Systemy oczyszczania spalin mają za zadanie zmniejszyć ilość substancji szkodliwych emitowanych do atmosfery. Pierwszym urządzaniem poprawiającym czystość spalin jest reaktor katalityczny, potocznie zwany katalizatorem. Jego działanie polega na redukcji ilości substancji szkodliwych powstających w wyniku spalania paliwa. Aby katalizator pracował poprawnie, konieczne jest kontrolowanie składu mieszanki paliwa z powietrzem spalanej w silniku. Kontrolę składu mieszanki umożliwiają sondy lambda umieszczone w układzie wydechowym. Są to czujniki tlenu resztkowego zawartego w spalinach. Ilość tlenu resztkowego mówi o współczynniku nadmiaru powietrza w składzie mieszanki (współczynnik lambda). Aby skład spalin osiągnął optymalne wartości, czyli niski poziom węglowodorów (HC) oraz niski poziom związków azotu (NO_x) współczynnik „lambda” powinien mieć wartość 1, co oznacza, że spalana jest mieszanka stechiometryczna.

Podstawa to utlenianie
W silnikach o zapłonie iskrowym najczęściej stosuje się tzw. katalizatory trójdrożne, które właściwie są reaktorami trójfunkcyjnymi. Trzy funkcje wynikają z tego, że w nich utleniane są węglowodory, tlenek węgla oraz redukowane są tlenki azotu.
W silnikach Diesla stosowane są najczęściej reaktory utleniające mające na celu utlenienie węglowodorów oraz tlenku węgla. W silniku Diesla trudna jest do osiągnięcia redukcja związków azotu, ponieważ silniki te pracują na mieszance ubogiej, która powoduje automatyczny przyrost tych związków w spalinach. Dzięki temu w silnikach Diesla stosowane są dodatkowe układy mające na celu redukcję tlenków azotu.
W katalizatorze trójfunkcyjnym mamy do czynienia z reakcjami przemiany:

• tlenku węgla i węglowodorów w wyniku której powstają woda i dwutlenek węgla (utlenianie).
• tlenków azotu z której powstają azot, tlen i dwutlenek węgla (redukcja)

Nowoczesne, regulowane katalizatory osiągają redukcję substancji szkodliwych powyżej 95%.

Jeśli nie katalizator, to co
Oprócz reaktorów katalitycznych przede wszystkim w silnikach Diesla montuje się filtry cząstek stałych, których zadaniem jest wyłapywanie tych cząstek ze strumienia spalin i utlenianie dzięki wysokiej temperaturze części aktywnej filtra. Aby filtr cząstek stałych miał największą skuteczność, musi być stale utrzymywana jego wysoka temperatura. Konstrukcyjnie rozwiązuje się to w ten sposób, że montuje się ten filtr w jak najmniejszej odległości za silnikiem, gdzie spaliny mają jak największą temperaturę. Przed filtrem DPF montowany jest jeszcze katalizator utleniający.
W filtrze DPF magazynowane są cząstki stałe, które powstają podczas spalania paliwa. Są to przede wszystkim cząstki sadzy. Aby filtr nie został zatkany przez sadzę emitowaną w spalinach, konieczna jest jego regeneracja, czyli proces oczyszczania. I tutaj zaczynają się różnice pomiędzy filtrem DPF oraz FAP, który także wyłapuje cząstki stałe. W filtrze DPF proces regeneracji polega na takim wysterowaniu wtrysku paliwa, aby zwiększyć temperaturę spalin. Po przekroczeniu pewnej temperatury w filtrze zaczyna się automatycznie reakcja utleniania sadzy. Filtry FAP działają podobnie, ale nie mamy tu do czynienia z podnoszeniem temperatury filtra, ale z modyfikacją chemiczną spalin obniżającą temperaturę utleniania się powstałych cząstek sadzy. W rozwiązaniu FAP jest to możliwe dzięki płynowi „Eloys” dodawanemu do paliwa. Płyn ten zawiera tlenek ceru, z którego zostaje pozyskany tlen, zaś cer zostaje wydalony ze spalinami.

Selektywna redukcja katalityczna
Aby spełnić najbardziej rygorystyczne normy emisji spalin dla silników Diesla, stosuje się recyrkulację gazów spalinowych w celu obniżenia temperatury spalania i tym samym zmniejszenia emisji związków azotu. W silnikach, w których nie ma recyrkulacji spalin konieczne jest stosowanie selektywnej redukcji katalitycznej SCR. Proces ten polega na dotrysku roztworu mocznika do układu wydechowego przed filtrem SCR, w którym następuje redukcja związków azotu. Filtr ten – podobnie, jak katalizatory oraz filtry cząstek stałych ulega zużyciu. W przypadku filtrów cząstek stałych zużycie polega na stopniowym zatykaniu się filtra przede wszystkim przy jeżdżeniu na krótkich dystansach, kiedy spaliny nie mogą osiągnąć odpowiedniej temperatury do redukcji sadzy.
W filtrach SCR problemem jest krystalizowanie się mocznika wewnątrz filtra, co powoduje jego całkowite zatkanie i wytopienie. Dzieje się tak między innymi przez niesprawność pompy dozującej środek AdBlue, którego do filtra dostaje się więcej niż powinno. W wysokiej temperaturze spalin część AdBlue jest wykorzystywana do redukcji tlenków azotu, natomiast część przenika wgłąb filtra, gdzie rekrystalizuje tworząc narosty. W każdym z przypadków konieczna jest wymiana filtra na nowy.

Omijanie zabezpieczeń
W przypadku filtrów cząstek stałych oraz układów SCR użytkownicy decydują się często na oszukanie komputera sterującego układem oraz na usuniecie filtra. W przypadku filtra cząstek stałych jest on usuwany mechanicznie, a oprogramowanie sterownika jest modyfikowane w taki sposób, aby odczyty z czujników ciśnienia spalin w układzie wydechowym (informacja o ilości sadzy w filtrze jest odczytywana na zasadzie różnicowej z dwóch czujników ciśnienia spalin – jednym przed filtrem, a drugim za nim) były takie, jak przy sprawnym filtrze. Jest to rozwiązanie nielegalne powodujące odstępstwo od warunków homologacyjnych samochodu i stanowi podstawę do zatrzymania dowodu rejestracyjnego oraz do nakazu przywrócenia pojazdu do stanu sprzed modyfikacji, co może się okazać droższe niż regeneracja filtra cząstek stałych w specjalistycznym serwisie bądź jego wymiana na nowy.
Użytkownicy samochodów z układem SCR także uciekają się do montowania w samochodach emulatorów filtra, dzięki któremu sterownik myśli, że układ działa poprawnie, mimo że nie jest używany płyn AdBlue. Tutaj mamy do czynienia z taką samą podstawą do zabrania dowodu rejestracyjnego. Ponadto w przypadku układów SCR fakt usunięcia filtra jest dodatkowo widoczny w urzędzie skarbowym, ponieważ w pewnym momencie firma korzystająca z odliczeń podatku VAT przestaje do odliczenia zgłaszać zakupy płynu AdBlue.
Każde omijanie przepisów przez usuwanie systemów oczyszczania spalin jest dodatkowo zagrożone konsekwencjami karnymi ze względu na przepisy o ochronie środowiska. W Polsce przepisy te są egzekwowane w małym stopniu, ale nie trzeba daleko szukać, aby spotkać kogoś, kto został skontrolowany w Niemczech. W razie takiej kontroli wystawiany jest mandat w wysokości ponad 5000 euro za szkodliwość dla środowiska, a dodatkowo dochodzi do tego zakaz poruszania się, co oznacza konieczność zamówienia lawety i odholowania samochodu do Polski lub naprawy w najbliższym serwisie w Niemczech.

opracowano na podstawie informacji dostarczonych przez firmę Euro-Vat Consulting.