22 let na trhu autoopravárenství

DPF v běžném provozu

Pokračování článku najdete v časopisu AutoEXPERT 12/2017.

 

PRO ZLOM: zelená

Technologie

Emisní systémy vozidel

 

Autor: Libor Fleischhans

Foto. Archiv:

 

Ilustráky libovolně a prosím dej do článku ten inzerát Diagcon

 

K nadpisu prosím razítko téma měsíce a logo ASEM

 

DPF v běžném provozu

 

Požádali jsme ředitele Asociace emisních techniků a opravářů (ASEM) Libora Fleischhanse o příspěvek shrnující jeho dosavadní zkušenosti s fungováním systémů záchytu pevných částic. Příspěvek berte zároveň jako pozvánku na celostátní setkání diagnostiků Diagnostic Con 2018, které proběhne 1. února v Praze.

 

 

<M>Samotná technologie DPF funguje

Zkusme nutné filtrování spalin moderních vysokotlakých vstřikovacích systémů popsat technicky. Co na trh přichází v sériových vozidlech, víme. ADAC v jednom z testů zdokumentoval účinnost filtrů částic, přičemž jednomu z testovaných vozů, sériovému Citroënu C3 Diesel, naměřil ve výfuku 5 částic na kubický centimetr, přičemž okolní vzduch obsahoval cca 5 000 částic (tisíckrát více) na kubický centimetr. Z výfuku jde tedy, vztaženo jen na částice, 1 000 x čistší médium, než motor nasaje z okolí. Dostupná technologie pro kvalitní filtrování spalin tedy existuje, a nijak zvlášť drahá, když se jedná o malou střední třídu již sériově vyráběného vozu.

 

<M>Proces zanášení DPF

U všech vozidel s filtrem částic dochází vysokým nájezdem kilometrů k naplnění filtru nikoliv sazemi, ale nespalitelným popílkem pocházejícím z oleje, paliva a otěru mechanicky namáhaných částí motoru. Popílek má konečnou oxidační podobu a ve filtru po cca 270 000 km zabírá místo sazím, které zde jinak pravidelně po několika stech kilometrech cyklicky regenerují. Saze totiž jako „palivo v pevném skupenství“ ve filtru téměř beze zbytku shoří. Filtr částic s odděleným předřazeným oxidačním katalyzátorem je možné vyměnit nebo protisměrně, ať s použitím vhodné vyzkoušené chemie, nebo bez ní, vyčistit. Pokud je oxidační katalyzátor opotřeben, je nutné ho vyměnit, aby nový – funkční – zapaloval saze rychle a účinně. Filtry částic s integrovaným katalytickým povrchem nejdou čistit donekonečna, někdy je dokonce nemá smysl čistit vůbec, neboť účinnost jejich katalytického povrstvení slábne a takové vozidlo není schopné regenerovat ani první dávku sazí po jeho vyčištění.

 

<M>Trh s filtry a katalyzátory z druhovýroby

Praxe ukázala, že i druhovýroba přináší svoje specifika a určité rizikové situace (to se nebavíme o nefunkčních předděrovaných atrapách). Vysvětlím: Výrobce vozidla vybírá před zahájením výroby nového modelu vozidla z několika různých typů a značek filtrů z materiálů vesměs Cordierite nebo Silicium-Carbid. Vybere z filtrů očíslovaných příkladně 1 až 8 dle požadovaných vlastností jeden filtr nebo vlastnostmi dva velmi podobné filtry, kterými vozidlo osadí a s nimi začne optimalizovat mapy vstřikování v řídicí jednotce. To se dělá proto, aby:

  • mezi regeneracemi vozidlo shromažďovalo saze ve filtru v nájezdu cca 400 až 800 kilometrů;
  • se v poslední fázi před regenerací dramaticky nezvyšoval tlak spalin;
  • zahájením dostřiků za horní úvrať pístu zregeneroval obsah zachycených sazí a přitom se nezvýšil tlak vlivem vysoké teploty při regeneraci.

Toto pilování hodnot a algoritmů výrobcům automobilů trvá dlouho a tandem konkrétního typu filtru s na něj naladěným softwarem funguje zjednodušeně řečeno tak, že cca 600 km +- 200 km sbírá saze a pak je během deseti minut spálí. A to ve smíšeném režimu provozu, který se u dieselů očekává.
Řídicí jednotka rozpoznává nutnost spustit regeneraci v první řadě podle hodnot tlaků spalin před filtrem částic. Bude-li vyšší protitlak ve výfuku, než je žádoucí, dochází při otevřeném ventilu zpětně vedených spalin k přílišné recirkulaci, která vede k nebezpečně vysoké kouřivosti zejména v posledních kilometrech před regenerací sazemi zaplněného filtru, kdy nárůst odporu spalin ve výfuku roste spíše exponenciálně než lineárně, jak je tomu u filtru prostého sazí a popílku.

Nu a nyní přijde na trh filtr částic z druhovýroby, který sice úspěšně zachytává saze, ale jehož keramický nosič mikroporézního filtru je jiný než originál a mapy hodnot odporů spalin ve všech provozních spektrech teplot, dynamických tlaků a průtoků souvisejících se zátěžovými mapami jsou v originálním softwaru odlišné pro specifický originální filtr, náročně vyvíjený a optimalizovaný výrobcem vozidla. Co se pak stane, je přesně to, s čím se setkáváme poměrně často v naší diagnostické garáži. Po namontování filtru z druhovýroby, a je lhostejné, které značky, došlo ve většině případů, které se k nám dostaly, ke zhuštění frekvence regenerací. Tato vyšší frekvence pak vede k přibývání hladiny oleje následkem kontaminace olejové lázně naftou pronikající do oleje regeneračním dostřikováním nafty za horní úvrať pístu.

Na trhu náhradní spotřeby se běžně prodávají filtry částic, které ač jsou či nejsou atrapami, ve vozidlech od roku výroby cca 2008 prostě nefungují tak, jak by měly. A nejen to: pomalu ničí motor kontaminací oleje naftou a nervy majitele, protože auto jezdí mnohdy i v nouzovém režimu. Ve vozidle takový filtr nejde dále používat, ale nejde ani jednoduše vyreklamovat, protože reklamační oddělení dodavatelů dílů argumentují homologačním certifikátem. Ten se ale dynamickým naladěním map průtoků a jejich shodou s naprogramovaným softwarem při homologaci ani okrajově nezabýval.

Protože se tento problém složitě odhaluje a většina autoservisů neprovádí monitoring tlaků po namontování nového náhradního dílu, nevracejí se zákazníci zpravidla hned, ale po nájezdu třeba dvou, ale i více tisíc kilometrů, až se problém začne projevovat. Někdy už může být pozdě.

Bohužel se s tím ale nedá nic dělat. Filtrovací kvalita filtru je jedna věc a s problémem častých regenerací bezprostředně nesouvisí, ta je věcí parametrických map v řídicí jednotce, které nejsou ve shodě s filtry s jinou charakteristikou, než má ten konkrétní DPF napasovaný na model a typ značky vozidla. Je jedno, zda je, či není z druhovýroby, není však jedno, když jeho dynamická průtočnost vytváří v celém spektru teplot jiné protitlaky než originál. Levné, perforované nefunkční atrapy nejen že nefiltrují, ale též způsobují kontaminaci oleje naftou, i když z odlišného důvodu, tedy z důvodu absence rozdílu tlaků před a po regeneraci. Celá tato problematika klade větší nároky na pracovníky dílen, aby u vozidel svých zákazníků pečlivě sledovali průvodní symptomy tohoto jevu.

 

PRO ZLOM: SEM OBR 1

<M>A ještě k čištění…

Kdybych měl shrnout problémy, které filtr na výstupu výfuku z 90 % zcela nevinně schytá, a proto je tak neoblíben, zařadil bych do žebříčku neduhů na první místo aditivní a proplachovací chemii ve vozidle, která filtrům škodí nejvíc. Většinou ji nasazují sami majitelé aut nebo opraváři bez zkušeností tehdy, když se objeví problémy s ucpanými filtry. Ale filtr se neucpe bez příčiny. Auto, když je v pořádku, se se sazemi vypořádá za deset minut jízdy v regeneraci. Teplotu není potřeba podporovat další dodatečnou chemií. Proplachování filtrů chemií je právě to, co ještě více mění charakteristiku průtoku spalin, takže ji stačí v rámci „zvýšené péče“ nalít jednou do originálu, a filtr můžete zahodit. Bohužel v České republice mnoho firem doporučuje chemické louhování DPF a následné sušení jízdou, ty se však zcela jistě nezabývají diagnostikou vozidel, která pak končí s podobnými starostmi v autoopravnách, kde zkušenosti nejsou až tak bohaté jako u nás. Po nahrání LOGu během provozu a jedné regenerace je pak jasno. To ale dělá velmi málo autoservisů, takže se zákazníci neprávem k nim samotným na filtry zlobí.

 

 

PRO ZLOM: POPISKA OBR

 

Obr. 1: Originální filtr po kontaminací louhovací chemií (dolní okraj), která u části filtru nejen viditelně okem, ale i mikrostrukturálně zvětší odpor při průtoku spalin a zcela změní charakteristiku, kterou sleduje řídicí jednotka. Tento filtr byl sice těsný, a kdyby se čistil bez chemie, asi by i fungoval. Nyní je definitivně na zahození, protože při otáčkách 3 000 min-1. dává protitlak sazí prostého filtru namísto očekávaných cca 30 hPa tlak 130 hPa, což je výzva řídicí jednotce ke spuštění regenerace. Po regeneraci však přijde další a další a pak chybové hlášení „Účinnost filtru částic pod prahovou hodnotou“. Kromě problémů s neustálými regeneracemi vozidlo s takovým odporem ve výfuku jak za jízdy, tak ve volnoběhu často poškubává.

 

PRO ZLOM: hlasky do textu:

 

  1. 1

Filtrovací kvalita filtru je jedna věc a s problémem častých regenerací bezprostředně nesouvisí, ta je věcí parametrických map v řídicí jednotce, které nejsou ve shodě s filtry s jinou charakteristikou, než má ten konkrétní DPF napasovaný na model a typ značky vozidla. Je jedno, zda je, či není z druhovýroby, není však jedno, když jeho dynamická průtočnost vytváří v celém spektru teplot jiné protitlaky než originál.