Filtr pevných částic (často označovaný zkratkou DPF z anglického Diesel Particulate Filter) se v osobních autech zabydlel už před lety. Kdo provozoval modernější auto s naftovým motorem vyrobené po září 2010, určitě se s ním už nějakým způsobem setkal. A jak to aktuálně vypadá, budeme se s částicovými filtry brzy setkávat plošně i u motorů benzinových. Už ho má třeba tříválcová Fabia 1.0 TSI. Co vlastně filtr pevných částic je, jak funguje, jaké jsou typy filtrů, co se na nich kazí a proč majitele ojetin zlobí? To si postupně rozebereme v novém seriálu.
Úkolem filtru pevných částic je zachytit, jak z názvu vyplývá, pevné částice ve výfukových plynech. Není to výmysl z plezíru automobilek, ale nutnost kvůli přísnějším emisním normám
Rozlišují se dva základní systémy, aditivovaný a neaditivovaný. Dále se filtry dělí podle způsobu provedení regenerace, ale princip funkce je vždy v zásadě stejnýNehodláme rozebírat technická a technologická úskalí a detaily, které jsou spíše v kompetenci servisů a profesionálních diagnostiků. Naším cílem je pokud možno populární a srozumitelnou formou vysvětlit princip funkce DPF jako takový a poukázat na nejčastější problémy, které jsou s filtry v naftových ojetinách spojené.
Doporučujeme: Osm neprávem přehlížených ojetin, které jsou dobrá koupě
Ačkoli poprvé se v osobních autech objevil filtr pevných částic v roce 1985 u Mercedesu určeného na export do USA, tento systém rozšířil až francouzský koncern PSA Peugeot-Citroën, který ho začal sériově montovat od roku 2000 na vybrané motory s označením HDi. V té době se začala objevovat zkratka FAP, která se bůhvíproč ve světě neujala. Postupně se filtry pevných částic staly standardem. Od září 2010, kdy vstoupila v platnost emisní norma Euro 5, se bez filtru už žádné auto na evropském trhu neobešlo.
Na západ od nás se emise řešily přísněji, takže mnoho aut mělo filtr pevných částic ještě před emisní normou Euro 5 (přinesla limit 0,005 g/km pevných částic proti 0,025 normy Euro 4). Ale zatím nebudeme předbíhat a podíváme se, jak filtr DPF vypadá uvnitř, proč se musí regenerovat a také si přiblížíme nejčastější typy filtrů pevných částic, se kterými se v osobních autech můžeme setkat.
Co je filtr pevných částic a proč se musí regenerovat?
Naprosto zjedodušeně bychom mohli filtr pevných částic považovat za jakousi vložku ve výfuku, která slouží k zachycování karcinogenních částic vzniklých během spalování. Ty mají různou velikost a filtr je údajně schopen zachytit až 99 % všech částic o velikostech do 0,1 mikrometru, pokud funguje správně.
Toto je schematické znázornění funkce filtru pevných částic. Porézní keramická vložka dovolí propustit částice menší než 0,1 mikrometru. Větší částice, kterých je až 99 %, se usazují v komůrkách, které trochu připomínají včelí plástveZ logiky věci se ale částice ve filtru hromadí. Jak moc, to záleží na mnoha faktorech, především na kvalitě paliva, stylu jízdy řidiče a kondici motoru. Pro zjednodušení nyní uvažujme, že motor funguje normálně, takže během spalování dochází k přirozenému usazování částic. Filtr tvoří jakési trubičkovité komůrky podobné včelím plástvím, ve kterých se částice hromadí a vznikají z nich zjednodušeně řečeno černé tyčinky. Pokud bychom se jich nezbavili, po několika stovkách kilometrů by filtr ucpaly úplně. Je tedy potřeba je odstranit. K tomu slouží regenerace.
Doporučujeme: Kolik stojí frajeřina? Luxusní ojetiny za cenu holé Fabie a na kolik vyjde jejich provoz
Při regeneraci je potřeba zvýšit teplotu ve filtru na takovou hranici, při které začnou usazené částice hořet. Každý výrobce nastavuje teplotu jinak. Regeneraci spouští řídící jednotka především podle tzv. diferenčních tlaků před a za filtrem. Vstupních hodnot je ale mnohem víc. Jednotky počítají i s ujetou vzdáleností mezi regeneracemi, rychlostí, zatížením motoru a mnoha dalšími vstupy, aby vždy našly vhodný okamžik pro zahájení regenerace. Obvykle probíhá regenerace při vyšším zatížení, proto některá auta nechávají regeneraci až na ustálenou jízdu například po dálnici vyšší rychlostí.
Úplná regenerace ale trvá dlouho, řádově i desítky minut. Je potřeba dostat do výfuku nespálenou naftu, která na oxidačně-redukčním katalyzátoru shoří a tím zvýší ve filtru teplotu na úroveň dostatečnou k hoření. Výrobci používají dvě cesty: buď dodatečný dostřik nafty do motoru, která neshoří a je při výfukovém cyklu poslána dál do výfuku, nebo systém s přídavným „pátým“ vstřikovačem, který naftu dávkuje přímo do výfuku dle potřeby. Vlastně jde o krátkodobé úmyslné snížení účinnosti motoru.
Filtr pevných částic s aditivy
Tohoto systému se drží právě vozy koncernu PSA Peugeot-Citroën. V principu jde o to, že celý systém filtrace pevných částic potřebuje ke své funkci dodatečné aditivum, které se doplňuje do speciální nádržky. Pozor, nepleťte si ho se systémem AdBlue, tedy s technickou močovinou pro redukci emisí oxidů dusíku. To je něco úplně jiného.
Hlavně vozy koncernu PSA s motory HDi používají aditivovaný systém. Jeho výhodou jsou rychlé regenerace při nižší teplotě
Ani po zavedení selektivní katalytické redukce se na funkci DPF nic zásadního nemění. Peugeot a Citroën se dál drží aditivovaného principuPro aditiva se vžilo označení „eolys“, což je nejobvyklejší obchodní značka takové směsi. Aditivum je katalytická složka usnadňující hoření sazí, která se automaticky přimíchává do paliva a následně se váže na usazené částice. Tím sníží jejich teplotu potřebnou k úspěšnému shoření.
Doporučujeme: 10 ekologických „kazítek“, kvůli kterým vás provoz auta stojí více peněz
Velkou výhodou aditivovaného systému jsou velmi rychlé regenerace. Nezvyšují tolik teplotu katalyzátoru, čímž šetří motor a jeho další systémy. Nevýhodou je skutečnost, že se musí doplňovat aditivum. Na to někteří majitelé zapomínají, nebo o tom prostě vůbec nevědí, ale o tom si napíšeme později. Vedle složitosti celého systému se také filtr rychleji zanese nespalitelnými zbytky, konkrétně popílkem, který je vedlejším produktem spalování usazených částic s navázaným aditivem. Aspoň že koncern PSA, který se tohoto systému drží, nabízí velice rozumné a na trhu nejnižší ceny výměn filtrů DPF. Stojí podle motoru od necelých osmi tisíc korun, což není při běžné potřebě výměny po asi 160 — 200 000 km likvidační výdaj.
Filtr pevných částic bez aditiv
Nejobvyklejší řešení použité u naprosté většiny současných dieselů na trhu je systém bez aditiv. Regenerace probíhají v principu stejně, ale protože není používáno aditivum pro snížení potřebné teploty, musí se teplota ve filtru zvýšit víc. Ze zhruba 450°C u aditivovaného systému až na 700°C u vybraných typů DPF. Konstrukce filtrů pevných částic vydrží teplotu zhruba 900 až 1000°C.
Většina dieselů používá neaditivovaný systém. Zde je schéma filtru u Audi A8. Princip je vždy prakticky totožný a konstrukce se liší jen v detailech
VW Golf GTD používá filtr montovaný hned u motoru za „de-NOx“ katalyzátorem. I tento systém pracuje bez dodatečných aditivZ toho plyne, že sice odpadá starost o aditivum a správnou funkci jeho přimíchávání, ale celý systém je energeticky a technologicky náročnější. Musí snášet vyšší teplotu po delší dobu (vedle několika minut aditivovaného systému zde běží regenerace klidně i půl hodiny), takže z logiky věci jsou takové filtry dražší. Absolutním extrémem v tomto ohledu byl „bezúdržbový“ filtr v Hondě CR-V, který stál originální 180 000 Kč. Dnes se výrobci uklidnili a ceny originálních filtrů klesly. Posledně radikálně snížil ceny koncern Volkswagen. Přesto je obvyklé, že filtr stojí klidně kolem čtyřiceti tisíc. A to pro majitele ojetiny není zrovna málo.
Tzv. neřízený filtr pevných částic
Naprosto výjimečné a dnes už prakticky nepoužívané jsou pasivní neřízené filtry pevných částic. S těmi se lze setkat především u starších aut a nákladních vozidel, autobusů a dodávek, kde byl filtr instalován dodatečně, aby například vozidlo homologované podle starší emisní normy mohlo jezdit do oblastí, v nichž se emise přísně hlídají. Vlastně jde o prostý filtr, který má zachytávat nejhorší a největší částice. Oproti moderním systémům ale funguje jen omezeně a klidně propustí až 70 % částic.
Regenerace zde probíhají neřízeně a jen v omezeném zátěžovém spektru, kdy se teplota v takovém filtru zvýší dostatečně. Filtr je pak často řešen tak, že jím stejně výfukové plyny projdou nefiltrované, což je obvyklé zejména u dlouho používaných a neservisovaných strojů. Pro naše potřeby se ale takovým systémem nemusíme zabývat, protože kromě některých starších modelů Subaru s motorem 2.0D se s ním dnes v osobních autech nesetkáme.
Příště se podíváme na nejčastější problémy s filtry pevných částic. Také si ukážeme několik jednoduchých zásad, jak o filtr pečovat, abychom potížím pokud možno předešli.