Vliv výfuku na emise: Komplexní pohled

V poslední době se neustále zvyšují požadavky, aby byla auta ekologičtější a aby co nejméně zatěžovala životní prostředí. Zásadní podíl při tom sehrávají emise.

Emise z výfuku jsou pro naše zdraví škodlivější než emise z letadel, lodí nebo z elektráren. Jsou vypouštěny v bezprostřední blízkosti lidí a na kvalitu ovzduší ve městech tak mají často největší vliv. Zhoršená kvalita ovzduší způsobuje přibližně 10 - 20x více předčasných úmrtí než dopravní nehody a stojí za růstem vážných onemocnění. Celkové roční škody ze znečištěného vzduchu odhaduje světová banka na 5% HDP.

Co vlastně vychází z výfuku?

Není jednoduché v dnešní době říct, co a jak vychází z výfuku motorů. Záleží to na neskutečném množství věcí - od typu motoru přes dodatečné úpravy emisí až třeba po okamžitou relativní vlhkost vzduchu.

Z motoru výfukovými ventily odchází směs paliva a vzduchu, ve které ještě stále dochází k reakcím. Je to extrémně složitý chemismus, při němž přichází ke slovu nejen klasická chemická rovnice H2 + O2 = 2H2O, ale do všeho ještě mluví vysoká teplota a navíc i dynamika plynů.

Nechme to stranou a protáhněme výfukové potrubí do dostatečné délky tak, aby dokázaly všechny chemické děje proběhnout, nenechávejme tohle všechno prohnat EGR ventilem, protlačit katalyzátorem, smáčet močovinou a strčme sondu do výfuku. Ten je díky své délce už dostatečně chladný, aby termické reakce neměly na chemické děje žádný vliv. Ovšem ještě musíme ale celou tuto část rozdělit na dvě samostatné kapitoly, protože zážehové a vznětové motory mají zcela rozdílnou regulaci vstupů a tedy i rozdílné výsledky.

Čtěte také: Proč turbo píská a co s tím?

Zážehové motory

Základní informací budiž vždy graf, kde na ose x je přebytek vzduchu a na ose y hodnoty emisí v ppm. Prohlédněte si graf a zjistíte, že tu máme velký problém v tom, že musíme vyvážit hned několik různých jedovatých plynů, které mají maxima / minima přesně v místě, kde ostatní mají minima / maxima.

Takže se vraťme k předpokladu, že ʎ=1, pro spalovací soustrojí řekněme ideální teoretický přebytek vzduchu, kdy se spálí všechno palivo (promiňte, minule jsme si řekli, že to čistá jednička není, ale tohle je pouze pro ukázku). Pohyb jakýmkoli směrem je stále cestou do ekologického zatracení. Když přidáme palivo při akceleraci, tak máme příliš bohatou směs s briketami CO. Když zase vytvoříme chudou směs, u které se nedostatečným odparem (tedy odebráním skupenského tepla) dostatečně neochladí spalovací prostor, tak teploty spalování vystřelí nahoru NOx. Čím chudší směs, tím se zdá, že emise jsou víc zkrocené, jenže to máme zase problémy s chodem motoru a udržením plamene.

Vznětové motory

Naftový motor je regulován ne kvantitativně jako benzínový (chceme větší výkon, nacpeme tam víc paliva), ale kvalitativně (se zatížením se mění lambda). A tak i náš graf je jiný. Sice na první pohled vypadá stejně, ale osa x (tedy lambda) znamená, že čím vyšší lambda, tím menší zatížení motoru.

Zde se dozvídáme, že produkce nespálených uhlovodíků a oxidu uhelnatého relativně zvládnutou emisí, protože mají dostatek vzduchu při spalování (pracují vždy s přebytkem vzduchu). Hlavním problémem jsou tak produkce pevných částic (PM) a oxidů dusíku (NOx).

Jenže to také není stejné v celém rozsahu zatížení. Labyrint emisních záhad pak ještě vynásobte takovými proměnnými, jako je předstih zážehu (u zážehových motorů) nebo počátek vstřiku (u zážehových i vznětových motorů). Například při zdvojnásobení předstihu zážehu (třeba ze 20° na 30°) a ʎ=1 se zdvojnásobí i emise NOx, ovšem zase výrazně klesá specifická spotřeba paliva.

Čtěte také: Problémy s výfukem: Co dělat?

Tenhle problém se tak musí řešit jinak. Jak všichni víte, řeší se právě dalšími redukčními činiteli, které se ve výfukovém potrubí snaží emise pořádně vyčistit, spálit, deaktivovat, zachytit. A pak najednou tu máme tabulky emisních limitů a v nich se vyskytuje CO2, o kterém jsme se tady vůbec nebavili, protože se jedná vlastně o produkt dokonalého spalování. Jenže kde v motoru najdeme dokonalé spalování?

Technologická zlepšení pro snižování emisí

Zásadní technologické zlepšení přišlo ze Švýcarska, kde vznětové (naftové) motory stavebních strojů v tunelech začaly být osazovány filtry částic. Technologie se osvědčila a již přes deset let je montována na všechny nákladní automobily a autobusy v USA a poslední dobou též v EU.

Filtry vypadají jako tlumič výfuku a také tuto roli zastávají lépe než klasické tlumiče, jejich hlavní role je ale zachycování částic, které motor vyprodukuje. Uvnitř je porézní keramické těleso s mnoha kanálky, které jsou otevřeny buď směrem ke vstupní nebo výstupní straně. Výfukové plyny vtékající vstupními kanálky procházejí porézními stěnami do sousedních kanálků, kterými odtékají. Částice se přitom zachytávají v houbovité přepážce.

Protože částice jsou převážně uhlík (často nazývaný „saze”), odstraňují se tím, že se pravidelně při vyšší teplotě spálí. Relativně malé množství nespalitelných zbytků ve filtru zůstává, dříve bylo nutné každoročně filtr čistit, nyní se od této praxe upouští a požaduje se použití paliva i oleje s nízkým obsahem popele. Pro dočasné instalace, například kamion zajíždějící do skladiště, se používají jednorázové papírové filtry.

Za normálních okolností filtr vydrží tak dlouho jako motor. Problémy nastávají v případě, že do filtru přichází příliš mnoho částic - zpravidla z důvody závady na motoru, nadměrného opotřebení, nebo neodborného zásahu. Tím bývá často snaha přenastavit motor na vyšší výkon tím, že se do motoru přivede více paliva, aniž by bylo zároveň zajištěno, že se odpovídajícím způsobem zvýší množství vzduchu, aby toto palivo navíc mohlo shořet.

Čtěte také: STK a nerezový výfuk

Problém také nastává v případě, kdy ve filtru se nahromadilo příliš popele, často z důvodu nadměrné spotřeby oleje, nesprávného druhu oleje, či vysokého obsahu minerálů v palivu. Biopaliva, jsou-li palivové kvality, zejména mají-li velmi nízký obsah draslíku, sodíku, fosforu a dalších látek, pro filtry zpravidla nepředstavují problém, naopak, částic je méně, a jsou reaktivnější a spalují se při nižších teplotách.

Oxidy dusíku lze relativně snadno likvidovat v třícestném katalyzátoru pomocí nějakého hořlavého plynu (vodík, uhlovodíky, oxid uhelnatý) s přítomností pouze malého množství kyslíku, po několik desetiletí se tak děje u benzinových motorů. U naftových motorů, které vždy pracují s relativně velkým přebytkem vzduchu, je nutné použít selektivní redukční katalyzátor (SCR). Nejčastěji se jako redukční činidlo používá amoniak, který je ovšem riziková látka, proto se tvoří až ve výfukovém potrubí rozkladem močoviny.

Močovina se skladuje rozpuštěná ve vodě při koncentraci 30-31 %, při které je bod tuhnutí nejnižší. V USA se ustálilo obecné označení „diesel exhaust fluid” (DEF), v EU obchodní označení „AdBlue”. Je-li dosaženo dostatečné teploty výfukových plynů, řídící jednotka vypočte (či odhadne) množství NOx produkované motorem a poměrně složitým způsobem vypočte (či odhadne) požadované množství AdBlue, které je potřeba nadávkovat speciálním vstřikovačem do výfukového potrubí před SCR katalyzátor.

Mnohé motory snímačem, který vypadá jako snímač kyslíku u benzinových motorů, měří koncentrace NOx na vstupu do SCR, a případně též koncentrace NOx za SCR, čímž se výpočet citelně zpřesňuje. Dalšími způsoby snižování NOx jsou zpoždění spalování zpožděním časování vstřikování paliva u naftových motorů, recirkulace výfukových plynů, a zásobníkové katalyzátory, které dočasně ukládají NOx a pomocí paliva je pravidelně redukují. Ty jsou však využívány prakticky výhradně u osobních automobilů.

Zatímco všechny uvedené způsoby u naftových motorů spíše zvyšují spotřebu paliva, SCR katalyzátory umožňují naopak motor naladit tak, že spotřeba paliva a emise částic jsou spíše nižší, protože o takovýmto nastavením výrazně zvýšené emise NOx se postará SCR. Spotřeba AdBlue je několik procent spotřeby paliva, a nedoplňujeme-li AdBlue ze „značkových” lahviček prodávaných některými výrobci automobilů, ale na čerpací stanici, kde je cena kolem osmi korun za litr, náklady na AdBlue jsou okolo jednoho procenta nákladů na palivo - tedy výrazně nižší než úspora paliva, kterou SCR katalyzátory umožňují.

Protože ve městech se pohybuje poměrně velké množství stavebních a různých dalších pojízdných strojů, byly zpřísněny emisní normy i pro nesilniční motory - tedy takové, které pohánějí mimo jiné zemědělské, lesnické a stavební stroje, říční plavidla a lokomotivy. U naftových motorů Euro Stage IV tedy můžeme nalézt, v různých obměnách, místo tlumiče výfuku oxidační katalyzátor a filtr částic, a obdobně velký SCR katalyzátor. Před filtrem částic může být vstřikovač paliva nebo hořák, který zvyšuje teploty výfukových plynů, a před SCR katalyzátorem vstřikovač AdBlue.

Filtr částic bývá osazen snímačem tlakové ztráty na filtru a teploty výfukových plynů, před a/nebo za SCR katalyzátorem pak může být snímač NOx. Alespoň nějaký pokrok lze očekávat i u dosud opomíjených malých benzinových motorů - lepší spalování, vstřikování paliva i oleje, ekologičtější paliva - nicméně osadit například motorovou pilu elektronickým vstřikováním paliva, snímačem kyslíku a třícestným katalyzátorem, by bylo, pokud vůbec technicky proveditelné, velmi nákladné.

Je možné, že emise na vzdáleném venkově na poli nikomu příliš nevadí, ale v areálu zemědělského podniku, v průmyslových areálech, a zvláště pak v halách a dalších vnitřních prostorech a ve městech již své škody napáchat mohou. Katalyzátory a filtry částic jsou výrazně levnější než náklady na léčbu a další škody na zdraví, a ve většině případů výrazně levnější než jakákoli jiná alternativa.

Vliv jízdního režimu na emise PAU

Článek se zabývá vlivem jízdního režimu na emise polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) z výfukových plynů osobních automobilů v reálném silničním provozu. Měření byla realizována na vozidlech různých emisních kategorií a konstrukčních typů motorů, přičemž odběr vzorků probíhal na trase zahrnující městský, příměstský a dálniční provoz. Pozornost byla věnována zejména PAU vázaným na pevné částice, jejichž koncentrace byly analyzovány v závislosti na dynamice jízdy v různých jízdních režimech.

Výsledky ukazují výrazné rozdíly v emisních profilech v závislosti na jízdním režimu a emisní normě, což má významné důsledky pro hodnocení environmentálních dopadů dopravy a návrh efektivních opatření ke snižování emisí škodlivin z reálného provozu.

Citace: Poul, A., Špička, L.: Vliv jízdního režimu na emise polycyklických aromatických uhlovodíků z výfuku vozidel v reálném provozu. Silniční obzor r. 87, číslo 1, 2026.

Měření emisí a aditiva

Každý motor má v technickém listu stanovené maximálně povolené limity emisí. V případě naftových motorů se jedná o parametr součinitel absorpce, který je známý jako kouřivost. V případě benzínových motorů se měří jiné parametry než u naftových motorů, a to hodnota lambdy, oxid uhelnatý, nespálené uhlovodíky, oxid uhličitý a také proces měření emisí je naprosto odlišný než u dieselových motorů.

Jak už víme, od r. 2019 byly zpřísněné nejen emisní normy, ale i samotný proces průběhu měření emisí. Každé certifikované pracoviště musí kamerově snímat přistavené vozidlo i proces měření emisí.

Samotný proces měření probíhá následovně. Pokud je to možné, měřící zařízení emisí se připojí přes OBD konektor na řídící jednotku auta, aby bylo možné ověřit aktuální teplotu oleje, maximální otáčky, případně další potřebné parametry. Kouřivost se měří při maximálních otáčkách, takže musíte počítat s tím, že motor auta se bude několikrát vytáčet do maximálních otáček i nad 5000 ot/min. Korektní měření zároveň probíhá tak, že se pedál sešlápne naplno, ne plynule. Měří se i čas, za který se dosáhnou stanovené maximální otáčky.

Do výfuku se vloží snímač, který měřícímu zařízení zasílá naměřené údaje. Na jedno měření může být potřebné sešlápnout plynový pedál 3 až 5krát v závislosti na tom, jaké hodnoty se naměřily, protože mezi jednotlivými naměřenými hodnotami je stanovená maximální odchylka. Pokud vozidlo neprošlo prvním měřením, technik je podle stanovené metodiky povinný provést opakované měření emisí. Pokud auto při opakovaném měření vyhovuje stanoveným normám kouřivosti, auto projde testem emisí.

Na certifikovaném pracovišti pro měření emisí jsme testu podrobili dvě auta a to Škoda Octavia 2002, 1,9 TDI 81 kW a Alfa Romeo 159 1,9 TDI 110 kW r. v. 2007. Testování proběhlo 2x. Poprvé nás zajímalo, zda obě auta projdou na STK emisemi. Test emisí proběhl standartním způsobem s dobře zahřátým motorem. Druhé měření jsme provedli po nalití aditiva JLM Diesel Extreme Cleaner do 50 l nafty a nájezdu cca 200 km.

Z přiložených záznamů měření emisí je vidět naměřené hodnoty. U Octavie byla výsledná kouřivost 1,13. V tomto případě by auto neprošlo emisemi, protože podle technického listu je stanovená maximální hodnota kouřivosti 1. Potom, co jsme do nafty nalili aditivum a najezdili cca 200 km, byla výsledná kouřivost 0,88. V případě Alfy mělo první měření relativně dobrou hodnotu, ale ani v tomto případě by testem emisí neprošlo, protože maximální stanovená hranice je 0,51 a naměřeno bylo 0,58. V tomto případě je také důležité podotknout, že majitel se o auto dobře stará a motor je zvyklý na svižnou jízdu ve vysokých otáčkách. Po nalití aditiva a v tomto případě naježdění jen cca 130 km ukázalo opakované měření emisí hodnotu 0,51.

Měřená Alfa Romeo 159 už má filtr pevných částic DPF. Pokud se během testu emisí spustí regenerace DPF, není možné v testu pokračovat, protože hodnoty budou zkreslené v důsledku vypalování filtru DPF. Pokud není zároveň emisní zkouška ukončená, není možné opustit pracoviště emisní kontroly, aby byly splněny všechny zákonné podmínky správného postupu při emisní zkoušce.

V případě velmi časté regenerace filtru částic DPF (100-200 km) nebo v případě, že auto jezdí hlavně ve městě, kde nedosáhne dostatečně vysokou teplotu na úplné dokončení regenerace, doporučujeme použít patentovanou přísadu do nafty JLM DPF Cleaner, která oproti jiným přípravkům obsahuje prvky platiny a ceru.

Aditivovaná nafta skutečně vylepší emise a může reálně pomoct projít emisemi. Je ale potřeba na aditivované naftě najezdit aspoň 100 km. Pro dosažení nejlepšího výsledku doporučuje výrobce aditiva jezdit aspoň 30 min v otáčkách nad 3000 ot/min.

Takže před STK a měřením emisí je nejlepší přidat do plné nádrže (nebo aspoň do 50 l) extrémní čistič palivového systému JLM a projet se po dálnici, aby bylo motor možné držet ve vyšších otáčkách. Je ale důležité podotknout, že žádná přísada do nafty nevyřeší technický problém v motoru.

Nerezové výfuky a emise

V našem světě aut si tedy můžete koupit například tlumiče, které vydrží déle. V nabídce aftermarketových výrobců dílů jsou také čepy řízení nebo silentbloky s delší životností, než s jakou počítal výrobce vozu. Z této sféry jsou také nerezové výfuky.

Často je životnost nerezového výfuku delší než auta samotného. Další výhodou je plnější zvuk motoru.

„Výrobce zpravidla používá průměr trubky dva palce, zatímco my používáme trubky o průměru 2,5 palce, což snižuje zpětný tlak výfukového systému. Už podle toho, co slyšíte, je vám jasné, že o nerezovém výfuku budou uvažovat spíš fandové aut. Takoví, kteří si pořídili vůz jako hobby. Spíš než běžní uživatelé ocení něco jako rychlejší odezvu plynu, lepší zvuk i delší životnost.

Jenže co na to stanice technické kontroly? Projdeme s nerezovým výfukem? Nezvýší se vypouštěné emise? Také plnější zvuk je plně v mezích daných zákonem. „Zvukový projev není totožný se zvukovým projevem originálního nastavení vozidla. Při běžné jízdě a volnoběžných otáčkách řidič v kabině vozu nezaznamená žádnou změnu.

Za kvalitnější nerezové výfuky si budete muset připlatit. Ceny levnějších jsou velmi blízko cenám ze seznamu originálních náhradních výfuků výrobce vozu - například cena nerezového výfukového systému pro Octavii 1,9 TDI je včetně dvou svodových trubek, tlumiče i spon kolem 9,5 tisíce korun, to je proti tradičním aftermarketovým výfukům navýšení zhruba o 2 až 2,5 tisíce.

Emise a imise

Bohužel se stále objevují články a televizní příspěvky, kdy se politici, komentátoři a skoro odborníci předhánějí v tom, jak budou hlasitě objevovat děsivé účinky emisí ve vzduchu na lidské tělo a nabádat světové orgány, aby zakročili proti imisím produkovanými automobily.

Pojďme si srovnat názvosloví. EMISE je konečný produkt spalování, který vychází z výfuku. Jde o výsledek chemických reakcí, které v našich potřebách již prošly hmotově-bilanční nebo reakčně-kinetickými posttermickými přeměnami. Srozumitelně - to je to, co vychází z výfuku. IMISE pak jsou emise, které se dostaly do ovzduší, zde se spojily s kapkami deště, prošly dalšími reakcemi slunečním zářením, statickou elektřinou, zareagovaly s dalšími chemickými částečkami a dostaly se do životního prostředí (půdy, vody, vzduchu i člověka). Imise se tedy nerovnají emisím.

tags: #vliv #výfuku #na #emise

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce tříděním textilního odpadu
• Mzdy v agentuře ochrany přírody a krajiny ČR
• Komplexní služby čištění odpadu Borohrádek
• Prevence sesuvů půdy
• Ucpaný odpad u dřezu: řešení