V minulém díle jsme se zabývali filtry pevných částic z hlediska obecného popisu. Nyní se podrobněji podíváme na podmínky jejich regenerace a s tím související problémy, s nimiž se řada majitelů dieselů potýká.
Jak probíhá regenerace DPF a roli oxidačního katalyzátoru
Při provozu vozidla se částicový filtr zanáší sazemi. Ostatně k tomu byl určen. Že je třeba saze jednou za čas vypálit ví dnes už každý, kdo se zajímá o auta.
Jak jsme psali minule, jedním z určujících faktorů je údaj ze snímače diferenčních tlaků. Je-li filtr prázdný, je tlakový rozdíl mezi vstupem a výstupem minimální. Jak se filtr zaplňuje, tlakový spád se zvětšuje.
Druhým vstupním údajem, z něhož řídící jednotka usoudí, že je filtr potřeba vypálit, je počet kilometrů, případně motohodin od posledního regenerace.
V první fázi musí vzrůst teplota výfukových plynů na 400 stupňů. K tomu dojde zpožděním vstřiku dávky paliva a zároveň zvýšením zátěže motoru. Třeba rozběhnutím ventilátoru chladiče.
Následně začne fáze takzvaných post-vstřiků, kdy je nafta vstřikována až na konci expanzního zdvihu. To už je teplota ve spalovacím prostoru relativně nízká, takže nafta se nevznítí tady, nýbrž je strhávána výfukovými plyny. A právě v tuto chvíli vstupuje do hry oxidační katalyzátor.
A dodává: „Kapky vstřikované nafty totiž nejprve dopadnou na oxidační katalyzátor, který je umístěný před filtrem pevných částic. Teplota za oxidačním katalyzátorem dosahuje ve fázi aktivní regenerace hodnot zhruba 650 až 750 stupňů.“
„Samotné saze se ale zapalují při teplotě asi 550 stupňů,“ vysvětluje Fleischhans. Regenerace ovšem ukončením post-vstřiků nekončí. „Ty totiž trvají jen asi 2 až 5 sekund a poté ustanou,“ dodává Libor Fleischhans.
Smyslem je co možná nejpřesnější dávkování. Po ukončení post-vstřiků následuje druhá fáze regenerace a tou je samovolné dohořívání sazí. „V této fázi dochází k exotermickému hoření,“ vysvětluje Fleischhans.
Pokud bychom to chtěli k něčemu přirovnat, pak je to jako kdybyste zapalovali dřevěné uhlí na grilu. To také musíte nejprve zapálit.
Motor při regeneraci filtru fouká ve spalinách asi 16 procent kyslíku tak dlouho, dokud saze zcela neshoří. Až do okamžiku vyrovnání tlaků před a za filtrem. V tu chvíli řídicí jednotka regeneraci ukončí.
V úvodu zmíněná zátěž motoru v podobě běžícího ventilu chlazení pokračuje i ve fázi exotermického hoření, ačkoliv už to není prakticky potřeba. Důvod je čistě vjemový. Aby řidič neslyšel exotermické hoření a třeba nepanikařil, co že se to s jeho autem děje.
Co způsobuje nefunkčnost oxidačního katalyzátoru
Jak vyplývá z výše uvedeného textu, je to právě oxidační katalyzátor, který hraje při regeneraci filtru pevných částic klíčovou roli.
Čím je tedy způsobena nefunkčnost oxidačního katalyzátoru? Třeba jeho popraskáním. Nebo pokud se z něj oloupe aktivní vrstva či je obalený úsadami. Ty mohou vznikat třeba z důvodu zvýšené spotřeby oleje, zejména pokud již turbodmychadlo olej propouští.
Nefunkční oxidační katalyzátor prozradí bílý kouř linoucí se z výfuku doprovázený zápachem.
Problém je, že dnes je u řady automobilů oxidační katalyzátor ve společném tělese s filtrem pevných částic, takže coby samostatný díl dostupný není.
Životnost a časté problémy s DPF, aditiva a oleje
Původní filtry pevných částic měly životnost asi 80 000 km. V současnosti to může být až 250 000 km. Důvodem omezené životnosti částicového filtru je jeho zanášení popílkem. A to i přesto, že nafta musí být bezpopelná.
U filtrů s aditivy (dnes už pouze koncern PSA, dříve i Ford, Mazda či Volvo) dochází k zanášení filtru rovněž spalováním aditiva.
Mnohem horší je to tam, kde motor spaluje olej. A to i přesto, že u pohonných jednotek s filtrem pevných částic se musejí používat bezpopelné oleje splňující normu ACEA třídy C.
Popílek se usadí v části filtru, čímž se snižuje jeho kapacita pro saze. Ten se tak rychleji zaplňuje, což v praxi znamená stále častější regenerace.
To vede ke zvýšené spotřebě paliva a zároveň vyššího ředění oleje naftou. Ve výsledku tak máte dvě možnosti.
Čištění filtrů a jeho rizika
Čištění filtrů pevných částic je v naší zemi kapitola sama pro sebe. Mnohé servisy si na tom založily živnost a částicové filtry čistí „zaručeně“ spolehlivou cestou.
Zmíněné opravny se nejčastěji uchylují k čištění mokrou cestou. Buď pouze vodou, nebo chemickými prostředky, které mají saze rozpustit. To je však z principu nesmysl, neboť saze by shořely, pokud by byl funkční oxidační katalyzátor.
Usazený popílek lze odstranit pouze mechanicky. Popsaný proces „čištění“ navíc téměř vždy poškodí oxidační katalyzátor.
Těleso filtru je složeno z kanálků, které jsou velice husté. To je dobře patrné, pokud někdo začne do filtru lít vodu. Ač ji tam dopravuje pod vysokým tlakem a tedy relativně velké množství za krátký čas, na druhém konci z filtru vytéká jen drobný pramínek.
Pokud částicový filtr někdo zpětně namontuje do vozidla s tím, že už je vyčištěný a ten není zcela suchý, může vinou prudkého nárůstu tlaku páry uvnitř filtru prasknout už při první jízdě.
A jelikož v tu chvíli již sazím nic nebrání v cestě, začnou normálně vylétávat ven. Filtr většinou praskne uvnitř napříč.
Advanpure a repasované filtry
V regálech servisů nacházíme moderní čištění Advanpure: „Metoda Advanpure čistí filtry stejně jako se to děje ve vozidle, jen je filtr otočen obráceně.“
Cena jednoho čištění metodou Advanpure vychází na 7.990 Kč bez DPH pro osobní auto. V případě užitkových vozů je cena individuální.
Odborné repasování nabízí koncern PSA, který nabízí repasovaný filtr za relativně příznivou částku od 8.990 Kč plus práce.
Důvodem byla snaha zajistit dostupnost DPF i pro starší vozy a ojetá auta.
Emisní technologie u benzinu a dieselu: shrnutí jednotlivých systémů
Benzin: Neřízený katalyzátor. Dávno uzavřená záležitost, s níž jsme se setkávali po revoluci. Základní funkce: přeměnit CO na CO2 a HC na CO2 a vodní páru.
Třícestný katalyzátor. Základ je stejný jako u neřízeného, k jeho dovednostem ale přidává rozklad NOx na N2 a O2.
Výhody a nevýhody: vyšší účinnost pokrytí hlavních složek škodlivin, ale potřeba udržovat stechiometrickou směs 14,6-14,8:1 a potřeba lambda sondy.
Diesel: Oxidační katalyzátor. Základní čistič dieselových spalin, redukuje CO a nespálené UH, ale pracuje jen částečně s NOx.
Diesel: Filtr pevných částic (DPF). Po zapálení plamenem saze dohoří v samotném filtru; je nutné zajistit dostatečné zahřátí výfukových plynů.
Výhody a nevýhody DPF: vysoká účinnost, ale vyžaduje doprovodné spalování paliva a může ovlivnit spotřebu oleje.
Záchytné a SCR katalyzátory pro NOx
Záchytný katalyzátor LNT váže NOx pomocí měkké chemické vazby, vyžaduje vyšší teploty a následné použití paliva.
SCR (AdBlue) umožňuje daleko vyšší účinnost, vyžaduje aditivum AdBlue a systémy čidel. Nádrž s AdBlue vyžaduje topení, aby roztok nezamrzl.
AdBlue a provozní poznámky
AdBlue je chemicky vodný roztok močoviny; tankuje se u většiny vozidel kolem deseti korun za litr. Hlídat je třeba správné naplnění a teplotu, aby nedošlo k zamrznutí.
Pozor také na to, že do některých dieselů se nedolévá močovina, ale aditiva pro vypalování sazí, například Eolys u některých Peugeot a Citroën, nebo Satacen 25 u starších motorů.
Regenerace DPF – Drive to Clean | Ford Tech Talk
tags: #oxidacni #katalyzator #u #dpf