Filtr pevných částic a jeho regenerace u benzinového motoru

K čemu je GPF?

Filtry pevných částic, tedy ať už DPF (diesel particular filter), nebo GPF (gasoline particular filter) slouží naprosto bez debat bohulibému účelu. Jejich úkolem je zachycení částic, které vznikají v motoru při spalování paliva.

Nástup přímého vstřikování totiž přinesl mimo jiné i tvorbu velmi škodlivých nespálených částic. Diesel produkuje částice typicky velikosti 50–200 nm, a to v poměrně velkém množství. Při spalování benzínu se tvoří částic sice méně, ale ještě menších, většina jich má velikost 10–80 nm.

Také čtěte

3 min. čtení

Zaplacený hotel pro vás cestovka nemá. Musíte přijmout dražší zájezd?

3. 9. 2026 V. F. Vrablová Aktuality

Původní myšlenka přímého vstřikování, tedy u zážehových motorů, byla taková, že pod tlakem rozprášíme palivo na opravdu hodně malé částečky, které se okamžitě smísí se vzduchem ve válci a vytvoří homogenní směs. Bohužel to je v praxi pravda jen z části.

Benzín má totiž velmi málo času se odpařit. Ve srovnání s nepřímým vstřikováním je to obrovský rozdíl. Pokud totiž vstřikujeme do sacího kanálu před ventil, je palivo strháváno proudem vzduchu a má násobně víc času na odpaření než při vstřikování přímo do válce.

Odpaření benzínu tedy není ideální, stejně tak není ideální rozložení směsi. Praxe ukázala, že se ve válci vyskytují místa, kde je směs bohatší a pak místa, kde je směs chudší. Do extrému toto dotáhly motory FSI, které vstřikovaly palivo těsně před jiskrou, a to účelně. K odpaření měl benzín extrémně málo času. Naštěstí se od stratifikace směsi ustoupilo, což je jen dobře.

Ale zpět k problému! Místa ve válci, kde je směs bohatší, produkují právě ony pevné částice, tedy nedokonale shořelé palivo, které pak putuje výfukem z motoru ven. Jedná se právě o ty zmíněné částice velikosti 10–80 nm.

Proč jsou pevné částice nebezpečné?

Průměrná buňka má asi 10 000 až 20 000 nm. Částice, které jsou násobně menší než buňky, mají tendence procházet tělem velmi snadno. Vdechnutí má za následek, že částice vniknou hluboko do vnitřních sklípků a tělo nemá mechanismy, jak by je mohlo odstranit.

Dále procházejí tyto částice přes plíce do krve – ta je distribuuje po celém těle do orgánů, a to včetně mozku. V těle vyvolávají oxidační stres, poškozují samotné buňky, ale i DNA, což má za následek vyšší riziko rakoviny. Jsou však spojovány i s neurodegenerativními onemocněními (Alzheimer, Parkinson…). To všechno nejsou spekulace nebo domněnky, ale prokázaná fakta.

Pevné částice zachytí filtr

GPF, tedy filtr pevných částic benzínového motoru, stojí částicím v cestě. Je jemnější než DPF (tedy filtr dieselu) a je to vlastně keramická vložka, která je tvořena porézní strukturou. Tím je zajištěn velmi velký povrch při celkovém relativně malém objemu filtru jako takového.

Výfukové plyny tedy putují z motoru a v cestě jim stojí filtr, který zachytí naprostou většinu pevných částic. Ty na jeho husté struktuře ulpí. Na rovinu je také potřeba říct, že filtr samotný vytváří ve výfuku protitlak. Přicházíme tím o část výkonu motoru, typicky jde o jednotky kilowatt.

Co s částicemi ve filtru

Stejně jako u dieselu, i u benzínových motorů se filtr postupem času zaplňuje. Pokud bychom jej plnili víc a víc, postupem času by se zvedala spotřeba, snižoval by se výkon a jednoho krásného dne by agregát jednoduše nešel nastartovat. Filtr by se zcela ucpal popelem a sazemi.

Jelikož se jedná o komponentu za desítky tisíc korun, nebylo by to samozřejmě žádoucí. Ideálně potřebujeme, aby GPF vydržel po celou dobu životnosti vozidla. A zde se dostáváme k zásadnímu rozdílu mezi GPF a DPF.

Regenerace DPF je totiž aktivní proces, a to poměrně komplikovaný. Vyžaduje buď dovstřik nafty, nebo samostatný vstřikovač před filtrem, který dopraví nespálenou naftu k DPF. Tam nafta shoří, zvedne se tím teplota filtru a vypálí se částice v DPF usazené.

U zážehového motoru je to jinak. Předně je ve výfuku vyšší teplota, a to taková, že plyny spalují saze samy o sobě. U dieselu se bavíme o teplotách do zhruba 600 stupňů. Benzínové motory dosahují při zátěži i k 800 stupňům, což je vysoko nad teplotou hoření sazí (ta je kolem 650 stupňů).

Regenerace samotná tedy není většinou nutná, protože probíhá průběžně. Teď se bavíme o provozu vozidla běžným způsobem, tedy na trasách, kde se motor zvládne dostatečně zahřát na provozní teplotu a jede alespoň nějaký čas v režimu vysoké zátěže. Jedná se třeba o připojování na dálnici, případně jiné prudší akcelerace.

Regenerace chudou směsí

Problém nastává v případech, kdy se motor neohřeje na provozní teplotu, a to opakovaně. Naprosto typickým scénářem je česká rodina, kde otec má služební auto a maminka dostane k rozvážení dětí do škol a školek nový vůz se spalovákem.

Den co den motor naskočí, aby odvezl dítka do vzdělávacích institucí. Může to být o vesnici vedle nebo třeba v rámci vedlejší čtvrti ve městě, zkrátka pár kilometrů. Motor se horko těžko na krátké vzdálenosti ohřeje, ale bohatá směs produkuje vyšší množství sazí. Ty se hromadí ve filtru. Řídicí jednotka to zjistí podle senzoru diferenčního tlaku (měření tlakového úbytku čidlem před a za filtrem) a usoudí, že GPF je zaplněný víc, než je zdrávo.

Aby předešla nutnosti výměny filtru vlivem postupného ucpávání, spustí regeneraci sama. Princip je jednoduchý. Pokud uživatel vozidla nehodlá sám zatížit motor na potřebnou úroveň, dojde k ochuzení směsi. Chudší směs, jakkoliv to možná některých čtenářům zní nelogicky, zvedá teplotu spalování, takže výfukové plyny dosáhnou potřebné teploty a saze spálí. V tomto případě je výhodou, že saze jsou jemnější a menší, k jejich vypálení tedy není potřeba tak dlouhý časový interval, jako u dieselu.