Spaliny samochodowe degradują środowisko, dlatego instytucje homologujące samochody konsekwentnie zaostrzają normy emisji cząstek stałych, tlenków azotu i tlenku węgla. Ostatecznym celem jest samochód bezemisyjny, zapewne o napędzie elektrycznym.

Producenci dostosowują się do przepisów, konstruując silniki emitujące jak najczystsze spaliny oraz instalując systemy oczyszczające gazy wydechowe. Historycznie pierwszymi urządzeniami poprawiającymi jakość spalin były katalizatory. Później pojawiły się filtry cząstek stałych, układy wtrysku mocznika (AdBlue), układy recyrkulacji spalin i wiele innych. Inne metody oczyszczania stosuje się w samochodach z silnikami z zapłonem iskrowym, inne w autach z silnikami z zapłonem samoczynnym.

Rozbudowa układu wydechowego o nowe elementy spowodowała wzrost ceny samochodów i wprowadziła do konstrukcji pojazdu podzespoły, które ulegają zużyciu, a czasami także awariom. Konstrukcja mechaniczna katalizatorów i filtrów DPF praktycznie uniemożliwia naprawianie ich w warsztacie samochodowym. W większości przypadków usterki usuwa się, wymieniając uszkodzoną część. Na rynku dostępne są katalizatory i filtry opatrzone logo producentów pojazdów oraz podzespoły niezależnych producentów. Jakość tych drugich nie odbiega od jakości używanych do pierwszego montażu, a ceny są wyraźnie niższe, dlatego dla wielu właścicieli pojazdów zamienniki są optymalnym rozwiązaniem.

Jak działa katalizator?

Katalizatory pojawiły się stosunkowo dawno. Metale szlachetne: rod, pallad, platyna, wykorzystywane do budowy katalizatorów, nie wchodzą w reakcje chemiczne ze składnikami spalin, ale przyspieszają redukcję tlenków azotu i utlenianie tlenku węgla do dwutlenku. Proces katalizy zachodzi wystarczająco wydajnie, jeśli w spalinach znajduje się wystarczająca ilość tlenu. Dlatego z katalizatorem współpracuje jedna lub kilka sond lambda, które sprawdzają zawartość tlenu w spalinach. Dostarczane przez nie dane umożliwiają sterownikowi silnika optymalizowanie składu mieszanki paliwowo-powietrznej.
Katalizatory pracują w wysokiej temperaturze; są skuteczne po rozgrzaniu się do 600–800°C, dlatego muszą być starannie zabezpieczone przed kontaktem z elementami nadwozia i podłoża.
Katalizator ma ograniczony czas eksploatacji. Jego sprawność maleje w miarę zatykania wkładu sadzą i cząstkami stałymi. Przyczyniają się do tego także uszkodzenia mechaniczne spowodowane drganiami podczas jazdy czy naprężeniami powstającymi podczas nagrzewania i stygnięcia.
Uszkodzone katalizatory nie nadają się do naprawy, ale wciąż mają swoją wartość. Wyspecjalizowane firmy skupują je i odzyskują z nich metale szlachetne. Oceniając cenę nowego katalizatora, trzeba pamiętać, że jej część pokryją pieniądze otrzymane za zużyty katalizator. Na rynku wtórnym można spotkać katalizatory pochodzące z demontażu, ale ich skuteczność i czas życia są wątpliwe. Najlepszym rozwiązaniem jest montaż nowego podzespołu. Dobre sklepy motoryzacyjne mają w ofercie wysokiej jakości zamienniki przeznaczone do konkretnych modeli samochodów albo uniwersalne.

Jak działa filtr cząstek stałych?

Filtry cząstek stałych stosuje się w celu ograniczenia emisji cząstek stałych PM 10 oraz PM 2,5. W zależności od wykonania skuteczność filtrów waha się od 86 do niemal 100%. Oznacza to, że w najgorszym przypadku do atmosfery przedostaje się nie więcej niż 15% cząstek wytwarzanych przez spalanie paliwa w silniku. Początkowo filtry DPF montowano w samochodach z silnikami o zapłonie samoczynnym, obecnie spotyka się je również w samochodach z silnikami benzynowymi.
Filtr cząstek stałych ma skomplikowaną konstrukcję, wymagającą zastosowania materiałów wysokiej jakości i zaawansowanych metod produkcji. Najczęściej spotyka się konstrukcje ceramiczne, rzadziej metalowe. Wkład filtra pracuje w trudnych warunkach: wysoka temperatura spalin, duża różnica temperatur między wkładem a otoczeniem, drgania przenoszone od silnika przez układ wydechowy – to wszystko sprawia, że element filtrujący jest poddawany naprężeniom i udarom.
Spaliny pod ciśnieniem przeciskają się przez mikropory filtra, na których osiadają zanieczyszczenia stałe. Po pewnym czasie filtr zatyka się i wtedy należy uruchomić procedurę dopalania resztek. Polega ona na podniesieniu temperatury filtra przy pomocy strumienia gorących spalin wytwarzanych podczas pracy silnika na wysokich obrotach.
Po pewnej liczbie takich cykli wypalanie przestaje być skuteczne i przychodzi czas na wymianę filtra. Niektórzy właściciele pojazdów decydują się wtedy na usługę czyszczenia filtra. Taka procedura zawsze niesie ryzyko niepowodzenia, nie należy się też spodziewać przywrócenia filtra do stanu fabrycznego. W najlepszym przypadku uzyskuje się przedłużenie eksploatacji o kilkanaście, może kilkadziesiąt miesięcy, przy jednoczesnym zmniejszeniu skuteczności działania.
Najskuteczniejszym rozwiązaniem, podobnie jak w przypadku katalizatorów, jest wymiana filtra na nowy.

Plaga usuwania filtrów

W Polsce usuwanie filtrów cząstek stałych (DPF) oraz katalizatorów jest powszechną praktyką. Polega na wycięciu filtra albo katalizatora i zastąpieniu go układem elektronicznym, który informuje komputer sterujący silnikiem, że filtr jest całkowicie sprawny. Pozornie prosty zabieg może być przyczyną problemów z pojazdem i z prawem.
Usunięcie katalizatora lub filtra DPF zmienia parametry układu wydechowego, w szczególności ułatwia przepływ spalin i obniża ciśnienie w kolektorze wydechowym. Na pierwszy rzut oka łatwiejszy odpływ spalin powinien poprawić warunki pracy silnika, w rzeczywistości nie jest to takie proste. Układ wydechowy, na równi z układem dolotowym powietrza, kształtuje charakterystykę silnika. Zmiana któregokolwiek z parametrów: średnicy rur, długości układu wydechowego, jego pojemności i oporu modyfikuje warunki pracy silnika, a przypadkowe modyfikacje raczej szkodzą, niż pomagają.
Po usunięciu filtra lub katalizatora samochód przestaje spełniać warunki homologacji, ponieważ emituje spaliny zawierające zbyt dużo szkodliwych substancji. W Polsce nie jest to karalne, a policja i Inspekcja Transportu Drogowego wyjątkowo niechętnie kontrolują skład spalin. W Niemczech, Austrii, Czechach i wielu innych krajach należących do Unii Europejskiej sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Kontrole są prowadzone rzetelnie, a mandaty opiewają na kilka tysięcy euro.

Warto wymieniać

Koszt nowego katalizatora albo filtra DPF, po odliczeniu kaucji odzyskanej za zużyty element, wynosi najczęściej od kilkuset do 2000 złotych. To sporo, zwłaszcza jeśli mówimy o leciwych, używanych samochodach osobowych. Jeśli jednak uwzględnimy koszt usunięcia filtra, instalacji emulatora i ewentualny koszt uszkodzeń, które może spowodować przeróbka, wówczas okaże się, że wymiana katalizatora lub filtra może się opłacać.

Szeroka oferta katalizatorów i filtrów DPF, a także innych części zamiennych dla motoryzacji dostępna jest w katalogu marki Starline. Więcej informacji o aktualnej ofercie można znaleźć na stronie: www.elitpolska.pl/oferta/starline

Piotr Kołaczek