Filtr cząstek w silniku benzynowym (GPF): spokój czy powtórka z rozrywki? Możesz się zdziwić

Dobre osiągi i niskie spalanie mają swoją cenę. To emisja sadzy

Na początek kilka słów teorii. Po co współczesnemu silnikowi benzynowemu filtr sadzy? To proste: bo z różnych względów emituje jej dość dużo. Za dużo, by spełnić ostre europejskie (i… chińskie) normy odnośnie zawartości cząstek stałych. No dobrze, ale skąd sadza w spalinach silników benzynowych? Przecież to diesel był zawsze brzydkim kopciuchem, a silnik benzynowy uchodził za "czysty" i względnie przyjazny dla środowiska? Owszem, tak było. No i swobodnie nadal może tak być, ale tylko pod pewnymi warunkami. Już wyjaśniam.

Silnik benzynowy przeszedł podobną drogę jak diesel kilkanaście lat temu. Otóż w pogoni m.in. za coraz to lepszymi osiągami i niższym spalaniem producenci musieli w wielu przypadkach sięgnąć po wtrysk bezpośredni. A w tym wypadku m.in. sposób tworzenia mieszanki i konieczność ograniczenia emisji dwutlenku węgla sprawia, że pojawia się sadza. Nie wierzycie? To popatrzcie, co potrafi wydobywać się z wydechu auta benzynowego z turbo i wtryskiem bezpośrednim, ale spełniającego np. normę Euro 4. Nie jest to chmura na miarę starego diesla, lecz bez trudu zauważycie różnicę względem niewysilonego wolnossącego benzynowca z wtryskiem pośrednim/wielopunktowym.

Filtry GPF są w użyciu od ok. 10 lat. Na razie (przeważnie) spisują się nieźle

No i z tego względu oraz z powodu norm Euro 6d/6d-Temp silniki benzynowe z wtryskiem bezpośrednim (a także często te z tzw. mieszanym; wtrysk bez- i pośredni; np. 2.0 T(F)SI EA888 Gen. 3b) w większości przypadków musiały dostać filtr sadzy (GPF; ang. gasoline particulate filter/OPF; niem. Ottopartikelfilter). Na kierowców kilka lat temu padł więc blady strach (filtry GPF masowo zaczęły pojawiać się mniej więcej w latach 2017-19; pierwszy już w 2014 r. był Mercedes S500), bo część z nich przypomniała sobie, jakie problemy sprawiały filtry DPF I generacji. Jak się jednak okazuje, nerwy były akurat w przypadku GPF-ów (przynajmniej w części wypadków) nieco na wyrost.

No a dziś, po kilku latach obcowania z tym rozwiązaniem, możemy bez wahania przyznać, że na pewno nie jest źle. Jest często nawet całkiem przyzwoicie, a problemy – jeśli się pojawiają – są raczej sporadyczne i dotyczą przede wszystkim aut eksploatowanych na ekstremalnie krótkich odcinkach i ze stale niedogrzanym silnikiem. Czyli wtedy, gdy temperatura spalin rzadko przekracza 300-500 stopni Celsjusza.

Filtr cząstek stałych w silniku benzynowym: pasywna i aktywna regeneracja

No właśnie, temperatura gazów. Różnica względem diesli polega na tym, że silnik benzynowy emituje mniej sadzy, ale przede wszystkim odznacza się wyższą temperaturą gazów wydechowych (EGT). A to z kolei często ułatwia tzw. pasywną regenerację GPF-a i sprawia, że cykle aktywnej regeneracji powinny być inicjowane rzadziej. Przyjmuje się, że sadza w GPF zaczyna być "dopalana" przy temperaturach rzędu 550-600 stopni Celsjusza, zaś podniesienie jej do wartości rzędu 700-800 stopni znacznie ten proces przyspiesza.

Co ciekawe, pasywna regeneracja jest tym skuteczniejsza (wymaga niższej temperatury), im więcej hamujemy silnikiem (więcej tlenu, odcięcie dopływu paliwa). Mówiąc wprost: w wielu autach im częściej hamujesz silnikiem, tym przeważnie mniejsze ryzyko problemów z GPF-em. Ciekawe jest w tym wszystkim to, że producenci aut rzadko kiedy informują o takich kwestiach swoich klientów, a ci muszą potem rozwiązań szukać sami. I tracić nerwy. Ale to temat na osobny materiał. Tu pochwały należą się znów Grupie VAG, która w instrukcjach do swoich aut ten sposób opisuje m.in. w kontekście silników 2.0 i 2.5 T(F)SI.

A jak wygląda aktywne "dopalanie" filtra? Koncepcja w tym wypadku jest też inna niż w dieslu: centralka sterująca nie podaje dodatkowych dawek paliwa –w tym wypadku może dojść m.in. do chwilowego zubożenia mieszanki i/lub tzw. opóźnienia zapłonu. Uwaga: wpływ na to, jak często inicjowane są cykle "dopalania", ma więc np. temperatura zewnętrzna i liczba tzw. zimnych rozruchów, ale i umiejscowienie filtra – w teorii na częstsze aktywne fazy regeneracji narażone są filtry umieszczone pod autem.

W najgorszym wypadku auto wyświetli błąd na zegarach – w takiej sytuacji zaleca się np. pokonanie kilku, kilkunastu kilometrów z prędkością rzędu 80-120 km/h (lepiej bez tempomatu) oraz przy nieco wyższych obrotach i – podkreślmy to wyraźnie –często zalecane jest też stosowanie techniki hamowania silnikiem i ponownego rozpędzania się. Przeważnie pomaga. Na zbyt często zapalającą się kontrolkę i kłopoty z filtrem narzekają użytkownicy m.in. nowych benzynowych modelu koncernu Hyundai/Kia (np. Tucson). Jeśli tzw. jazda regeneracyjna nie pomoże, konieczne może być wypalanie serwisowe.

Filtr sadzy w silniku benzynowym: nie taki wilk straszny

Reasumując: filtr GPF na pewno zwiększa stopień skomplikowania konstrukcji silnika, na pewno jest dodatkowym elementem, który może się popsuć, ale (chwilowo?) problemy zdarzają się stosunkowo rzadko (wyjątek: silniki 1.6 T-GDi Hyundai/Kia). A na pewno rzadziej niż wtedy, gdy na rynek wchodziły pierwsze filtry DPF. No i spójrzcie na to z tej strony: gdyby nie GPF-y, to napęd benzynowy mógłby stać się w Europie passe znacznie szybciej niż faktycznie będzie miało to miejsce. A tak jeszcze przez chwilę z nami zostanie.