wypalaniu cząstek filtr ma znacznie dłuższą trwałość, niż gdyby ten proces nie zachodził. Właśnie przez brak wypalania jest tak wiele problemów z eksploatacją tego urządzenia.

Zobacz również: Tylko na Autokult.pl

FAP (z fr. filtre à particules) i DPF (z ang. diesel particulate filter) to dwa najpopularniejsze skróty używane zamiennie jako nazwa filtra cząstek stałych. Jest to zasadniczo proste urządzenie stanowiące część układu wydechowego, zamontowane za katalizatorem. Puszka, w której znajduje się DPF, wykonana jest zwykle z wysokiej jakości stali nierdzewnej. Wewnątrz niej jest już ceramiczny korpus filtra. Wnętrze korpusu to bardzo zagęszczone kanały, ustawione równolegle względem siebie, tworzące siatkę. Kanały są zamknięte z jednej strony, naprzemiennie od strony dolotowej i wylotowej. Dzięki temu spaliny są zmuszone do przebijania się przez ścianki kanałów wlotowych, by przedostać się do wylotowych, zostawiając na ściankach cząstki sadzy.

Ściany kanałów zrobione są z węglika krzemu pokrytego tlenkiem glinu i tlenkiem ceru, a na nich osadzone są cząstki platyny. Platyna to materiał bardzo drogi i niestety niszczy się pod wpływem wysokiej temperatury, stąd biorą się czasami abstrakcyjne ceny filtrów cząstek stałych. Firma Bosch zaprojektowała nieco inny filtr, w którym zamiast ceramiki użyto spieków metalowych. Według deklaracji producenta ma on wytrzymać tyle co całe auto.

Poza samym filtrem potrzebna jest jeszcze odpowiednia aparatura nim zarządzająca. Silnik musi „wiedzieć”, co się dzieje wewnątrz filtra, by móc odpowiednio zarządzać procesem wypalania sadzy. Dlatego stosuje się czujniki temperatury przed i za filtrem oraz szerokopasmową sondę lambda, która informuje o jakości spalin wydobywających się z DPF. Za filtrem umieszcza się również czujnik ciśnienia wskazujący stopień napełnienia filtra sadzą.

W kolejnej części przeczytacie o procesie wypalania cząstek stałych z filtra i problemach z tym związanych.

Zobacz więcej artykułów z serii: Układ wydechowy i dolotowy

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Poradniki i mechanika:

Smarowanie mechanizmów różnicowych - czy wymiana oleju jest konieczna? Paliwo czy koło dwumasowe – co opłaca się oszczędzać w TDI z DSG? Jak dbać o koło dwumasowe? Dach w kabriolecie - podstawy pielęgnacji Jak bezpiecznie spakować bagaże - poradnik Budowa i zasada działania koła dwumasowego Koło dwumasowe – czy naprawdę jest potrzebne? Płyny chłodnicze - skład, rodzaje i eksploatacja Awarie i problemy z układem chłodzenia cieczą Budowa i zasada działania układu chłodzenia cieczą Zasady ecodrivingu – poradnik Mocowania fotelików dziecięcych - czego o nich nie wiedziałeś? Awarie hydraulicznego sterowania sprzęgłem Hydrauliczne sterowanie sprzęgłem Jak działają amortyzatory? Testy zderzeniowe - co jest badane Jak prawidłowo holować samochód - poradnik Systemy pomocne podczas parkowania Jak działa klimatyzacja - poradnik Hybrydowa przyszłość Wady lakiernicze - rodzaje, przyczyny, usuwanie [cz. 1] Jak usunąć z auta nieprzyjemne zapachy - poradnik Jak obniżyć zużycie paliwa - poradnik Pompy paliwa w silnikach Diesla - budowa i zasada działania

Popularne w tym tygodniu:

Kończy się paliwo i co dalej? Jazda na rezerwie to spore ryzyko Jesienią i zimą tankuj do pełna. Unikniesz kłopotów Koło dwumasowe nie zawsze winne stuków i wibracji. Co się dzieje, jeżeli jego wymiana nie pomaga? Jak postępować w przypadku awarii samochodu na autostradzie? Możesz więcej niż myślisz Hamulec elektryczny zamiast ręcznego. W czym jest lepszy, a w czym gorszy od klasycznego rozwiązania? Rezygnacja z samochodu sposobem na kupno mieszkania? Koszt rejestracji samochodu - ile trzeba wydać? Czego nie wiesz o kole dojazdowym? Wyniki naszej sondy pokazują, że sporo Akcja serwisowa Volkswagena w związku z aferą spalinową. Jak to wygląda z punktu widzenia użytkownika auta? SUV-y i crossovery w Grupie Volkswagena. Co jest czym? Czy olej mineralny ma jeszcze rację bytu? Można go stosować w kilku sytuacjach Test opon zimowych GTU 2017: ogumienie dla SUV-a