Zanim spaliny opuszczą samochód, są oczyszczane z toksycznych gazów takich jak tlenki azotu, węglowodory i tlenki węgla, a także z cząstek stałych. Które podzespoły w pojeździe odpowiadają za wyłapywanie oraz za neutralizację tych szkodliwych związków? I jak się mają do tego unijne normy emisji spalin?
Na początek wyjaśnijmy, dlaczego w samochodach montuje się systemy oczyszczania spalin. Wynika to przede wszystkim z konieczności zmniejszenia ilości szkodliwych gazów wydzielanych przez auta. Taką konieczność dostrzeżono już w latach 90. XX.
W 1993 roku pojawiła się pierwsza norma emisji spalin Euro, czyli regulacja dotycząca nowych aut sprzedawanych na terenie Unii Europejskiej i Europejskiego Obszaru Gospodarczego. Normę tę nazwano Euro 1. Później regularnie co kilka lat zaostrzano przepisy. Obecnie obowiązuje norma Euro 6, którą już kilka razy modyfikowano.
W związku z wprowadzaniem kolejnych norm producenci samochodów byli zmuszeni szukać rozwiązań skutecznie zmniejszających ilość toksycznych substancji w gazach spalinowych. O jakich rozwiązaniach mowa?
Katalizatory
Pierwszym powszechnie wykorzystywanym podzespołem, który miał za zadanie oczyszczać spaliny, był katalizator. Katalizator, a w zasadzie reaktor katalityczny, to dość prosty podzespół składający się z obudowy, pod którą znajduje się monolit o strukturze plastra miodu wykonany z ceramiki albo metalu.
Monolit napylony jest metalami szlachetnymi takimi jak pallad, rod i platyna. To właśnie one odpowiadają za oczyszczanie spalin – wchodzą w reakcję z tlenkami węgla (CO) i węglowodorami (HC) z gazów spalinowych i rozkładają je do azotu, pary wodnej oraz dwutlenku węgla.
Zawory recyrkulacji spalin EGR
Niestety w niektórych przypadkach sam katalizator nie wystarczy, żeby pojazd spełniał aktualnie obowiązujące normy emisji spalin. Czasami konieczne jest również zastosowanie rozwiązania, które redukuje ilość tlenków azotu (NOx), czyli zaworu recyrkulacji spalin EGR.
EGR, jak sama nazwa wskazuje, odpowiada za ponowne wtłaczanie części gazów spalinowych do komory silnika. Zawór odzyskuje część spalin z kolektora, przepuszcza je przez chłodnicę i wprowadza do kanału dolotowego. Dzięki temu procesowi zmniejsza się temperatura spalania i do cylindrów trafia mniej tlenu, w efekcie czego powstaje mniej tlenków azotu.
Szacuje się, że użycie zaworu EGR może zredukować ilość NOx nawet o 60% w porównaniu do samochodów bez tego rozwiązania.
Filtry cząstek stałych – DPF, FAP, GPF
To jednak nie koniec. W pojazdach montuje się również filtry cząstek stałych, które mają za zadanie oczyszczać gazy spalinowe z sadzy. Do 2018 roku filtry wstawiano wyłącznie w autach z silnikami wysokoprężnymi, natomiast od 2018 roku zgodnie z najnowszymi rozporządzeniami filtry muszą trafiać do wszystkich nowo produkowanych pojazdów. Dlaczego dopiero kilka lat temu zmieniły się przepisy? Ponieważ samochody z jednostkami benzynowymi wydzielają znacznie mniej cząstek stałych niż te z silnikami diesla – temperatura spalania jest w nich znacznie wyższa – więc do tej pory nie podlegały regulacjom.
Obecnie w autach z jednostkami wysokoprężnymi montuje się filtry DPF lub FAP, zaś w pojazdach z silnikami benzynowymi filtry GPF. DPF-y i GPF-y zbudowane są podobnie – składają się z obudowy i wkładu o porowatej strukturze, w którym zatrzymują się zanieczyszczenia. FAP, czyli tak zwany filtr mokry, ma dodatkowo zbiornik z płynem katalitycznym ułatwiającym wypalanie sadzy.
Jak działają filtry cząstek stałych? Dosłownie wyłapują cząstki sadzy z przepływających przez nie gazów spalinowych. Cząstki te są na tyle duże, że nie mogą przemieścić się przez drobne kanaliki we wkładzie i zostają w środku. Z czasem, gdy temperatura podzespołu jest odpowiednia, dochodzi do ich wypalenia.