Ekologia oraz idące z nią normy ograniczenia emisyjności szkodliwych gazów do atmosfery wymusiły na producentach samochodów stosowanie specjalistycznych rozwiązań filtrujących. W tym celu od właściwie 2000 roku w samochodach z silnikiem diesla stosuje się filtry cząstek stałych mające na celu ograniczenie emisyjności cząstek stałych do atmosfery.

Cząstki stałe są efektem ubocznym niecałkowitego spalania oleju napędowego w silniku. Składają się w większości z węgla oraz węglowodorów. Ich średnica równa się kilku dziesiątym mikrometra.

Budowa filtra cząstek stałych DPF, FAP

 

Filtry cząstek stałych mają przekrój okrągły. Wynika to z potrzeby równomiernego rozłożenia pochłanianych cząstek stałych. Jako materiał filtrujący stosuje się ceramikę kordierytową – węglan krzemu o porowatej strukturze,  związki tytanu z aluminium, metale o porowatej piankowej strukturze. Struktura filtra oparta jest na odpowiednio zagęszczonych kanałach o przekroju kwadratowym naprzemiennie zaślepionych przez które przepływają spaliny a cząstki stałe osadzają się na porowatych ściankach. W niektórych filtrach stosuje się warstwy katalityczne pokrywające ścianki kanalików w postaci tlenków metali lub platyny w celu obniżenia temperatury koniecznej do regeneracji. Zawartość platyny oraz innych metali szlachetnych uzasadnia wysoką cenę nowego filtra.

Podział systemów filtrów cząstek stałych:

• -system mokry – system filtracji z dodatkiem do paliwa (np. Peugeot/Citroen oraz niektóre Volkswageny),
• -system suchy – system filtracji bez dodatku do paliwa (większość samochodów).

System suchy charakteryzuje się tym, że do regeneracji filtra niezbędne jest sztuczne podnoszenie temperatury spalin poprzez odpowiednie kształtowanie procesu wtrysku. Dodatkowo monolit w filtrze jest pokryty warstwą katalityczną zastępując w tym wypadku katalizator dostarczany z paliwem.
 

Rodzaje regeneracji filtra cząstek stałych:

• Regeneracja pasywna polega na tym, że następuję częściowe samoistne wypalanie zgromadzonych cząstek stałych bez zastosowania jakichkolwiek środków zmierzających do celowego podwyższenia temperatury spalin. Jest możliwa w ściśle określonych warunkach eksploatacji samochodu np. podczas jazdy autostradą przez dłuższy czas (duże obciążenie silnika). Temperatura spalin musi przekroczyć 350 °C,
• Regeneracja aktywna polega na celowym zwiększeniu temperatury spalin poprzez zmianę parametrów pracy silnika(zastosowanie powtrysku w suwie wylotu, opóźnienie wtrysku paliwa, zmianę pracy turbosprężarki, zmianę stopnia recyrkulacji spalin). Realizowana jest  w przypadku niewystarczającej skuteczności
• regeneracji pasywnej. Ten proces trwa od 5 do 10 minut. Temperatura spalin musi przekroczyć 600 °C. W sytuacji eksploatacji samochodu w terenie miejskim istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że regeneracja aktywna zostanie przerwana przez wyłączenie silnika. Nie ukończone regeneracje prowadzą do bardzo szybkiego zatkania filtra.
•  
• Regeneracja wymuszona jest rozwiązaniem ostatecznym oferowanym przez autoryzowany serwis. Najczęściej wynika z kilku negatywnie ukończonych regeneracji aktywnych i tym samym wysokiego poziomu zatkania filtra. Użytkownik jest informowany o potrzebie zastosowania regeneracji wymuszonej poprzez komunikat na liczniku w postaci lampki odpowiedzialnej za filtr cząstek stałych oraz lampki informującej o uszkodzeniu w silniku. Skuteczne zregenerowanie filtra jest możliwe do 70 % jego zatkania. Powyżej tej wartości istnieje tylko możliwość wymiany filtra na nowy.

Systemy DPF, FAP są nowatorskim rozwiązaniem oczyszczania spalin z cząstek stałych. Producenci wychodząc z błędnych założeń stworzyli system, który w eksploatacji poza miejskiej spełnia swoje zadanie doskonale, natomiast w eksploatacji miejskiej jest przyczyną wielu problemów.

Cały czas trwają pracę nad udoskonalaniem systemów spalania i oczyszczania spalin. Tym samym
można spodziewać się definitywnego rozwiązania problemu filtrów cząstek stałych w najbliższej
przyszłości. Jednak ciągle rosnące wymagania norm ekologicznych mogą narzucić kolejne ograniczenia.
 

Najczęściej zadawane pytania: