DPF – co to jest, jak działa i jak o niego dbać?

DPF to filtr cząstek stałych montowany w układzie wydechowym silników Diesla, a współcześnie także benzynowych, którego zadaniem jest wyłapywanie i unieszkodliwianie sadzy powstającej podczas spalania paliwa. W dalszej części artykułu wyjaśniamy szczegółowo, jak jest zbudowany, w jaki sposób przebiega jego samooczyszczanie oraz jakie nawyki za kierownicą pozwolą uniknąć kosztownych napraw.

Czym dokładnie jest filtr DPF i gdzie go szukać?

Diesel Particulate Filter to element o strukturze przestrzennej, której zadaniem jest mechaniczne zatrzymywanie cząstek stałych. Spaliny, przepływając przez porowate ścianki ceramicznego rdzenia, pozostawiają w nim niespalony węgiel w formie sadzy. Na jej powierzchni osadzają się również inne szkodliwe składniki, między innymi wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne oraz tlenki metali. Wprowadzenie tego rozwiązania, najpierw w silnikach wysokoprężnych w 1996 roku, pozwoliło niemal całkowicie wyeliminować emisję charakterystycznego czarnego dymu.

W nowszych pojazdach z jednostkami benzynowymi wyposażonymi w bezpośredni wtrysk paliwa funkcję tę pełni filtr GPF. Obowiązek jego montażu pojawił się wraz z zaostrzeniem wymogów i koniecznością spełnienia normy Euro 6. Starsze konstrukcje z wtryskiem pośrednim nie generowały takiej ilości cząstek stałych, dlatego nie wymagały stosowania tych komponentów. Urządzenie lokalizuje się zazwyczaj blisko silnika, za katalizatorem utleniającym, gdzie temperatura gazów wylotowych jest wyższa, co ma istotne znaczenie dla późniejszego procesu oczyszczania.

Jak działa i z czego składa się ten układ?

Sercem urządzenia jest monolityczny element ceramiczny, uformowany na kształt plastra miodu. Do jego produkcji wykorzystuje się węglik krzemu lub cordierite. Wnętrze przecinają wąskie kanały, które są naprzemiennie zaślepione, co zmusza przepływające gazy do przenikania przez mikroporowate ścianki. To właśnie w tych porach osadzają się drobiny sadzy o rozmiarach od 0,1 do 1 mikrometra. Całość zamknięta jest w stalowej obudowie, odpornej na korozję i ekstremalne temperatury.

Skuteczność prawidłowo funkcjonującego filtra jest bardzo wysoka i zawiera się w przedziale od 85% do 100%. To oznacza, że do atmosfery przedostaje się najwyżej 15% pierwotnej ilości zanieczyszczeń. Praca urządzenia jest nieustannie nadzorowana przez sterownik silnika na podstawie danych z czujników ciśnienia i temperatury, a w bardziej zaawansowanych układach także przez sondę lambda i czujniki NOx. W niektórych konstrukcjach, znanych jako FAP, stosuje się dodatkowo płyn katalityczny wtryskiwany do filtra.

Procesy samooczyszczania i ich odmiany

Gromadzenie się sadzy stopniowo ogranicza drożność kanałów, dlatego konstruktorzy przewidzieli mechanizmy jej usuwania. Podstawowym wyzwaniem jest różnica temperatur: sadza potrzebuje do spalenia około 550 stopni C, natomiast spaliny w normalnych warunkach osiągają średnio zaledwie 150 stopni C. Aby pokonać tę barierę, wykorzystuje się kilka różnych procedur.

Regeneracja pasywna

Ta forma oczyszczania zachodzi samoistnie i nie wymaga ingerencji elektroniki. Warunkiem jest dłuższa, jednostajna podróż z prędkością przekraczającą 80 km/h, podczas której temperatura spalin stabilnie utrzymuje się powyżej 400°C. W takich okolicznościach cząstki sadzy ulegają stopniowemu utlenianiu, a kierowca nawet nie zauważa całego procesu. Aby był on skuteczny, jazda w tych warunkach powinna trwać nieprzerwanie co najmniej 20–30 minut.

Regeneracja aktywna

Gdy styl użytkowania auta nie sprzyja biernemu wypalaniu, do akcji wkracza komputer pokładowy. Inicjuje on procedurę podniesienia temperatury gazów wylotowych do poziomu 600–650°C. Osiąga się to najczęściej poprzez dodatkowy wtrysk paliwa w suwie wydechu. Jest to proces cykliczny, uruchamiany przeciętnie co 400–800 km i trwający od 10 do 30 minut. W tym czasie przejściowo wzrasta zużycie oleju napędowego o 0,5 do 1 litra.

Regeneracja serwisowa

Zdarza się, że powtarzające się krótkie odcinki trasy uniemożliwiają dokończenie cyklu aktywnego. Dochodzi wtedy do nadmiernego nagromadzenia sadzy i konieczna staje się interwencja mechanika. Przy użyciu testera diagnostycznego wymusza się wówczas wypalanie na postoju, które trwa od 15 do 45 minut. Bardziej zaawansowaną formą przywracania sprawności jest mechaniczne czyszczenie poza pojazdem, realizowane metodą hydrodynamiczną lub chemiczną.

Jak dbać, by filtr służył jak najdłużej?

Na żywotność tego komponentu wpływa kilka powiązanych ze sobą czynników. Nie chodzi tu wyłącznie o samo urządzenie, ale o ogólny stan techniczny jednostki napędowej. Zaniedbania w jednym obszarze, na przykład nieszczelna turbosprężarka, mogą w krótkim czasie doprowadzić do poważnych problemów z filtrem. Kluczowe znaczenie ma regularne serwisowanie i reagowanie na pierwsze objawy nieprawidłowości.

Podstawą długotrwałej pracy bezawaryjnej jest używanie oleju silnikowego o niskiej zawartości popiołów siarczanowych, fosforu i siarki, znanego jako olej Low SAPS. Klasyczny olej 5W40 może nie spełniać tych wyśrubowanych norm, dlatego producenci zalecają zazwyczaj oleje typu 5W30.

Ogromny wpływ ma także jakość tankowanego paliwa. Produkty niskiej klasy generują więcej sadzy, a także przyspieszają gromadzenie się niepalnego popiołu w kanalikach ceramiki. Do listy elementów wymagających kontroli należy dopisać:

• zawór recyrkulacji spalin, którego usterka zwiększa ilość zanieczyszczeń trafiających do układu wydechowego,
• układ wtryskowy, ponieważ niesprawne wtryskiwacze powodują niepełne spalanie mieszanki,
• filtr powietrza, którego niedrożność prowadzi do wzmożonego dymienia jednostki,
• stan pierścieni tłokowych, gdyż ich zużycie skutkuje przedostawaniem się oleju do komory spalania i wzrostem poziomu popiołu.

Symptomy zapchania i metody diagnostyki

Kierowca najczęściej orientuje się o stanie podzespołu po zapaleniu się odpowiedniej kontrolki na desce rozdzielczej. Towarzyszy temu zazwyczaj wyraźny spadek mocy, a nierzadko jednostka przechodzi w tryb awaryjny, ograniczając możliwość przyspieszania. Charakterystycznym sygnałem bywa również unoszący się w kabinie zapach spalin, zwiększone zużycie paliwa oraz nierównomierna, falująca praca na biegu jałowym.

Aby precyzyjnie określić stopień zapełnienia, warsztat podłącza pojazd do diagnoskopu. Specjaliści analizują przede wszystkim ciśnienie różnicowe, mierzone za pomocą czujników przed i za filtrem. Porównanie tych wartości daje bardzo dokładny obraz drożności układu. Podczas okresowego badania technicznego pojazdu weryfikacja tych parametrów staje się coraz powszechniejsza, a od marca 2018 roku w Polsce trwały prace nad usankcjonowaniem urzędowej procedury kontrolnej dla wycinanych DPF-ów.

Co zrobić z zapchanym filtrem?

W pierwszej kolejności można spróbować wykonać jazdę regeneracyjną. Zaleca się utrzymywanie przez kilkanaście minut obrotów silnika na poziomie około 2500 obr./min, jadąc ze stałą prędkością na trasie szybkiego ruchu. Jeżeli to nie pomoże, niezbędna będzie wizyta w warsztacie. Do wyboru pozostaje kilka scenariuszy serwisowych, a ich zestawienie prezentuje poniższa tabela.

Aspekt prawny – czy można wyciąć DPF?

Demontaż filtra cząstek stałych jest w świetle polskiego prawa zabroniony i traktowany jako istotna ingerencja w konstrukcję pojazdu. Samochód po takim zabiegu nie spełnia norm emisji spalin, co powoduje automatyczne unieważnienie badania technicznego i grozi zatrzymaniem dowodu rejestracyjnego. Funkcjonariusze policji dysponują już dymomierzami i sprzętem diagnostycznym umożliwiającym wykrycie tego procederu. Wysokość mandatu może sięgnąć 500 zł, lecz w porównaniu z sankcjami w innych krajach Unii Europejskiej jest to kwota umiarkowana. Dla przykładu, w Niemczech kara wynosi 1000 euro, a w Austrii sięga aż 3500 euro.

W Wielkiej Brytanii w ciągu zaledwie trzech lat za jazdę z nieprawidłowo zmodyfikowanym układem wydechowym ukarano ponad 1800 kierowców, nakładając na nich kary finansowe od 1000 do 2500 funtów. Ryzyko wpadki rośnie z roku na rok.

Poza konsekwencjami urzędowymi, istnieje także wymiar czysto praktyczny i ekonomiczny. Auto bez filtra emituje znacznie większą ilość cząstek PM2,5 i PM10, czyli substancji uznawanych za jedno z głównych źródeł niskiej emisji i bezpośrednią przyczynę powstawania smogu. Trudno będzie także odsprzedać taki pojazd osobie świadomej zagrożeń, ponieważ jego stan techniczny od razu wzbudzi podejrzenia.

Jak dobrać technikę jazdy do potrzeb układu oczyszczania?

Samochód z silnikiem Diesla został skonstruowany z myślą o długich dystansach. Ciągła eksploatacja w mieście, gdzie przejazdy nie przekraczają kilku kilometrów, a silnik rzadko osiąga docelową temperaturę roboczą, jest dla niego zabójcza. W takich warunkach komputer pokładowy bezustannie próbuje inicjować cykl aktywny, który zazwyczaj nie może zostać dokończony, co w błyskawicznym tempie prowadzi do zapchania. Właściciele pojazdów użytkowanych głównie w korkach i na krótkich odcinkach powinni rozważyć, czy jednostka wysokoprężna była właściwym wyborem.

Dobrą praktyką prewencyjną jest świadome planowanie tras. Raz na jakiś czas warto pokonać dłuższy dystans drogą ekspresową lub autostradą, pozwalając na pełną regenerację pasywną. Cały proces wyłapywania i spalania stanowi zamknięty obieg i tylko odpowiednia temperatura pozwala utrzymać go w równowadze. W modelach takich jak Ford Kuga z silnikiem 2.0 TDCi czy Ford Focus z 1.5 EcoBlue, czujniki precyzyjnie monitorują ten bilans i w razie potrzeby sygnalizują konieczność zmiany stylu jazdy.