Filtr cząstek stałych (ang. DPF – diesel particular filter, franc. FAP – filtre à particules ) jest to element układu wydechowego w samochodach z silnikiem diesla, którego zadaniem jest wyłapywanie cząstek sadzy i popiołu zawartych w spalinach. Zastosowanie DPF…

Filtr cząstek stałych (ang. DPF – diesel particular filter, franc. FAP – filtre à particules ) jest to element układu wydechowego w samochodach z silnikiem diesla, którego zadaniem jest wyłapywanie cząstek sadzy i popiołu zawartych w spalinach.

Zastosowanie DPF jest konieczne, aby samochód mógł być zaklasyfikowany do kategorii pojazdów spełniających normę czystości spalin EURO5.

Filtr, który ma postać bloku o ogromnej powierzchni ścianek składa się z kanalików, których część jest zaślepiona na wlocie a część na wylocie. Cząstki sadzy i popiołu niesione przez gazy spalinowe osadzają się na ściankach filtra, natomiast część gazowa przenika przez porowatą strukturę z której filtr jest wykonany i oczyszczona z frakcji stałej trafia do dalszej części układu wydechowego. Wydajność prawidłowo działającego filtra waha się pomiędzy od 85% do prawie 100%, co pozwala na redukcję znakomitej części zanieczyszczeń i w efekcie na czystsze i przejrzystsze powietrze.

Filtry cząstek stałych mogą być wykonane z różnych materiałów:

  • Kordieryt – filtry ceramiczne zbudowane z podobnego materiału jak katalizatory. Są stosunkowo niedrogie i zapewniają wysoką skuteczność działania. Jego zasadniczą wadą jest dość niska temperatura topnienia (ok. 1200°C) co może powodować topienie się filtra w trakcie regeneracji i jest uzależnione od stopnia jego zapełnienia.
  • Węglik krzemu – filtr wykonany z tego materiału ma wyższą temperaturę topnienia (ok. 2700°C) jednak jest mniej stabilny termicznie – zmienia objętość w wyniku zmiany temperatury. Wada ta została wyeliminowana poprzez ułożenie elementów z SiC w pakiety a następnie łączenie ich w większe bloki za pomocą elastycznego kleju, który niweluje rozszerzalność cieplną pakietów wykonanych z węglika krzemu, co powoduje powstanie charakterystycznej kratki na powierzchni ceramiki. Filtry z węgliku krzemu charakteryzują się szerokim spektrum średnic filtrowanych cząstek 0,2 – 150μm, wysokim stopniem filtracji do ok 95%, a także wysoką odpornością mechaniczną.
  • Włókna ceramiczne – filtr wykonany jest z różnego rodzaju włókien ceramicznych, które są dobierane w celu utworzenia odpowiednio porowatego nośnika, który może być formowany w niemal dowolne kształty. Dzięki zastosowaniu odpowiednich włókien można uzyskać filtry o dużym stopniu oczyszczania lub o zwiększonym przepływie częściowo zmniejszając stopień oczyszczenia. Dodatkową zaletą filtrów z włókien ceramicznych jest wytwarzanie bardzo niskiego ciśnienia wstecznego.
  • Włókna metalowe – z reguły są „utkane” w monolicie. Włókna te po podłączeniu źródła zasilania rozgrzewają się i pozwalają na osiągnięcie temperatury pracy filtra przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych lub przy zbyt niskim objętościowym natężeniu przepływu spalin. Wkłady z włóknami metalowymi i całkowicie ceramiczne nie są ze sobą generalnie kompatybilne, ponieważ te pierwsze wymagają zasilania.
  • Papier – specjalny papier filtracyjny wykorzystuje się w filtrach jednorazowego użytku np. w kopalniach węgla, gdzie spaliny najpierw są schładzane a dopiero ochłodzone trafiają do filtra, innym zastosowaniem filtrów jednorazowych jest krótkotrwałe użycie pojazdu wewnątrz budynku np. wózka widłowego z napędem spalinowym. Filtr taki po użyciu poddaje się utylizacji i wymienia na inny ze względu na ich niewielki koszt.

Niezależnie od typu posiadanego DPF’a należy o niego odpowiednio dbać. Ciągła jazda miejska i na krótkie dystanse powodują niedostateczne dostarczenie ciepła do filtra i niemożność jego „biernej” regeneracji. Niestety w spalinach znajdują się nie tylko cząsteczki sadzy, które można dopalić, ale także popiół i resztkowy olej silnikowy potrafiące skutecznie zapchać filtr. W takim wypadku komputer pokładowy sygnalizuje użytkownikowi konieczność wymiany lub mechanicznej regeneracji filtra poza pojazdem. W odpowiedzi na coraz bardziej rygorystyczne normy emisji spalin i wymogi produkcyjne część z producentów samochodów zaczęła stosować dodatek metali szlachetnych do DPF’a, co w połączeniu ze wstępnym oczyszczeniem na katalizatorze doprowadza do większego utlenienia tlenku węgla i węglowodorów a w konsekwencji czystszego powietrza.