Сажові фільтри в бензинових автомобілях (це фільтри GPF, на відміну від дизельних фільтрів DPF) з’явилися значно пізніше, ніж у дизелях, і за задумом мали бути абсолютно безпроблемними, їх має вистачати на весь термін служби автомобіля. Питання лише: наскільки довге це життя? Наразі дедалі більша кількість власників автомобілів із бензиновими та гібридними приводами заявляє про проблеми з GPF. Ризик виникнення таких проблем тісно пов’язаний зі стилем водіння керманича. Пояснюємо.
Один з наших читачів, пан Олег, забрав з салону новий гібридний кросовер наприкінці 2022 року і до березня 2026 року проїхав своїм автомобілем лише 28 тис. км, коли на дисплеї з’явилося повідомлення про необхідність відвідати сервіс. Також загорівся індикатор несправності двигуна. Автомобіль усе ще був на гарантії, тому пан Олег поїхав до сервісу.
Сказати, що діагноз механіків в авторизованій майстерні його здивував, це нічого не сказати: вони заявили, що в його автомобілі є проблема з каталізатором, а точніше з фільтром GPF, який у цій моделі знаходиться з каталізатором в одному корпусі. Індикатор вимкнули, рекомендували заправлятися пальним преміумкласу. Пан Олег залишив майстерню з рекомендацією на кшталт «їздити, спостерігати, якщо знову загориться — будемо дивитися». Механік в очі сказав йому, що хоча авто й на гарантії, це не дешеві речі й немає впевненості, що буде згода на безкоштовну заміну цього елемента в межах гарантії. «А взагалі, якби ви трохи більше тиснули на газ, то, можливо, і не було б проблеми».
Пану Олегу 58 років, він дотримується обмежень швидкості та пишається тим, що роками не отримував жодного штрафу, їздить переважно по маленькому місту. Як тут «тиснути»?
Звідки взялися фільтри GPF і в яких автомобілях вони використовуються?
Перші фільтри DPF (Diesel Particulate Filter) — сажові фільтри в автомобілях, оснащених дизельними двигунами, — з’явилися в серійних автомобілях у другій половині 1990-х років. Фактично обов’язковими вони стали у 2006 році у зв’язку із затягуванням норм чистоти вихлопних газів; у випадку деяких виробників у перехідний період клієнти могли навіть вибирати між авто без фільтра DPF і «сучаснішими», дещо дорожчими версіями з DPF. Хто вибрав DPF, той часто шкодував.
Про сажові фільтри в бензинових автомобілях не думали ще кілька років після впровадження DPF. Проте наступні затягування норм емісії вихлопних газів змусили масово застосовувати безпосереднє впорскування пального; тоді виявилося — на здивування дослідників, які займаються емісією вихлопних газів, — що побічним ефектом роботи безпосереднього впорскування в бензинових двигунах є підвищена емісія сажових часток. Тільки от у дизелях чорний димок (це просто сажа), що виривався з вихлопної труби до ери фільтрів DPF, можна було побачити неозброєним оком.
У випадку з бензиновими двигунами, навіть без фільтра та з безпосереднім впорскуванням, чорного диму ви не побачите, оскільки частки сажі тут значно дрібніші. Всупереч уявленням, ці дрібніші частки є навіть більш шкідливими для людей та тварин, ніж великі — дизельні. Бензинові мотори виділяють переважно частки, які при вдиханні з легкістю проникають у кров.
Перші серійні сажові фільтри в бензинових авто — названі фільтрами GPF (Gasoline Particulate Filter) з’явилися в серійних автомобілях приблизно у 2016 році та… швидко стали повсюдними. Щоправда, сьогодні все ще з’являються двигуни без безпосереднього впорскування та без фільтра GPF, але це вже рідкість.
Тож якщо у вас відносно новий бензиновий автомобіль із безпосереднім впорскуванням, то ви, ймовірно, маєте й фільтр GPF. Фільтри GPF застосовуються також у бензинових гібридах із безпосереднім впорскуванням. Цікаво, що саме в гібридах проблеми з фільтром GPF виникають дедалі частіше.
Чим відрізняється фільтр GPF від фільтра DPF?
Принцип дії сажових фільтрів у бензинових авто подібний до дії дизельних фільтрів DPF, і все ж за задумом бензиновий фільтр є менш проблемним. А точніше, мав би бути. Це тому, що маса сажових часток, що містяться у вихлопних газах бензинового мотора з безпосереднім впорскуванням, у 10 разів менша за масу сажових часток у вихлопі дизельного двигуна. Заповнення фільтра GPF відбувається повільніше, ніж дизельного сажового фільтра. А ще тут значно легше досягти температури близько 600°C, необхідної для випалювання сажі, яка — за відповідних умов — легко перетворюється на вуглекислий газ і воду та залишає систему.
У бензинових двигунах не потрібні складні стратегії підтримки регенерації (очищення) фільтра, немає жодних додаткових форсунок, у багатьох моделях це повністю пасивна система — немає навіть спеціального режиму регенерації фільтра, під час якого блок керування штучно намагається підвищити температуру у вихлопі. Є, однак, і проблеми — наприклад та, що у вихлопних газах бензинового авто значно менше кисню, ніж у вихлопі дизеля; по правді, його майже немає, а він потрібен для окиснення сажі, утвореної частками. Тим не менш, максимальна температура у вихлопі бензинового авто може бути навіть удвічі вищою, ніж у дизеля, що дуже допомагає.
Аж ось майже стандартом стали гібриди та мікрогібриди, які споживають все менше пального і все менше енергії, що міститься в пальному, перетворюють на тепло. Через це фільтри GPF стають усе більшою проблемою.
У гібрида значна частина міської їзди відбувається з вимкненим двигуном внутрішнього згоряння. Двигун вмикається і вимикається, у багатьох випадках навіть 60% міських поїздок відбувається на електриці, рекуперованій під час гальмування та виробленій у короткі моменти роботи ДВЗ.
У цих умовах ДВЗ є постійно недогрітим — а в моменти, коли він працює, він, звісно, продукує сажові частки, які вловлюються фільтром; дуже рідко і ненадовго з’являються умови для випалювання зібраної сажі — а як ми вже знаємо, для цього потрібна температура у вихлопній системі близько 600°C. І виникають проблеми. Але з’являються вони раніше чи пізніше — це залежить від кількох речей.
Чотири речі, які прискорюють виникнення проблем із фільтром GPF
На проблеми з фільтром GPF треба «заслужити» більше, ніж на проблеми з фільтром DPF у дизелях, оскільки фільтр заповнюється частками сажі зазвичай повільніше, навіть якщо він менший. Тим не менш, причини проблем у принципі такі:
- Недогрівання двигуна: двигуни, щоб бути дедалі економнішими, дедалі частіше вимикаються під час руху — достатньо зняти ногу з газу, і вони замовкають;
- Їзда на короткі дистанції: немає умов для випалювання часток сажі;
- Міська їзда: у міському русі, при невеликих швидкостях, особливо велику частку в приведенні авто в рух має електродвигун; також і в негібридних авто в місті температура у вихлопній системі зазвичай досить низька;
- Малодинамічна, економна їзда: на цьому питанні особливо варто зупинитися.
При цьому варто зауважити, що сам факт використання автомобіля переважно в місті не зумовлює обов’язкове виникнення проблем — таксисти долають на гібридах сотні тисяч кілометрів і навіть не знають, що мають у машині GPF; але це тому, що їхні автомобілі майже не холонуть і все ж досить часто їздять динамічно.
Чи є економна їзда ворогом фільтрів GPF?
Більшість сучасних автомобілів мають вбудовані підказки щодо економного водіння, деякі авто мають додатки, які оцінюють стиль їзди водія: чим повільніше та спокійніше ви їздите, тим нижча витрата пального і вища оцінка за економну їзду. Парадоксально, але для автомобіля — особливо експлуатованого переважно в місті та на коротких відрізках — це дуже шкідливо.
Механік, який радив пану Олегу більше «тиснути», має цілковиту рацію, але, звісно, не може офіційно цього рекомендувати: достатньо відповідним чином «втискати» педаль газу, щоб жодних проблем із каталізатором чи сажовим фільтром не було. У ситуації, коли хтось дисципліновано дотримується обмежень швидкості, та ще й розганяється обережно, економлячи пальне, рано чи пізно матиме проблеми з фільтром GPF. Деякі користувачі таких авто, у яких починаються проблеми з GPF, помічають, що попереджувальний індикатор несправності двигуна загоряється після кількох спокійно проїханих маршрутів «до магазину по булочки», а гасне, коли автомобіль проїде хоча б кілька десятків кілометрів за містом. З часом, однак, індикатор загоряється частіше.
Які симптоми забитого фільтра GPF?
Найчастіше першим симптомом є вмикання жовтого індикатора двигуна, яке супроводжується якимось повідомленням про несправність. Але повідомлення може бути оманливим, коли говорить про проблему з керуванням двигуном або автоматичною коробкою передач — бо в деяких авто це так працює. Небагато бензинових автомобілів мають окремий спеціальний індикатор фільтра GPF, що сигналізує про його випалювання або переповнення — їх мають, наприклад, автомобілі марки Hyundai. Характерний індикатор може супроводжуватися повідомленням, наприклад, «Перевірте вихлопну систему».
Із увімкненим індикатором часто можна їздити тривалий час, хоча зрештою з’являться проблеми, наприклад, із підвищеною витратою пального — теж не в кожній моделі. На жаль, бензинові двигуни загалом чутливі до зростання тиску у вихлопній системі — більше, ніж дизелі. А оскільки забитий сажовий фільтр є бар’єром для проходження газів, неможливо безкінечно їздити з дедалі більше забитим фільтром. Це закінчиться або втручанням блоку керування, який увімкне аварійний режим, «обріже потужність» і змусить нас відремонтувати авто, або пошкодженням двигуна — наприклад, головки блоку циліндрів чи прокладки під головкою.
Як «відремонтувати» забитий сажовий фільтр у бензиновому авто?
Найчастіше фільтри GPF у бензинових авто — це пасивні системи, повністю залежні від температури вихлопу та потоку газів; у деяких бензинових авто система працює за аналогічним принципом, як у дизелях, і в разі потреби запускає режим підтримки регенерації фільтра. Одна зі стратегій випалювання фільтра, що застосовується виробниками, випливає, що при високій швидкості, коли водій знімає ногу з газу, не відбувається роз’єднання приводу — впорскування відсікає подачу пального до двигуна, але двигун усе ще працює на досить високих обертах і прокачує через вихлоп гази, які в цей момент містять багато кисню — це ідеальний момент для швидкого випалювання сажі у фільтрі, який у результаті швидкої їзди досягає температури, значно вищої за мінімальну, необхідну для випалювання сажі. З цієї причини в автомобілях з механічною коробкою передач не стільки тривала їзда з високою швидкістю, скільки динамічна їзда з натисканням та відпусканням газу (гальмуванням двигуном) найшвидше очищує фільтр.
Чудовим способом підтримки фільтра GPF в автомобілі є регулярний, не обов’язково дуже тривалий, зате швидкий проїзд швидкісною трасою. Пів години інтенсивної їзди має вистачити, щоб сажа випалилася. Якщо фільтр сильно забитий, природне випалювання стає складнішим і займає більше часу, у крайніх випадках це вже неможливо. Якщо хтось регулярно, хоча б раз на тиждень, долає маршрути довжиною кілька десятків кілометрів або більше, він може ніколи не зазнати проблем із сажовим фільтром.
Фільтри GPF можуть також очищатися в умовах майстерні: або стаціонарно, без зняття фільтра з автомобіля, або в спеціальних «пральних машинах»; у кожному разі, однак, випалювання фільтра на стенді є великим термічним навантаженням для двигуна (те саме стосується й дизелів) — значно менш ризикованими є регулярні позаміські поїздки.
Що стосується очищення фільтра в спеціальній «пральній машині», це відносно недороге рішення порівняно з ціною нового фільтра, але це можливо не в кожному випадку. Буває, що ефективність очищеного таким чином фільтра порівняно з новим є меншою. Автовиробники не рекомендують цей метод, а деякі прямо його забороняють.
Пан Олег помітив, що дійсно — як і казав механік — триваліші та «потужніші» поїздки його гібридним кросовером гасять нав’язливий індикатор, але коли він потім повертається до свого нормального режиму використання авто — повільно, на 95% у місті, без порушення обмежень швидкості — індикатор повертається, а на дисплеї з’являється повідомлення про необхідність візиту до сервісу. І так відбувається дедалі частіше.
— Це абсурд, що коли фірмовий додаток мого автомобіля світиться зеленим і хвалить мене за економну їзду, на дисплеї авто також загоряється жовтий індикатор, який є викликом до майстерні, — каже він.
Пан Олег мусить замінити фільтр GPF, за який — як він домовився на офіційному СТО — сплатить половину офіційної ціни, бо визнає, що його стиль водіння може мати вплив на цю ситуацію, але й імпортер не хоче ескалації конфлікту; потім він має намір позбутися економного гібрида та купити інший автомобіль, але ще не знає, який. Можливо, вживаний, але без фільтра, або новий — але теж обов’язково без фільтра, хоча кількість доступних марок і моделей у цьому випадку не надто велика.