Filtr cząstek stałych – wypalanie sadzy i problemy z tym związane
Dziś zajmiemy się podstawowym problemem filtrów cząstek stałych, czyli ich zapełnieniem przez zalegającą sadzę. Na szczęście producenci zadbali o samoczynną regenerację filtra. Jak to działa?
Budowa i idea stosowania filtrów cząstek stałych jest już Wam znana. Pora przejść do kolejnego punktu, czyli regeneracji filtra. Ze względu na ograniczoną pojemność filtrów i filigranową wewnętrzną budowę wkładów ceramicznych co jakiś czas filtr zostaje napełniony sadzą. Gdy jego pojemność się kończy, komputer sterujący pracą silnika uruchamia tryb regeneracji. Skąd o tym wie? Przed i za filtrem znajdują się czujniki ciśnienia, które mierzą ciśnienie spalin. Jeśli różnica na wlocie i wylocie jest zbyt duża, następuje proces regeneracji. Zmieniają się parametry, zostaje podane dodatkowe paliwo.
Dzieje się tak z prostej przyczyny. W normalnych warunkach eksploatacji temperatura spalin jest zbyt niska, by spalić zalegającą w filtrze sadzę. Na jej wypalenie potrzeba 550-600 stopni Celsjusza, podczas gdy normalna temperatura spalin to około 150 stopni. Różnica jest ogromna i nie da się wytworzyć potrzebnej temperatury podczas jazdy. Poradzono sobie z tym problemem na różne sposoby.
Najczęściej stosuje się metodę dodatkowego wtrysku paliwa podczas suwu rozprężania i/lub wydechu. Paliwo przedostaje się do układu wydechowego i tam wytwarza wyższą temperaturę lub zapala się wcześniej i płomień tworzy temperaturę. Czasami wykorzystuje się katalizatory umieszczone przed DPF, które pomagają utleniać sadzę. Filtry montuje się wtedy tuż za turbosprężarką, by temperatura w filtrze była od razu możliwie wysoka.
Drugą popularną metodą, stosowaną przede wszystkim przez koncern PSA, jest działanie odwrotne, czyli obniżenie temperatury spalania sadzy o około 200 stopni Celsjusza za pomocą substancji chemicznych. Najpowszechniejszym płynem obniżającym temperaturę jest Eloys. Co jakiś czas trzeba go dolać do specjalnego zbiornika umieszczonego przy zbiorniku paliwa. Po zatankowaniu jest on dawkowany w odpowiedniej proporcji do paliwa. W tym wypadku również dochodzi do zmiany trybu pracy silnika w tryb regeneracji, ale obniżenie temperatury spalania sadzy pozwala na mniej agresywną dla silnika regenerację.
Jeszcze innym rozwiązaniem jest umieszczenie w filtrze dodatkowego wtryskiwacza paliwa. W momencie napełnienia filtra wtryskiwacz podaje dawki paliwa niezbędne do wypalenia sadzy.
W pierwszym i drugim przypadku trzeba przejść proces regeneracji/wypalenia filtra poprzez odpowiednią technikę jazdy. I tu pojawia się największy problem. Wszystko byłoby w porządku, gdyby nasze drogi i nasz sposób eksploatacji samochodu pozwalały na spokojne wypalenie sadzy, ale często nie pozwalają. Warunki, jakie musi mieć DPF, by się zregenerować, to nieustanna jazda na średnich obrotach, ze stałą prędkością i średnim obciążeniem przez kilkanaście minut. Najczęściej są to obroty rzędu 3000-3500 obr./min, w zależności od producenta. W praktyce oznacza to jazdę na 4. biegu z prędkością w okolicach dopuszczalnej i większą lub - jeśli pozwalają na to warunki - z wyższą na 5. biegu. Trochę lepiej mają użytkownicy filtrów w autach, w których stosuje się dodatki do paliwa, bo tam temperatura potrzebna do spalenia sadzy jest niższa, więc łatwiej o warunki i nie są one tak wymagające.
Jeśli warunki zostaną spełnione, nie ma problemu. Jeśli nie, to silnik kilkukrotnie spróbuje wypalić sadzę w nadających się do tego okolicznościach, a jeśli się to nie uda i filtr zostanie całkowicie napełniony, na desce rozdzielczej zapali się stosowana kontrolka. Jeszcze nie wszystko stracone, bo użytkownik może wykonać wypad za miasto, znaleźć dłuższy odcinek drogi i przejechać się według zasad ustalonych przez producenta. Problem w tym, że nie zawsze jest taka możliwość. Przyczyna jest prosta: brak odpowiedniej infrastruktury drogowej. By spełnić wymagania, potrzeba minimum drogi ekspresowej. Jedno zatrzymanie lub mocniejsze zwolnienie może zniweczyć całe przedsięwzięcie.
Skutek jest taki, że trzeba będzie odwiedzić serwis lub… hamownię. O ile pozwoli na to sama hamownia, proces dopalania przez odpowiednią jazdę można wykonać, stojąc w miejscu. W serwisie najczęściej stosuje się metodę polegającą na pracy silnika na wysokich obrotach przez kilkanaście minut.
Niestety kilkukrotne próby wypalenia sadzy skutkują również innym zjawiskiem. Wtryskiwacze podają duże ilości paliwa, ale gdy warunki nie są spełnione, paliwo to spływa po ściance cylindra do układu smarowania. Niewielkie ilości nie zaszkodzą, ale duże powodują rozrzedzenie oleju, który później nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego filmu chroniącego współpracujące elementy przez zużyciem. W ekstremalnych sytuacjach (wielokrotne niedokończenie procesu regeneracji) najlepszym scenariuszem jest zatarcie turbosprężarki, a najgorszym zatarcie silnika.
Z kolejnej części dowiecie się, jak eksploatować samochód z filtrem cząstek stałych i co może być przyczyną przyspieszonego zużycia filtra.
