Filtry DPF (FAP)



Filtr cząstek stałych jest dodatkowym elementem, zmniejszającym emisję sadzy (będącej nośnikiem rakotwórczych węglowodorów aromatycznych) do atmosfery. Musiał on być wprowadzony przez producentów pojazdów w celu spełnienia restrykcyjnych wymagań, zapisanych w normie Euro 5.


Rozróżniamy dwa rodzaje filtrów cząstek stałych:

  • filtr cząstek stałych do silników wysokoprężnych z dodatkiem do paliwa (tzw. filtr mokry)

  • filtr cząstek stałych bez dodatków (tzw. filtr suchy)

Obydwa rodzaje filtrów mają zbliżoną budowę oraz zasadę działania, z tą różnicą, iż filtr mokry wymaga stosowania specjalnego dodatku do paliwa, obniżającego temperaturę spalania sadzy w filtrze.

 

 

 

Zastosowanie oraz rodzaje filtrów cząstek stałych


W celu spełnienia restrykcyjnych wymagań, zapisanych w normie Euro 5 (wprowadzonej w 2009 roku), producenci pojazdów musieli podjąć szereg działań, w tym wprowadzić dodatkowy element zmniejszający emisję cząstek stałych, występujący w układzie wydechowym. Tym elementem jest filtr cząstek stałych.


Rozróżniamy dwa rodzaje filtrów cząstek stałych:

  • filtr cząstek stałych do silników wysokoprężnych z dodatkiem do paliwa (tzw. filtr mokry)

  • filtr cząstek stałych bez dodatków (tzw. filtr suchy)

Obydwa rodzaje filtrów mają zbliżoną budowę oraz zasadę działania, z tą różnicą, iż filtr mokry wymaga stosowania specjalnego dodatku do paliwa, obniżającego temperaturę spalania sadzy w filtrze.


 

Budowa i zasada działania filtra DPF/FAP


Filtr cząstek stałych składa się z korpusu ceramicznego (węglik krzemu) o strukturze makro komórkowej znajdującego się w metalowej obudowie. Korpus ten jest podzielony na bardzo dużą liczbę równolegle przebiegających kanalików, które są zamknięte na przemian. Tworzą one kanały wlotowe i wylotowe, które oddzielone są od siebie ścianami filtra.

                                                           Przekrój filtra DPF

Sadza, wydobywająca się z silnika sukcesywnie osadza się na ścianach filtra i zatyka go. W celu jej usunięcia, niezbędna jest regeneracja filtra, polegająca na jej wypaleniu. Minimalna temperatura spalin, konieczna do uzyskania w celu wypalenia filtra cząstek stałych to ok. 550°C. Warunek ten jest trudny do spełnienia, gdyż przykładowo podczas jazdy miejskiej, temperatura spalin wynosi ok. 150°C. W celu uaktywnienia procesu regeneracji filtra, stosowane są pewne zabiegi, polegające na obniżeniu temperatury koniecznej  do efektywnego wypalenia - dozowanie dodatku do paliwa w postaci tlenku ceru (występuje w systemie z "mokrym" filtrem) oraz sztucznym podniesieniu temperatury spalin, poprzez dodatkowy dotrysk paliwa.


 

Lampki kontrolne na zestawie wskaźników


Lampka kontrolna filtra cząstek stałych DPF informuje o zbyt dużym zapełnieniu filtra lub o zbyt niskim poziomie dodatku do paliwa (w przypadku filtrów "mokrych"). Podczas długotrwałej jazdy na krótkich odcinkach nie ma możliwości podniesienia temperatury spalin w wystarczającym stopniu. Przy zbyt dużym zapełnieniu filtr może się zapchać, co spowoduje przejście silnika w tryb awaryjny i gwałtowne zmniejszenie mocy. Aby temu zapobiec, po pojawieniu się takiej kontrolki na zestawie wskaźników należy odbyć jazdę z wyższą prędkością, przez kilkanaście minut, w celu podwyższenia temperatury spalin do wartości koniecznej do regeneracji filtra DPF.

                          Przykłady lampek  kontrolnych filtra cząstek stałych DPF/FAP


 

Lampka kontrolna układu żarzenia zaświeca się w chwili, gdy jazda regeneracyjna, wykonywana przez kierowcę nie przynosi oczekiwanego rezultatu oraz zostanie przekroczona ustalona przez system wartość graniczna zapełnienia filtra cząstek stałych sadzą. Po zaświeceniu się takiej kontrolki konieczna jest wizyta w serwisie, celem ustalenia przyczyny zatykania się filtra oraz aktywowania procedury regeneracji wymuszonej testerem diagnostycznym.

                         Lampka kontrolna układu żarzenia silnika wysokoprężnego


 

W momencie zarejestrowania przez sterownik silnika błędu, związanego z usterką filtra, bądź innym podzespołem, mającym wpływ na skład spalin, pojawi się kontrolka MIL na zestawie wskaźników. Niezbędny będzie wtedy odczyt błędów, wyeliminowanie przyczyny powstania błędów oraz skasowania pamięci błędów w sterowniku po wykonanej naprawie.

                                   Lampka kontrolna MIL (Malfunction Indicator Lamp)

W rozwiązaniach koncernu PSA z dodatkiem środka, uzdatniającego paliwo, występuje kontrolka usterki korka wlewu paliwa, która świadczy o usterce czujnika otwarcia korka wlewu paliwa, braku korka lub nieprawidłowym jego założeniu.

                                       Lampka kontrolna usterki korka wlewu paliwa



Niekiedy pojawia się również symbol "kontrolki serwisowej", co oznacza konieczność udania się do serwisu.

 

                                               Piktogram "kontrolki serwisowej"


 

Elementy składowe systemu oczyszczania spalin z filtrem DPF/FAP


Do skutecznego oczyszczania spalin z sadzy nie wystarczy zamontowanie samego filtra. Po kilkuset kilometrach uległby on całkowitemu zapchaniu. Niezbędny jest nadzór nad pracą filtra. Rolę takiego nadzorcy przejmuje sterownik silnika (lub sterownik dodatku do paliwa w przypadku filtrów "mokrych"). Aby proces zarządzania funkcjonowaniem filtra mógł przebiegać prawidłowo, konieczne jest zastosowanie dodatkowych elementów i czujników, które na bieżąco informują sterownik o aktualnym stanie pracy filtra.


 

Czujnik różnicy ciśnienia (w niektórych rozwiązaniach, jak np. BMW 318d, czujnik ciśnienia spalin na wejściu) określa różnicę ciśnienia gazów przed i za filtrem cząstek stałych. Na podstawie jego sygnału sterownik jest w stanie obliczać zapełnienie filtra sadzą oraz podjąć decyzję o konieczności rozpoczęcia procesu regeneracji filtra. W przypadku jego awarii, sterownik nie jest w stanie określić zapełnienia filtra DPF. Usterka zostanie zasygnalizowana kontrolką filtra cząstek stałych, a następnie migającą kontrolką czasu rozgrzewania świec na tablicy wskaźników. Niezbędna będzie wizyta w warsztacie.


 

                                Czujnik różnicy ciśnień filtra DPF - Audi A6 Avant 2.7 TDI

Czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych DPF ma za zadanie przesłać informację o temperaturze spalin przed filtrem DPF do sterownika. Sygnał ten jest wykorzystywany do obliczania zapełnienia filtra, zarządzania procesem regeneracji filtra oraz do ochrony filtra cząstek stałych przed zbyt wysoką temperaturą spalin. W przypadku jego niesprawności konieczna będzie wizyta w warsztacie. Czujnik temperatury za filtrem służy do sterowania dawką wtrysku dla wtrysku uzupełniającego przy hamowaniu silnikiem, a czujnik temperatury przed turbosprężarką do uzyskania odpowiedniej temperatury, niezbędnej do procesu regeneracji filtra DPF. W przypadku braku sygnału któregokolwiek z tych czujników, niezbędna będzie wizyta w warsztacie.

                                                     Czujnik temperatury spalin

Sterownik silnika ma za zadanie zapewnić autodiagnostykę systemu oraz sterować procesem regeneracji filtra w miarę potrzeby. W systemie z "mokrym filtrem" dodatkowo występuje sterownik dodatku do paliwa, który zarządza chwilą i ilością wtryskiwanego dodatku do paliwa podczas czynności uzupełniania paliwa w zbiorniku, a także strategiami awaryjnymi, czy diagnostyką systemu wraz z zapamiętaniem kodów błędów. W najnowszym rozwiązaniu koncernu PSA rolę sterownika dodatku do paliwa przejmuje sterownik silnika.


 


Kolejnym elementem, niezbędnym do poprawnego funkcjonowania systemu z "mokrym" filtrem cząstek stałych FAP jest czujnik obecności korka w zbiorniku. Przekazuje on informację do sterownika dodatku do paliwa o otwarciu i zamknięciu korka wlewu paliwa. Dzięki temu sterownik rejestruje tzw. "cykl korka", potrzebny mu do zarządzania momentem i dawką wtrysku dodatku.


 


Dodatek do paliwa (na bazie tlenku ceru), występujący w układzie z "mokrym" filtrem cząstek stałych FAP służy do obniżenia temperatury spalania sadzy do ok. 450°C oraz skrócenia czasu regeneracji filtra do możliwego minimum.


 

W systemie dodatku do paliwa występują cztery rodzaje płynu Eolys: DPX 42, DPX 10 (Eolys 176), Infineum F7995 oraz Eolys Powerflex, które generalnie nie są ze sobą mieszalne i nie są współzamienne. Dlatego należy uzupełniać tylko płyn, dobrany na podstawie numeru nadwozia i przeznaczony do konkretnego modelu pojazdu.


 


 

Rodzaje regeneracji filtrów cząstek stałych DPF/FAP


Aby filtr cząstek stałych nie został zapchany oraz mógł spełniać swoją rolę, musi być okresowo uwalniany z cząstek sadzy. W procesie regeneracji, przy stworzeniu specjalnych warunków, cząstki sadzy zostają utleniane (spalane). W większości przypadków proces ten jest niezauważalny przez kierowcę.


 

Sterownik silnika tworzy mapę zawartości sadzy w filtrze cząstek stałych w oparciu o sygnały z czujnika ciśnienia i czujników temperatury oraz w zależności od warunków użytkowania pojazdu. Na podstawie stylu jazdy i zapisanej historii warunków jazdy sterownik definiuje najlepszy moment do rozpoczęcia regeneracji filtra.


 

Bierna regeneracja filtra ma miejsce, gdy cząstki sadzy są spalane bez ingerencji układu sterowania silnikiem. Przykładowo umiejscowienie filtra blisko silnika powoduje, że podczas jazdy na autostradzie możliwe jest uzyskanie temperatury spalin w granicach 350°C-500°C. Taka temperatura spowoduje wypalanie sadzy w filtrze DPF.


 

Aktywna regeneracja filtra cząstek stałych ma miejsce w przypadku celowego podwyższenia temperatury spalin, na skutek odpowiedniego sterowania przez kalkulator (sterownik). Gdy pojazd przemieszcza się głównie w mieście, przy nieznacznym obciążeniu silnika, osiągane są zbyt niskie temperatury dla biernej regeneracji. Taką sytuację rozpoznaje sterownik silnika i uruchamia proces regeneracji aktywnej, który przeciętnie trwa ok. 10 minut. Temperatura spalin jest sztucznie podwyższana do ok. 600°C-650°C, co umożliwia utlenienie sadzy do dwutlenku węgla i zapobiega nadmiernemu zapełnieniu się nią filtra DPF. Podczas jazdy w mieście, w ciężkich warunkach, średni dystans między regeneracjami to ok. 200km.


W przypadku długotrwałej jazdy miejskiej, na krótkich odcinkach, nie ma możliwości podniesienia temperatury spalin w wystarczającym stopniu, gdyż następujące wówczas procesy regeneracji, przy zbyt dużym zapełnieniu filtra mogłyby spowodować uszkodzenie filtra DPF z powodu wytworzenia w nim nadmiernej temperatury. Przy zbyt dużym zapełnieniu filtr może się zatkać, co spowoduje przejście silnika w tryb awaryjny i gwałtowne zmniejszenie mocy. Aby temu zapobiec, na tablicy wskaźników pojawi się kontrolka filtra DPF/FAP, co oznacza konieczność odbycia jazdy z wyższą prędkością, przez kilkanaście minut w celu podniesienia temperatury spalin, koniecznej do regeneracji filtra DPF.

Jeśli jazda regeneracyjna nie zostanie odbyta lub nie przyniesie zadowalającego rezultatu, a masa sadzy przekroczy ustaloną wartość graniczną, dodatkowo zapali się kontrolka "układu żarzenia świec". Konieczna będzie wtedy wizyta w warsztacie w celu wyeliminowania przyczyny problemu oraz przeprowadzenia regeneracji wymuszonej przez tester diagnostyczny.


W przypadku dużego zanieczyszczenia filtra istnieje alternatywne rozwiązanie, polegające na jego wyczyszczeniu za pomocą specjalistycznych środków chemicznych. Dzięki takiemu rozwiązaniu można uniknąć kosztownej wymiany filtra DPF. Sadza zostaje rozpuszczona i spalona podczas regeneracji wymuszonej przez tester diagnostyczny.

W momencie przekroczenia ustalonej wartości granicznej zapełnienia filtra (przykładowo w pojazdach koncernu VAG przeważnie jest to 45g) nie ma możliwości przeprowadzenia regeneracji wymuszonej filtra. Konieczna jest jego wymiana oraz adaptacja sterownika.

 

Również w takich przypadkach nasz serwis jest w stanie odzyskać pełną sprawność praktycznie każdego filtra. Konieczne jest dostarczenie nam pojazdu z niezdemontowanym filtrem w celu ustalenia przyczyny jego przepełnienia  oraz jej usunięcia.


Więcej informacji na stronie: www.regeneracjadpf.pl


 


 

Problemy techniczne, związane z systemem oczyszczania spalin


Zastosowanie mokrych filtrów cząstek stałych wymusiło na użytkownikach pojazdów konieczność zakupu specjalnego płynu (dodatku do paliwa), który kosztuje kilkaset złotych i wystarcza na przejazd (koncern PSA) od ok. 60 tys. km - 240 tys. km.


Ponadto wymagane jest stosowanie specjalnych olejów nisko-popiołowych, oznaczonych jako DPF lub Low-SAPS. Istotne jest również miejsce zaparkowania pojazdu z systemem oczyszczania spalin, gdyż po samoczynnej regeneracji, uruchomionej przez sterownik filtr rozgrzewa się do wysokiej temperatury, mogąc spowodować pożar.


Poprawna praca silnika wysokoprężnego nie jest możliwa w przypadku użycia wszelkiego rodzaju biopaliw. Na skutek dodatkowego wtrysku paliwa, w celu regeneracji filtra, dochodzi do sytuacji, w której na ściankę cylindra dostaje się przywierające, niespalone paliwo z powodu ruchu tłoka w oleju silnikowym. Zwykłe paliwo w znacznej mierze będzie mogło odparować z oleju silnikowego podczas normalnej pracy. Ze względu na wysoką temperaturę wrzenia oleju roślinnego, nie jest on w stanie całkowicie odparować, co powoduje rozcieńczenie oleju silnikowego w znacznym stopniu. Jest to sytuacja wyjątkowo niebezpieczna, gdyż prowadzi do mechanicznego uszkodzenia silnika.


Jednak pomimo, iż zwykłe paliwo w dużym stopniu jest w stanie odparować, podczas częstych regeneracji dochodzi do przeniknięcia paliwa do miski olejowej i rozcieńczenia oleju. Zatem po regeneracji wymuszonej przez tester zazwyczaj istnieje konieczność wymiany oleju silnikowego wraz z filtrem. Taka wymiana oleju jest również niezbędna w przypadku, gdy jego poziom zauważalnie się podniósł lub  został przekroczony jego stan max. na bagnecie, gdyż świadczy to o częstych próbach regeneracji aktywnej.


W przypadku rozwiązań z bezpośrednim wtryskiem paliwa do rury wydechowej (np. Ford S-Max/Galaxy 2.0, Connect, Transit - tylny napęd) nie występują problemy, związane z rozcieńczeniem oleju silnikowego.


 

W ostatnim czasie pojawiło się wiele firm (zazwyczaj nie mających zielonego pojęcia o działaniu silnika spalinowego i uczących się "fachu" na pojazdach Klientów za pomocą chińskich interfejsów), oferujących różne usługi w zakresie usuwania filtrów, czy przeprogramowania map sterowników. Zazwyczaj takie działania kończą się porażką dla samego sterownika lub, co gorsze, silnika. Takie działania mogą w przyszłości utrudnić diagnostykę silnika lub doprowadzić do niebezpiecznych sytuacji (np. wyłączenie opcji sygnalizowania błędów układu paliwowego w przypadku pojawienia się wycieku paliwa - brak rejestracji spadku ciśnienia przez sterownik - może oznaczać opłakane skutki).


Do najczęstszych przyczyn występowania problemów, związanych z filtrami cząstek stałych (poza trybem jazdy i niesprawnością innych podzespołów silnika) należą uszkodzenia turbosprężarki (wycieki oleju, nieprawidłowa praca) oraz kłopoty z czujnikami ciśnienia spalin (uszkodzenia czujników, zatkane przewody czujnika różnicy ciśnień).


Pamiętaj! W zasadzie we wszystkich przypadkach nasz serwis jest w stanie odzyskać pełną sprawność praktycznie każdego filtra. Wystarczy dostarczyć nam pojazd z niezdemontowanym filtrem w celu ustalenia przyczyny jego przepełnienia  oraz jej usunięcia.


Piotr Dulęba

Wszelkie prawa zastrzeżone

wstecz

Dane kontaktowe

Serwis B&B
02-739 Warszawa
Ul. Wałbrzyska 2 (wjazd od ul. Dominikańskiej)
tel. 22 852 05 42

e-mail: serwis@bodych.pl
www.bodych.pl

Godziny otwarcia:
w dniach 03.07-03.09.2017 czynne
pon-pt 8.00-17.00
sob 8.00-14.00



Zamknij x
W ramach naszej strony stosujemy pliki cookies w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, dzięki czemu dostosowuje się ona do Państwa indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej informacji znajduje się w naszej Polityce cookies.