Co to jest filtr GPF w aucie benzynowym? Zasada działania i skutki stosowania
Filtry GPF, czyli odpowiedniki DPF i FAP w silnikach benzynowych, pełnią dokładnie tę samą funkcję co w dieslach, ale pracują w innych warunkach. Ma to swoje zalety, ale w przyszłości mogą pojawić się problemy. Tak czy inaczej, filtry te stają się standardem, więc warto je zrozumieć.
Filtr GPF (ang. Gasoline Particulate Filter) lub OPF (niem. Ottopartikelfilter) to co do zasady takie samo urządzenie, jakie od ponad 20 lat znamy z silników Diesla (DPF lub FAP). Ma za zadanie wyłapywać cząstki sadzy generowane przez silnik podczas procesu spalania. Dlaczego jednak został wprowadzony tak późno?
Benzyniaki też generują sadzę, ale głównie te z wtryskiem bezpośrednim
Okazało się bowiem, że wraz z rozwojem wydajności silników benzynowych i powszechnym stosowaniem wtrysku bezpośredniego pojawił się problem sadzy, który nie występuje w takiej skali w jednostkach z wtryskiem pośrednim. Wysokie ciśnienie wtrysku, powstawanie mieszanki w cylindrze i wysoka temperatura pracy nowoczesnego benzyniaka sprawiają, że produkuje on w wyniku spalania cząstki stałe.
Właściwie to najwięcej sadzy do układu wydechowego trafia wtedy, kiedy proces spalania nie przebiega całkowicie prawidłowo, a to zdarza się dość często właśnie w najnowocześniejszych konstrukcjach z wtryskiem bezpośrednim, które jakby na siłę stworzono pod kątem niskiego zużycia paliwa (niskiej emisji CO2). Mieszanka paliwo-powietrze zwykle jest uboga i powstaje tuż przed zapłonem. W wielu sytuacjach nie ma mowy o równomiernym jej rozłożeniu i spaleniu
Mówiąc wprost – im bardziej producenci starają się zredukować emisję dwutlenku węgla, tym więcej muszą produkować znacznie bardziej szkodliwych cząstek stałych. Dokładnie to samo dotyczy zarówno jednostek benzynowych jak i Diesla.
Wraz z wyśrubowanymi normami emisji spalin Euro 6 i Euro 6d-temp producenci aut zostali zmuszeni do zredukowania ilości sadzy emitowanej przez silniki, ale jednocześnie muszą utrzymać limit emisji CO2, a więc jednym z tańszych rozwiązań poza hybrydami jest obecnie filtr GPF. Droższe stosuje Mazda, której silniki Skyactiv-G nie mają filtra GPF, ale to m.in. dlatego trzeba za te auta płacić sporo więcej. Technika kosztuje.
Efekt jest dokładnie taki jak wiele lat temu z dieslami wyposażonymi w wysokociśnieniowy wtrysk Common Rail. Coraz niższe zużycie paliwa i bardzo czyste spaliny… do czasu. Do momentu, aż filtr się nie zapcha, a użytkownicy w pewnym momencie nie zdecydują się go usunąć. Faktem natomiast jest, że najnowocześniejsze silniki benzynowe potrafią zaspokoić apetyt wręcz absurdalnie niskimi ilościami paliwa, a jeżdżą prawie jak diesle. Czy więc należy się spodziewać tych samych problemów co z filtrami DPF?
GPF pracuje w innych warunkach niż DPF
Do tego lata doświadczeń z filtrami DPF pozwalają wierzyć w to, że konstrukcje do silników benzynowych opracowano na ich podstawie. Producenci początkowo mieli ogromne problemy z filtrami, ale z czasem je dopracowano, dostosowano auta do pracy w zmiennych warunkach. Swoje zrobiły też oleje niskopopiołowe.
W dalszej perspektywie można mówić o dziesiątkach firm, które obecnie zajmują się naprawą czy regeneracją filtrów cząstek stałych, a ostatnim ogniwem tego łańcucha są kierowcy, którzy mają już świadomość, że czasami trzeba pozwolić dieslowi "wybiegać się poza miastem".
Niemniej jednak z GPF może być trochę inaczej – to ten sam kierunek, ale droga inna. Wielu klientów zrezygnowało z diesli właśnie z powodu DPF i sposobu ich eksploatacji, który jest dla nich nie do zaakceptowania. Teraz będą musieli się przestawić.
Dobrą wiadomością jest to, że filtr GPF pracuje w nieco innych warunkach - wyższa temperatura spalin i częstsze wchodzenie na wyższe obroty. Co do zasady silnik benzynowy pracuje w korzystniejszy dla filtra sposób. Proces wypalania sadzy przebiega też trochę inaczej niż w dieslu.
Otóż w silnikach Diesla wypalanie sadzy było wymuszane podaniem większej dawki paliwa, co powodowało przedostanie się go do układu wydechowego, gdzie rosła temperatura i pod wpływem tego stanu wypalała się sadza.
W benzyniaku wygląda to odwrotnie – to podanie mniejszej dawki paliwa spowoduje wzrost temperatury spalin. Co więcej, benzyna ma tendencję do odparowywania, więc nadmiar paliwa nawet jeśli trafi do układu smarowania, to szybko odparuje.
Łatwiejszy do osiągnięcia proces wypalania filtra może skutkować tym, że kierowcy w ogóle nie będą musieli się decydować na przejażdżki poza miastem – wszystko dobędzie się w kilkanaście czy kilkadziesiąt minut jazdy nawet po mieście. Problem się zacznie wtedy, kiedy auto będzie używane na krótkich odcinkach i nie dojdzie wielokrotnie do zakończenia procesu.
Czy w przeszłości czeka nas fala awarii GPF?
Niekoniecznie. Bardziej niż samych problemów z GPF obawiałbym się problemów z odpowiednim zasilaniem, sterowaniem procesem spalania współczesnych silników benzynowych, które pracują już i tak na limicie. Dowodem na to jest spalanie superstukowe, które bardzo często występuje w samochodach z bezpośrednim wtryskiem. Pracują one na ubogiej mieszance, co niestety nie sprzyja trwałości. Z filtrem GPF będzie następowało zubożenie mieszanki jeszcze częściej.
Zatem bardziej niż o wytrzymałość filtrów martwiłbym się o wytrzymałość silników, które z filtrem współpracują. Być może tym razem faktycznie filtr cząstek sadzy wystarczy na całe życie silnika. I wbrew pozorom nie będzie to powód do zachwytu.
