Euro 5 oraz Euro 6 - problemy i wymagania

Wprowadzenie kolejnej normy wymaga od producentów samochodów wyraźnych działań odnośnie budowy i konstrukcji silników. Problem dotyczy przede wszystkim samochodów z silnikami wysokoprężnymi, gdyż to one produkują najwięcej szkodliwych substancji: NOx oraz cząstek stałych. Norma Euro 5 zapowiadała dwukrotne zmniejszenie tlenków azotu. Problem rozwiązano na kilka sposobów, między innymi wprowadzono wielofazowy wtrysk paliwa na każdy cykl pracy, zawory recyrkulacji spalin oraz chyba najbardziej kłopotliwy dla większości użytkowników filtr cząstek stałych.

Obecna konstrukcja wtryskiwaczy pozwala nam realizować wielofazowy wtrysk paliwa. Oznacza to, że na każdy cykl pracy mamy możliwość podania do komory spalania kilku, bardzo niewielkich dawek paliwa. W obecnych silnikach wysokoprężnych realizowany jest od 3 do nawet 7 wtrysków paliwa na każdy cykl pracy, oczywiście w zależności od zapotrzebowania oraz warunków pracy silnika. Czas, jaki potrzebny jest na zrealizowanie tego procesu to mniej więcej 80-90° obrotu wału rozrządu. Tak długi czas spalania oraz dawkowanie paliwa powoduje, że w cylindrze powstają szkodliwe związki NOx oraz sadza, czyli nasze cząstki stałe.

Głównym elementem, który nie dopuszcza do wydalenia tych szkodliwych substancji do atmosfery jest filtr cząstek stałych. Zasada jego działania jest bardzo podobna do reaktora katalitycznego ("katalizatora"). Poprzez rozgrzanie układu wydechowego w tym reaktora katalitycznego oraz filtra cząstek stałych możliwe jest odpowiednie dopalenie wszystkich szkodliwych substancji wydobywających się z komory spalania. Wśród wielu kierowców największym problemem jest właśnie niezapewnienie podstawowego warunku, czyli rozgrzanie układu wydechowego.

Cząstki stałe mogą dopalić się tylko przy bardzo wysokiej temperaturze, jaka powinna panować w filtrze. Aby ją zapewnić, należy rozgrzać silnik do odpowiedniej temperatury, przejechać co najmniej kilkanaście kilometrów. Jeżeli często jeździmy na znacznie krótszych dystansach i gasimy silnik, bo właśnie dojechaliśmy do pracy, nie dajemy szansy na dopalenie szkodliwych substancji i gromadzą się one na ściankach filtra. Wielokrotne powtórzenie tego procesu powoduje jego nadmierne zanieczyszczenie, a w efekcie konieczność oczyszczenia. Objawami w tym przypadku może być kontrolka niesprawnego układu wydechowego oraz brak mocy.

Istnieje kilka sposobów na pozbycie się tego problemu.

Czujnik ciśnienia umieszczony w filtrze cząstek stałych monitoruje stan zanieczyszczenia. Jeżeli przekroczy on dopuszczalną wartość, konieczne jest oczyszczenie filtra. Nasz silnik będzie w pierwszej kolejności próbował wykonać to samoczynnie. Jak wcześniej wspomniałem obecne wtryskiwacze pozwalają na wielokrotne dawkowanie paliwa do komory spalania. Pozwala to na podniesienie temperatury spalin poprzez dodatkowy wtrysk tuż po zakończeniu spalania paliwa w cylindrze. Paliwo przedostaje się do układu wydechowego i tym samym spalane jest w filtrze podnosząc jego temperaturę. Procesu tego nie można przerwać, jeżeli w tym momencie wyłączymy silnik, niespalone paliwo dostaje się do oleju w misce olejowej poprzez ścianki cylindrów i pierścienie co powoduje jego rozrzedzenie. Po kilku nieudanych procesach dopalenia filtra, należy wymienić olej silnikowy.

Bardzo dobrym rozwiązaniem jest wykonanie jazdy oczyszczającej, polegającej na rozgrzaniu całego układu wydechowego i przejechaniu ok 20-30 km ze stałą prędkością ok 80 km/h przy zachowaniu dość wysokich obrotów i niskiego biegu. Spowoduje to oczyszczenie filtra. Jeżeli jednak jesteśmy zbyt leniwi, możemy zlecić to serwisowi. Ten ma możliwość wykonać proces oczyszczania poprzez procedurę komputerową. Można ją wykonywać jednak nie częściej niż raz na 1000 kilometrów. Jeżeli nasz filtr jest zanieczyszczony tak bardzo, że nie ma możliwości oczyszczenia go w serwisie, pozostaje oczyszczenie go w sposób mechaniczny poprzez zdemontowanie filtra i rozpuszczenie sadzy roztworem chemicznym. Metoda skuteczna w 99% przypadków, stosowana w skrajnych przypadkach, gdy filtr zanieczyszczony jest powyżej 95%. Niestety ciągnie to za sobą dość wysokie koszty od 1500 zł do nawet 2500 zł. Niektórzy użytkownicy decydują się na całkowite usunięcie filtra cząstek stałych. Niektóre firmy specjalizujące się w tym procesie usuwają filtr oraz wgrywają nowe oprogramowanie, aby oszukać sterownik silnika. Koszt takiej operacji to ok. 3000 zł. Jest to jednak nie do końca dozwolone, ponieważ wtedy nasze auto nie spełnia wymaganej przez homologację normy Euro 5 i podczas badania technicznego analizatorem spalin wszystko wyjdzie na jaw.

Problem filtra cząstek stałych dotyczy przede wszystkim użytkowników szukających oszczędności, którzy zdecydowali się na zakup auta z silnikiem wysokoprężnym i użytkują samochód w nieprawidłowych warunkach, czyli wspomniana jazda na krótkich odcinkach, uniemożliwiająca rozgrzanie i prawidłową pracę filtra cząstek stałych. Jazda miejska jest więc niemalże wykluczona, jeżeli chcemy bezawaryjnie eksploatować takie auto. Najlepszym rozwiązaniem dla tych kierowców będzie zmiana auta na wyposażone w silnik benzynowy.

Powyższe problemy dotyczą samochodów z silnikami wysokoprężnymi spełniającymi normę Euro 5 obowiązującą od stycznia 2011. Samochody spełniające tę normę oczywiście jeździły już wcześniej. Co jednak z kolejną normą Euro 6, która zacznie obowiązywać już w 2014 roku? Zakłada ona zmniejszenie NOx o połowę oraz spadek produkcji cząstek stałych pięciokrotnie. Producenci już głowią się jak tego dokonać. Są sposoby, które zwalczają skutki takiego, a nie innego procesu spalania należą do nich właśnie filtr cząstek stałych czy zawór recyrkulacji spalin. Norma Euro 6 wymusza zajęcie się przyczyną problemu, czyli co zrobić, aby cząstki stałe w ogóle nie powstawały? Czy jest to możliwe?

Okazuje się, że jest. Aby cząstki stałe mogły się wytworzyć w komorze spalania potrzebny jest czas. Obecnie tego czasu jest bardzo dużo, gdyż wielofazowy wtrysk paliwa i proces spalania zakłada wtryskiwanie paliwa w pewnych odstępach czasu. I właśnie wtedy powstają szkodliwe cząstki stałe i związki NOx. Problem ten może być rozwiązany poprzez zmianę tej filozofii - zamiast wtryskiwania kilku dawek paliwa, podać jedną, tuż przed górnym martwym położeniem tłoka, kiedy ciśnienie jest największe i gdy chwilę później następuje zapłon. Paliwo podawane będzie pod dużo większym ciśnieniem. Aktualnie trwają prace nad pompami paliwa wytwarzające ciśnienie ok. 3500 barów. Stosowane pompy w układzie Common Rail wytwarzają ok. 1200-1600 barów. Skróci się zatem czas wtryskiwania paliwa i proces ten będzie się odbywał na 3[sup]o[/sup] obrotu wału rozrządu. Uniemożliwi to w tak krótkim czasie powstanie związków cząstek stałych, sadzy oraz NOx. Jakie jeszcze inne rozwiązania zaproponują nam producenci? Okaże się wkrótce.

Autorem tekstu jest Marcin Charzewski. Dziękujemy za nadesłanie materiału.

Zobacz także: