Ett partikelfilter kan minska partikelutsläppen, såsom sot, med uppemot hela 85-95%, ibland ännu mer, sett till respektive fordon! Ja, du läste faktiskt rätt, det är inga fel på dina glasögon eller linser utifall du bär dessa! DPF, dvs. dieselpartikelfilter, har sedan införandet i moderna dieselbilar (och senare även i bensinbilar) förhindrat galet stora mängder skadliga partiklar från att hamna i luften. Exakt hur många ton sot och ultrafina partiklar som stoppats upp världen över, är givetvis svårt att räkna ut, eftersom detta beror på fordonsflottor, körsträckor, motortyper och lagkrav i olika länder.
I det stora hela så innebär det dock att partikelfiltret är en av de viktigaste uppfinningarna inom modern avgasrening! Det har gjort dieselbilar, lastbilar, bussar, arbetsmaskiner och numera även många bensinbilar oerhört mycket renare än äldre generationers fordon. Det handlar inte bara om mindre svart rök ur avgasröret, utan om färre mikroskopiska partiklar i stadsluft, verkstadsmiljöer, tunnlar, terminaler, byggarbetsplatser och människors lungor. Helt enkelt sådant ögat inte kan se, men som finns där!
Men, vad är då ett partikelfilter egentligen?
Ett partikelfilter är en komponent i avgassystemet som fångar upp fasta partiklar från förbränningen. I dieselbilar kallas det oftast DPF, vilket står för Diesel Particulate Filter. I bensinbilar används ofta benämningarna GPF, Gasoline Particulate Filter, eller OPF, Otto Particulate Filter.
Uppgiften är enkel att beskriva men ganska så svår att faktiskt utföra: avgaserna ska kunna passera ut ur motorn relativt lätt, men sotpartiklarna ska samtidigt stanna kvar i filtret, allt medan det ska gå fort som tusan. Ett bra partikelfilter måste därför kombinera högt gasflöde, låg tryckförlust, hög filtreringsgrad och tålighet mot extrem värme. Det ska dessutom kunna rena sig självt genom att bränna bort uppsamlat sot. Mäkta imponerande för något som de flesta bilägare aldrig ens ser, eller vad tycker du?
Därför behövs DPF – dieselpartikelfilter!
Vid förbränning bildas partiklar, så är det bara och inget man undkommer. I dieselmotorer har detta dock varit ganska så smutsigt och orent, eftersom dieselolja och dieselmotorns förbränningsprincip lättare ger sotbildning än klassiska bensinmotorer. Partiklarna kan bestå av kol, oförbrända kolväten, oljerester, metallföreningar, sulfater och andra ämnen.
De minsta partiklarna är extra problematiska eftersom de kan tränga djupt ned i luftvägarna! Därför är partiklar från trafik inte bara en estetisk fråga om rök eller lukt. De är en hälso-, miljö- och arbetsmiljöfråga. För företag som arbetar med fordon, verkstad, transport, maskiner eller avgasrening är partikelfilter därför inte en tråkig liten detalj i avgassystemet, utan en stor del av både dagens fordonsteknik och ansvarsfull drift.
När filtrena såg dagens ljus
Tekniken bakom partikelfilter utvecklades under flera decennier, bokstavligen talat. Behovet uppstod tidigt i miljöer där dieselmotorer användes intensivt, till exempel i gruvor, industri, bussflottor och tunga arbetsfordon. Där blev sot och dieselavgaser snabbt ett arbetsmiljöproblem.
Det stora genombrottet för personbilar kom dock runt år 2000, när Peugeot 607 HDi lanserades med ett serieproducerat dieselpartikelfilter. Systemet använde en särskild tillsatsvätska som hjälpte sotet att brinna vid lägre temperatur. Detta var ett viktigt steg eftersom personbilar ofta körs i varierande trafik, med kallstarter, korta körningar och perioder där avgastemperaturen annars inte blir tillräckligt hög.
Efter detta började partikelfilter spridas snabbt, särskilt när utsläppsreglerna i Europa skärptes.
Euro 5 blev startskottet
Det är vanligt att säga att DPF blev lagkrav, men rent tekniskt är det faktiskt så att utsläppskraven blev så hårda, att dieselbilar i praktiken behövde DPF för att uppnå dem!
I Europa blev Euro 5 (2009-2011) en avgörande milstolpe för personbilar. När gränserna för partikelmassa och senare partikelantal skärptes blev partikelfilter i princip nödvändigt för moderna dieselbilar. För tunga fordon drev Euro VI på utvecklingen av avancerade system där DPF ofta kombineras med SCR, AdBlue, oxidationskatalysatorer och avancerad motorstyrning.
Katalysator vs partikelfilter: Spoiler, det är inte samma sak!
En katalysator och ett partikelfilter sitter ofta nära varandra i avgassystemet, men de har väsentligt olika uppgifter.
Om vi tar en titt på katalysatorn, så är detta främst en kemisk renare. I en bensinbil omvandlar trevägskatalysatorn kolmonoxid, kolväten och kväveoxider till mindre skadliga ämnen. I en dieselbil används ofta oxidationskatalysatorer för att minska kolmonoxid och kolväten samt hjälpa till att skapa rätt temperatur för regenerering.
Ett partikelfilter är däremot främst en fysisk fälla. Det fångar partiklar i en porös keramisk struktur. Gasen tar sig igenom, men sotet fastnar. Man kan jämföra det med ett kaffefilter, fast konstruerat för avgaser, sot, vibrationer, värmechocker och hundratals grader. Ett vanligt kaffefilter hade gett upp direkt och förmodligen sagt upp sig på plats.
Vilka andra avgasreningstekniker finns där?
Partikelfilter är bara en del av ett större reningssystem, det finns mer bakom kulisserna än så. Moderna fordon använder ofta flera tekniker samtidigt för att hantera olika typer av utsläpp.
Vanliga tekniker är trevägskatalysator, dieseloxidationskatalysator, EGR, SCR med AdBlue, NOx-lagringskatalysator, lambdasond, elektronisk bränsleinsprutning, vevhusventilation, avancerad turbo- och förbränningsstyrning samt OBD-system som övervakar att reningen fungerar.
Den stora poängen är att olika utsläpp kräver olika lösningar. Partikelfilter tar partiklar. SCR tar kväveoxider. Katalysatorer tar bland annat kolmonoxid och kolväten. Motorstyrningen ser till att allt arbetar i rätt temperaturfönster och med rätt blandning. Avgassystemet är alltså inte längre bara ett rör som låter brum. Det är typ som ett litet kemiskt laboratorium under bilen.
Kuriosa: Största milstolpen inom avgasrening!
För bensinbilar var den reglerade trevägskatalysatorn, tillsammans med lambdasond och elektronisk bränsleinsprutning, sannolikt den största milstolpen. Den gjorde det möjligt att kraftigt minska flera viktiga utsläpp samtidigt.
För dieselbilar är däremot partikelfiltret en av de största milstolparna, särskilt när det gäller synlig rök, sot och partikelutsläpp. SCR-system med AdBlue är en annan mycket viktig milstolpe, framförallt för minskning av kväveoxider.
Idag är det därför svårt att utse en enda vinnare, då den viktigaste tekniken ofta är kombinationen. Ett modernt dieselfordon kan ha oxidationskatalysator, partikelfilter, SCR-katalysator, AdBlue-dosering, EGR och ett avancerat sensorsystem. Det är samspelet som gör den stora nyttan.
Partikelfilter är inte begränsat till dieselbilar – inte längre!
Som vi tidigare varit inne på här i artikel, så finns partikelfilter även till bensinbilar numera. De används framför allt på bensinmotorer med direktinsprutning. Äldre bensinmotorer med portinsprutning hade normalt låga partikelutsläpp, eftersom bränslet blandades med luften innan det kom in i förbränningsrummet.
Direktinsprutade bensinmotorer fungerar dock annorlunda, då bränslet sprutas direkt in i cylindern, vilket kan ge mer effektiv förbränning och lägre bränsleförbrukning, men också fler partiklar under vissa driftförhållanden. Därför blev GPF en viktig lösning när utsläppskraven för partikelantal skärptes.
Ett bensinpartikelfilter har ofta något enklare arbetsvillkor än ett dieselpartikelfilter. Bensinmotorer har vanligtvis högre avgastemperatur och lägre sotmängder, vilket gör att filtret lättare kan regenerera passivt.
Även tunga fordon och maskiner drar nytta av dessa filter
Här är tekniken ofta särskilt viktig, och man förstår ju varför, med sina stora motorer och förbrukning! Partikelfilter används i lastbilar, bussar, entreprenadmaskiner, jordbruksmaskiner, truckar, generatorer, gruvmaskiner och andra dieseldrivna arbetsfordon.
I tunga fordon och maskiner handlar partikelfilter inte bara om lagkrav. Det handlar också en hel del om arbetsmiljö. Maskiner som används inomhus, i tunnlar, på byggarbetsplatser eller nära personal kan annars skapa stora mängder dieselpartiklar i luften. För verkstäder, transportföretag och maskinägare är ett fungerande partikelfilter därför en fråga om både driftsekonomi, miljöansvar och säker arbetsmiljö, precis som avgasutsug i verkstäder.
Vi tar en titt på hur ett partikelfilter är uppbyggt
Ett vanligt partikelfilter består av en keramisk kärna, ofta tillverkad av kordierit eller kiselkarbid. Inuti filtret finns mängder av små kanaler. Varannan kanal är stängd i ena änden och varannan i andra änden. Det tvingar avgaserna att passera genom porösa väggar.
När gasen går genom väggarna fastnar partiklarna, varav det med tiden bildas ett sotlager i filtret. Detta lager kan faktiskt förbättra filtreringen, men om det blir för mycket ökar mottrycket, då får motorn svårare att andas ut!
Filtret övervakas med sensorer, såsom differenstryckgivare, temperaturgivare och beräkningsmodeller i motorstyrningen. Systemet håller reda på hur mycket sot som tros finnas i filtret och när det är dags för regenerering.
Burn, burn, burn! Ja, alltså filtret…
Regenerering betyder att filtret bränner bort sotet. Sot består huvudsakligen av kolbaserat material och kan oxideras vid hög temperatur. När detta sker omvandlas sotet till gasformiga ämnen och filtret får tillbaka mer av sin flödeskapacitet.
Det finns två huvudtyper av regenerering: Passiv regenerering sker under normal körning när avgastemperaturen är tillräckligt hög, medan aktiv regenerering sker när motorstyrningen själv höjer temperaturen, till exempel genom extra bränsleinsprutning, ändrad EGR-styrning eller hjälp från oxidationskatalysatorn.
För föraren kan en aktiv regenerering märkas genom något högre tomgång, ökad bränsleförbrukning, varmare avgassystem eller att kylfläkten fortsätter gå efter avstängning.
Filtrering med och utan Eolys
Vissa partikelfiltersystem använder en tillsatsvätska, ofta kallad Eolys i PSA-sammanhang (Peugeot/Citroën). Den blandas i mycket små mängder med bränslet och hjälper sotet att brinna vid lägre temperatur. Det är särskilt användbart i bilar som ofta körs korta sträckor eller i stadstrafik.
Andra system saknar sådan tillsats och använder istället katalytiskt belagda filter, oxidationskatalysatorer och motorstyrning för att skapa rätt regenereringsförhållanden. Moderna system kan vara mycket avancerade och ibland kombinera DPF och SCR-funktioner i samma enhet.
Fördelen med tillsatssystem är lägre regenereringstemperatur. Nackdelen är att tillsatsvätskan måste fyllas på och att rester från tillsatsen bidrar till askbildning i filtret över tid.
Det här sker om (när) partikelfiltret blir igensatt
När ett partikelfilter blir igensatt ökar mottrycket i avgassystemet, dvs. motorn får svårare att trycka ut avgaserna. Det kan ge sämre effekt, högre bränsleförbrukning, varningslampor, nödprogram och misslyckade regenereringar.
Vanliga symtom är trött motor, DPF-lampa, motorlampa, ökad bränsleförbrukning, hög tomgång, tätare regenereringar, rök, lukt eller att bilen går in i begränsat effektläge. Ibland kanske den inte startar alls efter avstängning! På verkstad syns ofta felkoder för differenstryck, temperaturgivare, sotlast eller regenereringsproblem.
Varför blir det dock igensatt från första början??
Ett partikelfilter kan bli igensatt av flera orsaker! Korta körningar är en vanlig bov här, eftersom avgastemperaturen inte hinner bli tillräckligt hög för att regenereringen ska slutföras. Men felet sitter inte alltid i filtret eller körningen!
Vanliga bakomliggande orsaker är felaktig EGR-ventil, trasig termostat, läckande spridare, hög oljeförbrukning, fel motorolja, defekt turbo, trasiga givare eller problem med bränslesystemet. Även normal askuppbyggnad sker över tid. Sot kan brännas bort, men aska från olja och tillsatser kan inte regenereras på samma sätt.
Det är därför viktigt att inte bara behandla filtret som problemet. Ibland är filtret snarare budbäraren, och som bekant ska man inte skjuta budbäraren, särskilt inte när budbäraren kostar femsiffrigt.
Kan man rengöra bilens partikelfilter själv?
I vissa fall kan en lätt sotbelastning lösas genom att bilen får genomföra en fullständig regenerering. Det kan innebära längre körning i jämn hastighet enligt bilens instruktionsbok. Men om varningslampor lyser, bilen går i nödprogram eller sotlasten är hög bör man inte chansa.
Kemiska gör-det-själv-produkter finns också (DPF-cleaner som spray eller där man häller det i tanken), men de ska användas med försiktighet, särskilt om man inte mekat med bilar tidigare. Fel metod och utförande kan faktiskt skada både filter, sensorer eller katalytiska beläggningar! Att göra rent sitt filter på en verkstad är ofta ett mer säkert alternativ och kan återställa flödet om filtret är helt, men däremot fyllt av sot eller aska.
Om filterkärnan är sprucken, smält, oljeskadad eller mekaniskt förstörd behöver filtret bytas. Ett trasigt filter kan släppa igenom partiklar även om bilen verkar gå bra.
Kostnaden för ett nytt filter – om rengöring inte funkar
Priset kan vara både lagom överkomligt eller mycket högt(!) beroende på fordon, filtertyp, originaldel eller eftermarknadsdel, samt hur integrerat filtret är med katalysatorer och sensorer. För personbilar kan ett nytt partikelfilter kosta från några tusen kronor för enklare eftermarknadsdelar till 10 000–25 000 kronor eller mer inklusive arbete. För tunga fordon, bussar och arbetsmaskiner kan kostnaden bli betydligt högre.
Rengöring är ofta billigare än byte, men rätt diagnos är väldigt viktigt dock. Om motorn fortfarande producerar för mycket sot kommer även ett nytt eller rengjort filter snart att få samma problem igen.
Tips! Blanda inte ihop DPF med AdBlue
Partikelfilter och AdBlue löser olika problem, det är inte samma sak och är faktiskt separata system. Partikelfiltret fångar upp sot och partiklar, som vi nu lärt oss vid detta lager. AdBlue används däremot i SCR-system (Selective Catalytic Reduction) för att minska kväveoxider och är en urealösning som sprutas in i avgassystemet och omvandlas till ammoniak, vilket sedan hjälper SCR-katalysatorn att omvandla NOx till kväve och vatten.
Kort sagt: DPF tar partiklar. AdBlue tar NOx. På moderna dieselbilar behövs ofta båda. Det är som ett välstädat garage: en lösning tar hand om dammet, en annan tar hand om de kemiska ångorna.
En kort summering vore nu passande
Partikelfilter är alltså en av de viktigaste teknikerna inom modern avgasrening! De fångar upp skadliga partiklar från diesel- och bensinmotorer och har KRAFTigT minskat utsläppen från personbilar, tunga fordon och arbetsmaskiner.
Ett partikelfilter skiljer sig från en katalysator genom att det främst fungerar som en fysisk fälla, medan katalysatorn omvandlar gaser kemiskt. Filtret består ofta av en keramisk wall-flow-struktur där avgaserna passerar genom porösa väggar. Sotet fastnar och bränns sedan bort genom regenerering.
Tekniken slog igenom i personbilar omkring år 2000 och blev i praktiken nödvändig genom skärpta utsläppskrav. I dag finns partikelfilter inte bara på dieselbilar utan även på många bensinbilar med direktinsprutning, samt på lastbilar, bussar och arbetsmaskiner förstås.
När ett DPF blir igensatt kan (kommer) bilen få sämre effekt, högre bränsleförbrukning och varningslampor som lyser i mätarhuset. Orsaken kan vara korta körningar, misslyckad regenerering, motorfel eller normal askuppbyggnad. I vissa fall kan filtret rengöras, men ibland krävs tyvärr ett byte.
Så, summa summarum, låt filtret sitta kvar i bilen och programmera inte bort det, oavsett om anledningen är igensatt filter, trasig filterkärna eller jakten på högre effekt (trim), för dessa rackare filtrerar bort uppemot 95% sot från att hamna i luften!