Podle současných emisních předpisů musí mít částicový filtr už i nový zážehový motor s přímým vstřikováním, funguje ale trochu jinak než filtr v dieselovém autě. Toto jsou hlavní rozdíly.
Automobily osazené vznětovými pohonnými jednotkami momentálně dostávají jednu ránu za druhou. Jestli za jejich celkovou diskreditaci může pouze aféra Dieselgate, lze pouze spekulovat, každopádně zájem o naftové motory klesá prakticky v celé Evropě a první německá města začínají postupně vyhánět ze svých center všechny starší dieselové vozy.
Vynález Rudolfa Diesela je zkrátka v nemilosti tak nějak paušálně, přestože nejnovější agregáty jsou díky systému selektivní katalytické redukci a částicovým filtrům (paradoxně) čistější než benzínové motory. Že to není nesmysl, dokazuje i nová emisní norma Euro 6.2, respektive EU6c, platná od září letošního roku. Ta kromě jiného nařizuje automobilkám montovat filtr pevných částic i do nově vyrobených zážehových aut, pokud má jejich pohonná jednotka přímé vstřikování.
Právě tato technologie pomohla svého času nezanedbatelným způsobem zpřesnit dávkování benzínu do válců, zvýšit výkon a zároveň snížit spotřebu, nicméně přinesla rovněž jednu neopomenutelnou nevýhodu, která byla dlouhá léta přehlížena.
Konstruktéři nejdříve doufali, že se jim pomocí přímého vstřikování a řízeného víření směsi podaří palivo rozptýlit ve válcích naprosto rovnoměrně, benzín se stihne odpařit a díky ideálnímu promíchání se vzduchem shoří dokonale, tedy bez měřitelných sazí. Potíž byla akorát v tom, že to v praxi fungovalo poněkud jinak.
Stejně jako u vznětových agregátů s přímým vstřikem dochází i v benzínových motorech k lokálnímu nerovnoměrnému rozložení směsi uvnitř válce. V místech, kde je směs sytější, má benzín tendenci shořet nedokonale, což vede ke vzniku pevných částic, a problém je, že jich není málo. Ostatně stačí se podívat na (skutečné nikoli falešné) výfukové koncovky těch nejmodernějších aut. Zatímco diesely je mají většinou čisté, u zážehových jsou obvykle zanesené sazemi.
Důvod existence nového typu filtru pevných částic označovaného zkratkou GPF (Gasoline Particulate Filter) pro přímovstřikové benzínové motory je tudíž v zásadě velmi jednoduchý. Jeho úkolem je zachytit pevné částečky obsažené ve výfukových plynech a tím pádem dostat zážehové jednotky na úroveň novějších dieselů, tedy pokud jde o produkci samotných sazí.
Další starost navíc?
V souvislosti s povinným zaváděním GPF pochopitelně vyvstává i jedna důležitá, respektive dost možná nejdůležitější otázka. Kolik bude stát, vám asi neřekneme, každý výrobce promítne jeho cenu do auta individuálně. I nás ale zajímá, jak velkou starost bude pro majitele aut nový částicový filtr představovat.
Zkušeností z praxe je prozatím velmi málo, a ani samotní technici se k otázkám podobného typu nechtějí moc vyjadřovat, každopádně automobilky ujišťují, že s ohledem na jiný způsob vypalování sazí by měl být provoz benzínového motoru s částicovým filtrem mnohem snadnější a proces regenerace jednodušší.
Zatímco kvůli regeneraci DPF v dieselovém autě bylo nutné jet určitou dobu ustálenou rychlostí s dodatečnou dávkou paliva (tzv. aktivní regenerace), aby patřičným způsobem stoupla teplota výfukových plynů a saze se mohly vypálit, v případě GPF má být proces čištění díky celkově vyšším teplotám spalin mnohem efektivnější a hlavně pasivní, tedy bez dodatečné dávky benzínu.
Při ideálním stechiometrickém poměru, tedy v případě, že na jeden kilogram benzínu bude připadat přibližně 14,8 kg vzduchu, se saze mají vypalovat při 650 stupních Celsia. To je i na zážehový agregát poměrně vysoká teplota – přímo ve svodech se teplota spalin pohybuje kolem 700 stupňů Celsia a dál rychle klesá, takže bude záležet na konkrétním autě, kde bude GPF mít.
Pokud v jednom konstrukčním celku s třícestným katalyzátorem přímo za motorem, případně ještě před klasickým katalyzátorem anebo pořád dost blízko motoru, aby se výfukové plyny nestihly zchladit, může se filtr vypalovat prakticky neustále. Kolik takových aut bude na trhu, prozatím netušíme, nicméně existují i jiné možnosti, jak GPF vyčistit.
Částečná regenerace je možná i při jízdě bez plynu, tedy v režimu brzdění motorem, podmínkou však je patřičně zahřátá pohonná jednotka. Válce pak napumpují horký vzduch směrem k filtru, což stačí k tomu, aby se díky kombinaci vysoké teploty a přebytku kyslíku začaly saze vypalovat. Samozřejmě záleží také na teplotě nasávaného vzduchu, tepelném spádu samotných plynů, znečištění filtru a dalších faktorech, aby se GPF mohl začít čistit.
Z toho, co bylo řečeno, je snad zřejmé, že by se měl částicový filtr regenerovat při vyšším zatížení benzínového motoru tak nějak automaticky díky vyšší teplotě výfukových plynů, rovněž pak i při jízdě bez plynu díky přebytku kyslíku a pořád dostatečně vysoké teplotě motoru. Co ale v případě jízdy ustálenou rychlostí při malém zatížení?
Podle inženýrů není ani tohle problém. Pohonná jednotka může v takových situacích přejít do režimu spalování chudé směsi s nadbytkem vzduchu, což samo o sobě zvýší teplotu spalin. Navíc nižší tlak ve výfukovém traktu společně s opětovným přebytkem kyslíku znamená, že teplota vypalování sazí začne probíhat už při 500 stupních Celzia.
Poměrně dost dosud zveřejněných publikací naznačuje, že filtry pevných částic pro benzínové motory lze považovat za velmi odolnou technologii. První nezávislé studie a testy ukázaly, že ani po ujetí 160 tisíc kilometrů se efektivita GPF nesnížila, naopak s přibývajícími kilometry stoupala.
Otázkou samozřejmě je, jestli vše výše zmíněné znamená, že se částicové filtry pro zážehové agregáty budou regenerovat snadněji a lépe než DPF, a tudíž vydrží celou dobu životnosti automobilu. Rádi bychom tomu věřili, protože se tím ale samotné automobilky prozatím nechlubí, počkáme si raději na více praktických zkušeností majitelů.