Magazyn Auto
Serwis pod patronatem magazynów Motor oraz Auto
Spaliny

Systemy oczyszczania spalin: SCR, EGR, DPF i GPF. Co zrobić, żeby spełnić przyszłe normy emisji?

Systemy oczyszczania spalin: SCR, EGR, DPF i GPF. Co zrobić, żeby spełnić przyszłe normy emisji?

Silniki spalinowe zapewne spełnią przyszłe normy emisji, ale procedura będzie kosztowna i skomplikowana.

Obawy dotyczące silników spalinowych wydają się uzasadnione. Służą one przecież jako kozioł ofiarny przy poszukiwaniu przyczyn kryzysu klimatycznego. Ale w praktyce nie mamy wyjścia: klasyczne jednostki benzynowe i wysokoprężne będą z nami jeszcze przez długi czas. Przejście na elektromobilność (w szczególności opierającą się o prawdziwie ekologiczne źródła energii, a nie prąd z węgla) zajmie lata, a 1,3 miliarda istniejących pojazdów nie zniknie z dnia na dzień z kuli ziemskiej.

Coraz kosztowniejsze oczyszczanie

Widać jednak wyraźnie, że wymagane ograniczenie poziomu zanieczyszczeń w związku z nadchodzącą normą Euro 7 staje się coraz bardziej skomplikowane i kosztowne. Nie jest to jednak problem, którego nie da się pokonać. W końcu asystenci bezpieczeństwa, systemy informacyjno-rozrywkowe i dodatki zwiększające komfort też podnoszą cenę i złożoność pojazdu.

Szkodliwe składniki spalin

Wróćmy jednak do emisji spalin. Tego nie zmienimy: związki węglowodorowe, takie jak olej napędowy lub benzyna, reagują z tlenem podczas spalania. Zasadniczo jako produkt końcowy pozostają dwutlenek węgla oraz para wodna. Oczyszczanie spalin zajmuje się w takim ujęciu bardziej niechcianymi produktami ubocznymi.
Wysoce toksyczny tlenek węgla (CO), węglowodory (HC), a nawet tlenki azotu (NOX) są skutecznie redukowane od lat 80. XX wieku dzięki technologii katalizatorów. Ponadto paliwa zostały uwolnione od ołowiu i siarki. A od przełomu tysiącleci stale ulepszane filtry cząstek stałych w silnikach z bezpośrednim wtryskiem zapewniają mniej sadzy i cząstek stałych. Wreszcie, nawet związane z wysokimi ciśnieniami doładowania i wtrysku wyższe emisje tlenków azotu w silnikach wysokoprężnych są skutecznie ograniczane przez systemy SCR – o ponad 90 procent. Gdzie jest więc problem na przyszłość?

Zmiana procedur kontroli emisji

Jak zwykle diabeł tkwi w szczegółach. Przez długi czas emisje spalin były sprawdzane tylko na stanowisku testowym podczas homologacji pojazdu. Producenci byli zatem w stanie idealnie zoptymalizować system oczyszczania spalin do tych powtarzalnych warunków laboratoryjnych, podczas gdy wiele dopuszczalnych wartości emisji zostało wielokrotnie przekroczonych podczas rzeczywistej eksploatacji. I w ten sposób doszliśmy do głośnej afery dieselgate.

Dopiero od stycznia 2021 roku wszystkie nowe pojazdy muszą spełniać najsurowszą normę Euro 6d i wykazywać działanie swoich systemów oczyszczania spalin w rzeczywistym ruchu drogowym (Real Driving Emissions). Co więcej, muszą one utrzymywać homologacyjne parametry nawet po wielu latach: teoretycznie auto może utracić homologację, jeśli aktualne wyniki są wyższe od testowych sprzed lat, nawet jeśli nadal mieszczą się w ogólnych limitach.

Obawy przed normą Euro 7

Dużym wyzwaniem jest nowa norma emisji Euro 7, która ma zacząć obowiązywać od roku 2025. Szczegóły są ciągle ustalane, najprawdopodobniej zostanie ona złagodzona w stosunku do pierwotnych założeń, które oznaczałyby w praktyce likwidację silników spalinowych. Ale i tak oczekuje się, że wymogi będą ostre, planuje się, że silniki będą musiały spełniać normy także na zimno, w ciągu krótkiej eksploatacji, podczas rozruchu, przy jeździe z przyczepą itd. Konieczne byłyby dodatkowe czujniki i rozbudowa/zwiększenie wydajności istniejących systemów – o których piszemy szerzej obok.

System SCR – redukcja tlenków azotu

schemat ukladu scr

Od czasu skandalu z silnikami TDI marki Volkswagen wiedza o szkodliwości tlenków azotu stała się powszechna. Sposobem na rozwiązanie problemu jest stosowanie katalizatorów SCR, które dzięki dozowaniu płynu AdBlue redukują szkodliwe związki do azotu i wody.

  • Coraz większa skuteczność
    W systemach spełniających normy Euro 6 pojazd emituje poniżej 80 mg tlenków azotów na kilometr.
wlew adblue
Wlew AdBlue najczęściej umieszczany jest pod klapką paliwa.
dystrybutor adblue
Na wielu stacjach znaleźć można dystrybutory z preparatem AdBlue.
doelwanie adblue
Preparat sprzedawany jest też w butelkach i pojemnikach różnej pojemności.

Zawór EGR - recyrkulacja spalin

schemat egr

Od dawna stosowany jest system z zaworem EGR – układ wprowadza część spalin z powrotem do komory spalania. W mieszance jest mniej powietrza (czyli też tlenu), a to powoduje obniżenie temperatury spalania, co wpływa korzystnie na obniżenie emisji tlenków azotu.

  • Tendencja do zapiekania się
    Zawory w starszych autach mają tendencję do odkładania osadów, co wpływa negatywnie na ich pracę. Objawami są włączanie kontrolki check engine, dymienie na czarno czy  falowanie niskich obrotów. Konieczna jest wówczas naprawa.

Filtry DPF/GPF - zatrzymywanie cząstek stałych

schemat dpf

Zarówno silniki wysokoprężne, jak i benzynowe emitują też cząstki stałe – niespalone drobiny węglowodorów o średnicy mikrometrów. W większym stopniu problem dotyczy diesli, ale przy obecnych normach także wiele silników benzynowych musi być wyposażonych w systemy wyłapujące te cząstki. Służą do tego filtry DPF/GPF wykonane z porowatego korpusu  ceramicznego, na którym osadzają się wspomniane drobiny.

  • Problemy w określonych warunkach
    Zdecydowana większość filtrów oczyszcza się samoczynnie. Podczas częstej jazdy po mieście może nie być do tego warunków, co sprzyja awariom.

Czytaj także