Filtr cząstek stałych DPF a katalizator

Takie pojęcia jak DPF czy katalizator zna większość sympatyków branży, wiedza czym są owe elementy nie jest już tak powszechna. Zapraszamy do tekstu, z którego dowiesz się czym różni się katalizator od filtra DPF oraz jaka jest ich funkcja.

Wiele osób w najpopularniejszej wyszukiwarce internetowej wpisuje zapytania: „czy DPF to katalizator”, „katalizator a DPF różnica”, „czy DPF można zastąpić katalizatorem”. Jak można zauważyć wiedza na temat katalizatorów i filtrów nie jest powszechna, czym więc różnią się te dwa urządzenia?

FUNKCJA

Na wstępie warto powołać się na definicję znaczenia słów katalizator i DPF. Katalizator w naukowym ujęciu nazywany reaktorem katalitycznym to część układu wydechowego odpowiedzialna za oczyszczanie spalin wydostających się z silnika. Katalizatory zmniejszają ilość szkodliwych składników w powietrzu poprzez reakcję substancji zawartych w spalinach z katalizatorem i redukcji szkodliwych związków powstałych w wyniku spalania. W zależności od rodzaju katalizatory mogą mieć różne funkcje, w większości pojazdów z silnikiem diesla wyposażonych w filtr cząstek stałych odpowiedzialne są za utrzymywanie wysokiej temperatury potrzebnych do prawidłowego działania. Do zachodzenia reakcji w katalizatorze wykorzystywane są metale szlachetne: rod, pallad oraz platyna. Katalizatory są stosowane nie tylko w samochodach osobowych, ale również w pojazdach ciężarowych, autobusach, lokomotywach, ciągnikach rolniczych czy maszynach budowlanych.
Popularnie zwane DPF-y to filtry cząstek stałych. Podobnie jak katalizatory ich zadaniem jest oczyszczanie substancji wydostających się z układu wydechowego. Filtry DPF głównie odpowiadają za czyszczenie gazów z cząstek stałych, głównie niespalonego węgla w formie sadzy, która jest wyłapywana a kolejno spalana w trakcie użytkowania. W filtrach DPF zastosowano metale szlachetne, jednakże spełniają one inną rolę a mianowicie służą utrzymaniu temperatury potrzebnej do samooregeneracji filtra DPF. W niektórych pojazdach starszego typu filtra DPF zastąpił również rolę katalizatora i oprócz eliminowania cząstek stałych dochodzi do reakcji chemicznych mających na celu redukcję pozostałych związków szkodliwych. Dzisiaj już niestosuje się takich rozwiązań.

BUDOWA

Wykonywanie innych czynności przez katalizator i filtr DPF wiąże się również z inną budową filtrów i katalizatorów. Katalizatory w pojazdach osobowych możemy podzielić na dwa rodzaje: ceramiczne oraz metalowe. Katalizatory metalowe zbudowane są z metalowej, cienkiej taśmy wykonanej ze stali. Taśma ta pokryta jest falistą wstęgą zawierającą warstwę metali szlachetnych. Katalizatory ceramiczne natomiast składają się z ceramicznego wkładu z wieloma kanalikami, które, przypominają w budowie strukturę plastra miodu. Kanaliki powleczone są metalami szlachetnymi. Katalizatory DPF lub FAP natomiast zbudowany jest z ceramicznego wkładu, w którym równolegle do siebie ułożone są niewielkie kanaliki, każdy z kanalików ma zatkany jeden z końców. Nie regularne zatkanie kanalików powoduje, że spaliny zmuszone są do pokonania porowatych ścian kanalików, na których zatrzymuje się sadza. W pojazdach ciężarowych różnica między katalizatorem a filtrem DPF wynika głównie z funkcjonalności i budowy.

Nie wszystkie układy wydechowe w pojazdach ciężarowych są również identyczne, różnica wynika ze spełniania normy emisji spalin. Układy spełniające normy Euro 5 zbudowane są z katalizatora SCR, natomiast Euro 6 mają katalizator wstępny DOC, filtr cząstek stałych DPF oraz katalizator SCR. Jak można zauważyć w układach Euro 6 stosowane są już filtry DPF, których nie było do tej pory. Katalizator wstępny, o którym wcześniej nie wspominaliśmy ma za zadanie neutralizowanie tlenku węgla oraz węglowodorów, które tworzą aldehydy. Katalizator DOC ma za zadanie pozbyć się szkodliwych aldehydów, jest to mniej znany element układu SCR, ponieważ jego awaryjność jest niska.

Również w pojazdach osobowych występują różnice, które dotyczą filtrów cząstek stałych. W pojazdach osobowych wyróżniamy nie tylko filtry DPF a także FAP oraz GPF. Filtry GPF są najkrócej stosowane, bo dopiero od zeszłego roku, odpowiedzialne są za oczyszczanie spalin z silników benzynowych. FAP natomiast jest tzw. filtrem mokrym, do oczyszczania spalin wymaga użycia płynu katalitycznego – eolys. Tego rodzaju filtr stosowano głównie w samochodach produkcji francuskiej, m.in. w Peugeot, Citroen, Renault, Dacia ale też Mazda, Volvo czy nawet VW.

PROBLEMATYCZNOŚĆ

To co łączy katalizatory oraz filtry cząstek stałych DPF to również podobne problemy, które stwarzają. Obydwa podzespoły stosunkowo często się zapychają i wymagają wymiany lub udrożnienia. W szczególności niedrożne są filtry i katalizatory pojazdów, które pracują najczęściej na niskich obrotach, ponieważ wtedy nie dochodzi w nich do samoistnej regeneracji. W przypadku niedrożności układu wydechowego najlepszym sposobem na jego naprawę jest regeneracja. Proces regeneracji polega na przywróceniu pierwotnej funkcjonalności. Ze względu na charakterystykę różnych sposobów regeneracji nasza firma głównie stosuje obróbkę cieplną, stosowanie sprężonego powietrza oraz wymianę wkładów. W celu wykonania regeneracji wykorzystujemy brytyjską maszynę Hartridge DPF 300. Zapchane filtry i katalizatory wypalamy w piecu a kolejno wydmuchujemy powstałą sadzę. Jeśli filtry czy katalizatory są zbyt mocno zapchane regeneracji dokonujemy poprzez wymianę ceramicznego wkładu. Zapraszamy do tekstu na temat naszej maszyny – Hartridge DPF 300.

Katalizatory oraz filtry DPF obecne są w branży motoryzacyjnej od kilkudziesięciu lat, mimo to nie każdy kierowca a nawet mechanik samochodowy jest w stanie wskazać wyraźnie różnice między filtrem DPF a katalizatorem. Filtry DPF oraz katalizator nie są jednak identyczne a różnice między nimi są ogromne, w szczególności jeśli porównamy te elementy w pojazdach osobowych i ciężarowych. Warto mieć świadomość tych różnic, która pozwala na lepsze i bardziej świadome użytkowanie naszego pojazdu.

GPF wzbudza strach ale czy słusznie?

Wielu użytkowników samochodów z silnikami diesla z wielkim strachem reaguje na niedawno dokonane zmiany dotyczące wprowadzenia w samochodach z silnikiem benzynowym filtrów cząstek stałych – GPF, jednak czy słusznie?

Od zeszłego roku nie tylko samochody z silnikiem diesla wyposażone są w filtry cząstek stałych, filtry montowane są również w samochodach benzynowych. Gasoline particulate filter, w skrócie GPF znajdują się już we wszystkich nowych autach benzynowych. Oczywistym zadaniem filtrów jest oczyszczanie spalin, które pochodzą z układu wydechowego pojazdów oraz ograniczanie ich szkodliwego składu.

Wprowadzenie obowiązku montażu filtrów GPF w pojazdach wywołało wiele krytycznych opinii, większość użytkowników obawiało się zwiększenia kosztów eksploatacji oraz problemów związanych z zapychaniem się filtrów. Dużo osób zastanawiało się po co filtr cząstek stałych w każdym samochodzie? Jak się okazuje samochody benzynowe z bezpośrednim wtryskiem emitują znaczne ilości bardzo szkodliwych cząstek stałych. Nowoczesna technologia i stosowanie silnika benzynowego z bezpośrednim wtryskiem przyniosło wiele korzyści – ekonomię jazdy, lepsze osiągi, ale też tworzenie się większej ilości cząstek stałych. W jednym z artykułów magazynu Auto Świat można przeczytać o teście emisji, jaki zrealizowała redakcja wraz z dziennikarzami „Auto Bilda” pod koniec 2016 roku. Test wykazał, że Smart Fortwo z silnikiem 0.9T R3 bez filtra emituje 28 razy więcej cząstek stałych na cm3 (!!) niż wyposażony w filtr cząstek Mercedes klasy S 500 z jednostką 4.7 V8 biturbo!

Zmiany technologiczne w samochodach spowodowały, że dziś to właśnie pojazdy benzynowe emitują więcej zanieczyszczeń od samochodów z silnikiem diesla. Od 1 września 2018 r. nowe auta sprzedawane w Europie muszą spełniać normę Euro 6c (6.1). zaś we wrześniu bieżącego roku dla wszystkich nowych pojazdów wejdzie w życie norma 6d-Temp (6.2). Obie są na tyle restrykcyjne, że produkowane dotychczas silniki z bezpośrednim wtryskiem z reguły nie mają szans jej spełnić.

Czy wprowadzenie filtrów cząstek stałych w pojazdach benzynowych powinno wywoływać strach u użytkowników „benzyniaków”? Odpowiedź brzmi nie. Wiele osób obawia się, że będzie się to wiązać z częstymi wizytami w serwisie, otóż niekoniecznie. Filtry do pojazdów stosowane w „benzyniakach” rzadziej będą się zapychać. Ze względu na wyższą temperaturę spalin część sadzy szybciej się spala, zjawisko to nazywane jest regeneracją pasywną. Mimo częstej regeneracji pasywnej GPF ulegnie jednak zapchaniu jak każdy filtr cząstek stałych, choć będzie to proces rzadszy niż w przypadku GPF-ów. W przypadku zapchania filtra cząstek stałych nasza firma w szczególności rekomenduje regenerację filtra poprzez wypalanie sadzy a kolejno jej wydmuchiwanie. Do regeneracji wykorzystujemy specjalną maszynę Hartridge DPF 300. Regeneracja polega na wypalaniu filtra cząstek stałych w piecu pod wysoką temperaturą. Wypalanie luzuje sadzę znajdującą się w filtrze, która kolejno jest wydmuchiwana za pomocą strumienia powietrza. Jest to bardzo skuteczna metoda regeneracji, która pozwala przywrócić praktycznie pełną sprawność filtra.

Wielu posiadaczy samochodów wiadomość o obowiązkowym montowaniu filtrów GPF w pojazdach przyjęły z wielkim niepokojem. Na podstawie doświadczeń z filtrami DPF można uznać, że użytkownicy diesli mają z nimi dość sporo problemów. Trzeba jednak podkreślić fakt, że przede wszystkim problem dotyczy pojazdów użytkowanych na krótkich odcinkach, nie użytkowanych na wysokich obrotach. Mimo problemów z filtrami cząstek stałych należy podkreślić ich niebagatelny wpływ na ochronę środowiska. Zarówno DPF jak i GPF to główny element, który zapobiega wydalaniu zanieczyszczeń do środowiska. Każdemu z nas zależy na czystym powietrzu a właśnie to było powodem montażu GPF-ów. Użytkownicy „benzyniaków” obawiają się, że podobnie jak DPF-y, GPF-y będą często się zapychać, problem ten nie będzie tak dokuczliwy. Samochody benzynowe produkują mniej sadzy, ze względu na większą temperaturę, duża jej część będzie się samoistnie wypalać. Zawsze swego rodzaju rewolucje niosły za sobą sprzeciw, często okazując się jednak dobrym kierunkiem. Mamy również nadzieję, że tym razem będzie podobnie.