22 let na trhu autoopravárenství

Filtry pevných částic – zpět k základům

Pokračování článku najdete v časopisu AutoEXPERT 12/2017.

 

PRO ZLOM:

Zelená

Technologie

Zpracoval: Jaromír Martinec

Foto: Archiv

 

Filtry pevných částic – zpět k základům

V následujícím článku si připomeneme základní fakta o filtrech pevných částic. Podíváme se blíže na samotnou konstrukci, používané materiály a jejich odlišnosti a dále na výrobu i možná poškození, která si způsobují samotní majitelé nebo přímo mechanici v autoopravnách.

<M>Proč je plošné zavádění DPF filtrů nutnost?

Filtry pevných částic označované jako DPF nebo FAP (anglická vs. francouzská zkratka) slouží pro zachycování karcinogenních pevných částic (sazí) vznikajících při nedokonalém spalovaní přímovstřikových motorů. Zjednodušeně řečeno, spalovací proces se odehrává rychle a při velkých tlacích a vše nestihne dokonale shořet. Zatím byly filtry používány pouze u vznětových motorů, na zážehové z technického hlediska legislativa zapomněla, ačkoliv princip vzniku je zcela stejný. Od letošního roku se tak DPF filtry používají i ve vozech s přímovstřikovými přeplňovanými benzinovými motory.

Po několikáté na stránkách našeho časopisu připomeňme, že smysl DPF filtrů je naprosto neoddiskutovatelný, protože zachycují i ty nejnebezpečnější mikročástice až do velikosti 0,1 µm, tedy až 1 000x menší, než je průměr lidského vlasu. S takovými částicemi jste se u nepřímovstřikových motorů na ulici „potkat“ nemohli. I stará kouřící tatrovka nebo avia je pro nás nesrovnatelně méně nebezpečná než moderní vozidlo s prasklým nebo odstraněným nebo záměrně průchozím filtrem (viz podvody DPF). Jak je to možné?

Princip poškození lidského zdraví se skrývá právě ve velikosti částic. Všechny na sobě nesou zbytky nespálených uhlovodíků, které jsou karcinogenní. Ale pouze ty mikroskopické vdechneme až do spodních cest dýchacích, kde zůstávají natrvalo. V plicních sklípcích se okysličuje krev… Velké částice ze starých vozů jsme jednoduše vykašlali. To vše jen pro připomenutí a přesvědčení i „nevěřících Tomášů“ o smysluplnosti tohoto ekologického opatření, které je některými stále házeno do jednoho pytle s tematikou „Diesel Gate“, CO2 apod.

<M>Konstrukce DPF filtrů

Jak DPF filtr principiálně funguje, ví snad každý čtenář AutoEXPERTU. Přesto stručně připomeňme základní funkci a hlavně popišme jeho hlavní konstrukční prvky, protože detailní pochopení nám pomůže porozumět častým příčinám jeho destrukce nebo ovlivnění funkce, viz dále.

<M1>Filtrační jádro

Samotný filtr zachytává ve svém jádru pevné částice (saze) díky neprůchodným kanálkům. Ty jsou průchodné pouze pro samotné výfukové plyny díky mikroskopické porezitě svých stěn. Filtr tak zachytí výfukové částice až do velikosti 0,1µm = 0,0001 mm (již výše zmíněná 1 000x menší velikost než lidský vlas), ale ne plyny. Na vstupní straně filtru je polovina kanálků otevřená (zde právě vstupují pevné částice) a druhá polovina je na vstupu uzavřená. Tyto uzavřené kanálky jsou otevřené na druhém konci a právě jimi mohou odcházet proudící plyny pryč z DPF dále do výfukového systému.

Filtr je tedy neprůchozí pro pevné částice a po jejich spálení i pro popel (viz dále). Takto dochází ke skutečně účinné filtraci (99 %), a proto mají vozidla s nepoškozeným DPF filtrem vždy koncovku čistou – bez sazí. Až na výjimky – viz dále.

PRO ZLOM: SEM OBR 1

V praxi se můžeme potkat se dvěma typy materiálů filtračních jader:

  1. SiC (silicon karbid) – černé jádro: toto jádro používají většinou originální filtry a rovněž dražší prémiové verze aftermarketových filtrů. Výhodou je až nepoměrně vysoká teplotní odolnost materiálu (přes 2 000 °C), takže přežije všechny stavy. V případě aftermarketových verzí je tento materiál spojen i s vyšším sycením vzácnými kovy, což předurčuje použití pro převážně městský provoz, kdy je náběh regenerací kvůli nižším teplotám problematičtější. Filtry pak mají i mnohem delší životnost.
  2. Cordierti (keramika) – světlé jádro: teplotní odolnost je dostatečná (přes 1 100 °C) a filtrační schopnost je stejná jako u dražší verze SiC. Tento materiál už používají i originální výrobci. Výrobci filtrů ale často při použití tohoto levnějšího materiálu sahají i po nižším sycení vzácnými kovy, což cenu dále snižuje a zhoršuje použitelnost pro městský provoz, kdy je spuštění aktivních regenerací poněkud náročnější.

<M1>Těsnicí vrstva – MAT PRO ZLOM: SEM OBR 2

Kromě filtračního jádra je ale klíčovou složkou konstrukce i izolační a těsnicí vrstva mezi filtračním jádrem a samotným tělem filtru, nazývaná výrobci filtrů jako tzv. MAT. Jde o velmi pružný a vysoce teplotně odolný materiál, který musí ale mít na setiny milimetru definovanou tloušťku a na desetiny milimetru celkovou délku (přesně odpovídající vnitřnímu obvodu filtru). A to ze dvou důvodů:

  1. Aby bylo filtrační jádro ideálně ve svém těle po jeho svaření předepnuto, ale zároveň pružně uloženo. Nemůže tak dojít vibracemi k jeho prasknutí, ale ani posunu.

 

  1. Aby filtr dokonale těsnil i po obvodu filtračního jádra.

 

MAT a jeho spojení s filtrem probíhá u špičkových výrobců filtrů (jako například Veneporte na obrázku 3) pouze za pomocí automatu. Konkrétní MAT (těsnicí materiál) je individuálně spojen s konkrétním tělem filtru a konkrétním jádrem pokaždé jinou silou a jiným předpětím právě podle konkrétních rozměrů.

POZOR!

Pokud někdo nechá filtr vyčistit pomocí destrukční metody rozřezání a následného svaření těla filtru, tento výrobcem přesně definovaný spoj bude porušen a filtr může snadno prasknout nebo nebude těsnit, popřípadě dojde k jeho posunu v těle filtru a se všemi možnými důsledky.

<M1>Katalytická vrstva DPF filtru

Ve většině případů je dnes součástí DPF filtru i katalytická vrstva. Ta je klíčová pro spuštění aktivních regenerací, kdy chemickou reakcí platiny/rhodia/palladia spolu s uhlovodíky ze vstříknutého paliva dojde k zapálení sazí. Tyto katalytické kovy tvoří spolu s jádrem zásadní podíl na hodnotě filtru, a jsou proto i předmětem šetření ze strany výrobců.

Z hlediska přítomnosti a umístění katalyzátoru v těle filtru rozlišujeme následující konstrukce:

  1. Pouze DPF: typicky vozidla PSA – čistě filtrační vložka bez katalytické vrstvy.
  2. DPF + CAT: v jednom těle jsou dvě jádra – nejdříve půlka katalyzátoru a pak půlka filtračního jádra – typicky BMW.

 

  1. DPF s katalytickou vrstvou (někdy označovaný jako CPF) – přímo v kanálcích filtru (nejvíce na jejich začátku) je nanesena katalytická vrstva – typicky vozidla koncernu VW.

U katalytické vrstvy se ještě rozlišuje, zda je pouze pro potřeby činnosti DPF filtru (funkce „zapalovače), anebo slouží i jako oxidační katalyzátor (tedy klasická funkce přeměny jedovatých výfukových plynů). Pokud slouží i jako oxidační katalyzátor, o to vyšší je sycení vzácnými kovy. A protože tyto kovy mají podobnou hodnotu jako zlato, strmě tak stoupá i jejich cena. Proto je prostě nemožné, aby cena některých filtrů klesla v maloobchodní ceně třeba pod 15 000 Kč, pokud nemají být ošizené.

<M1>Vozidlo s DPF a špinavá výfuková koncovka

Vzhledem k výše popsané konstrukci DPF filtrů je možná dobré připomenout a zdůraznit pomůcku do praxe, že výfuková koncovka je jasným indikátorem přítomnosti/nepřítomnosti filtru ve voze, popřípadě jeho poškození. Pokud je vozidlo vybaveno filtrem pevných částic a koncovka je přesto od sazí, důvodem je jedna z následujících příčin:

  1. Filtr je uvnitř je prasklý – v důsledku aplikace čisticí chemie

Zde je dobré varovat všechny servisy před aplikací všech těchto přípravků bez ohledu na výrobce. Pokud jakýkoliv takový přípravek aplikujete do filtru bez jeho vyjmutí, proplachu na profi přístroji a 100% vysušení v peci (takže reálně nikdy), téměř vždy způsobíte destrukci filtru, aniž to třeba zaznamenáte. Jde o to, že chemie sice uvolní saze, ale rozleptá popel, který částečně zúží nebo ucpe některé póry kanálků. Především ale během zahřátí filtru nemá vzniklý kondenzát kam tak rychle unikat. Prudce stoupá tlak ve filtru a ten uvnitř praská. Tyto praskliny mohou být klidně jen mikroskopické, endoskopem je ani z jedné strany neuvidíte, protitlak se také nemusí zásadně změnit, ale filtr už bude propouštět saze a vozidlo neprojde na STK. Kvalitní originální filtr za desítky tisíc tak není k ničemu.

Ironií a absurditou celé situace je už používání takových „značkových přípravků“ některými automobilkami jako prostředku pro uvolnění ucpaného filtru (kdy selhala i vynucená regenerace). Automobilky si tak ale zcela záměrně připravují budoucí kompletní výměnu nového filtru (u vozidel po záruce), protože tento úkon doprovázejí i slovy: „Teď to ještě klaplo, příště už to asi bude na výměnu.“

 

  1. Filtr byl čištěn pomocí řezání a následného svaření a praskl nebo netěsní po stranách

Toto je další z příčin, jak snadno zničit kvalitní originální filtr za desítky tisíc, v dobré víře úspory peněz zákazníkovi aplikací služby „profesionálního“ čištění metodou s nutností rozřezání filtru, vyjmutí jádra, jeho vyčištění a následného opětovného svaření.

Tento způsob sice zbaví filtr sazí i popela a jádro je v pořádku, ale jeho usazení zpět nemůže nikdy proběhnout stejně jako ve výrobě a téměř jistě dojde časem k jeho prasknutí, nebo naopak uvolnění, případně netěsnosti.

 

  1. Jde o nekvalitní aftermarketový filtr

Pokud aftermarketový výrobce použije nekvalitní a levné filtrační jádro (jedno z jakého materiálu), které nemá dostatečně malou porezitu, filtr může propouštět saze. Nikdy tak, že by byla vyloženě špinavá koncovka, ale již černý povlak je dostatečným důvodem k oprávněné reklamaci. Stejně tak může být příčinou „pouhá“ špatná nebo chybně usazená izolace MAT (mezi tělem filtru a jádrem), přes kterou pronikají saze navzdory kvalitnímu jádru.

 

  1. Jde o výjimku některých modelů automobilek

Jde o nedávná zjištění, že některé modely automobilek (některé novější PSA) mají porezitu originálních DPF vyšší, takže i pokud DPF funguje tak, jak má, koncovka může být lehce špinavá. Tohle je velmi překvapivé zjištění, ale je dobré mít na paměti, že jde o vlastnost, nikoliv vadu. Vždy si raději v případě podezření informace ověřte u dealera pro konkrétní model.

 

 

PRO ZLOM: POPISKY OBR:

 

Obr. 1:

Jádra DPF filtru podle materiálu těla.

 

Obr. 2:

Kromě filtračního jádra je klíčovou složkou konstrukce i izolační a těsnicí vrstva mezi filtračním jádrem a samotným tělem filtru, nazývaná výrobci filtrů jako tzv. MAT.

 

Obr. 3:

Proces montáže filtru je u kvalitních výrobců plně automatizován a podléhá průběžné kontrole.

 

PRO ZLOM: hlasky do textu

Hl 1:

Kromě filtračního jádra je ale klíčovou složkou konstrukce i izolační a těsnicí vrstva mezi filtračním jádrem a samotným tělem filtru, nazývaná výrobci filtrů jako tzv. MAT. Jde o velmi pružný a vysoce teplotně odolný materiál, který musí ale mít na setiny milimetru definovanou tloušťku a na desetiny milimetru celkovou délku.

 

Hl 2:

I stará kouřící tatrovka nebo avia je pro nás nesrovnatelně méně nebezpečná než moderní vozidlo s prasklým nebo odstraněným nebo záměrně průchozím filtrem