Diagnostyka filtrów cząstek stałych – na co zwrócić uwagę?

, 9 czerwca 2021, 23:02

Od kilku lat zakup samochodu z silnikiem Diesla wiąże się z obecnością filtra cząstek stałych (DPF). W przypadku auta z silnikiem benzynowym wyprodukowanego po 2017 roku jest bardzo prawdopodobne, że taki filtr też się będzie w nim znajdował, a w niedalekiej przyszłości wszystkie auta będą w niego wyposażone. Wiele problemów związanych z filtrem cząstek stałych utożsamianych jest bezpośrednio z samym filtrem bądź nieodpowiednią eksploatacją samochodu. Niniejszy tekst to kilka wskazówek w jaki sposób filtr powinien być użytkowany i na co warto zwrócić uwagę przy ewentualnej diagnostyce.

Czym charakteryzuje się niewłaściwa eksploatacja DPF? Sprawnie działającemu silnikowi oraz filtrowi cząstek stałych w przypadku silnika o zapłonie samoistnym (ZS) potrzeba od kilku do kilkunastu minut na przeprowadzenie regeneracji aktywnej DPF w czasie jazdy. Regeneracja ta w zależności od stanu silnika, prędkości jazdy czy obciążenia silnika może zachodzić z częstotliwością od kilkudziesięciu do kilkuset kilometrów. Nieprawidłowa eksploatacja to brak możliwości stworzenia warunków do okresowej regeneracji filtra cząstek stałych polegającej na jeździe na bardzo krótkich dystansach – poniżej kilkunastu minut pracy silnika. Dzieje się to najczęściej, kiedy auto jest wykorzystywane głównie do jazdy na krótkich odcinkach, szczególnie w mieście.

Kolejna kwestia to sprawdzenie czy filtr cząstek stałych pracuje w sposób odpowiedni. Poprawność jego działania to zatrzymywanie cząstek stałych produkowanych przez silnik spalinowy i jego okresowa regeneracja polegająca na utlenieniu zalegających w nim owych cząstek. Zatrzymywanie cząstek stałych przez filtr, o ile nie został uszkodzony w sposób mechaniczny, będzie realizowane praktycznie zawsze, problem może się pojawić, gdy ta regeneracja nie będzie możliwa bądź będzie nieskuteczna, co może być spowodowane wieloma czynnikami – od usterek w osprzęcie silnika, poprzez mechaniczne uszkodzenie elementów układu wydechowego, aż po wyeksploatowanie choćby układu korbowo-tłokowego.

Sprawny DPF może być również kłopotliwy z powodu częstych regeneracji. Co może je powodować? O rozpoczęciu regeneracji decyduje sterownik silnika na podstawie odczytu w różnicy ciśnienia i temperatury w filtrze. Zakładając poprawność przeprowadzenia obu pomiarów częstość procesów regeneracji będzie zależała od ilości cząstek stałych. Na ich ilość oprócz samego stylu jazdy (największa produkcja cząstek stałych zachodzi przy jeździe z dużymi obciążeniami i niską prędkością obrotową) wpływa kilka elementów osprzętu silnika, a także jego kondycja. Elementami takimi będą wszystkie te części, które mają wpływ na ustalenie składu mieszanki (nawet w sposób niebezpośredni) oraz te, które uczestniczą w samym procesie spalania. Poprawnego procesu spalania nie może być bez sprawnego i czystego układu wtryskowego. To dzięki wysokiemu ciśnieniu wytworzonemu w pompie wtryskowej, wtryskiwacze są w stanie rozpylić paliwo w najlepszym możliwym stopniu, ograniczając zjawisko spalania niezupełnego, a tym samym produkcję cząstek stałych. Kolejnymi elementami są urządzenia pomiarowe określające ilość i ciśnienie powietrza w układzie dolotowym czyli: przepływomierz powietrza, MAP sensor, czujnik ciśnienia doładowania, czujnik temperatury powietrza w układzie dolotowym. Poprawnie określona ilość powietrza pozwala dawkować taką ilość paliwa jaka jest aktualnie potrzebna do zapewnienia założonej wartości momentu obrotowego przy możliwie najniższej emisji substancji szkodliwych. Poruszając temat układu dolotowego  oprócz poprawności działania czujników do odpowiedniej pracy filtra cząstek stałych wymagana jest sprawność elementów wykonawczych, takich jak przepustnica (wraz z czujnikiem położenia przepustnicy), turbosprężarka czy klapy w kolektorze. Pamiętając o ustalaniu składu mieszanki nie można zapomnieć również o poprawnie działającej sondzie lambda. Odpowiednio przeprowadzany proces spalania w silnikach o ZS to również zasługa układu podgrzewania wstępnego (zmniejszenie tendencji do spalania niecałkowitego w czasie rozgrzewania silnika). Kontynuując tematykę temperatury silnika, niepoprawnie działający termostat i nieosiąganie odpowiedniej temperatury cieczy chłodzącej będzie skutkowało wzbogacaniem mieszanki paliwowo-powietrznej (wzrost cząstek stałych). Nie bez znaczenia także pozostaje wpływ układu recyrkulacji spalin. Zwłoka w działaniu bądź niepoprawne działanie tego układu może powodować nadmierną emisję cząstek stałych, a tym samym przyspieszenie w zapełnianiu się filtra cząstek stałych.

Rys.1 Schemat przykładowego działania diagnostycznego (Copyright by Entertrade Sp. z o.o. – Sp.K. 2021© All Rights Reserved)

Pobierz powyższy rysunek jako PDF

Przy diagnostyce filtra cząstek stałych wspomnieć należy także o częściach związanych bezpośrednio z nim, takich jak: czujniki temperatury spalin, czujniki ciśnienia spalin (i różnicowe ciśnienia spalin), czy części układów dozujących dodatki wspomagające regenerację filtrów cząstek stałych, a także przepustnice w samym u  kładzie wydechowym.

Poprawność działania powyższych elementów będzie warunkowała przede wszystkim to czy DPF się regeneruje oraz czy regeneracja ta zachodzi w poprawny sposób. Sposoby wykonywania regeneracji w uproszczeniu są dwa: filtr regeneruje się rzadko – tzn. z długim interwałem między-regeneracyjnym dopuszczając do wyższych przeciwciśnień spalin, albo częściej. W przypadku regeneracji rzadkich, każda z nich trwa dłużej, ponieważ do utlenienia jest większa ilość cząstek stałych. Ze względu na emisję wtórną większość nowych aut regeneruje DPF częściej, aby każdy proces regeneracji trwał jak najkrócej i był jak najbardziej efektywny. Bez czujników ciśnienia i temperatury spalin byłoby to niemożliwe.

Za co więc odpowiada i na co ma wpływ czujnik różnicowy ciśnienia/czujniki ciśnienia w układzie wydechowym? Tak naprawdę to na podstawie tylko tego sensora sterownik silnika dowiaduje się o stopniu zapełnienia filtra cząstek stałych. To, że w urządzeniu diagnostycznym możemy odczytać wartości w procentach, czy „masę sadzy” to kwestia odczytu właśnie z czujników ciśnienia i kalkulacji samego sterownika silnika. Uszkodzenie czujnika powodujące brak odczytu, bądź odczyt poza zakresem spowoduje natychmiastowe uniemożliwienie rozpoczęcia regeneracji filtra cząstek stałych. Długotrwała jazda z taką usterką spowoduje przepełnienie filtra i w najlepszym przypadku wymusi jego mechaniczne czyszczenie, ale może również skończyć się koniecznością wymiany filtra – doprowadzić do jego uszkodzenia mechanicznego. Usterkę taką może spowodować również samo połączenie czujnika z filtrem, czyli nieszczelne bądź uszkodzone przewody ciśnieniowe. W zarządzaniu filtrem ważna jest również kontrola temperatury, to od niej zależą dawki paliwa podawane w danym momencie regeneracji, czy sama informacja czy regeneracja ta zachodzi poprawnie. Usterka któregokolwiek czujnika polegająca na braku odczytu, bądź odczytu poza zakresem tak jak przy czujniku ciśnienia spowoduje brak możliwości regeneracji z tymi samymi konsekwencjami. Co w momencie, gdy czujnik temperatury spalin będzie przekłamywał? W zależności od wielkości przekłamania oraz jego zwrotowi (na plus, bądź na minus) procesy regeneracji mogą się zaczynać, ale nie zakończyć, bądź trwać zbyt długo. Taka sytuacja będzie miała miejsce, gdy czujnik EGT będzie zawyżał rzeczywistą wartość i sterownik silnika skracał czasy otwarcia wtryskiwaczy w fazie po wtrysku. Zaniżanie faktycznej temperatury w DPF może doprowadzić do termicznego uszkodzenia monolitu filtra. Kończąc temat systemów bezpośrednio związanych z filtrami cząstek stałych wspomnieć trzeba o wpływie układów dawkujących dodatki do paliw obniżające temperaturę samozapłonu sadzy (w filtrach o regeneracji pasywnej stosowanych m.in. w silnikach o zapłonie samoczynnym kilku francuskich producentów aut). Wraz ze rozwojem silników ogranicza się zużycie tego dodatku – dzisiejsze samochody zużywają około litr tego dodatku na 80-120 tyś. km, stąd uświadomić należy sobie z jaką precyzją dawkowany jest dodatek do zbiornika paliwa. Jego brak, bądź zbyt małe stężenie w paliwie ograniczy możliwość regeneracji pasywnej filtra cząstek stałych, a tym samym jego żywotność. Zbyt duże stężenie (powodowane np. przez częste dolewanie małej ilości paliwa do zbiornika) wywoła błąd i wymusi konieczność wymiany paliwa w zbiorniku.

Filtr cząstek stałych dzisiejszego samochodu z silnikiem spalinowym to układ, na którego pracę ma wpływ wiele z pozoru niepowiązanych systemów, czy elementów, które mogą skutecznie unieruchomić pojazd bądź w trybie przyspieszonym doprowadzić do degradacji filtra cząstek stałych.

Choć z założenia filtry cząstek stałych z poziomu użytkownika pojazdu są bezobsługowe to pamiętać należy o kilku dobrych praktykach, aby ułatwić regenerację filtra, bądź przedłużyć jego trwałość. Jedną z nich jest okresowa kontrola parametrów filtra cząstek stałych i silnika przez mechanika np. w czasie wymiany płynów eksploatacyjnych (brak włączonej kontrolki check engine wcale nie oznacza nieprawidłowości w działaniu silnika). Sam kierowca może okresowo pomagać w regeneracji filtra poprzez jazdę pozamiejską, a także „słuchać” swojego silnika – szczególnie, gdy kończy podróż. Zmiana dźwięku jaki wydobywa się z silnika na wolnych obrotach może świadczyć o regeneracji filtra, której dobrze byłoby w miarę możliwości nie przerywać. Stosowanie odpowiedniego dla silnika z DPF oleju, czy dobrej jakości paliwa również będzie korzystne dla samego filtra. Z DPF można, a wręcz trzeba żyć. To głównie dzięki niemu możemy praktycznie wyeliminować rakotwórcze cząstki stałe i cieszyć się powietrzem bez smogu. W dzisiejszych czasach wymiana filtra cząstek stałych prędzej, czy później będzie nieunikniona (producenci zakładają trwałość takich układów na około 180 tysięcy kilometrów). Jedynym w 100% pewnym rozwiązaniem jest wymiana filtra na nowy, która dziś wcale nie musi być droga, jej koszt w wielu przypadkach jest na tym samym poziomie co koszt usunięcia filtra, który jednak spowoduje w świetle obowiązujących przepisów brak możliwości poruszania się pojazdem po drogach publicznych.

Marka KAMOKA prowadzi cykl bezpłatnych szkoleń technicznych dotyczących obsługi systemów oczyszczania spalin i filtrów cząstek stałych. Zapytaj swojego dystrybutora części KAMOKA o termin i dostępność miejsc.

Marka KAMOKA posiada szeroką ofertę części związanych z oczyszczaniem spalin, w tym filtrów cząstek stałych. Sprawdź ją na stronie www.kamoka.eu bądź zapytaj swojego Dystrybutora.

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!