Po co stosuje się systemy oczyszczania spalin

układ wydechowy samochodu ciężarowego © Peter H/Pixabay

Udostępnij:

Systemy oczyszczania spalin są odpowiedzią na kolejne normy Euro, które określają coraz niższe limity emisji węglowodorów, tlenków azotu i cząstek stałych (PM). Sprawność poszczególnych komponentów
zależy jednak od sposobu użytkowania pojazdu i jego kondycji.

Nowe wrogiem starego – to powiedzenie pasuje do wielu dziedzin życia. Sprawdza się także w motoryzacji, jeśli mowa o systemach oczyszczania spalin, które są pochodną kolejnych norm emisji spalin. Poszczególne komponenty układu wydechowego mają różne zadania i pojawiały się w pojazdach, kiedy było wiadomo, jakie ograniczenia emisji zaczną obowiązywać.



Jak wyjaśnia Elmars Piesis – product manager, Aftermarket Europe w Dinex Group – przede wszystkim musimy mieć świadomość, że zastosowanie poszczególnych technologii oczyszczania spalin zależy od normy emisji. Jeśli spojrzymy na Europę, to norma Euro 4/5 (związana przede wszystkim z redukcją emisji tlenków azotu) wymusiła zastosowanie technologii SCR.

W przypadku Scanii z silnikiem DC 13, żeby zredukować emisję do wymaganego poziomu, wykorzystano EGR w połączeniu z wysokim ciśnieniem paliwa. Dzięki temu silnik stał się bardziej efektywny i ekologiczny.

W przypadku normy Euro 4 stosowano również inne technologie, takie jak DOC lub DOC/POC, w których cząstki stałe (PM) są utleniane na różne sposoby. To technologie bardzo efektywne, które jednak generują problemy w sytuacji dużych przebiegów.

Kolejną technologię – DPF – zaczęto stosować w Europie w pojazdach użytkowych wraz z pojawieniem się normy Euro 6. Równocześnie wdrożono technologie SCR i EGR.

Systemy oczyszczania spalin stosowane  w silnikach, które spełniają poszczególne normy EURO.
Systemy oczyszczania spalin stosowane  w silnikach,
które spełniają poszczególne normy EURO. Źródło: DINEX
Poziomy emisji tlenków azotu i cząstek stałych
Poziomy emisji tlenków azotu i cząstek stałych,
określone przez kolejne normy Euro. Źródło: DINEX
Naszym zdaniem nie da się udzielić jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, który z omawianych systemów oczyszczania spalin jest najlepszy, a który najgorszy. Technologii DPF/SCR/EGR nie można porównywać, ponieważ każda spełnia inne zadanie w zależności od normy Euro, która określa poziom emisji danego pojazdu.
Jest natomiast pewna prawidłowość – im więcej technologii w danym systemie, tym więcej potencjalnych problemów. Norma Euro 4 jest bardziej niezawodna niż Euro 5, a Euro 5 bardziej niezawodna niż Euro 6.
Jak wspomniano wcześniej, wszystkie te systemy nie cechują się istotną awaryjnością. Wprawdzie samochody ciężarowe z normą Euro 6 są bardziej skomplikowane, ale więcej kłopotów pojawia się dopiero po przekroczeniu dużego przebiegu.
Elmars Piesis
Product manager, Aftermarket Europe w Dinex Group

Dlaczego EGR jest w tym przypadku dobrym lekarstwem na obniżenie emisji NOX? Zasada działania recyrkulacji gazów spalinowych polega na tym, że kiedy występuje duże obciążenie silnika i mamy do czynienia z nadmiarem powietrza (czyli wtedy, gdy turbina uzyskuje najwyższe stopnie doładowania), znacznie podnosi się temperatura spalania. Skutkuje to wzmożoną emisją związków azotu. Żeby przy tym samym stopniu doładowania zmniejszyć ilość emitowanych związków NOX, należy obniżyć temperaturę spalania. Można to uzyskać poprzez skierowanie do komory spalania części gazów spalinowych, co ogranicza ilość tlenu wpadającego do cylindra.

Innymi sposobami na redukcję tlenków azotu ze spalin są układy selektywnej redukcji katalitycznej lub pułapki NOX (NOX trap).

Filtry cząstek stałych wchodzą do gry wtedy, gdy w cylindrze jest zbyt dużo paliwa i zbyt mało tlenu. Spalanie w takich warunkach jest niepełne oraz powoduje emisję sadzy i niespalonych węglowodorów, które wydostają się ze spalinami w formie cząstek stałych. Te muszą być odfiltrowane z gazów spalinowych i zmagazynowane w kanalikach filtra DPF. Żeby jednak filtr się nie zatkał, konieczne jest utrzymanie jego wysokiej temperatury, w której sadza i węglowodory ulegną utlenieniu, czyli zamianie na dwutlenek węgla.

Filip Giec, kierownik serwisu w firmie Kaliński, zwraca uwagę, że bardzo trudno jednoznacznie stwierdzić, jaki system jest najlepszy. Niezawodne rozwiązania nie istnieją, a każdy element w pojeździe może się zużyć czy zepsuć.

Nasza firma od wielu lat zajmuje się regeneracją filtrów. Koszt takiej usługi jest kilkukrotnie niższy niż zakup nowego filtra. Przy tym nie trzeba się pojawiać w naszym serwisie osobiście – filtr do regeneracji można nam wysłać.
Wydawać by się mogło, że najmniej problematyczny jest system EGR, jednak również on ma swoje minusy. Jego zadaniem jest powtórne „dopalenie” spalin, w celu neutralizacji szkodliwych związków. EGR jest jednak podatny na warunki, w jakich pracuje. Częsta wilgoć lub złe mieszanki paliwowe spowodują, że bez widocznych oznak może dojść do niespodziewanej awarii.
Jest natomiast pewna prawidłowość – im więcej technologii w danym systemie, tym więcej potencjalnych problemów. Norma Euro 4 jest bardziej niezawodna niż Euro 5, a Euro 5 bardziej niezawodna niż Euro 6.
Jak wspomniano wcześniej, wszystkie te systemy nie cechują się istotną awaryjnością. Wprawdzie samochody ciężarowe z normą Euro 6 są bardziej skomplikowane, ale więcej kłopotów pojawia się dopiero po przekroczeniu dużego przebiegu.
Filip Giec
Kierownik serwisu, Kaliński

Jednym z bardziej problematycznych systemów oczyszczania spalin jest selektywna redukcja katalityczna (selective catalytic reduction – SCR). Wykorzystywany jest w niej płyn AdBlue do redukcji tlenków azotu na azot i parę wodną. Oprócz katalizatora system SCR zawiera wiele elektronicznych elementów, takich jak pompa, wtryskiwacz, czujnik temperatury lub NOX. Awaria któregokolwiek z nich generuje spore koszty i w skrajnych przypadkach może doprowadzić nawet do unieruchomienia pojazdu.
Systemy, w których wykorzystuje się filtry DPF, są natomiast bardzo zależne od sposobu użytkowania. Na dłuższych trasach sprawdzają się doskonale. Problemy z nimi pojawiają się, jeśli silnik często pracuje na niskich obrotach, stoimy w korkach czy pokonujemy krótkie trasy. W takim przypadku DPF-y nie mają możliwości podwyższenia temperatury pracy, a co za tym idzie – spalania powstałych zanieczyszczeń i samoregeneracji. Problem z zapchanym filtrem DPF do niedawna wiązał się również z ogromnymi kosztami, jednak obecnie zamiast kupować nowy filtr możemy go zregenerować.

Dlaczego DPF się zatyka?



W przypadku filtrów cząstek stałych najczęstszą awarią jest ich zapychanie się. Przyczynia się  do tego jazda głównie w ruchu miejskim z częstym, gwałtownym przyspieszaniem na niskich obrotach. Przyczyną uszkodzenia DPF-ów może być także stosowanie niewłaściwego oleju (powinno się używać specjalnych olejów do aut z filtrami DPF). Szybsze zapychanie się filtra może być także następstwem zużycia wtryskiwaczy, świec żarowych bądź pierścieni tłokowych, uszkodzenia turbosprężarki lub przepływomierza powietrza, a nawet zbyt rzadkiej wymiany filtra powietrza.

Jazda z zatkanym filtrem DPF jest do pewnego momentu możliwa, jednak niesie ona pewne ryzyko. Jeśli filtr nie jest całkowicie zapełniony, to w nadmiernym stopniu będzie uruchamiana procedura regeneracji filtra, co wiązać się będzie z podniesieniem zużycia paliwa i ryzykiem rozcieńczenie oleju smarującego silnik (zależnie od sposobu regeneracji filtra zastosowanego w danym pojeździe).

W większości przypadków jednak silnik zostanie przełączony w tryb awaryjny i korzystanie z samochodu będzie praktycznie niemożliwe.

Względy cenowe ciągle sprawiają, że bardzo popularne są obecnie procesy regeneracji niektórych podzespołów samochodu. Nie inaczej jest i z filtrami DPF. Co ważne, fabryczna regeneracja (remanufacturing) może doprowadzić rdzeń (filtr DPF) do 100-proc. sprawności.

Dostępnych jest ponadto wiele metod regeneracji filtrów DPF. Przykładowo regeneracja DPF wymuszana przez tester diagnostyczny, a także czyszczenie chemiczne w formie dozowania preparatu do filtra DPF nie wymagają demontażu filtra z samochodu, ale ich skuteczność często jest niewystarczająca.
Bardziej zaawansowanymi metodami regeneracji są usługi wykonywane na zdemontowanym filtrze. W tym przypadku sposobów jest kilka – metoda hydrodynamiczna, czyszczenie parowe czy wypalanie sadzy w specjalnych piecach. Każda z tych metod ma swoje wady i zalety. Wypalanie w piecu przy nieodpowiednio dobranym procesie może uszkodzić filtr, podobnie jak nieprawidłowo przeprowadzone płukanie wodą, parą czy detergentami. A należy pamiętać o tym, że filtr DPF wykonany jest z materiału kruchego, porowatego i pokrytego związkami chemicznymi, obniżającymi temperaturę utleniania węgla. Usunięcie warstwy aktywnej spowoduje też zmniejszenie skuteczności filtra, mimo braku wizualnych uszkodzeń tego elementu.

Artykuł ten ukazał się w czasopiśmie

Udostępnij:

Drukuj



Maciej Blum

Redaktor naczelny miesięcznika „autoEXPERT”




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również