Filtr pevných částic: Princip, funkce a údržba

Filtr pevných částic (DPF), známý také jako FAP (Filtre à Particules), je klíčovou součástí moderních automobilů, zejména těch s dieselovými motory. Jeho hlavním úkolem je zachycovat pevné částice, lidově označované jako saze, které vznikají při spalování paliva. Tyto částice jsou karcinogenní a škodlivé pro lidské zdraví i životní prostředí.

Účel a význam DPF filtru

Hlavním důvodem zavedení DPF filtrů byla snaha o snížení emisí a škodlivých látek z automobilů, hlavně z dieselových motorů. V Evropské unii jsou emise regulovány sérií norem nazývaných Euro 1 až Euro 7 (Euro 7 se připravuje).

DPF filtry hrají klíčovou roli ve snižování emisí pevných částic z dieselových motorů a přispívají k čistšímu ovzduší.

• Ochrana životního prostředí: Spalováním nafty vznikají kromě jiného i zmiňované saze, které jsou pro člověka a životní prostředí škodlivé. Obsahují karcinogenní látky a přispívají ke znečištění ovzduší.
• Plnění emisních norem: Země Evropské unie a některé další země stanovují přísné limity pro emise aut. Aby výrobci mohli prodávat své vozy, musí tyto normy splňovat.

Vývoj emisních norem Euro a zavedení DPF filtrů

Postupným zpřísňováním emisních norem Euro ze strany Evropské unie se vyvíjel i tlak na automobilky, aby snižovaly emise pevných částic. Výsledkem bylo postupné zavedení DPF filtrů, které se s normou Euro 5 staly povinnou výbavou pro dieselová auta.

• Před Euro 4 (do roku 2005): Pevné částice z dieselových motorů nebyly regulovány tak přísně.
• Euro 4 (2005-2009): Zavedení normy Euro 4 přineslo první výraznější omezení pro emise pevných částic. Některé automobily začaly být volitelně vybaveny DPF filtry, zejména v užitkových vozidlech.
• Euro 5 (2009-2014): Norma Euro 5 znamenala průlom. Stala se povinnou pro všechny nové dieselové automobily a výrazně zpřísnila limity pro pevné částice. Od tohoto momentu se DPF filtry staly standardní součástí výbavy dieselových aut.
• Euro 6 (od 2014): Norma Euro 6 přinesla další snižování emisí, včetně pevných částic. Důraz je kladen také na měření emisí v reálném provozu (RDE - Real Driving Emissions). Tato norma je stále platná a průběžně se zpřísňuje.

Princip fungování DPF filtru

Představte si DPF filtr jako velmi jemné sítko pro výfukové plyny z dieselového auta. Toto síto zachytává saze, malé částečky uhlíku, které vznikají při spalování nafty. Filtr je vyrobený z pórovitého materiálu, například keramiky, má v sobě otvory, přes které prochází výfukové plyny. Saze jsou však příliš velké a zachytí se v pórech filtru.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Uvnitř filtru je keramická vložka se systémem kanálků, které dokážou efektivně zachycovat ultra jemné pevné částice o velikosti několika málo mikrometrů v útrobách filtru a dále propustit jen „téměř neškodný“ vzduch.

Samotný DPF filtr zachytává ve svém jádru pevné částice díky neprůchodným kanálkům. Ty jsou průchodné pouze pro samotné výfukové plyny díky mikroskopické porezitě svých stěn (1000x menší než lidský vlas). Na vstupní straně filtru je polovina kanálků otevřená (zde vstupují pevné částic) a polovina uzavřená. Tyto uzavřené kanálky jsou ale na druhém konci otevřené a právě jimi můžou odcházet proudící plyny pryč z DPF dále do výfuku. Do těchto na výstupu otevřených kanálků se plyny dostávají skrze porezitu stěn, která je pro plyny samozřejmě průchozí, ale již neprůchozí pro pevné částice a popel (viz dále). Takto dochází ke skutečně účinné filtraci.

Když dosáhne zaplnění filtru pevnými částicemi (SAZEMI) určité úrovně, dojde k tzv. aktivní regeneraci DPF a ke spálení pevných částí na POPEL. Celý proces se pravidelně opakuje po 400-1500km než dojde k přirozenému úplnému ZAPLNĚNÍ filtru POPELEM (po 80 až 300tis km - podle konkrétního modelu a automobilky).

Regenerace DPF filtru

Zanášení a regenerace - Filtr pevných částic se postupně zanáší sazemi a vyžaduje tzv. regeneraci - proces, při kterém se filtr zahřeje a saze se spálí.

Během regenerace se saze ve filtru spálí při vysoké teplotě.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Existují dva hlavní typy regenerace:

• Pasivní regenerace: Probíhá automaticky během jízdy při dostatečné teplotě výfukových plynů. K tomu dochází při delších jízdách mimo město, při vyšších otáčkách motoru.
• Aktivní regenerace: Probíhá automaticky, pokud pasivní regenerace nestačí. Vyžaduje vyšší teplotu výfukových plynů, které se dosáhne zvýšeným dávkováním paliva. Můžete si všimnout mírně zvýšené spotřeby paliva, snížení výkonu a v některých autech i mírného zápachu.

Pokud je pasivní regenerace nedostatečná (např. jezdíte převážně krátké trasy ve městě), řídicí jednotka motoru aktivuje aktivní regeneraci. Tato probíhá automaticky, ale je náročnější.

Po dosažení definovaného procenta zaplnění filtru (zmiňovaných 400-1500 km) by se měla automaticky spustit řídící jednotkou tzv. aktivní regenerace filtru, při které dochází ke spálení zachycených sazí na popel. Důležité je zdůraznit, že saze ani popel se nikdy nedostanou z filtru ven, pokud není filtr prasklý! Samotná regenerace trvá kolem 10 minut a dochází k ní díky speciálním do-vstřikům nafty (nebo aditiv v případě koncernu PSA). Nafta nestihne shořet v motoru, ale zapálí se sama až díky vznícení na katalyzátoru. Tím se zapálí i saze ve DPF filtru a následně dojde k jejich spálení na popel. Ten je již ale dále nespalitelný a postupně nevratně zaplňuje DPF filtr.

Aby mohly pravidelné aktivní regenerace vůbec probíhat, musí být splněno klidně i 30 nutných podmínek, které souvisejí i se stavem dalších dílů. Především jde o stav a funkčnost katalyzátoru, senzorů teploty a diferenčního tlaku, vstřikovačů, váhy vzduchu, turba a mnoho dalších. Pokud je problém někde motoru a jeho řízení, aktivní regenerace není vůbec spuštěna nebo není úspěšně dokončena a DPF se zcela zaplní.

S přibývajícími kilometry se intervaly mezi regeneracemi zkracují, protože filtr se postupně plní dále nespalitelným popelem, který vzniká při regeneracích spalováním sazí. Kvůli postupně přibývajícímu popelu se pak postupně zmenšuje kapacita filtru. K úplnému zaplnění filtru popelem, tedy přirozenou cestou, dojde nejdříve po 150 tis km, ale klidně až po 300 tis km.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Problémy s DPF filtrem

Toto je nejběžnější problém, proto se mu pověnujeme o něco více než ostatním problémům. Filtr se ucpe sazemi a nemůže správně propouštět výfukové plyny.

Mezi nejčastější příčiny ucpání DPF filtru patří:

• Jízda na krátké vzdálenosti: Při krátkých jízdách se motor neohřeje na optimální provozní teplotu, což znemožňuje automatickou regeneraci filtru.
• Problémy s EGR ventilem: EGR ventil (Recirkulace výfukových plynů) vrací část výfukových plynů zpět do spalovacího prostoru.
• Používání nevhodného oleje: Mnozí řidiči vědí o tom, že by měli pravidelně kontrolovat stav a hladinu motorového oleje, dokonce tak činí při pravidelné údržbě vozidla ve své garáži. Zde je však třeba připomenout, jak je důležité, abyste porozuměli označení oleje a vybrali si ten správný, zvláště pokud vlastníte dieselové auto.
• Neúplná regenerace: Pokud auto často jezdí krátké trasy ve městě, motor se neohřeje dostatečně a regenerace neproběhne úplně.

Další potenciální problémy

• Mechanické poškození: Mechanické poškození DPF filtru může být vážným problémem, který ovlivňuje jeho funkčnost.
• Vadný snímač tlaku: Pokud snímač tlaku nefunguje správně, posílá do řídící jednotky nesprávné údaje o tlaku. To může vést k mylným diagnózám, kdy se signalizuje zanesený DPF filtr, ale ve skutečnosti tomu tak není.

Příznaky problémů s DPF filtrem

• Snížený výkon motoru.
• Rozsvícená kontrolka DPF: Kontrolka DPF je součástí moderních dieselových aut a její rozsvícení signalizuje problém s tímto filtrem.
• Vyšší spotřeba paliva: Ano, zanesený DPF filtr může zvýšit spotřebu paliva.

Řešení problémů s DPF filtrem

Pokud kontrolka nezhasne po jízdě mimo město, nebo svítí-li spolu s jinými kontrolkami, je třeba navštívit servis.

Co dělat, když se filtr pevných částic zcela zaplní a regenerace selže?

• Nucená regenerace: V servisu mohou spustit nucenou regeneraci pomocí diagnostického zařízení.
• Čištění DPF filtru: Je třeba jej vyčistit profesionálně, nebo v nejhorším případě vyměnit.

Čištění DPF filtru

Čištění DPF filtru je důležité, protože tento filtr zachycuje pevné částice z výfukových plynů dieselových motorů.

Domácí vs. Profesionální čištění

• Domácí čištění: V zásadě je domácí čištění DPF filtru velmi riskantní a ve většině případů je neúčinné. Filtr má velmi složitou strukturu a jeho mechanické čištění doma může filtr nenávratně poškodit.
• Profesionální čištění: Profesionální čištění je nejúčinnější způsob, jak obnovit funkci DPF filtru.

Metody profesionálního čištění

• Čištění chemickou cestou: Filtr se demontuje a propláchne speciálními chemickými přípravky, které rozpouštějí saze.
• Termické čištění (vypalování): Filtr se zahřeje na vysokou teplotu ve speciální peci, čímž se saze vypálí. Vysoká teplota spálí všechny organické usazeniny, jako jsou saze a zbytky oleje.
• Čištění ultrazvukem: Filtr se ponoří do nádoby s čistící kapalinou. Nádoba je vybavena ultrazvukovým generátorem, který vytváří ultrazvukové vlny o vysokých frekvencích.
• Hydrodynamické čištění: Hydrodynamické čištění využívá sílu proudící vody a stlačeného vzduchu k odstranění nečistot z DPF filtru.

Prevence problémů s DPF filtrem

• Pravidelné jízdy na dlouhé vzdálenosti: DPF filtr potřebuje čas od času provést samoočistný proces (tzv. regenerace), který spálí nahromaděné saze.
• Aditiva do paliva: Existují také speciální aditiva do paliva, která podporují regeneraci DPF filtru a snižují tvorbu sazí.
• Pravidelná kontrola a servis: DPF filtr je náchylný ke znečištění nebo poškození, takže pravidelná kontrola a servis jsou důležité.
• Zabránění nesprávnému používání motorového oleje: Používejte pouze kvalitní motorový olej, který je vhodný pro váš motor.
• Vyhněte se častému přetěžování vozidla: Dlouhodobé přetížení motoru může způsobit nadměrné usazování sazí v DPF filtru.

Výměna DPF filtru

Výměna DPF filtru je nutná, když již není schopen správně plnit svou funkci, což znamená, že nedokáže účinně zachytávat saze a nečistoty ze spalin.

Výměna DPF filtru je nejdražší řešení, ale v některých případech je nevyhnutelné. Průměrná cena DPF filtru se pohybuje v desetitisících až stovkách tisíc Korun. Cena DPF filtru se také odvíjí od různých faktorů, jako je značka vozu, model motoru, výrobní rok a typ filtru.

Odstranění DPF filtru

Odstranění DPF filtru je u laické veřejnosti poměrně rozšířený „tuning“, který má přinést úsporu peněz a zvýšit výkon motoru.

Odstranění DPF filtru je v rozporu s legislativou Evropské unie a České republiky. Vozidla s odstraněným DPF filtrem nesplňují emisní normy a jsou považována za technicky nezpůsobilá k provozu na pozemních komunikacích.

Odstranění DPF filtru má také negativní dopad na životní prostředí a lidské zdraví.

DPF filtry u benzínových motorů (GPF)

Od roku 2018 se filtry pevných částic (GPF - Gasoline Particulate Filter) začaly objevovat i u benzínových motorů s přímým vstřikováním, aby splnily přísnější emisní normy Euro 6c a 6d.

Protože filtry pevných částic u benzinových a naftových motorů sledují stejný cíl, je stejný i jejich základní princip fungování. Takzvaný senzor diferenčních tlaků porovnává údaje o proudění výfukových plynů před a za filtrem a podle nich zjišťuje úroveň zaplnění filtru.

Na rozdíl od filtrů u dieselových motorů je německá zkratka jiná, a sice OPF („Ottopartikelfilter“).

Umístění GPF filtru

Pro umístění GPF existují dvě polohy.

• Instalace na začátek horizontální části výfukového potrubí pod autem.
• Umístění filtru co nejblíž motoru, tedy svisle za výfukové svody a turbodmychadlo (pokud jej dané auto má, což v naprosté většině případů platí). V takovém případě je filtr umístěný ve společném obalu s katalyzátorem a nahrazuje stávající oxidační katalyzátor. Takové uspořádání se někdy označuje cGPF (uzavřený filtr pevných částic) a zajišťuje rychlé a snadné ohřátí filtru na provozní teplotu.

Katalyzátor a jeho role

Katalyzátor zásadně snižuje emise jedovatých plynů vznikajících při spalování paliva ve válcích motoru. Emise nebezpečných plynů se snižují nebo téměř eliminují díky velmi drahým pomocníkům. Těmi jsou především platina (je dražší než zlato), paladium a rhodium, které jsou součástí jádra katalyzátoru a s proudícími plyny okamžitě chemicky reagují.

Funkční katalyzátor je tedy základ funkčního DPF. Ověřit dostatečnou funkčnost CAT není ale snadné. Bohužel kvůli vysoké ceně filtrů celá řada výrobců podvádí a vystavuje tak Váš motor velkému poškození! Nejčastější podvod spočívá v tom, že výrobce umístí dovnitř filtru pouze poloviční jádro pro zachytávání pevných částic. To znamená výrazně nižší pořizovací cenu, ale ve výsledku velký průšvih pro vaši peněženku kvůli vysoké spotřebě paliva a končí to často i zcela zničeným motorem.

Emisní normy Euro - tabulky

V poslední době často diskutované emisní normy mají docela dlouhou historii. Ta úplně první začala platit v americké Kalifornii roku 1968. Nás ale zajímají především ty "naše", tedy evropské normy. Značí se "Euro" a číslem (např. Euro 3).

Tabulka emisních tříd pro benzínové motory (g/km):

Tabulka emisních tříd pro naftové motory (g/km):

tags: #emise #filtr #pevnych #castic #princip

Oblíbené příspěvky:

• Environmentální obory VŠB kombinovaně
• Emise rtuti a dioxinů v Ústí nad Labem
• Život na stromech
• Vliv antibiotik na ekologické zemědělství
• Hnojení slepičím hnojem