Filter krutih čestica DPF – noćna mora većine današnjih dizela

Prvi DPF filteri javljaju se već osamdesetih godina u automobilima s dizelskim motorima. Omogućili su uklanjanje tipičnog, crnog dima iz ispušnih cijevi. DPF filteri su se tada povremeno primjenjivali i kod Mercedesovih 3-litarskih motora.

Nijedan današnji dizelski motor nije bio, niti je u stanju potpuno pomiješati i spaliti gorivo i zrak tijekom svog rada. I to upravo one ostatke goriva i zraka koji su uzrok nastanka čađe, ili krutih čestica. Čestice čađe sastoje se od ugljena, ugljikovodika, sulfata, oksida sumpora i metala te vode.

2006. godine na prostoru EU se počela primjenjivati norma Euro 4 emisija štetnih plinova. Na taj je način drastično ograničena mogućnost emisija krutih čestica kod automobila s dizel motorima - s 0,05 g/km (Euro 3) do 0,009 g/km. Tada su se proizvođači automobila vratili već ranije dobro poznatim rješenjima - filterima krutih čestica. Spomenuti filter je postao obavezan dio opreme za dizel automobile.

Tehnička rješenja, koja se odnose na filtere krutih čestica krenula su se razvijati u dva smjera. Većina automobilskih firmi počela je koristiti standardne DPF filtere. Francuski proizvođači automobila (Renault, Peugeot, Citroen) su na tržište uveli FAP filtere, tzv. mokre filtere.

Zašto je DPF filter nazvan suhim filterom? Kako je proizveden? Treba li ga održavati?

Za početak ćemo objasniti razliku između „suhog“ DPF filtera i „mokrog“ FAP filtera. 

Osnovna razlika je u tome što FAP filteri sadrže spremnik i sustav za doziranje posebnih aditiva (tekućina Eolys ili drugi), čija je zadaća snižavanje temperature samozapaljenja čađe u filteru od oko 200 °C. U DPF filterima primjenjuje se suha metoda koja ovisi o ubrizgavanju goriva u ispuhu, koji ima zadaću podići temperaturu plinova i spaliti čađu.

Teoretski, zbog niže temperature samozapaljenja čađe, FAP filteri se pokazuju boljima i izdržljiviji su. U posljednjih nekoliko godina pojavili su se također aditivi za dizel gorivo (primjenjuju se izravno u rezervoaru goriva), koji se mogu primjenjivati u autima s DPF filterom, kako bi u njima snizili temperaturu samozapaljenja čađe. To se najbolje vidi na primjeru automobila koji se koriste uglavnom za gradsku vožnju te vožnju na kraće udaljenosti.

DPF filter - struktura

Filter krutih čestica je dio ispušnog sustava. Ugrađuje se umjesto katalizatora. Izgledom također podsjeća na katalizator – smješten je u okrugloj ili plosnatoj metalnoj piksi.

Tijekom dugogodišnjeg rada čitavog niza automobila s dizelskim motorima, pokazalo se da se filter koji je proizvođač ugradio bliže motoru puno sporije začepljivao. To je sasvim logično – do njega su pristizali plinovi visoke temperature.

DPF filter se regulira pomoću ECU računala. Računalo sakuplja informacije iz senzora tlaka (senzora za razlikovanje tlaka plinova izgaranja), smještenih ispred i iza DPF filtera. Ispred i iza filtera se također nalaze senzori temperature ispušnih plinova.

Što se nalazi u unutrašnjosti okruglog odnosno plosnatog, metalnog kućišta? Keramički uložak u kojem je paralelno smještena cjevasta struktura. Struktura je vrlo složena.

Svaki kanalić je začepljen - ulazni kanalići (od strane motora) su začepljeni od strane motora. Izlazni kanalići sa svoje su strane isto začepljeni od strane motora.

Kako plinovi tada napuštaju filter krutih čestica? Između kanalića se nalaze stijenke (tzv. Wall Flow), u kojima se nalaze porozni mikrokanalići. Njihova veličina je podešena tako da mogu zadržati krute čestice.

Što filtere čini tako skupima? Složena konstrukcija, ili to, što je unutrašnjost kanalića pokrivena platinom ili nekim drugim plemenitim metalom.

Filter krutih čestica – treba li ga održavati?

Pretpostavka je da je filter krutih čestica trebao biti dio koji nije potrebno održavati. Plinovi iz motora su trebali odlaziti u kanaliće, a krute čestice su se trebale zadržavati na stijenkama između kanalića. Čestice trebaju sagorjeti tijekom normalne uporabe automobila, kada temperatura plinova dosegne između 400 i 600 °C.

Ako bi se filter počeo začepljivati, problem se rješavao aktivnom regeneracijom, ubrizgavanje ulja i spaljivanje čađe. Međutim, u praksi to ne djeluje jednako dobro.

Iz tog razloga filter krutih čestica za pravilan rad treba potpuno ispravan motor. Talog iz glave motora do komore izgaranje, potrošnja motornog ulja kroz propusne brtve ventila, ili vožnja s propusnim mlaznicama dovode do ubrzanog začepljenja DPF filtera.

Neki proizvođači su problem začepljenja filtera željeli riješiti još složenijom konstrukcijom filtera. Kao primjer mogu poslužiti dizel motori iz grupacije D-CAT, opremljeni složenim DPF filterom, koje je obradila Toyota i koji u sebi sadrže funkciju kasnije uvedenih SCR sustava (sustav selektivne katalitičke redukcije). Proizvođač je u filter smjestio peti Common Rail injektor (isti onaj iz motora automobila), koji je imao zadaću izravno ubrizgavati gorivo u filter s ciljem paljena čađe. Ovakvo rješenje je omogućilo značajno produljenje korištenja filtera. Međutim, začepljenje nije sasvim uklonjeno te je iz tog razloga D-CAT filter bio mnogo skuplji od standardnog, a sami motori s tim filterom su i dalje obolijevali od drugih bolesti.

Znači li to da DPF filter nije potrebno održavati? S jedne strane da, jer u njega nije potrebno ništa ulijevati (osim ako koristite aditive, koji imaju zadaću sniziti temperaturu zapaljenja čađe). S druge pak strane, filter zahtijeva održavanje motora, primjenu posebnih motornih ulja, kao i odgovarajuća uporaba automobila (o tome nešto kasnije).

DPF filter – operativni zahtjev

Svatko tko želi kupiti auto s dizel motorom mora znati, da se filter krutih čestica vrlo brzo začepljuje tijekom korištenja u gradskoj vožnji te mora imati na umu da mnoštvo velikih gradova planira zabraniti ulazak u centar vozilima s dizel motorima.

Auto s dizel motorom je namijenjen za vrlo intenzivno korištenje na veće udaljenosti – i samo takav način korištenja automobila čini, da njegova kupnja i troškovi (uključujući vrlo visoke troškove popravka motora i ispušnog sustava) mogu biti isplative.

Koji uvjeti moraju biti zadovoljeni kako ne bi došlo do zapaljenja čađe?

Plinovi u ispušnom sustavu moraju doseći odgovarajuću temperaturu – čak do 600 °C. To je moguće postići samo za vrijeme vožnje (viša od 70km/h) izvan grada, s trajanjem od najmanje 15 minuta.

Aktivna regeneracija – fatalni rezultati njenog prekida

Kao što smo već ranije spomenuli, ako se čađa ne može samostalno zapaliti, ECU računalo inicira sagorijevanje (aktivna regeneracija). Ono se može ponoviti svakih 200/400 prijeđenih kilometara. U tu svrhu, računalo inicira pumpanje dodatnih količina dizela kroz injektore, u ispuh, kako bi se povisila temperatura plinova. Nažalost, u većini automobila, vozač nema nikakvu informaciju o tome da se odvija zapaljenje filtera (ne pali se nikakva kontrolna lampica). Prema tome, vozač može slučajno prekinuti proces zapaljenja, zaustavivši se i isključivši motor. Dovoljno je da vozač „zapne“ u prometu.

Kako prepoznati, da je ECU računalo započelo s procesom paljenja DPF filtera?

• Odjednom se značajno poveća potrošnja goriva.
• Povećavaju se okretaji motora, bez da vozač pritišće papučicu gasa.
• Glasniji rad motora.
• Mogućnost da računalo samovoljno pokrene stražnje brisače, uključi grijanje stražnjeg stakla ili druge dijelove opreme s ciljem većeg opterećenja motora.

Proces traje nekoliko minuta. Ako vozač primijeti da je taj proces započeo, trebao bi, ako je to moguće, ići na autocestu i voziti se njome nekoliko minuta. Ako to nije izvedivo – ne isključujte motor prije nego što proces završi.

Prekidanje aktivne regeneracije ima fatalne posljedice – može doći do oštećenja DPF filtera, ili do porasta razine motornog ulja u pogonskoj jedinici automobila. Do toga je došlo, jer se gorivo koje nije sagorjelo (dodatnim ubrizgavanjem) slijeva po stijenkama cilindara kućišta motora. Ondje se miješa s uljem i razrjeđuje ga, izazivajući pritom gubitak zaštitnih svojstava. Ako je u automobilu s DPF filterom došlo do porasta razine motornog ulja, potrebno ga je zamijeniti zajedno s filterom, jer to može dovesti do ubrzanog trošenja pa čak i oštećenja motora.

Začepljen DPF filter – simptomi kvara

Koji su sve simptomi začepljenog DPF filtera?

• Upaljen indikator DPF filtera.
• Gubitak performansi automobila – pad snage i slabije ubrzanje.
• Prijelaz motora u siguran način rada i paljenje kontrolne lampice check engine.

Koliko košta novi DPF filter?

Novi DPF filter za osobna vozila obično košta nekoliko stotina eura. Zamjenski dijelovi slabije kvalitete mogu se kupiti za oko 430 – 450 €. Tome treba pridodati i troškove ugradnje (desetak eura, ovisno o modelu automobila).

Koliki je rok trajanja DPF filtera?

U najboljim uvjetima DPF filter može izdržati 200 do 250 tisuća km. Nepravilnim radom može izdržati maksimalno nekoliko desetaka tisuća kilometara.

Kako maksimalno produljiti životni vijek DPF filtera?

Glavna stvar, koju vozač mora imati na umu je vožnja velikom brzinom izvan grada. Svakih 150 km prijeđenih u gradu, auto bi trebalo odvesti na veće rute, kao što su brza cesta ili autocesta i njome se voziti nekoliko minuta.

Što se automobil više kreće izvan grada, to bolje za njega.

O čemu treba razmišljati prilikom vožnje automobila s DPF filterom?

• O izbjegavanju naglog ubrzanja pri niskim okretajima, koje izaziva ulaz veće količine čađe u DPF filter.
• O primjeni odgovarajućeg goriva s provjerenih benzinskih crpki i niskom koncentracijom sumpora.
• O primjeni motornih ulja, namijenjenih za korištenje u automobilima s DPF filterima, s niskom koncentracijom pepela. To su motorna ulja, koja sadržavaju malu količinu aditiva, kako bi se spriječilo trošenje motornog ulja. Upravo ti aditivi izazivaju rast pepela, ako dođe do sagorijevanja baznog ulja.

Imajte na umu i to, da utjecaj na izdržljivost DPF filtera ima i stanje motora i njegova oprema. Koji dijelovi imaju negativan utjecaj na trajanje filtera krutih čestica?

• Istrošeni klipni prstenovi – uzrokuju ulaz motornog ulja u komoru izgaranja. Sagorijevanje motornog ulja uzrokuje veće količine dima i čađe.
• Istrošeni injektori Common Rail sustava na nepravilan način raspršuju gorivo u komorama izgaranja. Prevelika količina goriva u odnosu na količinu zraka izaziva jak crni dim i... velike količine čađe.
• Oštećeni turbopunjač – može uzrokovati ulaz motornog ulja u sustav za usis zraka te dalje u komoru izgaranja. Sagorijevanje motornog ulja će uzrokovati povećanu količinu dima i čađe.
• Rijetko promijenjen i začepljen filter zraka otežava pritjecanje zraka do turbopunjača i komore izgaranja, pri čemu do njih pristiže vrlo malo zraka. Sagorijevanje vrlo bogate mješavine izaziva povećanu količinu dima i čađe.
• Oštećen (ili onečišćen) mjerač protoka zraka - zbog pogrešnih očitovanja ECU računalo neće biti u stanju odabrati odgovarajuće količine goriva za količinu zraka. To može dovesti do ubrizgavanja u komoru izgaranja vrlo velikih količina goriva u odnosu na količinu zraka. A to, kao što već ranije znamo, dovodi do nastanka većih količina crnog dima i čađe koja začepljuje DPF filter.
• Istrošeni grijači nisu u stanju na odgovarajući način zagrijati komoru izgaranja, pri čemu je koncentracija čađe znatno viša od standardne u prvih nekoliko minuta vožnje.

Čišćenje DPF filtera

Kao odgovor na probleme vozača s DPF filterima, na tržištu se pojavio čitav niz servisnih usluga koje nude autoservisi. Od onih koje pružaju zaštitu filtera do onih koji omogućuju njegovu regeneraciju.

• Prisilno paljenje ili servisno paljenje – omogućuje provođenje procesa aktivnog paljenja u servisu. Automobil se spaja na dijagnostičko računalo, a motor se postavlja u određeni način rada. Takva usluga košta oko 75 €, a njena efikasnost je srednja.
  Pažnja – servisno paljenje, provedeno na neodgovarajući način može izazvati požar.
• Kemijsko čišćenje DPF filtera je puno efikasnije od ranije spomenute metode. U tom slučaju, u DPF filter se pomoću senzora tlaka ispušnih plinova (ispred filtera) unosi specijalno kemijsko sredstvo, koje ima zadatak razgraditi čađu kojom se filter puni. Nakon određenog vremena ispušni sustav treba isprati. Na samom kraju provodi se proces servisnog paljenja kao i u prvom slučaju. Opcija kemijskog čišćenja je efikasna i košta oko 170 € naviše.

U tom slučaju nakon završenog čišćenja potrebno je zamijeniti motorno ulje zajedno s filterom ulja.

• Paljenje DPF filtera u elektroindukcijskoj peći – takva se metoda primjenjuje u slučaju potpuno začepljenih filtera. To je ujedno i najzahtjevnija metoda. DPF filter najprije treba izvaditi iz ispušnog sustava, razrezati njegovo metalno kućište i keramički uložak umetnuti u elektroindukcijsku peć, gdje se spaljuje pri vrlo visokoj temperaturi (600 – 650 °C), koja uzrokuje spaljivanje čađe. Nakon završenog procesa filter podliježe testiranju, i ako je potrebno, po drugi put se umeće u peć na spaljivanje. Na kraju se filter montira u zavareno kućište koje se nalazi u automobilu.
  Spaljivanje filtera traje dugo – od 3 do 9 sati.

Cijene takvih usluga kreću se od 130 €. Metoda je vrlo efikasna, čak i u slučaju veoma začepljenih filtera.

• Zamjena filtera novim ili obnovljenim filterom – ako se vlasnik automobila ne odluči na regeneraciju filtera, ili ona ne daje željene rezultate, ostaje samo zamjena novim ili regeneriranim filterom. Cijena DPF filtera ovisi o modelu automobila, no, pretpostavimo da dobar filter košta oko 1000 €. Jeftiniji, zamjenski filter slabije kvalitete može se kupiti za nekih 400 €

Postoji i posljednja metoda koju koriste mnogi vozači. To je uklanjanje DPF filtra i primjena elektroničkog emulatora, koji zavarava ECU računalo.

Može se izvršiti i ingerencija u samom softveru motora. Potrebno je postaviti modificirani ili tvornički softver, iz verzije automobila koja nije imala DPF filter (u slučaju starijih automobila).
Cijene takvih usluga kreću se od 380 € i koriste ih brojne firme. Profesionalno provođenje takve operacije čini automobil potpuno funkcionalnim i znatno izdržljivijim.

Samo fizičko uklanjanje DPF filtera (i umetanje na njegovo mjesto standardne ispušne cijevi) bez podešavanja softvera košta stotinjak eura i ne rješava sve probleme – nakon nekog vremena motor će prijeći na siguran način rada. Procesi aktivne regeneracije DPF filtera se periodički provode i zasnivaju na ubrizgavanju dodatnih količina dizela. To pak dovodi do rasta motornog ulja.

Sve to bi bilo idealno, kada ne bi postojali zakon i svijest koji nas opominju da vozilo bez DPF filtera uzrokuje trovanje drugih ljudi i onečišćenje okoliša.

Pravne posljedice uklanjanja DPF filtera iz automobila

Uklanjanje DPF filtera je protuzakonito. Vozilo koje ima izrezan filter, ne ispunjava uvjete tehničke homologacije koji se odnose na emisiju štetnih plinova te sukladno zakonu, ono mora biti uklonjeno iz prometa.

Tko ima pravo provjeriti posjeduje li vozilo DPF filter?

• Dijagnostičar tijekom periodičkog pregleda – ako primijeti da vozilo nema filter ima obavezu ne potpisati kontrolni list za tehnički pregled.
• Policijski službenik tijekom cestovne kontrole – ako primijeti da vozilo ne posjeduje DPF filter, može sukladno zakonu, zadržati prometnu dozvolu automobila i kazniti vozača globom u visini od 130 €.
• Inspektori za sigurnost cestovnog prometa tijekom cestovne kontrole – u tom slučaju, njihova kontrola se uglavnom odnosi na teretna vozila

U praksi, međutim, može biti vrlo teško dokazati da auto ne posjeduje DPF filter, čak i dijagnostičarima. Stručnjaci nakon uklanjanja DPF filtera u ispušnom sustavu ostavljaju njegovo kućište i sve ostale elemente (senzore itd.).

U većini slučajeva nedostatak DPF filtera se može otkriti nakon analize ispušnih plinova koja se vrši pomoću opacimetra (ali to nije uvijek slučaj). Međutim, ako je vozač uhvaćen (što je danas sve češći slučaj) suočava se s ugradnjom novog DPF filtera. A to će ga mnogo koštati (npr. 1000 € za novi filter ili 400 € za njegov jeftiniji zamjenski dio te 250 € za njegovu montažu i uklanjanje svih emulatora).

Imajte na umu da su kazne za uklanjanje DPF filtera iz automobila mnogo veće u drugim zemljama nego u Hrvatskoj. Osim toga, sve češće se govori o strožim propisima i efikasnijim metodama provjere DPF filtera u automobilima te o uvođenju znatno viših kazni ako se utvrdi da auto ne posjeduje DPF filter.

Kada dijagnostičar ili policijski službenik znaju da određeni automobil mora posjedovati DPF filter?

• DPF filter posjeduje svaki automobil s dizel motorom koji ispunjava Euro 4 norme o ispušnim plinovima (uvedena 2006. godine) odnosno Euro 5 ili Euro 6 norme.
• Podatak o tome, je li vozilo imalo tvornički ugrađen DPF filter morao bi biti vidljiv nakon učitavanja broja šasije automobila

Kupnja polovnog automobila s izrezanim DPF filterom

Također može doći do situacije, u kojoj kupac kupi polovni automobil s izrezanim DPF filterom, i tada, svi problemi padaju na njega (nemogućnost prolaska tehničkog pregleda, uzimanje dokaza policijskog službenika nakon obavljene cestovne kontrole).

Zbog toga je prije kupnje automobila potrebno:

• Provjeriti, je li vozilo posjedovalo tvornički ugrađen DPF filter (kao što je navedeno u prijašnjem paragrafu) po godištu i broju šasije. Informacije je dužan dati uvoznik određene marke automobila.
• Ako je automobil posjedovao tvornički montirani DPF filter, potrebno je prije same kupnje provjeriti da filter nije uklonjen. Kontrolu je najbolje izvršiti u kvalitetnom autoservisu.

Filter krutih čestica je nažalost vrlo nezahvalan i skup dio. Ionako svi želimo živjeti što dulje i što zdravije, a uvjet za to je čist zrak.

Pri odgovarajućem korištenju moguće je znatno produljiti period korištenja filtera i izbjeći nepotrebne troškove.

U Motointegratoru ćeš pronaći bazu autoservisa, u kojima možeš:

• Izvršiti regeneraciju DPF filtera, vrativši mu potpunu funkcionalnost.
• Zamijeniti DPF filter novim filterom – originalnim ili zamjenskim.
• Provjeriti da polovno kupljeno vozilo nema uklonjen DPF filter.