Czyszczenie katalizatora i DPF — sposoby, koszty i zasada działania

Czy katalizator to inaczej DFP? Odpowiedź jest prosta – nie. Pierwszy został spopularyzowany w latach osiemdziesiątych, drugi dekadę później. I choć oba urządzenia spełniają podobne funkcje, oba podobnie szybko się zużywają i są drogie w naprawie, ich sposób działania jest kompletnie inny. Jak zatem wygląda Czyszczenie katalizatora i DPF?

Czym się więc różni katalizator od filtra cząstek stałych? W dużym skrócie najpierw był kawałek rury, później zwykły tłumik, po nim katalizator no i filtry cząstek stałych. W zasadzie wszystkie te urządzenia, oprócz pierwszego, stworzone były w podobnym celu. Miały filtrować efekty uboczne pracy silnika.

Tłumik, jak sama nazwa wskazuje, miał wyciszyć przeraźliwy dźwięk silnika. Gdy zastosowano go po raz pierwszy, nikt jeszcze nie myślał, by spaliny oczyszczać. Jedynym i podstawowym kłopotem był hałas. Chyba każdy wie, jaki dźwięk wydaje samochód pozbawiony tłumika. Źródłem hałasu są wybuchy powstające w procesie spalania mieszanki paliwowo-powietrznej oraz fala dźwiękowa powstająca podczas wydobywania się spalin.

w początkach motoryzacji nikt nie myślał o czystości spalin. Prosta rura wydechowa wystarczała

Hałas można wytłumić w przegrodach umieszczonych właśnie tłumiku. To nic innego jak metalowa puszka z systemem zastawek i otworów, kiedyś wypełniona wełną stalową, dzisiaj przypominająca sieć drobnych kanałów.

Cząstki spaliny wytracają energię, odbijając się od przeszkód w tłumiku, przez co silnik pracuje ciszej. Kluczowe jednak, by tłumiki a w zasadzie cały układ wydechowy nie spowalniały zbytnio spalin. Wpływa to znacznie na pogorszenie jakości pracy samego silnika a w efekcie brak mocy silnika.

Czym jest katalizator i jakie pełni funkcje?

Co ciekawe w układzie wydechowym, tłumików z reguły jest kilka. Z cylindrów spaliny wychodzą kolektorem wydechowym, później trafiała do tłumika przedniego, by przedostać się do kolektora. A za nim czekają kolejne dwa tłumiki i końcówka rury wydechowej.

To urządzenie, które spopularyzowano w motoryzacji w latach osiemdziesiątych, gdy świadomość toksyczności spalin była już znacznie większa.

Producenci na skutek coraz ostrzejszych norm emisji spalin zaczęli zwracać uwagę na skład spalin i ich szkodliwość. Potrzebowali wydajnego systemu ich oczyszczania. Katalizator miał być wybawieniem całego spalinowego zła.

Tak naprawdę katalizator to reaktor katalityczny, którego działanie opiera się na reakcji substancji zawartych w spalinach z katalizatorem. Substancjami katalitycznymi są najczęściej metale szlachetne: rod, pallad i platyna. Właśnie dlatego katalizatory są tak drogie. Niby zwykła puszka z metalu, jednak kryje cenne i rzadkie pierwiastki.

Katalizator w silniku benzynowym

W przypadku silników o zapłonie iskrowym, czyli silnikach benzynowych, najczęściej stosuje się reaktory trój-funkcyjne TWC, które redukują szkodliwe tlenki azotu (NOx) oraz jednocześnie utleniają węglowodory i tlenki węgla (CO). Aby reakcje te mogły zachodzić równocześnie, konieczne jest odpowiednie utrzymywanie współczynnika nadmiaru powietrza.

Katalizator w silniku wysokoprężnym

Przy silnikach o zapłonie samoczynnym, czyli tzw. dieslach, stosowane są reaktory utleniające, które powodują utlenienie węglowodorów i tlenków węgla. Jednoczesna redukcja NOx jest w tym przypadku niemożliwa ze względu na fakt pracy tych silników na ubogich mieszankach.

Katalizatory stosowane są nie tylko w samochodach osobowych, ale również w pojazdach ciężarowych, autobusach, lokomotywach, ciągnikach rolniczych czy maszynach budowlanych.

DPF – kłopoty gwarantowane

Normy stawały się coraz ostrzejsze i katalizator już nie wystarczał. Aby jeszcze bardziej oczyścić spaliny, szczególnie z cząstek stałych, czyli sadzy, potrzebny był bardziej wydajny układ oczyszczania spalin. Tak powstał DPF. To nic innego jak kolejny filtr dołożony do tak samo mało wydajnych silników spalinowych.
DPF, czyli Diesel Particulate Filter lub Gasoline Particulate Filter, GPF, a we francuskich samochodach FAP (filtre à particules) to filtr montowany w układach wydechowych silników wysokoprężnych i benzynowych, oczyszczający spaliny z cząstek stałych. W ich skład wchodzi głównie niespalony węgiel, czyli sadza, na której zaadsorbowane są inne substancje, zwłaszcza wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i tlenki metali.

Filtr DPF różni się od katalizatora już samą budową puszki

Filtry DPF stosowane od 1980 roku, jednak w silnikach samochodowych dopiero od 1996 roku. Ich wprowadzenie pozwoliło wyeliminować częściowo emisję czarnego dymu, charakterystycznego dla pojazdów z silnikami Diesla.

Cząstki stałe występujące w gazach wylotowych silników Diesla mają rozmiary od 1 do 300 μm i uważa się, że są jednym z głównych źródeł niskiej emisji szczególnie szkodliwych dla zdrowia cząstek PM2,5 i PM10 i jedną z przyczyn powstawania smogu.

Podobne funkcje inne działanie

Aby efektywnie oczyścić spaliny z cząstek stałych i chemicznych związków szkodliwych dla środowiska, filtry cząstek stałych stosowane są w połączeniu z katalizatorami. Oba urządzenia mają podobna funkcję, jednak działają na innej zasadzie.

O ile w katalizatorze w procesie reakcji katalitycznej metale szlachetne niwelują szkodliwe substancje, tak w filtrze DPF te same metale szlachetne służą utrzymaniu temperatury potrzebnej do samo regeneracji filtra DPF, czyli wypalania sadzy.

Uwaga, w niektórych pojazdach starszego typu filtr DPF zastąpił rolę katalizatora i oprócz eliminowania cząstek stałych dochodzi w nim do reakcji chemicznych mających na celu redukcję pozostałych związków szkodliwych. Dzisiaj jednak nie stosuje się już takich rozwiązań.

Katalizator a filtr cząstek stałych: różnice dotyczą działania

Katalizator:

• to reaktor katalityczny,
• wkład z metalami szlachetnymi reaguje ze spalinami i oczyszcza gazy wydechowe z toksycznych związków.

Filtr DPF:

• wyłapuje i dopala cząstki stałe i pyły zawarte w spalinach,
• potrzebuje temperatury wyższej niż ta, która normalnie panuje w układzie wydechowym,
• zwiększając dawkę paliwa lub za pomocą np. AdBlue układ podnosi temperaturę filtra i wypala szkodliwe substancje.

Ceramiczne i stalowe

Katalizatory w samochodach osobowych możemy podzielić na ceramiczne oraz metalowe. Metalowe zbudowane są ze stalowej, cienkiej taśmy pokrytej falistą wstęgą zawierającą warstwę metali szlachetnych. Katalizatory ceramiczne natomiast składają się z ceramicznego wkładu z wieloma kanalikami, które w budowie przypominają strukturę plastra miodu. I dopiero kanaliki powleczone są metalami szlachetnymi.

Charakterystyczna budowa plastra miodu. Drobne kanały filtrują spaliny zatrzymując sadzę i inne cząstki stałe

Filtry DPF lub FAP zbudowane są natomiast z ceramicznego wkładu, w którym niektóre z równolegle ułożonych kanalików mają zatkane końce. Spaliny krążą po nich i pozostawiają na porowatych ściankach sadzę, przez co ulegają oczyszczeniu.

Zapchany katalizator – przyczyny

Podstawowym problemem z katalizatorami i filtrami cząstek stałych jest to, że bardzo szybko się zapychają. Drobne kanaliki są naprawdę małe i im więcej sadzy w spalinach, im częściej jeździmy na krótkich dystansach, nie rozgrzewając do optymalnych temperatur silnika i im rzadziej jeździmy na autostradach lub drogach szybkiego ruchu, tym szybciej zapchamy filtr. Czyszczenie katalizatora i DPF jest zatem koniczne.

I tutaj trzeba zauważyć pewien paradoks, producenci samochodów zmuszeni do spełniania coraz surowszych norm, dążą do tego, by silni pracował na jak najniższych obrotach. Zresztą zasady ecodrivingu mówią, że biegi można zmieniać jeszcze przed 2000 obrotów. Niestety filtry DPF i katalizatory nie lubią pracy na niskich obrotach. Wtedy bowiem w spalinach jest najwięcej cząstek stałych, które zatrzymują się co prawda w filtrach, ale skutecznie je zatykają. Jeśli później silnik nie dostanie obrotów, układ wydechowy nie dostanie temperatury, katalizator czy filtr DPF nie są w stanie pozbyć się zanieczyszczeń. A czyszczenie katalizatora i DPF do tanich nie należy.

Paradoksów ciąg dalszy

Silnik spalinowy sam w sobie nie stał się w ostatnich latach znacznie bardziej efektywny. Ma nadal sprawność cieplną na poziomie 30/40 proc. Wytwarza takie same spaliny jak kiedyś. Dokładanie kolejnych filtrów co prawda oczyszcza spaliny, jednak ich nie niweluje. W przyrodzie nic nie ginie, więc gdy nastepuje czyszczenie katalizatora i DPF, większość zanieczyszczeń i tak trafi do… atmosfery.

Zapchany katalizator – objawy

A jakie objawy pojawiają się przy zapchanym katalizatorze i filtrze DPF? To przede wszystkim:

• spadek mocy silnika,
• nierównomierna praca silnika szczególnie na wolnych obrotach,
• kłopoty z uruchomieniem silnika.

Czyszczenie katalizatora i DPF – jak skutecznie poradzić sobie z zapchanym katalizatorem?

W przeważającej większości samochodów, gdy filtr DPF się zapcha, na desce rozdzielczą pojawi się wyraźna żółta kontrolka. W starszych autach, wypalenie sadzy wymagało wdrożenia odpowiedniej procedury. Polegała ona na jeździe przez określony czas, nie krócej niż 15 minut lub przez kilka kilometrów na podwyższonym biegu z większą prędkością.

W przypadku zapchania filtra DPF, na desce rozdzielczej zobaczymy stosowny komunikat

Właśnie dlatego najlepiej wypalić filtr podczas jazdy na autostradzie. Wtedy układ wydechowy, jak i filtr DPF uzyska wyższą temperaturę i być może poradzi sobie z wypaleniem sadzy.

Nie zawsze jednak oczyszczenie filtra jest możliwe i wtedy trzeba go wymienić. Podobnie wygląda sytuacja z katalizatorami.

Na czym polega regeneracja filtra DFP

Proces regeneracji polega na oczyszczeniu kanalików filtra. Istnieją różne technologie i nie ma tutaj jednej sprawdzonej metody. Można samodzielnie próbować oczyścić filtr, stosując różnego rodzaju środki chemiczne, wreszcie można oddać auto do specjalistów. Wymontują oni katalizator lub filtr DPF i wypalą go w specjalnym piecu, usuwając później pod ciśnieniem pozostałą sadzę.

Można także filtr płukać wodą pod ciśnieniem jednak to najbardziej inwazyjna metoda, która może spowodować wypłukanie metali szlachetnych wykorzystanych w filtrze.

Ostatecznie, jednak jeśli nie uda się wyczyści filtra, trzeba wymienić cały wkład ceramiczny, wymienić cały filtr lub katalizator.

Ile kosztuje czyszczenie katalizatora?

Proces czyszczenia katalizatora zależny jest od jego wielkości i zabrudzenia. Najmniej trzeba jednak liczyć kilkaset złotych. Wiele firm oferuje także regenerację katalizatorów lub filtrów DPF. Wtedy najlepiej znaleźć warsztat, który przyjmie nasze urządzenie w rozliczeniu, a od razu do samochodu zamontuje już zregenerowaną część. To znacznie sybsze niż czekanie na naprawę.

Ile kosztuje wymiana katalizatora?

Sama wymiana jest znacznie droższa. Nowy katalizator to wydatek kilku tysięcy złotych. Jednak znacznie droższe są filtry DPF. Ich koszt może sięgnąć nawet kilkunastu tysięcy złotych.

Na co nigdy sie nie godzić?

Jeśli w naszym samochodzie mamy zapchany filtr PDF, a jego wymiana okazuje się kosztowna, nigdy, ale to przenigdy nie można zdecydować sie na jego wycięcie. Po pierwsze to nielegalne, po drugie samochód nie przejdzie w takim stanie badania etchnicznego, po trzecie to zmiana homologacji samochodu. Warto także sprawdzić, czy wogóle mamy filt DPF – więcej pisaliśmy o tym TUTAJ.

Po wyciąciu DPF, mimo zapewnień wielu mechaników i przeprogramowania komputera silnika, samochód nie będzie już tak sprawny jak z filtrem DPF. O skutkach dla środowiska nie wspominając.