Katalizator a DPF: różnice, kolejność w wydechu, SCR

Opublikowano Aktualizacja 7 min czytania

Filtr DPF nie jest katalizatorem: katalizator przyspiesza reakcje chemiczne, które zamieniają tlenek węgla, węglowodory lub tlenki azotu w mniej szkodliwe związki, a DPF mechanicznie zatrzymuje sadzę ze spalin diesla. Oba elementy pracują w jednym układzie wydechowym, często jeden za drugim, a w części aut nawet w jednej obudowie. Dodatkowo wiele filtrów ma powłokę katalityczną z metalami szlachetnymi, dlatego granica między nimi bywa w praktyce zatarta.

Najważniejsze różnice

KatalizatorFiltr DPF
Zadanieprzyspiesza reakcje, które zamieniają szkodliwe gazy w mniej szkodliwezatrzymuje cząstki stałe (sadzę) ze spalin
Zasada działaniareakcje chemiczne na powierzchni pokrytej warstwą aktywną (w katalizatorach utleniających i trójfunkcyjnych są to metale szlachetne)mechaniczne zatrzymywanie sadzy w porowatych ściankach kanałów
Gdzie występujew autach benzynowych i w dieslachgłównie w dieslach; w części nowszych aut benzynowych z wtryskiem bezpośrednim stosuje się podobny filtr GPF
Eksploatacjanie wymaga regularnej obsługi, ale z czasem traci skutecznośćwymaga regularnego wypalania sadzy (regeneracji), inaczej się zapycha

Co jest pierwsze w wydechu: katalizator czy DPF?

W typowym układzie oczyszczania spalin współczesnego diesla kolejność wygląda tak:

  1. DOC (katalizator utleniający) - utlenia tlenek węgla i węglowodory, a część tlenku azotu zamienia w dwutlenek azotu, który pomaga elementom położonym dalej (Johnson Matthey, DOC).
  2. DPF - zatrzymuje sadzę; dwutlenek azotu z DOC ułatwia jej stopniowe wypalanie.
  3. SCR - przed nim wtryskiwany jest roztwór mocznika (AdBlue), a na katalizatorze SCR tlenki azotu redukowane są do azotu i wody.

To schemat ogólny, a nie reguła. Kolejność, liczba i sposób połączenia elementów zależą od silnika i producenta. Często DOC i DPF siedzą w jednej obudowie tuż za turbosprężarką, a SCR dalej, pod podłogą. Bywa też, że powłoka SCR jest naniesiona bezpośrednio na filtr - Johnson Matthey opisuje taki element jako SCRF, czyli filtr cząstek z warstwą SCR (Johnson Matthey, SCRF). Za SCR może jeszcze pracować katalizator usuwający nadmiar amoniaku (ASC). Dlatego przed zakupem części lub oceną wartości trzeba ustalić, co dokładnie siedzi w konkretnym aucie. Gdzie szukać tych elementów pod autem, pokazuje tekst gdzie jest katalizator.

Katalizator SCR i AdBlue

Katalizator SCR (selektywnej redukcji katalitycznej) odpowiada za tlenki azotu, z którymi katalizator utleniający sobie nie radzi. Do spalin przed SCR dozowany jest wodny roztwór mocznika. W spalinach rozkłada się on do amoniaku, a ten na katalizatorze reaguje z tlenkami azotu, dając azot i wodę (Johnson Matthey, SCR). Bosch, producent układów dozowania, opisuje ten płyn jako 32,5-procentowy wodny roztwór mocznika (Bosch Mobility).

Wymagania jakościowe dla tego płynu, oznaczanego jako AUS 32, określa norma ISO 22241-1. AdBlue to zastrzeżona nazwa handlowa niemieckiego związku przemysłu motoryzacyjnego VDA, a licencjobiorcy VDA produkują go w jakości określonej przez ISO 22241 i mają obowiązek nadzorować łańcuch dystrybucji (VDA QMC). BASF, jeden z producentów, podaje, że jego AdBlue zamarza w temperaturze -11°C i po powolnym ogrzaniu nadaje się do dalszego użycia (BASF). Dozowanie mocznika stosuje się przede wszystkim w dieslach i pojazdach użytkowych (Purem by Eberspächer).

Warto wiedzieć, że aktywna warstwa samego SCR to według Johnson Matthey zwykle zeolit z miedzią lub żelazem albo tlenki wanadu i tytanu, a nie platyna czy pallad. Metale szlachetne zawiera natomiast katalizator ASC, który ma warstwę utleniającą zwykle z palladu, platyny lub rodu (Johnson Matthey, ASC). JM zaznacza przy tym, że ASC bywa nanoszony strefowo razem z SCR, więc w jednej obudowie mogą się spotkać obie warstwy.

GPF, czyli filtr cząstek w benzynie

Normy Euro 6 objęły limitem liczby cząstek także samochody benzynowe z wtryskiem bezpośrednim (DieselNet, normy UE), dlatego w części nowszych aut pojawił się filtr GPF (nazywany też OPF). Bywa, że łączy on funkcję filtra i katalizatora trójfunkcyjnego (więcej w artykule o filtrze GPF): Johnson Matthey opisuje filtr GPF z powłoką, w której zwykle są pallad, platyna lub rod, który oczyszcza gazy podobnie jak zwykły katalizator i jednocześnie zatrzymuje cząstki (Johnson Matthey, TWF).

Czy DPF to katalizator?

Nie, choć część filtrów DPF ma powłokę z metalami szlachetnymi, która ułatwia wypalanie sadzy. Takie filtry nazywa się katalizowanymi (ang. catalysed soot filter, CSF). Johnson Matthey podkreśla, że ich powłoka zawiera niewiele metali szlachetnych, a jej zadaniem jest między innymi wytwarzanie dwutlenku azotu do biernego wypalania sadzy (Johnson Matthey, CSF).

Czy katalizator może zastąpić DPF i czy wolno usunąć filtr?

Nie. Katalizator nie zatrzymuje sadzy, więc wstawienie samego wkładu katalitycznego w miejsce filtra nie zastępuje jego funkcji. Poniżej wykładnia redakcji, a nie cytat z przepisu ani orzeczenie: usunięcie DPF należy oceniać tak samo jak wycięcie katalizatora. Prawo o ruchu drogowym wymaga, by pojazd nie wydzielał szkodliwych substancji w stopniu przekraczającym wielkości określone w przepisach szczegółowych (art. 66 ust. 1 pkt 3), a urządzenia zapewniające ochronę środowiska przed ujemnymi skutkami używania pojazdu były utrzymane w należytym stanie oraz działały sprawnie i skutecznie (art. 66 ust. 2). Naszym zdaniem filtr cząstek jest takim urządzeniem, więc przepis ten przemawia przeciwko jego usunięciu i trwałemu wyłączeniu, także programowemu. To wykładnia redakcji: ustawa nie wymienia filtra cząstek z nazwy, a ocena konkretnego przypadku należy do organu kontroli lub sądu. Skutki przy badaniu technicznym i kontroli drogowej opisuje artykuł czy można usunąć katalizator. Kwot kar nie podajemy, bo zależą od kwalifikacji czynu.

Objawy problemów: DPF czy katalizator?

Zapchany DPF i zapchany katalizator mogą dawać podobne objawy: spadek mocy, kontrolkę silnika, tryb awaryjny. Kilka typowych sygnałów, znanych z praktyki warsztatowej i opisów diagnostyki (to wskazówki orientacyjne, nie wynik pomiarów), pozwala wstępnie wskazać winnego:

ObjawCzęściej wskazuje naKomentarz
osobna kontrolka filtra cząstekDPFsterownik sygnalizuje nadmiar sadzy lub nieudaną regenerację
częste próby wypalania, podwyższone obroty biegu jałowego albo wentylator chodzący jeszcze po zgaszeniu silnikaDPFobjawy aktywnej regeneracji, która nie może się dokończyć
kod błędu sprawności katalizatora (np. P0420)katalizatorsterownik porównuje sygnały sond przed i za katalizatorem
grzechotanie z okolic wydechukatalizatorpęknięty lub luźny wkład ceramiczny
spadek mocy, tryb awaryjnyobarozstrzyga dopiero diagnostyka

Rozstrzyga odczyt błędów i parametrów, w tym różnicy ciśnień przed i za filtrem; Bosch opisuje czujnik różnicy ciśnień, który kontroluje stopień zapełnienia filtra cząstek (Bosch, czujnik różnicy ciśnień), oraz czujnik cząstek montowany za DPF, którego wyniki służą diagnostyce filtra (Bosch, czujnik cząstek). Objawy zużytego katalizatora opisuje artykuł o objawach awarii katalizatora, a znaczenie kodu sprawności tekst o błędzie P0420.

Regeneracja DPF a regeneracja katalizatora

To dwa różne pojęcia. Regeneracja DPF to utlenianie zebranej sadzy do gazów, głównie dwutlenku węgla. Bierna przebiega w czasie zwykłej jazdy dzięki dwutlenkowi azotu, który utlenia sadzę w niższej temperaturze. Czynną uruchamia sterownik, podnosząc temperaturę spalin; w badaniach laboratoryjnych opisanych przez DieselNet sadza utleniana tlenem spalała się szybko i całkowicie dopiero w około 600°C (DieselNet, regeneracja filtrów). Gdy to nie wystarcza, warsztaty czyszczą filtr po demontażu, co potocznie też nazywa się regeneracją.

Regeneracja katalizatora to usługa warsztatowa: czyszczenie albo wymiana zużytego wkładu w obudowie. Katalizator nie ma cyklu wypalania jak filtr. Szczegóły w artykule o regeneracji katalizatora, a sposoby domowe w tekście o czyszczeniu katalizatora.

Czy zużyty DPF ma wartość?

Zależy od konstrukcji. Metale szlachetne mogą zawierać przede wszystkim filtr katalizowany albo zespół, w którym w jednej obudowie z DPF siedzi katalizator utleniający. Filtr bez powłoki katalitycznej z założenia ich nie ma (to wniosek z budowy, nie dane producenta). Producent opisuje powłokę filtrów katalizowanych jako zawierającą niewiele metali szlachetnych (patrz wyżej), dlatego wartość trzeba sprawdzić dla konkretnego egzemplarza, najlepiej po numerze z obudowy. Jak go odczytać, wyjaśnia tekst o wycenie po numerze, a o samych metalach artykuł metale szlachetne w katalizatorze.

Najczęstsze pytania

Czy diesel z DPF ma też katalizator?

Zwykle tak. Przed filtrem lub w jednej obudowie z nim pracuje katalizator utleniający, a w wielu nowszych autach także katalizator SCR.

Czy katalizator SCR to to samo co DPF?

Nie. SCR redukuje tlenki azotu z pomocą AdBlue, DPF zatrzymuje sadzę. Wyjątkiem jest filtr z powłoką SCR (SCRF), który łączy obie funkcje.

Czy można jeździć bez AdBlue?

Bez płynu układ SCR nie redukuje tlenków azotu. Jak auto reaguje na pusty zbiornik, opisuje instrukcja obsługi danego modelu.

Czy wycięcie DPF jest legalne?

Według wykładni przyjętej w tym poradniku nie. Art. 66 ust. 2 Prawa o ruchu drogowym wymaga, by urządzenia chroniące środowisko działały sprawnie i skutecznie, a filtr cząstek uznajemy za takie urządzenie (przepis nie wymienia go z nazwy). Szczegóły w artykule o usuwaniu katalizatora.

Jak działa sam katalizator, wyjaśnia artykuł o zasadzie działania katalizatora.

Źródła

Przeczytaj także