Partikkelfilter

Partikkelfilter montert i en dieselmotor

Partikkelfilter er en enhet i eksosanlegget som samler opp og uskadeliggjør partikler (sot) fra ufullstendig forbrenning. Store norske leksikon beskriver filteret som en egen boks montert etter katalysatoren, der de oppsamlede partiklene brennes av med jevne mellomrom. På dieselmotorer omtaler Statens vegvesen enheten som dieselpartikkelfilter, forkortet DPF. Tilsvarende filtre for motorer med gnisttenning kalles på engelsk gasoline particle filter (GPF), en etterbehandlingsteknologi som ifølge Europakommisjonen ble ventet tilgjengelig for enkelte Euro 6-biler til en rimelig kostnad.

Oppbygning

Filterkroppen i silisiumkarbid. Kanalene er plugget vekselvis, slik at eksosen må gjennom de porøse veggene.

Filterkroppen er en ekstrudert sylinder av keramisk materiale med parallelle kanaler i lengderetningen. Kanalene har porøse vegger og er plugget vekselvis i hver ende, slik at eksosen tvinges gjennom veggene og partiklene holdes mekanisk tilbake. Kordieritt og silisiumkarbid er blant de vanlige filtermaterialene. Ettersom partiklene fyller porene, stiger mottrykket i eksosanlegget. Det gir høyere drivstofforbruk og lavere motoreffekt, og er grunnen til at filteret må renses med jevne mellomrom.

Regenerering

Avbrenningen av sot kalles regenerering og deles i en passiv og en aktiv form. Passiv regenerering utnytter nitrogendioksid, som er et langt sterkere oksidasjonsmiddel enn oksygen og angriper soten ved den temperaturen eksosen allerede holder. Innholdet av nitrogendioksid i eksosen strekker ikke til alene. En oksidasjonskatalysator foran filteret oksiderer derfor nitrogenmonoksid først, en løsning som er kjent som continuously regenerating trap (CRT).

Aktiv regenerering bygger på oksygen og krever vesentlig høyere temperatur. Eksosen fra motoren holder normalt 200–400 °C, mens effektiv oksidasjon med oksygen forutsetter over 600 °C. Temperaturen må derfor heves med tilført energi, for eksempel gjennom ekstra drivstoffinnsprøytning, elektrisk oppvarming eller mikrobølger. Ved tomgang og langsom kjøring med lav belastning når eksosen ikke opp i det temperaturnivået passiv regenerering forutsetter. Trykkfallet over filteret overvåkes derfor underveis, og aktiv regenerering settes i gang når den passive ikke greier å holde filteret rent.

Motorstyringsenheten styrer prosessen ut fra en sensor som registrerer trykkforskjellen før og etter filteret. Blir forskjellen for stor, heves temperaturen ved at det tilsettes mer drivstoff. Enkelte bilmerker har i tillegg en egen tank med et tilsetningsstoff som hjelper forbrenningen av partiklene.

Utslippskrav

Kravene til partikkelutslipp fra lette kjøretøy i EU og EØS følger av forordning (EF) nr. 715/2007. Euro 5 satte grensen for partikkelmasse til 5,0 mg/km for dieselbiler og for bensinbiler med direkte innsprøytning. Bensinbiler med innsprøytning i innsugsmanifolden fikk ingen grense for partikkelmasse. Nasjonale myndigheter skulle nekte typegodkjenning av nye kjøretøytyper som ikke oppfylte kravene, fra 1. september 2009. Fra 1. januar 2011 skulle samsvarssertifikatene for nye kjøretøy som ikke oppfylte dem regnes som ugyldige, slik at bilene ikke kunne registreres. I EØS-notatet om Euro 5- og Euro 6-kravene ble det lagt til grunn at partikkelgrensen innebar «at dieselpersonbilene må ha partikkelfilter innstallert».

For dieselbiler ble en grense for antall partikler satt allerede i forordning (EF) nr. 692/2008. Forordning (EU) nr. 459/2012 utvidet antallsgrensen på 6,0 × 10¹¹ partikler per km til bensinbiler, men også her bare til dem med direkte innsprøytning. Produsentene av disse kunne velge en overgangsgrense på 6 × 10¹² partikler per km, altså ti ganger høyere. Overgangsordningen løp i tre år regnet fra Euro 6-datoene i artikkel 10 i forordning (EF) nr. 715/2007, det vil si fram til 1. september 2017 for nye typegodkjenninger.

Norsk regelverk og kontroll

Kjøretøyforskriften § 25-2 krever at bil holdes i en slik forfatning at utslippet av forurensende avgasser ikke blir nevneverdig endret. Det er forbudt å montere utstyr som øker utslippet uten dokumentasjon på at bilen fortsatt tilfredsstiller kravene fra førstegangsregistreringen, og uten godkjenning fra Statens vegvesen. Ettermontering av avgassetterbehandlingsutstyr, der partikkelfilter er nevnt uttrykkelig som eksempel, forutsetter dokumentasjon fra bilfabrikanten eller et kompetent, uavhengig laboratorium for at utstyret er utprøvd og tilpasset biltypen.

Ved periodisk kjøretøykontroll kontrolleres utstyret for begrensning av forurensning fra avgassutslipp visuelt. Mangler utstyr montert av produsenten, eller er det endret eller åpenbart defekt, gis bedømming 2 – en større mangel som fører til at kjøretøyet ikke kan godkjennes. Er det sterk mistanke om at filteret er fjernet eller motorstyringen manipulert, skal det måles på kjøretøy med avgassklasse EU-5 og nyere selv om egendiagnosesystemet ikke gir feilkoder. Et fjernet filter kan ikke utkvitteres av kontrollorganet ved etterkontroll; Statens vegvesen krever ytterligere dokumentasjon på at kjøretøyet er tilbakestilt, og bilen må fremstilles for trafikkstasjon.

Måling av røyktetthet er lite følsom for å avdekke defekte filtre. Telling av faste partikler ved lav tomgang treffer vesentlig bedre: biler med velfungerende filter ligger typisk under 5 × 10⁴ partikler per kubikkcentimeter, mens verdier over 5 × 10⁶ ventes når filteret er fjernet eller ødelagt.