W związku z podjęciem kroków w kierunku ochrony środowiska w Stanach Zjednoczonych w latach 60. zaczęto wyposażać samochody w filtry DPF, czyli filtry cząstek stałych. Jednak na początku technologia ich była mało rozwinięta i dlatego pomysłu tego dokładnie nie sprawdzono. Uzyskiwano małą efektywność tych filtrów i jednocześnie był wymóg wielokrotnych podróży, których celem miało być tylko wypalanie nagromadzonej sadzy. W obecnych czasach filtry te stosuje się tak samo powszechnie jak turbosprężarki. Skoro, te dwa układy ściśle współpracują, jak uniknąć problemów z DPFem i turbosprężarką?
Najlepsza dla samochodu jest taka sytuacja, gdy dawka paliwa wypala się całkowicie, tj. tworzy się dwutlenek węgla oraz para wodna. Ubocznymi produktami spalania są: sadza, czyli tlenki węgla oraz sam węgiel, cząstki stałe, tlenki azotu i węglowodory. Dawniej produkty te wydalano do otoczenia. Aktualnie najpierw się je oczyszcza w filtrze DPF lub spala po raz kolejny przy pomocy zaworu ERG.
Filtry cząstek stałych DPF
Filtr cząstek stałych DPF jest częścią układu wydechowego. Jego wygląd jest podobny do katalizatora. W nim na otworze wlotowym i wylotowym umieszcza się specjalne urządzenie do pomiaru ciśnienia. Stopień zapchania tego filtra określa się z różnicy ciśnień. Jeżeli zaistnieje taka konieczność, to komputer pokładowy włącza proces samoczynnego wypalania. Zwykle następuje to po przejechaniu około 300-600 km. Zatem w tym przypadku wystarczy około 10 do 15 minut jazdy ze stałą prędkością ok. 60 do 80 km na godzinę.
DPF posiada we wnętrzu wkład ceramiczny, który składa się z wielu kanalików, które na przemian zamykają się od strony wlotu bądź wylotu. Spaliny, sadza i inne produkty kierują się do tych kanalików i osadzają się na nich. Natomiast czystsze spaliny przedostają się do sąsiednich, otwartych kanalików od strony wylotu, a dalej już do rury wydechowej. Z uwagi na wejście w życie normy EURO 5 samochody znajdujące się na rynku muszą posiadać jeden z wariantów filtrów cząstek stałych DPF, FAP lub GPF.
Jak uniknąć problemów z DPFem i turbosprężarką?
Podczas użytkowania samochodów z turbosprężarką i filtrem DPF okazało się, że jeżeli zepsuje się jeden z nich, to i drugi też ulega awarii i na odwrót. Zatem zatkane, zużyte DPF powoduje awarię turbosprężarki. Z kolei zużyta turbosprężarka bardzo szybko zniszczy DPF.
Zatkany filtr DPF
Jeżeli chodzi o filtr cząstek stałych, w przypadku jego zatkania powoduje to znaczny wzrost obciążenia mechanicznego turbosprężarki. Niesprawnemu DPF-owi często towarzyszy rozcieńczenie oleju silnikowego paliwem, a turbosprężarka jest wrażliwa na złe smarowanie. Z kolei silnik ze zużytą turbosprężarką emituje więcej sadzy, która w ten sposób zatyka filtr cząstek stałych PDF.
Z tego wynika, że trwałość i niezawodność obu tych podzespołów, tj. turbosprężarki oraz filtra cząstek stałych, bardzo się ze sobą wiążą i jedno może spowodować zniszczenie drugiego. Sprawny PDF zatrzymuje ok. 90 proc. cząstek stałych, ale jego pojemność jest stosunkowo niewielka, przecież jest to mały element. Żeby uniknąć częstej jego wymiany, zastosowany układ musi pozwalać na tzw. regenerację filtra, która polega na wypalaniu zebranej w nim sadzy.
Samoistna regeneracja filtra DPF, na czym polega?
Może się to następować w dwojaki sposób. Pierwszy to poprzez dotrysk dodatkowej dawki paliwa. Powoduje ona chwilowy wzrost temperatury wewnątrz filtra. Drugi sposób to zaaplikowane preparatu obniżającego temperaturę niezbędną do wypalenia sadzy. Mimo takich prawidłowych zabiegów w filtrze gromadzą się również popioły, których nie można już wypalić i traci on drożność. Często zdarza się także taka sytuacja, iż na skutek usterek różnych podzespołów bądź np. jazdy głównie na krótkich odcinkach, że filtr jest wyjątkowo niedogrzany. Wtedy proces automatycznego jego oczyszczania nie zachodzi wcale lub jest niedostateczny.
Słabe smarowanie
Czasem kierowcy zdarza się gasić auto podczas cyklu dopalania filtra. Wówczas dodatkowa porcja paliwa potrzebna do wygrzania filtra nie spala się, a spływa do oleju silnikowego. Z tego powodu w wielu nowoczesnych dieslach używanych głównie w ruchu miejskim występuje nadmiar oleju w silniku. Jest to bardzo niebezpieczna sytuacja. Taki rozcieńczony olej traci swoje właściwości smarne, a nadmiar oleju jest bardzo szkodliwy dla uszczelnień silnika. Turbosprężarka należy do podzespołów szczególnie wrażliwych na niewłaściwe smarowanie. Jeśli zatem przybywa oleju w dieslu, to nie wystarczy odessać jego nadmiar. Należy go natychmiast wymienić i w miarę możliwości usunąć przyczyny jego rozcieńczania.
Jak uniknąć problemów z DPFem i turbosprężarką? Wzrost ciśnienia w układzie
Następnie z niedrożnością filtra cząstek stałych wiążę się również potężny wzrost ciśnienia zwrotnego gazów spalinowych w układzie. Zatkany DPF działa niczym korek w wydechu. Jest to bardzo groźne dla turbosprężarki. W efekcie gazy te mogą naruszyć uszczelnienia turbo. Dodatkowo olej podlega wypchnięciu z łożyskowania wałka wirnika, a jego pozostałości zwęglają się, co jeszcze dodatkowo pogarsza smarowanie. Awaria ta jest podobna do takiej, jaka powstaje w turbosprężarce np. na skutek zbyt niskiego poziomu oleju w silniku lub stosowania filtrów oleju niskiej jakości.
Uszkodzenie uszczelnienia
Jeżeli nastąpi uszkodzone uszczelnienia, olej przedostaje się także na „zimną stronę” turbosprężarki, to znaczy, do jej wirnika. A stamtąd już prosta droga do komór spalania. W efekcie silnik zaczyna dymić i emituje zatem jeszcze więcej sadzy, która coraz bardziej zatyka DPF.
Przy małej drożności filtra wzrost ciśnienia zwrotnego oddziałującego na koło turbiny, czyli na tzw. stronę gorącą jest tak duży, że wałek turbosprężarki przesuwa się osiowo w kierunku strony zimnej. Wtedy łopatki koła sprężarki nadmiernie ocierają się o obudowę, a tylna strona koła turbiny ociera o osłonę termiczną. To przesunięcie wałka powoduje uszkodzenia uszczelnień i łożyskowania turbosprężarki.
Jak uniknąć problemów z DPFem i turbosprężarką? – podsumowanie
Jak uniknąć problemów z DPF-em i turbosprężarką? Należy przede wszystkim, w przypadku pojawienia się pierwszych symptomów zatkania filtra cząstek stałych działać natychmiast, aby jedna usterka nie spowodowała kolejnych. Objawami mogą być coraz częstsze cykle regeneracji (wypalania), przechodzenie silnika w tryb awaryjny czy komunikaty ostrzegawcze dotyczące układu oczyszczania spalin.
Do wyboru masz wtedy wymianę lub regenerację filtra DPF. Zobacz, na czym polega regeneracja filtra cząsteczek stałych.
