Filtr cząstek stałych DPF / FAP w silnikach diesla
DPF/FAP to filtr stosowany w pojazdach z silnikiem Diesla. Jego zadaniem jest blokowanie cząstek stałych emitowanych z układu wydechowego. Zasada działania polega na tym, że cząstki stałe, takie jak sadza, pyłki i inne zanieczyszczenia, są wychwytywane przez filtr wewnątrz filtra DPF/FAP. Czyste spaliny bez nadmiaru szkodliwych substancji są odprowadzane na zewnątrz.
Główną rolą DPF/FAP jest minimalizowanie emisji cząstek stałych do atmosfery. Jest to szczególnie istotne w przypadku samochodów z silnikami na olej napędowy, które emitują większą ilość substancji szkodliwych niż auta z silnikami benzynowymi. DPF/FAP zatrzymuje duże ilości cząstek stałych, co wpływa na poprawę jakości powietrza i tym samym ochronę środowiska. Istotną rolę ma też kwestia zdrowotna – mniejsze stężenie cząstek stałych w powietrzu ogranicza powstawanie smogu. Smogu, który jest przyczyną między innymi chorób układu oddechowego.
Ważne jest zrozumienie, że DPF i FAP to dwa różne rodzaje filtrów cząstek stałych. DPF, znany również jako filtr suchy, zatrzymuje cząsteczki stałe na powierzchni porowatej struktury wewnętrznej. FAP, czyli filtr mokry, działa na podobnej zasadzie, ale różni się konstrukcją. W przypadku FAP cząstki stałe są zatrzymywane w strukturze ceramicznej nasączonej specjalnym płynem, co jeszcze bardziej zwiększa skuteczność filtracji. Warto dodać, że standard FAP stosowany był i jest w silnikach konstrukcji PSA (Peugeot, Citroen).
Występują dwa systemy filtrów cząstek stałych:
– system suchy, system filtracji bez dodatków stosowany w większości samochodów
– system mokry, system filtracji z dodatkiem do oleju napędowego
W przypadku systemów suchych regeneracja polega na zmianie procesu wtrysku w celu zwiększenia temperatury spalin. Monolit w filtrze jest pokryty warstwą katalityczną zastępując katalizator dostarczany z paliwem.
W systemie mokrym do paliwa dodawany jest co jakiś czas dodatek katalityczny zmniejszający temperaturę filtra podczas regeneracji. Płyn ten jest umieszczony w osobnym zbiorniku w aucie i wystarczy na okres eksploatacji samochodu od 100 000 do ponad 200 000 km. Sam filtr nie ma warstw katalitycznych z platyny oraz tlenków metali.
Rodzaje regeneracji filtrów:
-regeneracja pasywna; polegająca na samoistnym wypalaniu się cząstek stałych na skutek podniesienia się temperatury spalin bez specjalnych procedur, jest to możliwe podczas dużego obciążenia silnika np. podczas jazdy na autostradzie przez dłuższy czas
-regeneracja aktywna; polegająca na celowym zwiększeniu temperatury spalin dzięki po-wtrysku w suwie wylotu, opóźnienie wtrysku oleju napędowego
-regeneracja wymuszona; jest to rozwiązane ostateczne, wynika np. z wielokrotnie przerwanych regeneracji aktywnych i pozwala zregenerować filtr z pomocą specjalnej wymuszonej komputerowo procedury i tylko w ściśle określonych warunkach jak np. zatkanie filtra nie większe niż 60% w zależności od pojemności filtrów.
Filtr cząstek stałych GPF / OPF w silnikach benzynowych
Jeśli jest problem z filtrem lub przygotowujemy się do wyścigów, wyjmujemy filtr i zastępujemy go bezobsługowym katalizatorem o różnej gęstości, co skutkuje większym przepływem spalin. Pozwala to uzyskać większą moc oraz lepsze strzelanie i uderzenie z układu wydechowego. Wysokie temperatury zapłonu silników z wtryskiem bezpośrednim powodują również powstawanie wielu cząstek stałych w silnikach benzynowych. Zadanie filtra cząstek stałych jest łatwiejsze w silnikach benzynowych niż w silnikach wysokoprężnych. Powietrze wywiewane przepływające przez wewnętrzne korytarze urządzenia jest filtrowane. Wychwycona sadza nie przedostaje się do atmosfery i jest na bieżąco usuwana z filtra. Nazywamy to regeneracją pasywną i często nie jest ona zauważalna w codziennym użytkowaniu. Taka regeneracja silników diesla odbywa się głównie na autostradach.
Podobnie jak przy dieslu, również GPF wymaga od czasu do czasu dopalenia, podczas gdy w przypadku benzyny proces ten trwa znacznie krócej. Dzieje się tak dlatego, że temperatura spalin jest znacznie wyższa, o kilkaset stopni wyższa niż w przypadku jednostki wysokoprężnej. Przekłada się to jednak na niemal niezauważalny proces tej działalności. Z punktu widzenia trwałości filtrów silników benzynowych kluczowa jest temperatura spalin, która jest nawet o setki stopni wyższa niż w przypadku silników Diesla. Dlatego sterownik silnika nie musi wprowadzać silnika w specjalny tryb, w którym podwyższa się temperaturę spalin poprzez zwiększenie dawki paliwa i zmianę kąta, aby wymusić spalenie filtra.