vytisknout velikost písma Filtre pevných častíc alebo DPF (1/4): Druhy DPF, ich plusy a mínusy

Už je takmer istou vecou, že filtre pevných častíc sa v budúcnosti objavia aj pri priamovstrekových benzínových motoroch. Podarilo sa ich od dôb prvého nasadenia vyladiť tak, aby fungovali naozaj spoľahlivo? Prečo niekomu filtre fungujú a druhý má s nimi neznesiteľné problémy? Na všetko okolo DPF sa zameriame v novom miniseriáli.
Filtre pevných častíc alebo DPF (1/4): Druhy DPF, ich plusy a mínusy

Filtre pevných častíc alebo DPF: diely seriálu

1/4 Druhy DPF, ich prednosti a nedostatky
2/4 Spoľahlivosť filtrov pevných částic
3/4 Ako predchádzať problémom s filtrami pevných částic
4/4 Opravy filtrov pevných částic – výmena, čistenie, vytĺkanie


Filtre pevných častíc slúžia na zachytávanie pevných častíc (sadzí) vo výfukových plynoch naftových motorov. Plošne sa rozšírili so zavedením emisnej normy Euro 5 a čoskoro si získali značnú pozornosť motoristickej verejnosti - bohužiaľ nie pre svoju schopnosť zachytávať karcinogénne sadze, ale kvôli technickým problémom. U dieselových ojazdených áut s veľkým nájazdom, ktoré sú v Slovenskej republike tak populárne, predstavuje filter jednu z najčastejších a najnákladnejších komplikácií.

Priekopníkom použitia fitrov pevných častíc medzi osobnými vozidlami nebol koncern PSA, ktorý ho prvýkrát sériovo uviedol vo februári 2000 v modeli Peugeot 607 2.2 HDi, ale nemecký Mercedes-Benz. Ten inštaloval z dnešného pohľadu pravekú verziu filtra DPF do exportného naftového modelu 300 SD / SDL pre USA a Kanadu už v rokoch 1985 až 1987, z dôvodu diskutabilnosti a nízkej životnosti systému však od neho čoskoro upustil.

Je to sám o sebe zaujímavý príbeh, tu sa však chceme venovať skôr súčasnosti. Necháme stranou kontroverzné meditovanie o zmysluplnosti časticového filtra, ekologických, energetických a zdravotných aspektoch jeho existencie a zacielime hlavne na to, čo by majiteľa dieselu s DPF mohlo či malo zaujímať.

Řez filtrem pevných částic 2.jpgŘez filtrem pevných částic.jpgŘez filtrem pevných částic s předřazeným oxidačním katalyzátorem.jpg
Rezy rôznymi konštrukciami filtra pevných častíc - vpravo aj s predradeným katalyzátorom

Filter pevných častíc s otvoreným neriadeným systémom

Jedná sa o minimálne rozšírený druh, v podstate aj najmenej efektívny a hodiaci sa skôr ako dodatočne montovaný retro-fit, s ktorého pomocou sa majitelia starších vozidiel mohli v niektorých krajinách dočkať napríklad daňových výhod. Tento typ filtra bol už z výroby použitý v Subaru Legacy 2.0 D, ročníku 2008/2009.

S trochou zveličenia ide o riešenie typu "Vlk sa nažral a koza zostala celá". Aj úplne "prázdny" otvorený filter zachytí len časť výfukom letiacich pevných častíc, priebeh regenerácie (de facto žiadna neprebieha) u neho nemožno nijako riadiť.

Ak nedosiahne tento filter pri svojom zaplnení dlhotrvajúcou jazdou s motorom v určitej záťaži samovoľnej teploty potrebnej k spontánnemu zapáleniu sadzí (čo je bez dodatočného vstreku paliva veľmi ťažké), jednoducho sa nezregeneruje nikdy a všetky spaliny potom prúdia "bypassom" nefiltrované von.

VÝHODY:

  • absolútne „spoľahlivý“
  • možno ho dodatočne aplikovať aj na staršie vozidlá
  • nehrozí poškodenie motora ani zníženie výkonu pri nasýtení
  • neriedi olej
  • nezvyšuje spotrebu
  • nepotrebuje žiadne snímače
  • nevyžaduje žiadne dodatočné náklady pri prevádzke

NEVÝHODY:

  • nízka účinnosť filtrácie už v ideálnych podmienkach (od 30 do 70%), pri prevažujúcich jazdách na kratšie vzdialenosti dokonca nulová
  • výfuk od sadzí (zložitejšie preukazovanie horlivému policajtovi alebo úradom, že viditeľná dymivosť je u tohto druhu DPF naozaj normálna)

Filter pevných častíc s aditívami

Veľkým propagátorom tohto systému je už odpočiatku koncern PSA (Peugeot / Citroën), občas sme ho mali možnosť vididť aj na iných vozidlách (napr. Škoda Superb 1. generácie s motorom 2.0 TDI-PD 100 kW). Dávkovaním špeciálnej prísady obsahujúce katalický cer či železa sa znižuje teplota potrebná na zapálenie a vyhorenie sadzí.

Dve aditíva v jednom aute

Len okrajovo spomeňme paradox, že ak je pre najprísnejšiu emisnú normu inštalovaný ešte katalyzátor SCR vyžadujúci aditíva (AdBlue), musí vozidlo so sebou voziť a dávkovať si dve rozdielne aditíva.

Regenerácia sa štartuje konvenčne - najskôr sa výfukový systém "predhrieva" zvýšením záťaže motora a cieleným zhoršením termodynamickej účinnosti, následne dochádza k dodatočnému vstrekovaniu ďalšej dávky paliva na konci expanznej doby.
Nafta z tejto dávky sa zapáli až na oxidačnom katalyzátore (u väčšiny áut je priamo predradený filtru DPF v jeho obale), v zriedkavých prípadoch rovno vnútri filtra (ak je nasýtený kovmi podporujúcimi horenie). Priebeh akcie je riadený riadiacou jednotkou na základe údajov z čidiel teploty a rozdielového tlaku.

VÝHODY:

  • proti uzavretému bezaditívnemu DPF menšie množstvo vyplytvaného paliva
  • menšie riedenie motorového oleja
  • kratšia doba regenerácie

NEVÝHODY:

  • väčšia zložitosť (vyžaduje systém dávkujúci aditívum do paliva)
  • nutnosť stálej prítomnosti aditív, motor sám ich pritom nepotrebuje - naopak niektoré druhy aditív zle reagujú s biopalivami v palive
  • nižšia životnosť filtra DPF (práve aditíva hi paradoxne rýchlejšie sýtia nespáliteľnými zbytkami)

Filter pevných častíc bez aditív

Najjednoduchší, suverénne najrozšírenejší "uzavretý" systém, bohužiaľ tiež najviac zaťažujúci motor. Princíp je rovnaký ako v predchádzajúcom prípade, len chýba aditívum uľahčujúce horenie sadzí. Regenerácia býva dlhšia, do výfuku je potrebné dopraviť viac paliva, riedenie motorového oleja nespáleným palivom je väčšie. Časť dodatočne vstrekovaného paliva určeného zapáleniu nastane vo filtri totiž lipne na stenách valcov, kde je stierané do motorového oleja.

Obzvlášť tam, kde je filter DPF umiestnený ďalej od motora, je tento systém vyložene nevýhodný. Spaliny na ceste k filtru chladnú a potrebnú teplotu treba "doháňať" masívnou dávkou nafty určenej na zapálenie. Rovnako tak nie je z princípu príliš vhodný na použitie pri motoroch so združenými vstrekovačmi (TDI-PD), pretože tie vďaka časovej nepružnosti vstrekovačov ovládaných vačkovým hriadeľom horšie dosahujú ideálnych regeneračných podmienok.

VÝHODY:

  • Proti ostatným „uzavretým“ systémom je jednoduchší a výrobne lacnejší
  • nie je potrebné dokupovať aditíva
  • proti aditívnemu systému dlhšia životnosť filtru DPF

NEVÝHODY: 

  • zbytočne vysoké namáhanie motoru pri regenerácii
  • najvyššia citlivosť na správnu kondíciu vstrekovačov i regulačných prvkov
  • proti aditívnemu systému vyššie teplotné zaťaženie výfukového systému
  • najdlhšia doba regenerácie
  • vyššie riziko riedenia motorového oleja

Filter pevných častíc s externým vstrekovačom

Teoreticky "najmenej zlý" variant, no najzložitejší a výrobne najdrahší. Ideálny je hlavne pri vozidlách, v ktorých nie je možné z priestorových dôvodov umiestniť DPF čo najbližšie k motoru. Môžeme ho nájsť pri novších dieseloch Renaultu, Fordu a Toyoty.

Regeneračná dávka nafty neprúdi do výfukového potrubia "obkľukou" cez valce, ale je tam vstrekovaná priamo externým injektorom (splynovačom). Princíp priameho vlievania nafty do výfuku môže pri dnešných požiadavkách na efektivitu využitia paliva pôsobiť trochu zvrhlo, odpadá však problém s riedením oleja nespáleného naftou a zložitým "vybalancovaním" chodu motora počas post-vstrekov.

K úvodnému predhrievaniu výfukového potrubia zvýšením záťaže motora a cieleným zhoršením termodynamickej účinnosti však dochádza aj tu.

VÝHODY:

  • najšetrnnejší k motoru
  • pomerne ľahká a rýchla regenerácia
  • žiadne riziko riedenia motorového oleja

NEVÝHODY:

  • je najzložitejší (dva oxidačné katalyzátory, další vstrekovač s vedením a kábelážou, často separátné palivové čerpadlo)
  • v budúcnosti aj o niečo vyššie riziko investícii a porúch

NABUDÚCE: Spoľahlivosť filtrov pevných častíc

BMW M2 Coupé vs. Porsche Cayman: Juniorská extraliga

BMW M2 Coupé vs. Porsche Cayman

Návrat ku koreňom. Novodobá E46 M3. Najšoférskejšie BMW. Tak a podobne sa písalo o novom BMW M2 ešte predtým, ako ktokoľvek z ľudí mimo automobilku zasadol za jeho volant. Ako by si do neho chcelo tvrdé jadro najvernejších aj širšia komunita motoristických nadšencov premietnuť priania a očakávania, ktoré aktuálne produkcia značky BMW napĺňa len čiastočne alebo vôbec.

22. 11. 2016 | Dalibor Žák
Zmerali sme Škodu KodiaQ: ako zrýchľuje a koľko priestoru ponúka?

Škoda KodiaQ

Prvýkrát sme sa odviezli s novou Škodou KodiaQ. Na medzinárodnej prezentácii sme vyskúšali motorizácie 2.0 TDI 140 kW 4 × 4 DSG a 1.4 TSI 110 kW DSG.

19. 11. 2016 | Dalibor Žák
Tri generácie BMW 5 v porovnaní ojazdených áut: E39 vs. E60 vs. F10

Tri generácie BMW 5

Poľská dodávka konečne uhýba do pravého pruhu a prvýkrát mám možnosť zošliapnuť pedál v BMW 530d E60 na podlahu. Automat si podradí o dve rýchlosti a päťka s mocným záťahom vyrazí dopredu. Okolo diaľničného limitu sa preženie s nenútenou samozrejmosťou. Pri tachometrových 140 km/h zapínam tempomat, automaticky sa usadí na šestke a cesta ubieha akoby sama o sebe.

10. 11. 2016 | Dalibor Žák

NAJČÍTANEJŠIE ČLÁNKY