Filtr DPF, FAP, GPF, SCR – czym się różnią i jak je rozpoznać w swoim aucie

Tekst zewnętrzny, artykuł sponsorowany

Układ wydechowy nowoczesnego auta – co kryje się pod podwoziem?

Współczesne samochody osobowe i dostawcze wyposażone są w elementy oczyszczające spaliny, których zadaniem jest redukcja emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Ich obecność to bezpośredni wynik zaostrzających się norm emisyjnych: Euro 4, Euro 5, obowiązującej Euro 6d oraz Euro 7. Przepisy te wymusiły na producentach montaż filtrów cząstek stałych, katalizatorów SCR i innych systemów oczyszczania spalin.

DPF, FAP, GPF i SCR nie są synonimami. Choć bywają ze sobą mylone przez kierowców czy handlarzy samochodowych, każdy z tych elementów pełni inną funkcję, działa na innej zasadzie i jest stosowany w innym typie silnika.

DPF i FAP – filtry cząstek stałych dla silników diesla

DPF (Diesel Particulate Filter)

DPF (Diesel Particulate Filter) to filtr cząstek stałych montowany w pojazdach z silnikiem wysokoprężnym. Jego zadaniem jest wychwytywanie sadzy, czyli drobnych cząstek stałych obecnych w spalinach diesla.

Budowa: Wkład filtra wykonany jest z materiału ceramicznego (węglik krzemu, SiC), wewnątrz którego znajduje się siatka naprzemiennie zamykanych kanałów wlotowych i wylotowych. Spaliny przepływają przez porowate ścianki, na których osadzają się cząstki sadzy. Ścianki pokryte są warstwą metali szlachetnych (platyny i palladu), ułatwiających utlenianie sadzy.

Regeneracja: Nagromadzona w filtrze sadza musi być okresowo wypalana, aby nie doszło do jego zapchania. W filtrach DPF zachodzą dwa tryby regeneracji:

• Regeneracja pasywna – odbywa się samoczynnie podczas jazdy trasowej, przy wyższych obrotach silnika i temperaturze spalin wynoszącej około 600°C. W takich warunkach sadza utlenia się naturalnie.
• Regeneracja aktywna – wymuszana przez sterownik silnika (ECU), gdy poziom sadzy w filtrze przekroczy określoną wartość progową. System zwiększa dawkę wtryskiwanego paliwa, podnosząc temperaturę spalin do ok. 600°C, co pozwala spalić nagromadzoną sadzę. Towarzyszy temu chwilowy wzrost zużycia paliwa i zmieniony zapach spalin.

Typowa lokalizacja: DPF montowany jest za turbosprężarką, najczęściej przed katalizatorem SCR lub w jego bezpośrednim sąsiedztwie.

FAP (Filtre à Particules)

FAP (Filtre à Particules) to odpowiednik filtra DPF, stosowany głównie w pojazdach grupy PSA (Peugeot, Citroën) oraz koncernu Stellantis. Pełni tę samą funkcję (wychwytywanie cząstek stałych), różni się jednak metodą regeneracji.

Sposób działania: FAP wykorzystuje dodatek cerowy (płyn Eolys), wtryskiwany automatycznie do paliwa w niewielkich dawkach. Związek ceru obniża temperaturę zapłonu sadzy z około 600°C do ok. 450°C, co umożliwia regenerację filtra w niższych temperaturach, również podczas spokojnej jazdy miejskiej.

Układ wymaga osobnego zbiornika z płynem regeneracyjnym, uzupełnianego zazwyczaj co 60-120 tysięcy kilometrów, zależnie od modelu pojazdu. Brak płynu uniemożliwia prawidłową regenerację i prowadzi do szybkiego zapchania filtra.

Wygląd zewnętrzny: Filtr FAP z zewnątrz przypomina DPF (metalowa puszka w linii wydechu). Można go rozpoznać po obecności dodatkowego zbiornika na płyn Eolys lub po numerze katalogowym części.

GPF – filtr cząstek stałych dla silników benzynowych

GPF (Gasoline Particulate Filter) to filtr cząstek stałych przeznaczony dla silników benzynowych z bezpośrednim wtryskiem paliwa (np. GDI, TSI, TFSI, EcoBoost). Wprowadzono go obowiązkowo od normy Euro 6c (wrzesień 2017 roku) i obecnie montuje się go w większości nowych samochodów benzynowych.

Przyczyna stosowania: Silniki benzynowe z wtryskiem bezpośrednim podają paliwo pod wysokim ciśnieniem prosto do cylindra, co w strefach ubogiej mieszanki generuje cząstki sadzy. GPF zatrzymuje te zanieczyszczenia przed opuszczeniem układu wydechowego.

Regeneracja: Spaliny silnika benzynowego osiągają wyższą temperaturę niż w dieslu, dlatego GPF regeneruje się biernie (samoczynnie) w trakcie normalnej eksploatacji. Nie wymaga aktywnego dotrysku paliwa ani dodatków chemicznych.

Lokalizacja: GPF umieszcza się najczęściej tuż za katalizatorem trójdrożnym w przedniej części układu wydechowego, blisko kolektora wydechowego.

Dzięki wysokiej temperaturze spalin GPF rzadziej ulega zapchaniu niż DPF. Ryzyko zapełnienia filtra wzrasta jednak przy ciągłej eksploatacji miejskiej na krótkich dystansach i częstych zimnych rozruchach.

SCR – katalizator redukujący tlenki azotu

SCR (Selective Catalytic Reduction – selektywna redukcja katalityczna) to układ, którego zadaniem jest redukcja tlenków azotu (NOx) do nieszkodliwego azotu ($N_2$) i pary wodnej ($H_2O$). SCR nie jest filtrem cząstek stałych, lecz katalizatorem chemicznym.

Medium robocze: W systemie SCR stosuje się wodny roztwór mocznika o stężeniu 32,5%, znany handlowo jako AdBlue (w Europie) lub DEF (Diesel Exhaust Fluid, w Ameryce Północnej). Płyn ten jest dawkowny do strumienia spalin przed katalizatorem.

Zasada działania: W temperaturze spalin powyżej ok. 200°C roztwór mocznika ulega termolizie i hydrolizie, wydzielając amoniak ($NH_3$). Amoniak w reaktorze katalitycznym (na bazie zeolitów miedzi lub żelaza) wchodzi w reakcję z tlenkami azotu, przekształcając je w azot i parę wodną.

Lokalizacja: Katalizator SCR montowany jest zazwyczaj za filtrem DPF, a przed nim znajduje się wtryskiwacz dawkujący roztwór AdBlue.

Układ wymaga osobnego zbiornika na AdBlue (zwykle o pojemności 10-20 litrów), którego wlew oznaczony jest niebieską nakrętką. Zgodnie z przepisami brak płynu AdBlue blokuje ponowny rozruch silnika po jego wyłączeniu.

Porównanie filtrów DPF, FAP, GPF i SCR

Poniższa tabela zestawia parametry wszystkich czterech systemów:

Spośród zestawionych rozwiązań tylko SCR odpowiada za redukcję tlenków azotu, podczas gdy DPF, FAP i GPF zatrzymują cząstki stałe. W silnikach wysokoprężnych spełniających normę Euro 6 stosuje się równolegle DPF oraz SCR, niekiedy zintegrowane w jednej obudowie (jako SDPF – SCR-coated DPF).

Jak rozpoznać filtr w swoim aucie?

Do identyfikacji typu układu oczyszczania spalin w samochodzie służy kilka metod:

Sprawdzenie dokumentacji pojazdu

Typ zamontowanego układu można zweryfikować w instrukcji obsługi, karcie pojazdu lub rozkodowując numer VIN. Dekodery VIN wskazują kody wyposażenia fabrycznego, w tym rodzaj zastosowanego filtra.

Identyfikacja wizualna pod podwoziem

Filtry DPF, FAP i GPF mają postać metalowej puszki na przewodzie wydechowym, wyposażonej w jeden lub dwa czujniki температуры oraz przewody ciśnienia różnicowego. Katalizator SCR można rozpoznać po obecności wtryskiwacza AdBlue wkręconego w rurę wydechową przed katalizatorem.

Obecność zbiornika na AdBlue

Wlew z niebieską nakrętką i oznaczeniem „AdBlue” (obok wlewu paliwa, w bagażniku lub pod maską) jednoznacznie wskazuje na obecność systemu SCR. Jego pojemność wynosi zazwyczaj 10-20 litrów.

Obecność zbiornika na płyn FAP

Dodatkowy zbiornik lub elastyczny zasobnik pod podwoziem w pobliżu baku paliwa (często z oznaczeniem płynu Eolys) świadczy o obecności filtra FAP z regeneracją wspomaganą dodatkiem cerowym.

Lampki kontrolne na desce rozdzielczej

• Kontrolka DPF/FAP (symbol filtra z kropkami lub wykrzyknik) sygnalizuje konieczność przeprowadzenia regeneracji lub zapchanie wkładu.
• Kontrolka AdBlue/SCR informuje o niskim poziomie mocznika albo błędzie układu dozowania.

Odczyt kodów diagnostycznych (OBD2)

Diagnostyka komputerowa przez złącze OBD2 pozwala określić stan układu za pomocą kodów błędów:

• P2002 – niska wydajność filtra DPF (poniżej wartości progowej)
• P2463 – nagromadzenie sadzy w filtrze DPF (przepełnienie)
• P20EE – sprawność katalizatora SCR poniżej progu
• P2458 – przekroczony czas trwania regeneracji DPF

Typowe objawy awarii i zużycia poszczególnych filtrów

DPF i FAP

Objawy zapchania lub uszkodzenia filtra DPF/FAP:

• Świecąca kontrolka filtra cząstek stałych ostrzegająca o wysokim poziomie sadzy.
• Spadek mocy silnika i przejście w tryb awaryjny (ograniczenie osiągów przez ECU).
• Wzrost zużycia paliwa spowodowany wyższym ciśnieniem zwrotnym w układzie wydechowym.
• Intensywny zapach spalin oraz podwyższona temperatura wydechu podczas prób dopalania sadzy.

GPF

• Brak wyraźnych kontrolek przy początkowym zapchaniu – awarie występują rzadziej niż w silnikach diesla.
• Wzrost zużycia paliwa przy mocnym zanieczyszczeniu wkładu.
• Błędy w diagnostyce OBD2 – stopień zapełnienia najczęściej wykrywa się dopiero podczas odczytu parametrów komputerem.

SCR

• Ostrzeżenie o niskim poziomie AdBlue – producenci informują o konieczności dolewki z wyprzedzeniem (ok. 2400 km); po całkowitym opróżnieniu zbiornika sterownik zablokuje rozruch silnika.
• Kontrolka awarii układu SCR – wskazuje na usterkę wtryskiwacza, pompy lub katalizatora.
• Krystalizacja mocznika – biały nalot wokół wtryskiwacza, który blokuje dyszę dozującą.
• Przekroczenie norm emisji NOx – wykrywane podczas badania technicznego na stacji kontroli pojazdów.

Eksploatacja i konserwacja – co warto wiedzieć

Zasady eksploatacji poszczególnych systemów:

DPF: Do samoczynnej regeneracji pasywnej filtr potrzebuje regularnej jazdy pozamiejskiej (min. 30-40 minut przy obrotach powyżej 2500 obr./min). Ciągła eksploatacja w cyklu miejskim uniemożliwia osiągnięcie temperatury wymaganej do wypalenia sadzy i przyspiesza zapchanie wkładu.

FAP: Wymaga kontroli i uzupełniania płynu cerowego (zazwyczaj co 60-120 tys. km) zgodnie z planem serwisowym. Brak dodatku uniemożliwia obniżenie temperatury zapłonu sadzy.

GPF: Układ jest z reguły bezobsługowy. Wymaga stosowania paliwa zgodnego ze specyfikacją producenta.

SCR: Wymaga regularnego uzupełniania roztworu mocznika spełniającego normę ISO 22241. Płyn zanieczyszczony lub z niepewnego źródła prowadzi do uszkodzenia wtryskiwacza i katalizatora SCR.

Źródło zdjęcia: pexels.com Licencja: https://www.pexels.com/photo-license/