Filter pevných častíc (DPF) je kľúčovou súčasťou moderných dieselových vozidiel, navrhnutý na zníženie emisií pevných častíc. V tomto článku sa zameriame na zloženie DPF filtrov, materiály použité pri ich výrobe a na funkciu DPF v kontexte emisných noriem a ochrany ovzdušia.
Úvod do problematiky filtrov pevných častíc
S cieľom splniť čoraz prísnejšie emisné normy, najmä normy Euro 4 a Euro 5, boli dieselové vozidlá vybavené DPF filtrami. Tieto filtre sú navrhnuté na elimináciu nespálených pevných častíc, ktoré vznikajú pri spaľovaní nafty. Motoristická verejnosť sa rozdeľuje na dva tábory v názore na to, či je zavedenie DPF filtrov správnym krokom.
Zloženie keramického monolitu DPF filtra
Keramický monolit, ktorý tvorí jadro DPF filtra, je kľúčový pre jeho účinnosť pri zachytávaní sadzí. Štruktúra tohto monolitu je tvorená jemnými kanálikmi, ktoré nie sú vedené cez filter súmerne a nemajú rovnaký priemer. Tieto kanáliky sú veľmi jemné a husto pretkané, čo sťažuje ich úplné vyčistenie pomocou rozpúšťadiel alebo vysokotlakových čističov.
Materiály používané pri výrobe DPF filtrov
Keramické sitká DPF filtrov sú obvykle vyrobené z kordieritu, čo je zmes kremičitanu hliníka a mangánu. Tento materiál sa používa pri výrobe DPF filtrov pre vozidlá, ktoré vychádzajú priamo z výrobného pásu. Teplota tavenia kordieritu je 1200 °C. Nevýhodou tohto materiálu je, že pri výraznom upchatí DPF filtra môže dôjsť k jeho taveniu alebo mechanickému poškodeniu.
Alternatívou je materiál SiC (karbid kremíka), ktorý sa používa v priemysle pre svoju extrémnu pevnosť a odolnosť voči teplu. Teplota tavenia SiC je približne 2700 °C. Výrobcovia uvádzajú, že tvrdosťou je hneď druhý za diamantom. DPF filtre vyrobené z SiC sú drahšie, ale ponúkajú vyššiu odolnosť a životnosť.
Prečítajte si tiež: Olejový filter pre BMW E87
Funkcia DPF filtra a jeho vplyv na emisie
Dieselové motory produkujú pri spaľovaní vodu, oxid uhličitý a pevné častice (sadze). Tieto častice sú tvorené drobnými granulami s priemerom len 50 nm. Problémom je, že človek nie je schopný zachytiť častice menšie ako 0,25 mm v nose ani v prieduškách, čo umožňuje časticiam preniknúť hlboko do pľúc a spôsobiť zdravotné problémy.
DPF filter zachytáva približne 98-99 % týchto častíc, čím výrazne znižuje ich emisie do ovzdušia. Vozidlo so správne fungujúcim DPF filtrom vyprodukuje po najazdení 100 000 km len cca 100-120 gramov sadzí, zatiaľ čo bez filtra by to bolo cca 3,5 kg.
Kontroverzie okolo DPF filtrov
Napriek zníženiu emisií pevných častíc, DPF filtre majú aj svoje negatívne stránky. Zvyšujú spotrebu paliva, keďže časť paliva sa spotrebuje na regeneráciu - vypaľovanie sadzí. To paradoxne zvyšuje emisie CO2, ktoré sú zodpovedné za globálne otepľovanie. Filter pevných častíc tiež znižuje výkon motora kvôli odporu prúdenia výfukových plynov cez úzke kanáliky.
Mnohí vodiči po skúsenostiach s opravami DPF filtrov spochybňujú ich opodstatnenosť. Po odstránení alebo deaktivácii DPF filtra sa dymivosť motora zvýši len minimálne, čo potvrdzujú aj emisné merania.
Regenerácia DPF filtra
Regenerácia DPF filtra je proces, pri ktorom sa nahromadené sadze vypaľujú pri vysokej teplote. Existujú dva typy regenerácie: aktívna a pasívna.
Prečítajte si tiež: Zdravé vysávanie s HEPA filtrom
Aktívna regenerácia
Aktívna regenerácia nastáva, keď zaplnenie filtra prekročí určitú hranicu. Riadiaca jednotka zvýši dávku paliva, obmedzí prúdenie vzduchu do motora a zvýši jeho zaťaženie. Tým sa zvýši teplota výfukových plynov na cca 600 - 650 °C a sadze začnú horieť. Pre optimálnu aktívnu regeneráciu je potrebné jazdiť cca 10-15 minút v ustálených otáčkach okolo 2000-3000 ot/min.
Aktívna regenerácia zvyšuje emisie a spotrebu paliva a tepelné zaťaženie filtra a ďalších komponentov motora. Okrem toho, regeneráciou nie je možné spáliť kovové a minerálne častice, ktoré filter postupne zanášajú.
Pasívna regenerácia
Pasívna regenerácia prebieha pri dlhšej jazde v režime čiastočného zaťaženia, napr. pri plynulej jazde mimo mesta. DPF filtre schopné pasívnej regenerácie majú v prednej časti povrch kanálikov pokrytý oxidom hliníka s vrstvou platiny alebo paládia. Proces pasívnej regenerácie prebieha len v prípade, ak nie je filter príliš zaplnený a teplota výfukových plynov dosahuje cca 300 až 450 °C.
Aditívny systém aktívnej regenerácie DPF (FAP)
Koncern PSA (Peugeot a Citroen) používa aditívny systém aktívnej regenerácie DPF filtra (FAP). Prísada EOLYS 176 alebo DPX 42 je kvapalina na báze chemického prvku Cér. Častice oxidu céru vytvárajú väzbu s časticami sadzí v spaľovacom priestore a sú zachytené vo filtri. Pri regenerácii prispievajú k rýchlejšiemu spaľovaniu pri nižších teplotách.
Vplyv DPF filtrov na životné prostredie
Zavedenie DPF filtrov do osobných vozidiel je diskutabilné z hľadiska globálneho vplyvu na životné prostredie. Na jednej strane DPF filtre znižujú emisie pevných častíc, ktoré sú škodlivé pre zdravie. Na druhej strane zvyšujú spotrebu paliva a emisie CO2.
Prečítajte si tiež: Ako efektívne vyhľadávať informácie?
V mestách, kde je intenzívna doprava a obmedzená výmena vzduchu, je správne fungujúci DPF filter prínosom a pomáha znižovať znečistenie ovzdušia.