Normy czystości spalin – problem producentów i kierowców25.09.2011

Filtr cząstek stałych

Norma EURO 5 obowiązuje zaledwie od kilku miesięcy, a już zdążyła napsuć krwi milionom kierowców, ponieważ samochody ją spełniające musiały trafić do sprzedaży znacznie wcześniej. EURO 6 zostanie wprowadzona najprawdopodobniej w 2014 roku. Jak poradzą sobie z tym producenci oraz kierowcy?

Norma EURO 5 weszła w życie 1 stycznia 2011 roku, ale technologie pozwalające ją spełnić musiano zastosować w autach wcześniej. Wiązało się to z wyraźnymi zmianami w budowie oraz konstrukcji silników. Problem oczywiście dotyczy samochodów z silnikami wysokoprężnymi, ponieważ to właśnie one produkują najwięcej szkodliwych związków – tlenków azotu (NOx) oraz cząstek stałych.

Niemal dwukrotne zmniejszenie emisji NOx, jakie zakłada norma EURO 5 (czyli 180 mg/km dla silników wysokoprężnych)  w porównaniu z EURO 4, osiągnięto na kilka sposobów. W układach paliwowych wprowadzono wielofazowy wtrysk paliwa na każdy cykl pracy silnika. Jednostki napędowe wyposażono także w zawory recyrkulacji spalin oraz najbardziej kłopotliwy dla większości użytkowników filtr cząstek stałych.

Poziom emisji spalin w poszczególnych normach

Do prawidłowej jego pracy potrzebne jest odpowiednie rozgrzanie układu wydechowego. Tylko w wysokiej temperaturze cząstki stałe mogą zostać w pełni spalone. Zajmuje to trochę czasu, a krótkie dojazdy do pracy nie pozwalają na to, aby filtr cząstek stałych spełnił swoje zadanie. Szkodliwe substancje gromadzą się na ściankach filtra, co prowadzi do jego nadmiernego zanieczyszczenia. W końcu na desce rozdzielczej zapala się kontrolka ostrzegawcza, która informuje o konieczności oczyszczenia filtra cząstek stałych.

Jest na to kilka sposobów. Jeśli filtr nie jest jeszcze krytycznie zanieczyszczony i nie zignorujemy kontrolki ostrzegawczej, możemy go wyczyścić samodzielnie. Właściwie robi to za nas silnik – wystarczy pozwolić mu na wykonanie swojej pracy. O tym, że proces oczyszczania filtra jest w toku, sygnalizuje ta sama kontrolka na desce rozdzielczej. Silnik realizuje wówczas tzw. powtryski, które podwyższają temperaturę w układzie wydechowym i wspomagają pracę filtra cząstek stałych. Powinniśmy wówczas nie przerywać jazdy przez kilkanaście lub kilkadziesiąt kilometrów, a silnik utrzymywać na stosunkowo wysokich obrotach przy prędkości ok. 80 km/h i niskim biegu. Jeśli proces automatycznego oczyszczania filtra przerwiemy kilka razy z rzędu, najprawdopodobniej będziemy musieli udać się do serwisu.

Kontrolka procedury oczyszczania filtra cząstek stałych

Serwis ma możliwość usunięcia szkodliwych substancji z filtra za pomocą komputera. Nie wolno jednak tego powtarzać częściej niż raz na 1000 km. Czasem na oczyszczanie komputerowe jest za późno – wówczas robi się to mechanicznie poprzez rozpuszczenie sadzy roztworem chemicznym. Koszt takiej usługi waha się od 1500 do 2500 zł. Za ok. 3000 zł mechanik może usunąć filtr cząstek stałych i wgrać odpowiednie oprogramowanie, które oszuka sterownik silnika. Należy jednak pamiętać, że wówczas samochód nie będzie spełniał homologowanej normy EURO 5.

Problem z filtrem cząstek stałych polega na tym, że samochód wyposażony w ten element nie nadaje się do eksploatacji wyłącznie w mieście. Paradoksalnie większość diesli jeździ właśnie w takich warunkach i oszczędności w spalaniu zwykle są wydawane na naprawy. Jazda na krótkich odcinkach nie pozwala na rozgrzanie do odpowiedniej temperatury filtra cząstek stałych i jego prawidłową pracę.

Badanie czystości spalin

Do jazdy miejskiej oszczędniej jest kupić samochód z silnikiem benzynowym, ale być może zmieni się to wraz ze wprowadzeniem normy EURO 6. Ta bowiem wymusza zajęcie się problemem emisji cząstek stałych zupełnie z innej strony. Czy nową normę kierowcy przyjmą w końcu z ulgą?

Norma EURO 6 wejdzie w życie w 2014 roku. Zgodnie z nią emisja tlenków azotu ma być mniejsza o połowę w stosunku do EURO 5, a produkcja cząstek stałych spaść pięciokrotnie. Producenci wciąż walczą ze skutkami takiego procesu spalania za pomocą rozwiniętych technologicznie filtrów cząstek stałych oraz zaworów recyrkulacji spalin. Takie rozwiązania są jednak niemożliwe do wprowadzenia w samochodach osobowych ze względu na swoje gabaryty. Norma EURO 6 wymaga więc skupienia się na przyczynie problemu, czyli sprawieniu, aby cząstki stałe w ogóle nie powstawały.

Silnik Scania spełniający normę EURO 6

Obecnie wtrysk paliwa jest realizowany w kilku fazach, co zabiera sporo czasu, w którym powstają właśnie szkodliwe związki NOx i cząstki stałe. Należy więc skrócić ten czas i zapobiec ich tworzeniu. Zamiast wtryskiwać kilka dawek paliwa, należałoby zrealizować tylko pojedynczy wtrysk, tuż przed górnym, martwym położeniem tłoka. Ciśnienie jest wtedy najwyższe, a chwilę później następuje zapłon. Technicznie jest to do zrealizowania, ale kierowca odczuje to na własnej skórze: kultura pracy takiego silnika znacznie spadnie. Obecnie jest ona wysoka w silnikach wysokoprężnych właśnie dzięki kilku wtryskom podczas jednego cyklu pracy. Jak zatem zostanie rozwiązany ten problem? Nie wiadomo.

Aktualnie trwają prace nad pompami paliwa, które wytwarzałyby ciśnienie ok. 3500 barów. Dla przykładu, te stosowane w układach Common Rail osiągają wartości rzędu 1200-1600 barów. Czas wtrysku skróciłby się więc dość znacznie, a cały proces miałby odbywać się na ok. 3° obrotu wału rozrządu. Uniemożliwi to powstanie związków cząstek stałych i NOx w tak krótkim czasie. Co jeszcze zaproponują nam producenci? Czasu zostało niewiele. A co Wy myślicie o planowanej normie EURO 6? Czy będziemy mogli w końcu cieszyć się w pełni niezawodnymi oraz tanimi w eksploatacji dieslami?