Filter pevných častíc (DPF) sa stal neoddeliteľnou súčasťou moderných automobilov s dieselovým motorom. Jeho hlavnou úlohou je znižovať emisie škodlivých pevných častíc, čím prispieva k ochrane životného prostredia a plneniu prísnych emisných noriem. Tento článok sa zameriava na princíp fungovania DPF, proces regenerácie, údržbu a dôležitosť pre životné prostredie.
Čo je filter pevných častíc (DPF)?
Filter pevných častíc, skrátene DPF (z anglického Diesel Particulate Filter), je zariadenie, ktoré sa nachádza vo výfukovom systéme moderných áut s naftovým (dieselovým) motorom. Jeho hlavnou úlohou je zachytávať nespálené pevné látky, ktoré sa nachádzajú vo výfukových plynoch. DPF je keramický filter umiestnený vo výfukovom systéme, ktorého úlohou je zachytávať pevné častice (sadze) vznikajúce pri spaľovaní nafty.
Princíp fungovania
Princíp fungovania DPF je relatívne jednoduchý. Vložka z keramických alebo kovových vlákien zachytáva pevné častice a ďalej preniká (takmer) len plyn. Filter obsahuje filtračnú keramickú vložku s kanálikmi štvorcového prierezu. Vďaka tomu, že sú striedavo otvorené a zatvorené, dochádza k efektívnemu zachytávaniu častíc, respektíve sadzí. DPF filter funguje ako veľmi jemné sito pre výfukové plyny z dieselového auta. Toto sito zachytáva sadze - malé čiastočky uhlíka, ktoré vznikajú pri spaľovaní nafty. Filter je vyrobený z pórovitého materiálu (napríklad keramiky), ktorý má malé otvory, cez ktoré prechádzajú výfukové plyny. Sadze sú však príliš veľké a zachytia sa v póroch filtra.
Emisné normy a DPF
Hlavným dôvodom zavedenia DPF filtrov bola snaha o zníženie emisií škodlivých látok z automobilov, najmä z dieselových motorov. V Európskej únii sú emisie regulované sériou noriem nazývaných Euro 1 až Euro 7 (Euro 7 sa pripravuje).
- Pred Euro 4 (do roku 2005): Pevné častice z dieselových motorov neboli regulované tak prísne.
- Euro 4 (2005-2009): Zavedenie normy Euro 4 prinieslo prvé výraznejšie obmedzenia pre emisie pevných častíc. Niektoré automobily začali byť voliteľne vybavené DPF filtrami, najmä v úžitkových vozidlách.
- Euro 5 (2009-2014): Norma Euro 5 znamenala prelom. Stala sa povinnou pre všetky nové dieselové automobily a výrazne sprísnila limity pre pevné častice. Od tohto momentu sa DPF filtre stali štandardnou súčasťou výbavy dieselových áut.
- Euro 6 (od 2014): Norma Euro 6 priniesla ďalšie znižovanie emisií, vrátane pevných častíc. Dôraz sa kladie aj na meranie emisií v reálnej premávke (RDE - Real Driving Emissions). Táto norma je stále platná a priebežne sa sprísňuje.
Postupným sprísňovaním emisných noriem Euro zo strany Európskej únie sa vyvíjal aj tlak na automobilky, aby znižovali emisie pevných častíc. Výsledkom bolo postupné zavedenie DPF filtrov, ktoré sa s normou Euro 5 stali povinnou výbavou pre dieselové autá.
Prečítajte si tiež: Regenerácia DPF Octavia
Regenerácia DPF filtra
Pochopiteľne sa však časom DPF zanáša. Keďže sa v DPF filtri zachytávajú sadze, prirodzene dochádza k jeho upchávaniu. Tento problém je čiastočne vyriešený regeneračnou schopnosťou. Regenerácia je proces, pri ktorom sa filter zahreje a sadze sa spália. Filter DPF je potrebné pravidelne čistiť procesom nazývaným regenerácia, či už aktívnou, pasívnou alebo nútenou regeneráciou. Regenerácia prebieha tak, že nahromadené sadze sa pri vyššej teplote (približne 600 °C) vypaľujú, aby zostali len zvyšky popola.
Existujú tri typy regenerácie: pasívna, aktívna a nútená.
Pasívna regenerácia
Pasívna regenerácia prebieha automaticky pri jazde autom, ak je táto dynamickejšia a dlhá (napr. trasy). Pasívna regenerácia je pomalé čistenie, ktoré prebieha automaticky počas bežnej jazdy. K tomu dochádza pri dlhších jazdách mimo mesta, pri vyšších otáčkach motora. Niektorí výrobcovia používajú pasívnu regeneráciu. Pre tieto vozidlá sa pasívna regenerácia zvyčajne uskutočňuje na diaľnici, kde sú teploty výfukových plynov vyššie. Tento typ systému môže mať integrovaný oxidačný katalyzátor umiestnený v blízkosti motora, kde sú výfukové plyny dostatočne horúce, aby bola možná pasívna regenerácia. Pasívna regenerácia spočíva v tom, že teplota výfukových plynov je dostatočne vysoká na to, aby sa automaticky vypálila (jazda na diaľnici) alebo pomocou riadiacej jednotky (ECU) ktorá zaháji regeneráciu zmenou vstrekovania paliva.
Aktívna regenerácia
Ak je pasívna regenerácia nedostatočná (napr. jazdíte prevažne krátke trasy v meste), riadiaca jednotka motora aktivuje aktívnu regeneráciu. Táto prebieha automaticky, ale je náročnejšia. Aktívna regenerácia = riadiaca jednotka dá pokyn na „dovstreknutie paliva“, čím dôjde k zvýšeniu teploty a vyhoreniu sadzí. Zvyčajne prebieha každých cca 500 km (podľa vozidla a štýlu jazdy). Je potrebné pri nej najazdiť cca 20 km (plynulá jazda pri stredných otáčkach). Aktívny systém regenerácia filtra DPF pracuje na princípe snímania tlaku výfukových plynov alebo na princípe snímania zaťaženia filtra DPF sadzami. Ak systém vyhodnotí že je potrebné regenerácia na základe týchto hodnôt riadiaca jednotka upravý časovanie na vstrekovanie paliva, čo následne zvyšuje teplotu výfukových plynov a to iniciuje spaľovanie sadzí a regeneruje alebo odstraňuje nečistoty z filtra. V závislosti od značky vozidla môže byť tento typ regenerácie DPF iniciovaný riadiacov jednotkov vozidle každých 400 - 600 km.
Počas aktívnej regenerácie môžete si všimnúť mierne zvýšenú spotrebu paliva, zníženie výkonu a v niektorých autách aj mierny zápach.
Prečítajte si tiež: Filter pevných častíc pre Octaviu 2 Euro 3: Inštalácia a aspekty
Nútená regenerácia
Nútená regenerácia = ide o manuálne spustenie regenerácie prostredníctvom počítača a o servisné čistenie. Nútená regenerácia zahŕňa manuálne spustenie regenerácie filtra DPF cez počítač. Pracovníci servisu sú schopní pomocou diagnostického prístroja vyvolať takzvanú nútenú regeneráciu, ktorá prebieha dvomi spôsobmi. Prvý je statický a druhým je regeneračná jazda. V prípade, že je filter zanesený nad prípustnú hranicu, neumožní riadiaca jednotka jeho čistenie ani diagnostickým prístrojom a prichádza do úvahy už iba samotná výmena súčiastky za novú, alebo demontáž a odborné vyčistenie špecializovaným pracoviskom.
Ako spustiť regeneráciu DPF?
O jej potrebe vás informuje riadiaca jednotka. Z vašej strany je potrebné ísť zhruba 15 minút plynulo v stredných otáčkach. Takúto regeneráciu je potrebné absolvovať (a teda vás na ňu riadiaca jednotka upozorní) zhruba v 400 - 1000 km intervaloch. Pre uskutočnenie prebiehajúcej funkcie je potrebná plynulá jazda pri stredných otáčkach . Ak máte čas a možnosť, skúste jazdiť na diaľnici, kde môžete udržiavať vyššie otáčky motora. Jazdite konštantnou rýchlosťou okolo 80-100 km/h po dobu aspoň 15-20 minút.
Čo sa stane, ak sa regenerácia nedokončí?
Tým pádom je na mieste otázka, čo sa stane ak opakovane nebude regenerácia DPF uskutočnená v plnom rozsahu. Ak sa viac krát po sebe neumožní aktívnej regenerácií priebeh, systém sa zablokuje, pričom nám bude trvalo svietiť symbol DPF filtra a poruchy motora. V tomto prípade sa už návšteve servisu nevyhnete. Prerušením nie je iba úplné vypnutie motora, ale aj zníženie už spomínaných otáčok.
Faktory ovplyvňujúce životnosť DPF filtra
Životnosť DPF filtra ovplyvňuje viacero faktorov.
- Kvalita paliva: Nekvalitné palivo rýchlejšiemu zanášaniu DPF filtra.
- Motorový olej: Používajte oleje s nízkou produkciou popola. Pre motory s DPF filtrom používajú špeciálne oleje so zníženou tvorbou sadzí. Používanie takéhoto oleja je prospešné aj pre ostatné dieselové motory. Je síce drahší, ale pomáha zmenšovať množstvo sadzí vo výfukových plynoch.
- Štýl jazdy: Jazda na krátke vzdialenosti v meste, kde sa proces regenerácie nemusí dokončiť, vyúsťuje k rýchlejšiemu zaplňovaniu DPF filtra.
- Aditíva do paliva: Prísada do nafty nám zabezpečí zhorenie sadzí aj pri dosahovaní nižšej teploty výfukových plynov. Treba však kupovať prípravky od overených výrobcov, pretože nie všetky pomáhajú dosahovať požadovaný efekt.
Údržba DPF filtra
Pravidelná údržba je kľúčová pre dlhú životnosť DPF filtra.
Prečítajte si tiež: DPF filtre: funkcia, problémy a riešenia pre Toyoty
Diagnostika
Naším najlepším pomocníkom u diagnostiky DPF a jeho komponent budú Bloky naměřených hodnot. Tedy funkce řídící jednotky, která nám umožní nahlédnout do stavu a řízení přímo pohledem samotné jednotky. Nikoliv jen skutečných hodnot, které naměříme na snímačích (např. osciloskopem), ale tak, jak je „vidí“ a počítá s nimi jednotka. Tyto hodnoty se mohou lišit a jak sériová, tak paralelní diagnostika s sebou nese výhody i nevýhody. V té najdeme hodnoty jak ze strany snímačů (vstupní data pro regulaci), tak i stavové hodnoty (stav regulace). Není nic neobvyklého, když řídicí jednotka motoru nabízí i 1.600 různých veličin. SuperVAG výběr těchto hodnot usnadňuje a hlavně sjednocuje umístění jednotlivých veličin napříč všemi jednotkami motoru.
Čistenie DPF filtra
Čistenie DPF filtra je dôležité, pretože tento filter zachytáva pevné častice z výfukových plynov dieselových motorov. Ak už dôjde k poškodeniu filtra, často je nevyhnutné jeho vyčistenie profesionálnymi metódami alebo výmena za nový kus. Profesionálne čistenie je najúčinnejší spôsob, ako obnoviť funkciu DPF filtra.
Metódy čistenia
- Čistenie chemickou cestou: Filter sa demontuje a prepláchne špeciálnymi chemickými prípravkami, ktoré rozpúšťajú sadze.
- Termické čistenie (vypaľovanie): Filter sa zahreje na vysokú teplotu v špeciálnej peci, čím sa sadze vypália.
- Čistenie ultrazvukom: Filter sa ponorí do nádoby s čistiacou kvapalinou. Nádoba je vybavená ultrazvukovým generátorom, ktorý vytvára ultrazvukové vlny o vysokých frekvenciách.
- Hydrodynamické čistenie: Hydrodynamické čistenie využíva silu prúdiacej vody a stlačeného vzduchu na odstránenie nečistôt z DPF filtra.
Kedy meniť DPF filter?
Výmena DPF filtra je potrebná, keď už nie je schopný správne plniť svoju funkciu, čo znamená, že nedokáže účinne zachytávať sadze a nečistoty zo spalín.
Problémy s DPF filtrom a ich riešenie
S filtrom pevných častíc sa môžu spájať rôzne problémy.
Upchatie DPF filtra
Filter sa upchá sadzami a nemôže správne prepúšťať výfukové plyny. Každý typ vozidla a motora môžu mať rôzne dôvody, prečo sa filter DPF upchal. Vo všeobecnosti vznikajú problémy pri jazde na krátke vzdialenosti v meste, kde sa proces regenerácie nemusí dokončiť. Kontrolka sa rozsvieti alebo sa na palubnej doske zobrazí hlásenie, že DPF je plné.
Príčiny upchatia
- Jazda na krátke vzdialenosti
- Problémy s EGR ventilom
- Používanie nevhodného oleja
Mechanické poškodenie
Mechanické poškodenie DPF filtra môže byť vážnym problémom, ktorý ovplyvňuje jeho funkčnosť.
Porucha snímača tlaku
Ak snímač tlaku nefunguje správne, posiela do riadiacej jednotky nesprávne údaje o tlaku. To môže viesť k mylným diagnózam, kedy sa napríklad signalizuje zanesený DPF filter, aj keď v skutočnosti nie je.
Príznaky problémov s DPF filtrom
- Znížený výkon motora
- Kontrolka DPF na prístrojovej doske
- Zvýšená spotreba paliva
- Nadmerná hlučnosť, prípadne nepravidelný beh motora
Alternatívne riešenia
FAP filter s aditívom
FAP filter (Filtre à Particules) má podobnú funkciu ako DPF (Diesel Particulate Filter), ale s tým rozdielom, že využíva aditívum (zvyčajne cerín), ktoré pomáha znížiť teplotu potrebnú na regeneráciu filtra.
GPF filter pre benzínové motory
S príchodom prísnejších emisných noriem sa filtre pevných častíc začali používať aj v benzínových motoroch. Princíp fungovania OPF/GPF filtra je v zásade veľmi podobný DPF filtru. Filter pevných častíc je pri benzínových motoroch umiestnený taktiež vo výfukovom potrubí, jedná sa o keramickú vložku s drobnými kanálikmi, v ktorých sa zachytávajú pevné častice.
Odstránenie DPF filtra
Odstránenie DPF filtra je u laickej verejnosti pomerne rozšírený „tuning“, ktorý má priniesť úsporu peňazí a zvýšiť výkon motora. Odstránenie DPF filtra je v rozpore s legislatívou Európskej únie a Slovenskej republiky. Vozidlá s odstráneným DPF filtrom nespĺňajú emisné normy a sú považované za technicky nespôsobilé na prevádzku na pozemných komunikáciách.