Liczenie cząstek stałych

Liczenie cząstek stałych Adobe Stock – Damian Gretka

Ze względu na nową metodę pomiaru cząstek stałych nawet silniki wysokoprężne, które spełniają normę Euro 6/VI, nie mieszczą się w standardach dotyczących emisji spalin. Oznacza to, że można zarobić nie tylko na przeprowadzaniu testów, ale również na wymianie niesprawnych elementów układu wydechowego. Ten problem dotyczy szczególnie firmy Ford, której modele samochodów znajdują się w czołówce pod względem liczby awarii.

  • Jakie efekty, z zakresu monitorowania emisji spalin, przyniosła w Europie zmiana przepisów, która nastąpiła 1.3.2018 r.? 
  • Co nowego w obostrzeniach prawnych, nałożonych na branżę motoryzacyjną od dnia 1 lipca 2023 r.? 
  • Różnice w szacowaniu wskaźnika awaryjności – z czego wynikają? 
  • Czyszczenie filtrów DPF a przekraczanie poziomu emisji spalin – przegląd metod i wyników z rożnych państw europejskich. 

Powiedzenie Helmuta Kohla: „Liczy się to, co wychodzi z tyłu!” jest o niecały rok starsze od wprowadzonego 1 kwietnia 1985 r. testu emisji spalin i jego poprzednika – badania emisji spalin ASU (abgas sonder untersuchung). To motto przyświeca również ustawowym testom emisji spalin – przynajmniej w teorii. W praktyce nie zawsze tak było.

W Niemczech od 1 grudnia 2009 r. przez dobre 9 lat większość pojazdów nie była w żaden sposób sprawdzana pod względem emisji spalin przez warsztaty napraw samochodów ani jednostki kontrolne. Rząd zaufał przemysłowi samochodowemu i jego systemowi diagnostycznemu OBD (on-board diagnostics), zalecając tylko stosowanie elektronicznego systemu kontroli emisji spalin. Dopiero skandal z silnikami wysokoprężnymi koncernu VW uświadomił wszystkim, że był to duży błąd.

Od 1 stycznia 2018 r. właściciele pojazdów w Niemczech zostali zobowiązani do sprawdzania emisji spalin w swoich samochodach. Jak pokazują statystyki Niemieckiego Centralnego Stowarzyszenia Handlu Samochodami (ZDK), kontrola pojazdów była wykonywana, jednak po ponownym podejściu do pomiaru emisji spalin z rury wydechowej liczba stwierdzonych usterek w samochodach z silnikiem wysokoprężnym wzrosła jednak aż o 40%.

Liczba ta 9 lat wcześniej równie drastycznie spadła – to tylko tyle więc na temat wiarygodności i niezawodności systemu OBD. Może to dziwne, ale problem z emisją cząstek stałych nie występował w samochodach z silnikami Diesla Euro 5/V oraz 6/VI. Wynika to z tego, że do niedawna podmioty uprawnione do przeprowadzania testu emisji spalin wykonywały go za pomocą… dymomierzy.

Właśnie: na nic takie metody! Cząsteczki sadzy i inne stałe cząsteczki są bowiem tak małe, że technologia pomiarowa z lat 70. XX w. jest na nie nieczuła. W ten sposób przez kolejne 5,5 roku nawet wcześniej wspomniane samochody z silnikami wysokoprężnymi pomyślnie przechodziły testy emisji zanieczyszczeń – testy, które miały wykazać, że diesle są brudne.

Belgia: silniki diesla bez emisji złych cząstek 

Z dniem 1 lipca 2023 r. dla pojazdów spełniających normy Euro 6/VI nastąpił jednak zwrot akcji. Od tego dnia bowiem obowiązuje zasada zliczania cząstek stałych – nazywana również metodą PN (PN oznacza łączną liczbę cząstek stałych emitowanych z układu wydechowego pojazdu, oznaczoną ilościowo przy użyciu metod rozcieńczania, próbkowania i pomiaru).

Metoda ta miała być wprowadzona już 1 stycznia 2021 r. Patrząc na Niemcy, można się przekonać, że ta procedura liczenia cząstek rzeczywiście działa. Pozwala na wykrycie wszystkich nowoczesnych pojazdów z silnikami wysokoprężnymi, które poruszają się bez filtra cząstek stałych lub mają ten filtr uszkodzony. Albo – co też się zdarza – mają inne usterki związane z pracą silnika czy z układem wydechowym.

Belgia jest pierwszym krajem w Europie, który do 1 lipca 2022 r., kontroluje emisję cząstek z silników Diesla za pomocą zliczania ich ilości. W Królestwie Belgii, w regionie flamandzkim, testu emisji nie zdało aż 9,32% spośród wszystkich skontrolowanych pojazdów z silnikiem Diesla, które spełniały normę Euro 5/6. Jest ich tak dużo, ponieważ (jak już wcześniej wspomniano) emisyjność pojazdów jest mierzona zgodnie z normą Euro 5, we Flandrii na podstawie normy Euro 5a, a w Walonii na podstawie normy Euro 5b.

W przypadku samochodów spełniających normę Euro 6 (Belgowie testują tylko samochody ciężarowe, mierząc zadymienie spalin) wskaźnik awaryjności wynosi 4,24%. Uwaga, sąsiedzi Niemiec zdefiniowali wartość graniczną na poziomie 4-krotnie wyższym niż w Niemczech, a dokładniej na poziomie 1 000 000 cząstek! Gdyby limit wynosił 250 000, wskaźnik awaryjności wyniósłby 13,2% (Euro 5 i 6) lub 7,18% (tylko Euro 6).

Dla porównania, w Niemczech wskaźnik awaryjności we wszystkich klasach Euro (diesel < 3,5 t z OBD) wyniósł w 2022 r. tylko 5,5%. To więc naprawdę niepokojące, że w Belgii kontrolka sygnalizująca usterki MIL (malfunction indicator light) zaświeciła się w zaledwie 0,14% pojazdów, które uległy awarii!

Holandia: wiele silników diesla jest jak ser 

Pół roku po Belgach również Holendrzy wprowadzili nowoczesną procedurę pomiaru emisji spalin w samochodach z silnikami Diesla. W kraju serów i kwitnących tulipanów ok. 8000 warsztatów napraw samochodów wykorzystuje ją do testowania wszystkich pojazdów, które są wyposażone w filtr cząstek stałych (diesel particulate filter – DPF), a w niektórych przypadkach nawet modeli Euro 4/IV.

Jeśli w takich pojazdach filtr DPF został doposażony lub zainstalowany jako opcja, a samochód nie przejdzie testu emisji spalin, właściciel pojazdu może zlecić jego usunięcie. Po zdemontowaniu filtra pojazd będzie badany za pomocą dymomierza, co skutkuje wzrostem podatku. Holenderscy kontrolerzy zazwyczaj mierzą pojazdy z silnikami wysokoprężnymi Euro 6/VI za pomocą licznika cząstek stałych.

W 2023 r. zgłosili oni zastrzeżenia do ok. 6,1% pojazdów skontrolowanych za pomocą pomiarów PN. To niedużo? Nieprawda! Holendrzy również mają wartość dopuszczalną na poziomie 1 000 000 cząstek.

Szwajcaria: brak oficjalnych danych 

Również Szwajcaria od 1 stycznia 2023 r. rozpoczęła pomiary emisji zanieczyszczeń, które pochodzą z silników wysokoprężnych w samochodach osobowych – począwszy od zgodności z normą Euro 5b, a w przypadku pojazdów użytkowych i autobusów z normą Euro VI.

Jak dotąd, Szwajcarzy nie mają jeszcze żadnych oficjalnych danych statystycznych, które dotyczą wyników pomiarów. Liczenie cząstek stałych nie zostało bowiem wdrożone zgodnie z jednolitym systemem we wszystkich kantonach i jednostkach testowych.

Wskaźnik awaryjności na poziomie 15%, to wartość, którą dość często słyszę. Spodziewam się, że będzie ona maleć, kiedy tylko zostaną zlokalizowane uszkodzenia i naprawione układy oczyszczania spalin w pojazdach. Wtedy na rynku będzie mniej pojazdów z uszkodzonymi filtrami DPF – powiedział dla „kfz-betrieb” Markus Peter z AGVS (Auto Gewerbe Verband Schweiz – Szwajcarskie Stowarzyszenie Handlu Samochodami).

Firma Ford: co tam się dzieje? 

Niezależnie od tego, czy jest to Belgia, Holandia, czy nawet Niemcy, jedna marka wyróżnia się pod względem emisji szkodliwych spalin – Ford. Najbliższe miesiące pokażą, czy firma z Kolonii ma to, co potrzebne, aby być częścią kolejnego wielkiego skandalu związanego z silnikami wysokoprężnymi (więcej informacji na ten temat na końcu niniejszego artykułu).

Ogólnie, marka z błękitnym owalnym logo na grillu jest zdecydowanie na czele negatywnej listy, jeśli chodzi o zanieczyszczenia cząstek stałych. To jednak, co dla wielu jest od ostatniego lata dość nowym odkryciem, w rzeczywistości wiadomo już od ok. 1,5 roku, szczególnie w przypadku samochodów Forda.

Wprowadzenie procedury liczenia cząstek stałych w Belgii szybko spowodowało problemy, zwłaszcza z silnikami wysokoprężnymi w samochodach tej marki. Media, w tym telewizja RTL, informowały o kierowcach, którzy napotykali ogromne problemy z naprawą swoich samochodów. Zgodnie z przepisami kierowcy mieli zaledwie 15 dni na naprawę usterki związanej z emisją spalin.

Ponieważ jednak Ford i większość pozostałych warsztatów byli bezradni w obliczu tego problemu, belgijski rząd poczuł się zobowiązany do przedłużenia tego okresu – najpierw do 3 miesięcy, następnie do 12 miesięcy (natomiast od 1 grudnia 2023 r. nastąpiło kolejne przedłużenie o 3 miesiące).

Katastrofa oglądana z bliska 

Obserwując, z jakimi problemami borykają się niemieccy partnerzy Forda w kontakcie z klientami, można przypuszczać, że jest to zapowiedź jeszcze większych trudności. – Musimy zdać sobie sprawę, że znaczna część naszych klientów została pozostawiona sama sobie z pojazdami z silnikiem Diesla, które nie spełniają norm. Niektórzy producenci, w tym także firma Ford, nie zaoferowali swoim klientom konkretnego rozwiązania tego problemu – taką informacją z „kfz-betrieb” podzielił się Jean-Philippe Lombardi, rzecznik prasowy ministerstwa ds. komunikacji regionu Walonii.

W opisanych sytuacjach nawet manualna regeneracja filtra DPF nie rozwiązuje problemu. Warto też podkreślić, że niesprawność filtra dotyczy nie tylko pojazdów starszych i z dużym przebiegiem. Nawet dobrze serwisowane samochody marki Ford, które mają przebiegi znacznie poniżej 100 000 km, często doświadczają awarii układów wydechowych.

Zazwyczaj wynika ona z uszkodzenia filtra cząstek stałych. – Inżynierowie firmy Ford analizują przyczyny awarii w celu opracowania odpowiedniego technicznego rozwiązania. Dotychczas dokonaliśmy wymiany filtrów cząstek stałych w wielu pojazdach. Pokryliśmy również część kosztów ich wymiany we współpracy z dealerami naszych pojazdów – powiedział dla „kfz-betrieb” Jo Declercq, rzecznik prasowy firmy Ford w Belgii.

Odpowiedź z niemieckiej centrali Forda była podobna: badane są przyczyny występowania awarii i prowadzone intensywne prace nad znalezieniem rozwiązania technicznego. W listopadzie 2024 r. firma z Kolonii wiedziała już jednak o co najmniej 30 samochodach Ford Focus z silnikami 1.5 TDCi (wyprodukowanych w latach 2016–2018), które nie zaliczyły testu cząstek stałych – co można uznać za znaczną, ale niedoszacowaną liczbę.

Czyszczenie filtrów nie zawsze pomaga 

Z nowymi wyzwaniami będą musiały zmierzyć się niemieckie firmy, które specjalizują się w czyszczeniu filtrów DPF. Dotychczas ich głównym problemem było zatkanie się filtrów przez popiół. Teraz problemem są filtry, które nie zdały testu emisji cząstek stałych. Około 90% wszystkich zatkanych filtrów można uratować dzięki czyszczeniu. Pozostałe 10% nie ma szans na powrót do dawnej sprawności.

W wielu przypadkach rdzeń filtra DPF jest mocno uszkodzony lub nadtopiony i jego czyszczenie nie przynosi skutku. Takie uszkodzenia nie są widoczne na pierwszy rzut oka – wyjaśnił „kfz-betrieb” Mirco Ortlieb, dyrektor zarządzający Greencar GmbH, dostawcy usług czyszczenia DPF. Także w przypadku uszkodzeń filtrów DPF samochody marki Ford są na czele. Właśnie tej marki dotyczy 70% wszystkich problemów z DPF.

Pozostałe przypadki dotyczą pojazdów marek Opel i Mercedes-Benz. Sabrina Konijnenburg informuje, że firma Barten GmbH, która specjalizuje się w filtrach DPF, również zauważyła podobne problemy:
Wiele filtrów zamontowanych w samochodach marki Ford jest dosłownie przesiąkniętych sadzą. Uszkodzenie filtrów DPF w samochodach tego producenta występuje często już po przejechaniu przez nie 50 000 do 100 000 kilometrów. W przypadku samochodów innych producentów problemy z filtrami DPF pojawiają się po przejechaniu ok. 300 000 kilometrów.

Tę opinię podziela również inny dostawca usług czyszczenia filtrów DPF – Maik Schleser, dyrektor zarządzający Irosoft-Cleantech GmbH: – Dzięki zliczaniu cząstek możemy teraz dostarczać na stół warsztatowy filtry cząstek stałych z pojazdów, które mają zaledwie dwa lub trzy lata. Wcześniej to było nie do pomyślenia. Schleser twierdzi zresztą, że problemy z samochodami marki Ford nie ograniczają się jedynie do filtrów cząstek stałych: Wiele modeli Forda ma również problem z urządzeniami peryferyjnymi silnika.

Natomiast Toni Henkel z DPF-Reinigung 24 argumentuje: – Jakość filtrów DPF zastosowanych w samochodach Ford może nie być zbyt wysoka, co ilustruje wartość użytych materiałów. Filtry DPF do samochodów marki Mercedes kosztują do 200 euro, podczas gdy filtry do Fordów kosztują zaledwie od 30 do 100 euro. W samochodach firmy Ford wyraźnie występują oba problemy: z urządzeniami peryferyjnymi i samym filtrem.

Najwyraźniej więc problemem w samochodach Ford z silnikiem Diesla są nie tylko filtry, ale także osprzęt silnika spalinowego. W przypadku filtrów może się okazać, że słabe połączenie między ceramicznym rdzeniem a obudową z blachy może odpowiadać za przepuszczanie spalin. Przyczyną może być także sam rdzeń filtra (substrat), który jest perforowany, a tym samym przepuszczalny.

Również Jean-Philippe Lombardi uważa, że problemy z osprzętem silnika często wynikają z niesprawności filtrów DPF: – Silniki Forda są stosowane także w pojazdach innych producentów, które nie borykają się z podobnymi problemami. Możliwe więc, że nieprawidłowo dopasowane lub skonstruowane są komponenty układu wydechowego. Może to spowodować, że odległość między silnikiem a filtrem cząstek stałych jest zbyt duża lub niewłaściwie wyprofilowana.

Rozwiązanie zagadki ciągle bez odpowiedzi 

Niezależnie od przyczyny faktem jest, że koszt zakupu nowego filtra jest naprawdę wysoki – może wynosić nawet 3500 euro. Czasami jednak firma Ford wykazuje się wyrozumiałością. Jeśli historia pojazdu jest odpowiednia (czyli wszystkie przeglądy serwisowe były wykonywane na czas u autoryzowanego dealera Forda, samochód nie ma więcej niż 5 lat ani nie przejechał zbyt dużo kilometrów), a właściciel pojazdu wykupił odpowiedni pakiet gwarancyjny, producent może pokryć nawet do 100% poniesionych kosztów.

Takie działania są podejmowane w Kolonii – dodaje w rozmowie z „kfz-betrieb” jeden z dealerów Forda. Bez odpowiedniej polisy gwarancyjnej maksymalna wysokość rekompensaty, na jaką mogą liczyć poszkodowani klienci, wynosi jednak 50%, przy czym serwis musi zazwyczaj wyłożyć pewną kwotę. Dodatkowo stary filtr powinien zostać przesłany do firmy Ford.

Czy ma to jednak sens, biorąc pod uwagę konieczność uiszczenia 420 euro kaucji za przeprowadzenie analizy? Tylko wtedy, gdy badanie przebiegnie pomyślnie, gwarancja zostanie uznana, a kaucja – zwrócona... Firma Ford w Niemczech dopiero w kwietniu 2024 r. planuje zaprezentować rozwiązanie, które ma na celu usunięcie powyższego problemu. Czy nie będzie to jednak za późno, biorąc pod uwagę, że problem będzie liczył wkrótce 2 lata? Jakie korzyści przyniesie zapowiadane rozwiązanie?

Nowe rozwiązanie Forda może być bardzo ciekawe, jednak nie wydaje się, że problem zostanie rozwiązany poprzez instalację fabrycznie nowego filtra. Przykładowo wiele egzemplarzy samochodu Kuga (modelu, który wyjątkowo często nie zdaje testu cząstek stałych) nie zdało ponoć testu emisji spalin nawet po wymianie filtra DPF na nowy lub ledwie go zdało, uzyskując wartości na poziomie sześciu cyfr. Dla informacji: samochód Forda z silnikiem Diesla, z nowym lub sprawnym filtrem DPF emituje ok. 10 000 cząstek stałych. Oznacza to, że wiele z pojazdów, które właśnie przeszły test z nowym filtrem, ponownie „zapuka” z problemem do swoich właścicieli za ok. 2 lata.

Czy Fordowi grożą konsekwencje? 

Co zrobią w takim przypadku władze poszczególnych państw, a zwłaszcza jakie działania podejmie Komisja Europejska? – Po roku przeprowadzanych badań odnotowujemy niewielki spadek wskaźnika niezaliczonych testów cząstek stałych. Wkrótce poinformujemy Komisję Europejską o tym i o problemach niektórych producentów pojazdów z przestrzeganiem ustalonych norm emisji – wyjaśnia Jean-Philippe Lombardi z Belgii.

A jak wygląda to w Niemczech? O niedociągnięciach Forda powiadomiono już Federalny Urząd ds. Transportu Samochodowego (KBA), odpowiedzialny za takie kwestie. Według jego rzecznika dochodzenie prowadzone przez urząd musi jednak najpierw wyjaśnić, czy w autach tej marki występuje „niezgodność strukturalna”, a to może zająć trochę czasu.

Do tego momentu warsztaty w Niemczech i w innych krajach nie tylko mogą doprowadzić zanieczyszczone jednostki wysokoprężne do stanu czystości, ale i przyniosą korzyść całemu środowisku. Przy okazji „przypadkowe” koszty robocizny i marża na części zamienne mogą przynieść znaczne zyski – co jest całkiem korzystne, prawda?

WARTO WIEDZIEĆ: Ostatnie doniesienia

W Niemczech z niecierpliwością oczekuje się na pierwsze wyniki badań liczby cząstek stałych, które mimo wcześniejszych deklaracji, nie były jeszcze ogólnodostępne w momencie oddania tej publikacji do druku. Mówi się jednak o wskaźniku awaryjności, pojazdów z silnikami Diesla, który wynosi 3–4%. Byłby to więc bardzo niski wskaźnik w porównaniu z podanym przez sąsiadów Niemiec.

Przede wszystkim oznacza to, że nowa procedura przeprowadzania testów zliczania cząstek stałych działa skutecznie. Ponadto 0,5 mln samochodów z silnikami wysokoprężnymi, których filtry cząstek stałych zostały uszkodzone lub usunięte, zostało czasowo wycofanych z użytku. A to bardzo dobra wiadomość.

 

Zdaniem EXPERTaMariusz_Nowicki

Mariusz Nowicki  
Prezes zarządu HAIK Sp. z o.o.

Czy i w jaki sposób najnowsza norma emisji spalin Euro 6 / VI ma wpływ na dotychczas produkowane urządzenia do pomiaru stężenia cząstek stałych? Jakie wymagania stawiane są nowym urządzeniom?

Norma Euro 6, a nawet Euro 5 już wcześniej spowodowała, że okresowa kontrola emisji spalin pojazdów spełniających te wymagania za pomocą tradycyjnych dymomierzy optycznych była – ogólnie mówiąc – problematyczna.

Zatem już dawno temu rozpoczęły się prace nad stworzeniem narzędzia umożliwiającego taką kontrolę. Pojawiły się konstrukcje dymomierzy wysokich rozdzielczości, także kontrolujących zawartość tlenków azotu. Równocześnie z tymi konstrukcjami trwały rozmowy nad przyjęciem jednego narzędzia kontrolnego.

Aktualnie wygląda na to, że tę rolę przejmie powstały równolegle licznik cząstek stałych. Urządzenia takie stosowane są już w kilku krajach europejskich i jest wielce prawdopodobne, że będą stosowane też w Polsce jako obowiązkowe wyposażenie stacji kontroli pojazdów. Producenci wyposażenia są już gotowi na takie regulacje, a ich rozwiązanie sprawdzone zostało „w boju” na innych rynkach europejskich.

Tagi artykułu

autoExpert 06 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę