Co je filtr pevných částic, jeho struktura a princip činnosti

Se zavedením ekologických norem, počínaje rokem 2009, musí být všechny vozy se samozápalnými spalovacími motory vybaveny filtry pevných částic. Zvažte, proč jsou potřeba, jak fungují a jak se o ně starat.

Co je filtr pevných částic a jak funguje?

Samotný koncept filtru naznačuje, že součást je zapojena do procesu čištění. Na rozdíl od vzduchového filtru je filtr pevných částic instalován ve výfukovém systému. Část je navržena tak, aby minimalizovala emise škodlivých látek do atmosféry.

V závislosti na kvalitě produktu a filtračních prvků je tato část schopná odstranit až 90 procent sazí z výfuku po spalování nafty. Práce Rady federace probíhá ve dvou fázích:

1. Odstranění sazí. Filtrační prvky propustné pro kouř zachycují částice. Usazují se v buňkách materiálu. Toto je hlavní úkol filtru.
2. Regenerace. Jedná se o postup čištění buněk od nahromaděných sazí. Vyrábí se, když u provozuschopných přidružených systémů začne motor ztrácet výkon. Jinými slovy, regenerace je obnovení čistoty povrchu buněk. Různé úpravy používají k čištění sazí vlastní technologii.

Kde je umístěn filtr pevných částic a k čemu slouží?

Protože SF se podílí na čištění výfukových plynů, je instalován ve výfukovém systému automobilu poháněného vznětovým motorem. Každý výrobce vybavuje svá auta systémem, který se může lišit od analogů jiných značek. Z tohoto důvodu neexistuje žádné tvrdé a rychlé pravidlo o tom, kde by měl být filtr.

U některých automobilů se saze používají ve spojení s katalyzátorem, který je instalován ve všech moderních automobilech vybavených benzínovým motorem. V tomto případě může být filtr buď před katalyzátorem, nebo za ním.

Někteří výrobci (například Volkswagen) vytvořili kombinované filtry, které kombinují funkce filtru i katalyzátoru. Díky tomu se čistota výfukových plynů vznětového motoru neliší od benzínového analogu. Často se takové díly instalují bezprostředně za výfukové potrubí, takže teplota výfukových plynů zajišťuje správnou chemickou reakci k neutralizaci škodlivých látek.

Filtrační zařízení

V klasické verzi je zařízení DPF velmi podobné katalyzátoru. Má tvar kovové baňky, pouze uvnitř je odolný filtrační prvek s buněčnou strukturou. Tento prvek je často vyroben z keramiky. Tělo filtru má hodně o velikosti 1 mm.

V kombinovaných verzích jsou katalyzátorové prvky a filtrační prvek umístěny v jednom modulu. V těchto částech je navíc instalována lambda sonda, snímače tlaku a teploty výfukových plynů. Všechny tyto části zajišťují nejúčinnější odstranění škodlivých částic z výfuku.

Vlastnosti provozu a provozu filtru pevných částic

Životnost filtrů pevných částic přímo závisí na provozních podmínkách vozidla. V závislosti na tom musí majitel vozu zkontrolovat stav filtru každých 50–200 tisíc kilometrů. Pokud je vůz provozován v městských podmínkách a často se ocitne v dopravních zácpách, bude životnost filtru nižší ve srovnání s analogem instalovaným v autě, které je provozováno v lehčích podmínkách (dálkové jízdy po dálnici). Z tohoto důvodu hraje významnou roli ukazatel motohodin pohonné jednotky.

Protože ucpaný filtr pevných částic snižuje výkon motoru, musí každý motorista pravidelně regenerovat výfukový systém. Velký význam má také dodržování předpisů pro výměnu motorového oleje. Majitel vozu proto musí přísně dodržovat doporučení výrobce automobilu.

Výběr dieselového oleje

Stejně jako katalyzátor, který se nachází v moderních benzinových vozidlech, může dojít k vážnému poškození filtru pevných částic, pokud majitel vozu použije nesprávný motorový olej. V tomto případě může mazivo vstoupit do válců a spálit se při zdvihu.

V tomto případě se uvolní velké množství sazí (závisí to na objemu přiváděného oleje), které by neměly být přítomny ve výfukovém systému automobilu. Tyto saze se dostávají do filtračních buněk a tvoří na nich usazeniny. Pro vznětové motory Asociace evropských výrobců automobilů stanovila normu motorového oleje, která splňuje požadavky ekologické normy minimálně Euro4.

Balení s takovým olejem bude označeno C (s indexy od 1 do 4). Takové oleje jsou navrženy speciálně pro vozidla vybavená systémem následného zpracování nebo čištění výfukových plynů. Díky tomu se zvyšuje životnost filtru pevných částic.

Automatické čištění

Během provozu pohonné jednotky lze spustit fyzikální procesy, které automaticky čistí filtr pevných částic od uhlíkových usazenin. K tomu dochází, když jsou výfukové plyny vstupující do filtrační nádrže zahřáté na +500 stupňů a více. Při tzv. pasivním samočištění se saze oxidují žhavícím médiem a odlamují se z povrchu článků.

Ale aby se tento proces spustil, musí motor běžet dlouhou dobu určitou rychlostí. Když je auto v zácpě a často jezdí na krátké vzdálenosti, výfukové plyny se nestihnou v takové míře zahřát. V důsledku toho se ve filtru hromadí saze.

Aby pomohli řidičům, kteří provozují svá auta v tomto režimu, vyvinuli výrobci různých autochemikálií speciální přísady proti usazování sazí. Jejich použití umožňuje spustit automatické čištění filtru při teplotě výfukových plynů do +300 stupňů.

Některé moderní vozy jsou vybaveny systémem nucené regenerace. Vstřikuje trochu paliva, které se vznítí v katalyzátoru. Díky tomu se filtr pevných částic zahřeje a odstraní se plak. Tento systém funguje na základě tlakových senzorů instalovaných před a za filtrem pevných částic. Když je velký rozdíl mezi hodnotami těchto senzorů, aktivuje se regenerační systém.

Někteří výrobci, například Peugeot, Citroen, Ford, Toyota, místo další části paliva pro zahřátí filtru používají speciální přísadu, která je umístěna v samostatné nádrži. Tato přísada obsahuje cer. Regenerační systém pravidelně přidává tuto látku do válců. Aditivum násilně ohřívá výfukové plyny na teplotu asi 700-900 stupňů. Pokud je vůz vybaven variantou takového systému, nemusí pro čištění filtru pevných částic nic dělat.

Filtry pevných částic uzavřeného typu DPF

Filtry pevných částic v moderním designu se dělí na dva typy:

• filtry uzavřeného typu dpf;
• fap filtry s funkcí regenerace filtračních prvků.

První kategorie zahrnuje prvky s keramickou voštinou uvnitř, jako v katalyzátoru. Na jejich stěny se nanese tenká titanová vrstva. Účinnost takové části závisí na teplotě výfukových plynů - pouze v tomto případě dojde k chemické reakci k neutralizaci oxidu uhelnatého. Z tohoto důvodu jsou tyto modely instalovány co nejblíže výfukovému potrubí.

Při ukládání na keramickou voštinu s titanovým povlakem dochází k oxidaci sazí a oxidu uhelnatého (teplota, při které k reakci dochází, musí být několik stovek stupňů). Přítomnost senzorů vám umožňuje včas diagnostikovat poruchu filtru, o které řidič obdrží oznámení z ECU o uklizeném vozidle.

Filtry pevných částic uzavřeného typu FAP s regenerační funkcí

Filtry FAP jsou také uzavřeného typu. Pouze se liší od předchozích funkcí samočištění. V takových baňkách se saze nehromadí. Buňky těchto prvků jsou pokryty speciálním činidlem, které reaguje s horkým kouřem a při vysokých teplotách zcela odstraňuje částice z výfukového traktu.

Některá moderní auta jsou vybavena speciálním proplachovacím systémem, který vstřikuje činidlo ve správnou dobu, když se vozidlo pohybuje, díky čemuž jsou saze odstraňovány již v raných fázích formování.

 Někdy se místo přísady používá další část paliva, která vyhoří ve filtru samotném a zvyšuje teplotu uvnitř baňky. V důsledku spálení jsou všechny částice z filtru zcela odstraněny.

Regenerace filtru pevných částic

Při hoření motorové nafty se uvolňuje velké množství pevných částic. V průběhu času se tyto látky usazují na vnitřní straně kanálků sazí, ze kterých se ucpávají.

Pokud doplníte špatné palivo, je vysoká pravděpodobnost, že se ve filtračním prvku nahromadí velké množství síry. Zabraňuje vysoce kvalitnímu spalování motorové nafty, podporuje oxidační reakci ve výfukovém systému, díky čemuž jeho součásti rychleji selžou.

Může však dojít také k rychlé kontaminaci filtru pevných částic v důsledku nesprávného naladění vznětového motoru. Dalším důvodem je nedokonalé spalování směsi vzduch-palivo, například v důsledku selhání trysky.

Co je regenerace?

Regenerace filtru znamená čištění nebo obnovení ucpaných buněk filtru. Samotný postup závisí na modelu filtru. A také o tom, jak výrobce automobilů nastavil tento proces.

Teorie se teoreticky nemůže úplně ucpat, protože v ní musí probíhat chemické reakce. V praxi se to ale často stává (důvody jsou uvedeny trochu výše). Z tohoto důvodu vyvinuli výrobci samočisticí funkci.

Existují dva algoritmy pro provádění regenerace:

• Aktivní;
• Pasivní.

Pokud vozidlo není schopné samy vyčistit katalyzátor a filtr, můžete tento postup provést sami. Bude vyžadováno v následujících případech:

• Auto zřídka cestuje na dlouhé vzdálenosti (výfuk nemá čas zahřát se na požadovanou teplotu);
• Během procesu regenerace byl spalovací motor tlumen;
• Chybné senzory - ECU nepřijímá potřebné pulsy, proto se čisticí procedura nezapne;
• Při nízké hladině paliva regenerace neprobíhá, protože vyžaduje další množství nafty;
• Porucha ventilu EGR (nachází se v recirkulačním systému výfukových plynů).

Známkou ucpaného filtru je prudký pokles výkonu pohonné jednotky. V takovém případě pomůže problém vyřešit mytí filtrační vložky pomocí speciálních chemikálií.

Filtr pevných částic nevyžaduje mechanické čištění. Stačí vyjmout díl z výfukového systému a uzavřít jeden z otvorů. Dále se do kontejneru nalije univerzální emulátor. Pomáhá odstranit plak, aniž byste museli kupovat nový díl. Kapalina musí zcela zakrýt kontaminovaný povrch. Po dobu 12 hodin musí být část pravidelně protřepávána, aby saze lépe zaostávaly.

Po použití čističe se část opláchne pod tekoucí vodou.  

Pasivní regenerace

Tento proces se provádí, když motor běží pod zatížením. Když auto jede po silnici, teplota výfukových plynů ve filtru stoupne na přibližně 400 stupňů. Tyto podmínky vyvolávají chemickou reakci k oxidaci sazí.

Během procesu regenerace se v těchto filtrech vytváří oxid dusičitý. Tato látka působí na sloučeniny uhlíku, které tvoří saze. Tento proces tvoří oxid dusnatý společně s oxidem uhelnatým. Dále díky přítomnosti kyslíku v dutině tyto dvě látky vstupují do reakce s ním, v důsledku čehož vznikají další dvě sloučeniny: CO₂ a oxid dusičitý.

Je třeba mít na paměti, že takový proces není vždy stejně účinný, proto je pravidelně nutné provádět nucené čištění sazí.

Aktivní regenerace

Aby se zabránilo selhání filtru pevných částic a jeho výměně za nový, je nutné pravidelně čistit aktivní povrch katalyzátoru. V městském provozu nebo na krátké vzdálenosti není možné zajistit pasivní čištění katalyzátoru.

V tomto případě je nutné zahájit aktivní nebo vynucený postup. Jeho podstata se scvrkává na následující. Uzavírací ventil Ugr se zavírá (v případě potřeby se provedou úpravy provozu turbíny). Kromě hlavní části paliva se vytváří určité množství směsi vzduch-palivo.

Plní se do válce, ve kterém částečně vyhoří. Zbytek směsi vstupuje do sběrného výfukového potrubí a vstupuje do katalyzátoru. Tam dohoří a teplota výfukových plynů vzroste - vytvoří se účinek vysoké pece se zapnutým ventilátorem. Díky tomuto efektu jsou částice nahromaděné v buňkách katalyzátoru spáleny.

Takový postup je nezbytný pro pokračování chemické reakce v katalyzátoru. To umožní, aby se do filtru dostalo méně sazí, což následně zvýší životnost filtru částic.

Kromě čištění katalyzátoru spalování další části VTS mimo motor zvyšuje teplotu v samotném filtračním okruhu, což také částečně přispívá k jeho čištění.

Řidič se dozví, že elektronika provádí tento postup ke krátkému zvýšení volnoběžných otáček během dlouhé jízdy. V důsledku tohoto samočištění bude z výfukového potrubí vycházet tmavší kouř (to je norma, protože saze jsou ze systému odstraňovány).

Proč může regenerace selhat a jak provést ruční čištění

Existuje několik důvodů, proč se filtr pevných částic neregeneruje. Například:

• Krátké výlety, kvůli kterým proces nemá čas začít;
• Regenerace je přerušena kvůli zastavení motoru;
• Jeden ze snímačů nevysílá údaje nebo z něj není vůbec žádný signál;
• Nízká hladina paliva nebo aditiv v nádrži. Systém určuje, kolik paliva nebo aditiva proti částicím je potřeba pro úplnou regeneraci. Pokud je úroveň nízká, proces se nespustí;
• Porucha ventilu EGR.

Pokud je stroj provozován v takových podmínkách, že se samočištění nespustí, lze filtr pevných částic vyčistit ručně. V takovém případě musí být z vozidla odstraněn. Dále musí být jeden výstup uzavřen zátkou a do druhého se nalije proplachovací kapalina. Filtr je nutné pravidelně protřepávat, aby se uvolnily saze.

Na mytí filtru je nutné vyčlenit cca 12 hodin. Po uplynutí této doby se proplach vypustí a samotný filtr se promyje čistou tekoucí vodou. I když lze tento postup provést nezávisle, je lepší odvézt vůz na čerpací stanici, aby se spojil s diagnostikou celého výfukového systému. V tomto případě není nutné trávit tolik času. Některé čerpací stanice mají například speciální zařízení, které simuluje proces regenerace filtru nuceným vypalováním sazí. Lze použít speciální ohřívač a vstřikování paliva, které simuluje činnost regeneračního systému.

Příčiny zvýšené tvorby sazí

Klíčovým parametrem ovlivňujícím čistotu filtru pevných částic je špatná kvalita paliva. Motorová nafta této kvality může mít v lamele velké množství síry, což nejen zabraňuje úplnému vyhoření paliva, ale také vyvolává oxidační reakci kovu. Pokud bylo zjištěno, že po nedávném tankování systém spouští regeneraci častěji, je lepší vyhledat další tankování.

Také množství sazí ve filtru závisí na nastavení samotné pohonné jednotky. Například při nesprávném vstřikování (nestříká, ale vystřikuje, díky čemuž se v jedné části komory tvoří nehomogenní směs vzduchu a paliva - obohacená).

Jak se starat o filtr pevných částic

Stejně jako ostatní části, které jsou vystaveny stresu, vyžaduje filtr pevných částic také pravidelnou údržbu. Samozřejmě, pokud jsou motor, palivový systém a všechny senzory ve vozidle správně nakonfigurovány, vytvoří se v sazech méně sazí a regenerace proběhne co nejúčinněji.

Není však nutné čekat, až se rozsvítí kontrolka chyby motoru na palubní desce, aby se zkontroloval stav částicového článku. Diagnostika vozu pomůže v raných fázích určit ucpání SF.

Jeho životnost lze prodloužit pomocí speciálního proplachu nebo čističe, který vám umožní rychle a bezpečně odstranit usazeniny sazí z filtru.

Životnost a výměna filtru pevných částic

I přes spuštění automatického čištění se filtr pevných částic stává stále nepoužitelným. Důvodem je neustálá práce ve vysokoteplotní zóně a během regenerace toto číslo výrazně stoupá.

Obvykle při správném chodu motoru a použití kvalitního paliva je filtr schopen ujet asi 200 tisíc kilometrů. Ale v některých regionech není kvalitní palivo vždy k dispozici, a proto je třeba věnovat pozornost stavu filtru pevných částic dříve, například každých 100 000 km.

Jsou chvíle, kdy filtr zůstane neporušený i při nájezdu 500 tis. Tak či onak, každý motorista musí nezávisle věnovat pozornost chování vozidla. Klíčovým faktorem indikujícím problémy s filtrem pevných částic je výrazný pokles výkonu motoru. Také motor začne odebírat hodně oleje a může se objevit modrý kouř z výfukového systému a necharakteristický zvuk při chodu spalovacího motoru.

Lze vyjmout filtr pevných částic?

Pokud jen řeknete, pak je reálné to udělat. Pouze druhá otázka - jaký to má smysl, pokud auto v tomto případě nebude splňovat ekologické normy. Kromě toho je elektronická řídicí jednotka konfigurována pro řízení činnosti tohoto prvku. Pokud jej odeberete ze systému, dojde k trvalé poruše softwaru v elektronice.

Někteří podniknou tento krok a zablokují se z následujících důvodů:

• Není třeba provádět servis další části stroje;
• Nový filtr pevných částic je poměrně drahý;
• Spotřeba paliva je mírně snížena, protože regenerační proces nebude proveden;
• Mírně, ale stále se zvýší výkon motoru.

Toto řešení má však mnohem více nevýhod:

• Úplně první je nedodržování jakýchkoli environmentálních standardů;
• Znatelně se změní barva výfuku, což bude ve velkém městě, zejména v létě a v dopravní zácpě, způsobovat problém (v každém případě není dostatek vzduchu a potom nafoukané auto vedle něj vynutí cirkulaci vzduchu uvnitř vozu);
• Na cesty do zemí EU můžete zapomenout, protože auto nebude vpuštěno přes hranice;
• Zakázání některých senzorů způsobí poruchu softwaru řídicí jednotky. Chcete-li problém vyřešit, budete muset přepsat ECU. Cena firmwaru je vysoká a důsledky mohou být nepředvídatelné. Resetování dat v řídicí jednotce vyvolá spoustu otázek, které neumožní prodat auto za přijatelnou cenu.

To jsou jen některé z negativních aspektů zářezu DPF. Měly by však stačit na upuštění od této myšlenky a zahájení obnovy, čištění nebo nákupu nového filtru pevných částic.

Místo závěru

Rozhodnutí, zda vyjmout filtr pevných částic z výfukového systému vozidla, je osobním rozhodnutím každého motoristy. Pokud je v případě starých automobilů tento problém vyřešen na úrovni továrny (SF je zřídka nalezen), pak některá auta nové generace bez něj nebudou vůbec fungovat. A počet takových vozů neklesá, protože dosud nebyla vydána důstojná náhrada za vznětový motor.

Je lepší neexperimentovat s auty vybavenými složitými elektronickými systémy, protože při neustálé chybě může ECU přejít do nouzového režimu.

Další informace o filtru pevných částic najdete ve videu:

Filtr pevných částic, regenerace - co to je a jak to funguje?

Video k tématu

Navíc nabízíme podrobné video, jak probíhá regenerace filtru pevných částic:

Než vyříznete filtr pevných částic, podívejte se na toto video.

Otázky a odpovědi:

Lze vyčistit filtr pevných částic? Chcete-li to provést, musíte jej vyjmout, naplnit speciální čisticí kapalinou a po asi 8 hodinách opláchnout a umístit na místo. Proplachování lze provést i bez vyjmutí dílu z vozu.

Jak často je potřeba měnit filtr pevných částic? Jakýkoli filtr pevných částic je ucpaný. Obvykle je jeho výměna nutná v průměru po 200 tisících kilometrech, ale to je ovlivněno kvalitou paliva, skladbou vojensko-technické spolupráce a počtem motohodin.

Mohu jezdit bez filtru pevných částic? Technicky to auto negativně neovlivní. Ale elektronika bude neustále opravovat chybu a výfuk nebude splňovat ekologické normy.