Pastaraisiais metais vis daugiau girdime apie Kietųjų dalelių filtrus ne tik dyzeliniuose, bet ir benzinu varomose transporto priemonėse. Tokios sistemos, žinomos kaip GPF (angl. Gasoline Particulate Filter), vis dažniau sutinkamos naujuose automobiliuose, atitinkančiuose griežtus Euro 6d-Temp ar dar aukštesnius emisijų standartus. Bet kodėl šie filtrai staiga pradėti montuoti ir benzininiuose varikliuose? Kam jie iš tikrųjų reikalingi, kokią naudą (ar trūkumus) jie suteikia, ir kuo skiriasi nuo dyzeliniams automobiliams skirto DPF? Šiame straipsnyje išsamiai aptarsime, kas tas GPF bei kaip jis susijęs su šiuolaikinėmis benzininėmis technologijomis.
GPF (arba OPF – Otto Particulate Filter) – tai benzininis kietųjų dalelių filtras, skirtas suodžiams ir kitoms smulkiosioms dalelėms, susidariusioms degant benzinui, sulaikyti. Nors istoriškai kietųjų dalelių problematika labiau buvo siejama su dyzeliniais varikliais, pažangios tiesioginio įpurškimo benzininės sistemos (angl. Direct Injection) taip pat gali išmesti nemažai smulkių dalelių – ypač esant intensyviam darbui aukštesnėse temperatūrose.
Apie GPF aktyviau kalbėti pradėta, kai Euro 6c (ir vėlesni Euro 6d) normatyvai itin sugriežtino smulkiųjų kietųjų dalelių (angl. PM – particulate matter) leistinus kiekius benzininiams varikliams. Suodžių išmetimas ypač pastebimas varikliuose, turinčiuose tiesioginį degalų įpurškimą, kuriuose nesudegusios kuro dalelės gali formuoti mikroskopines suodžių sankaupas. GPF atlieka barjero funkciją, sulaikydamas tas daleles ir neleidžiantis joms patekti į atmosferą.
Veikimo principas gana panašus į dyzelinio DPF idėją: speciali porėtos keramikos ar panašaus atsparaus lydinio struktūra sulaiko suodžių daleles. Susidariusios kietosios dalelės vėliau degimo proceso metu oksiduojamos arba regeneruojamos padidėjusioje temperatūroje, taip išvalant filtrą ir leidžiant jam išlaikyti pakankamą pralaidumą. Skirtumas tarp benzininio ir dyzelinio filtro tas, kad benzininiams varikliams neretai pakanka natūraliai pasiekiamos aukštesnės temperatūros, todėl papildoma aktyvioji regeneracija (kaip dyzeliuose) gali būti rečiau reikalinga.
Teoriškai, įrengus GPF, išmetimo sistemoje atsiranda papildomas filtras, galintis sukelti mažą priešslėgį (angl. backpressure). Visgi moderniose konstrukcijose šis priešslėgis paprastai labai minimalus ir nesudaro ženklaus nuostolio variklio traukai. Taip yra todėl, kad benzininiai varikliai (ypač su tiesioginiu įpurškimu ir turbinomis) yra projektuojami iš anksto numatant GPF, o jų ECU (variklio valdymo blokas) tiksliai derina degimą bei išmetimą, kad atitiktų emisijų reikalavimus be didesnės žalos dinamikai.
Kita vertus, jei GPF dėl tam tikrų priežasčių užsikimš, išmetamosios dujos gali patirti didesnį priešslėgį, o tai įprastai pasijus variklio silpnumu, galbūt net „Check Engine“ įspėjimu. Tokie atvejai nėra dažni, bet dažniausiai siejami su netinkamu variklio derinimu, perriebiais kuro mišiniais arba retais atvejais – ilgesniais važiavimais žemomis temperatūromis bei trumpomis distancijomis (kai filtras tinkamai nepasiekia reikiamos temperatūros regeneracijos pradžiai).
Turbininiai benzininiai varikliai – viena labiausiai išaugusių sričių, kalbant apie efektyvumą ir galios didinimą. Daugelis bijo, kad bet koks papildomas filtras „dusins“ turbiną, padidins lag’ą ar sumažins maksimalią galią. Realybė yra ta, kad gamintojai jau projektuoja išmetimo magistrales, atsižvelgdami į GPF. Kadangi benzino degimo temperatūra bei išmetamųjų dujų entalpija yra kiek kitokia nei dyzelio, GPF konstravimas tampa paprastesnis – filtras net ir regeneruojasi daug greičiau nei DPF dyzeliuose.
Didesnis iššūkis čia – tiuningo entuziastams, kurie nori išgauti maksimalų turbininio variklio potencialą. Jei norima didinti išmetimo pralaidumą, kyla dilema: sportiniai katalizatoriai, didesnio diametro išmetimas, bet tada yra GPF, kurio pašalinimas legaliuose keliuose dažniausiai yra draudžiamas (kaip ir DPF dyzeliuose). Visgi egzistuoja performance GPF sprendimai, kurie atitinka emisijų reikalavimus ir tuo pačiu suteikia didesnį oro pralaidumą, nors jie dažnai būna brangesni ir reikalauja ECU perprogramavimo.
Pagrindiniai skirtumai tarp GPF (benzinas) ir DPF (dyzelis) kyla iš degimo procesų ypatybių:
Įsigaliojus vis griežtesnėms emisijų normoms (pavyzdžiui, Euro 7), GPF tampa ar tapo standartiškai diegiama dalimi kone visuose benzinu varomuose automobiliuose su tiesioginio įpurškimo technologija. Gamintojai, reaguodami į rinkos poreikį išlaikyti galios rezervo bei vairavimo malonumą, nuolat tobulina GPF konstrukcijas, kad jos būtų kuo pralaidesnės ir mažiau sulaikytų išmetamąjį srautą. Tuo tarpu tiuningo sritis orientuojasi į teisėtus „performance GPF“ sprendimus, kurie derina ekologiją su didesniu išmetimo pralaidumu.
GPF, dar vadinamas benzino kietųjų dalelių filtru, – tai atsakas į griežtėjančius oro taršos reguliavimus, panašus į DPF dyzeliuose. Nors iš pradžių daug kas manė, kad benzininiai varikliai esą „švaresni“ ir nereikalauja tokių filtrų, modernūs tiesioginio įpurškimo sprendimai parodė, jog čia vis dėlto formuojasi dalis suodžių, ypač didinant galią ar turbinant variklį. GPF efektyviai sulaiko šias daleles, o dėl aukštesnės benzino degimo temperatūros regeneracija dažnai vyksta sklandžiau ir paprasčiau nei dyzeliuose.
Automobilių tiuningas bei gamintojų inžinerija jau ieško būdų, kaip suderinti galios, efektyvumo ir emisijų reikalavimus taip, kad GPF netaptų kliūtimi puikiai automobilio dinamikai. Svarbiausia – tinkama eksploatacija, reguliarūs priežiūros intervalai ir aukštos kokybės kuro bei tepalų pasirinkimas. Tokiu būdu tiek GPF, tiek variklis gali atlikti savo darbą, išlaikant puikų važiavimo malonumą bei atitinkant aplinkosaugos standartus.