Aktuálním tématem současnosti jsou čím dál přísnější požadavky na ochranu klimatu, ke které by měly přispět také vznikající normy na budoucí emise nově vyráběných a homologovaných silničních vozidel. Soudobé legislativní požadavky jsou souhrnně označované pojmem Euro 6 (pro osobní a lehká užitková vozidla) nebo Euro VI (pro nákladní vozidla a autobusy).
V případě traktorů je užíváno označení stupeň V (nebo Stage V), který však technologicky odpovídá silničním (těžkým) motorům Euro VI. Obdobná logika označování „o stupeň výš“ bude tedy patrně platná i v případě nových norem Euro 7/VII, resp. Stage VI.
Kontinuální vývoj technických opatření ke snižování emisí
Vzhledem ke zpřísňování emisních nároků je jasné, že vývoj technologií pohonných řetězců bude muset intenzivně pokračovat. Zcela zásadním problémem rovněž zůstává minimální doba pro implementaci takových opatření, která je v přímém rozporu s délkou vývojového cyklu vozidla - ten obvykle trvá 5 až 7 let. Evropská komise přitom počítá s náběhem regulace již v roce 2025.
Mezi klíčové oblasti patří:
- studený start motoru a velmi krátké jízdy (dodatečné systémy pro ohřev, vč. katalyzátorů, popř. pomocí oxidačního katalyzátoru ASC/CUC v kombinace se systémem sekundárního vzduchu).
- nasazení čistě elektrických pohonů pro osobní a lehká užitková vozidla, popř. využívání nových druhů uměle připravených uhlovodíkových paliv (hydrogenovaný rafinovaný olej, dimetyleter, etanol...
- perspektivní pohon H2, v čisté podobě do palivových článků (pro elektrické, resp.
Poznámka: za studený start se obvykle považuje spuštění motoru s teplotou motoru (chladiva) nižší než 40 °C.
Čtěte také: Knihy a názory Miroslava Trnky na klima
Návrhy a limity Euro 7/VII
Přestože stále chybějí jasně definované požadavky budoucích norem úrovně Euro 7/VII, z dostupných informací lze usoudit, že přicházejí v úvahu různé scénáře možného zpřísnění emisních limitů, z nichž některý může být zvolen jako základ pro Euro 7/VII.
V kontextu je vhodné připomenout současné limity Euro 6/VI, kde v případě NOX u osobních vozidel činí 80 mg/km a v případě užitkových vozidel s naftovým motorem činí 460 mg/kWh (pro dynamický měřicí cyklus WHTC). Z výše uvedeného je tedy zřejmá snaha o drastické snížení limitů škodlivin (i těch ostatních - CO, HC, PM/PN…) v horizontu několika málo let.
Zároveň se předpokládá anulování současného existujícího rozdílu mezi konstrukčně srovnatelnými typy lehkých vozidel (především mezi M1 a N1). Kategorizace lehkých a typicky užitkových vozidel může nastat na základě jiných klíčových údajů - maximální technicky přípustné hmotnosti (namísto provozní jako v současnosti) a poměrového ukazatele systémového výkonu pohonného agregátu vůči této maximální hmotnosti.
V případě osobních automobilů (Euro 7) navíc hrozí zpřísnění při RDE, kdy by se tzv. faktor shody (conformity factor, CF) snížil u NOX na možná jen 1,32 (z dnešních 1,43), anebo se zcela odbourá, navíc s možným rozšířením okrajových podmínek RDE (nižší minus teploty, vyšší zatížení vč. jízdy s přívěsným vozíkem atp.), což by znamenalo stejné limity pro reálnou jízdu jako pro emisní laboratoř.
Zároveň při tom bude nutné konstrukčně řešit protichůdné požadavky včetně extrémních situací (viz úvod článku): start a jízda vozidla za nízkých teplot (při minusových teplotách hrozí riziko „zamrznutí“ SCR), vysoké zatížení při nízkých teplotách s neohřátým aftertreatmentem (navíc v kombinaci s možným připojením přívěsu nebo jízdou ve vyšší nadmořské výšce), možné omezení použití ochranných strategií proti poškození motoru apod.
Čtěte také: Vše o emisních normách
Různé technologie následného zpracování výfukových plynů pracují na různých principech a každá má své výhody a nevýhody - bude nutné řešit také problémy se sekundárními emisemi škodlivin (např. problematické snižování NH3 u benzinových motorů nebo N2O / skleníkový plyn u vznětových motorů).
Zároveň se očekává také zvýšení nároků na zaručenou emisní životnost: v případě osobních automobilů na 240 tisíc km (z dnešních 160 tisíc km) nebo 15 let; u užitkových (kat. N3) na 1 200 tisíc km (z dnešních 600 tisíc km).
Z technického pohledu se však jeví nezbytné, aby při stanovení nových emisních limitů byly zohledněny možnosti současné měřicí techniky vč. existující nepřesnosti měření způsobené metodou měření, způsob stanovení emisních limitů (odvislý např. od kategorie vozidla, použitého paliva) i fakt, že nastavené limity se budou uplatňovat při kontrolních ověřovacích měřeních z hlediska stability parametrů sériově vyráběných vozidel a jejich pohonných agregátů.
Již dnes se u mnoha měřených veličin nových typů pohonů naměří tzv. V každém případě se nejméně v regionu EU očekává aplikace určitých restrikcí (motivátorů) stran regulace spotřeby paliva a produkce CO2, minimálně co se týká velkosériových výrobců vozidel; nelze vyloučit ani určitá omezení nebo finanční stimulátory na straně koncových uživatelů (provozovatelů) vozidel pro postupně všechny kategorie silničních vozidel.
Proklamovaná strategie současných lídrů Evropské komise a jejich odborných pracovních skupin zůstává nadále stejná s cílem provozovat v členských zemích od roku 2050 uhlíkově neutrální silniční dopravu.
Čtěte také: Více o pamětních emisích
V odborných kruzích se objevují názory, že je nutné zvýšit tlak také na snižování ostatních skleníkových plynů - metanu CH4 a oxidu dusného N2O, které mají násobně vyšší skleníkový účinek než proklamovaný CO2. Lze tedy předpokládat, že bude kladen důraz na měření a možné limitovaní uvedených „škodlivin“, ať už je jejich původ ze spalování paliva (CH4), nebo jako sekundární emise aftertreatmentu (N2O).
OBD a OBM v normách Euro 7/VII
V rámci nových norem Euro 7/VII se rýsují i další nadstavbové požadavky na funkce OBD (on board diagnostic), přičemž OBD zůstane klíčovým prvkem vnitřní diagnostiky za účelem sledování emisně relevantních funkcí a monitorování pravděpodobných příčin jejich neshody, pakliže se vyskytne. Nicméně jeho konstrukční softwarovou nadstavbou bude zřejmě funkce on board monitoring (OBM), která zajistí potvrzení shody s plněním emisního limitu po dobu provozování vozidla.
Kromě funkcí spadajících pod OBD by tak z funkce OBM mělo být možno získat informace o tom, zda je vozidlo technicky způsobilé k emisnímu kontrolnímu přeměření (pomocí speciálního sdělovače TCI - testing conformity indicator), zda má vozidlo fyzicky odpovídající spotřebu paliva (pomocí funkce OBFCM - on board fuel consumption monitoring) nebo zda nebyly provedeny nežádoucí zásahy do továrního nastavení (chiptuning, který by neměl být již vůbec proveditelný, a tak se i zde objeví nová opatření na „cybersecurity“).
Rámcovým cílem zákonodárců pak může být i snaha o sdílení emisního stavu vozidla směrem ke státním kontrolním a dozorovým orgánům, případně oprávněnému zástupci výrobce vozidla, poskytovaného v reálném čase.
Funkce OBM bude patrně využívat signály řízení motoru a senzory primárně určené pro OBD. S jeho vývojem se však předpokládá doplnění o detailnější analýzu emisních škodlivin, kritické jsou z pohledu zákonodárců, i zde zejména NOX a PN (počet částic, tj. nad rámec hmotnostní zaplněnosti filtru pevných částic, ať už u benzinových, nebo naftových vozidel).
K tomu budou muset být použity odpovídající snímače koncentrací těchto látek ve výfukovém potrubí - O2 (širokopásmová lambda-sonda), NOX, PM (dnes standardně na bázi diferenciálního tlaku filtru dpf a teplot) a dále také NH3 (podobně jako NOX dnes), počet částic PN (s novými principy měření - odporové, elektrostatické, tzv. diffusion charger nebo laserové), výhledově také škodlivin CO, HC, popř.
Geofencing
Poměrně novým tématem, které se do některé legislativní podúrovně Euro 7/VII může dostat, je také funkce tzv. geofancingu (s využitím konektivity vozidel). Jedná se prakticky o vlastnost vozidel v souvislosti se zónou/regionem, do kterého tyto vozy budou vjíždět.
Funkce umožní včas nastavit jízdní režim např. v čistě elektrickém módu při vjezdu do centra měst, regulaci rychlosti jízdy pomocí adaptivního tempomatu, prediktivní nastavení chování energetického řetězce vozidla v závislosti na zvolené (a satelitem sledované) jízdní trase, případně i budoucí sdílení informací mezi jednotlivými vozidly apod.
Aktivace geofancingu pro správnou ekologicko-energetickou funkci pohonného agregátu bude logicky umožněna při splnění některých nezbytných podmínek, zejména nechybových údajů z OBD a dostatečným stavem nabití trakčních akumulátorů, příp. Ing.
Testování emisí v praxi: Syntetická nafta HVO100
Redakce Aktuálně.cz a Hospodářské noviny realizovaly test syntetické nafty HVO100 ve zkušební laboratoři a porovnaly výsledky s běžnou naftou. Využily se k tomu dva vozy - dvacetiletá Octavia s 1.9 TDI a moderní ekvivalent s dvoulitrovým dieselem. Zjistili jsme, jestli má palivo vyráběné z odpadků rozdílné výfukové emise a zda se to projeví při návštěvě na Stanici měření emisí.
Redakce porovnala syntetickou a běžnou naftu přesným měřením na emisní válcové zkušebně TÜV SÜD Czech. Zkouška proběhla pod dohledem inženýra Luboše Trnky.
Do testu nastoupila nejprve starší Škoda Octavia 1.9 TDI 77 kW, jejíž motor splňuje emisní normu Euro 3. Vůz je bez filtru DPF, systému katalytické redukce a podobných moderních vymožeností, které se snaží zachytit co nejvíce nečistot ve výfukových plynech. Naproti tomu červená Škoda Octavia 2.0 TDI 110 kW je veskrze moderní. Vůz splňuje normu Euro 6 a stihl zatím najet jen necelých 16 tisíc kilometrů.
Každé z aut bylo testováno tak, jako by měla projít reálnou homologací, a následně udělali zkoušku, která se standardně provádí opacimetrem na SME. To vše vždy dvakrát - nejdřív s klasickým palivem, které jsme vyjeli, a pak jsme po propláchnutí soustavy syntetickou naftou natankovali plnou nádrž HVO100 a zkoušku provedli podruhé.
Vypočítaná spotřeba se totiž s HVO100 snížila. U "staré" Octavie po opětovném dotankování jsme podle údajů počtu najetých kilometrů dle tachometru došli k snížení o 0,5 litru. V případě "nové" byl rozdíl 0,4 litru.
Výsledky testování HVO100
"Během testů jsme došli k závěru, že HVO100 vykazuje nižší koncentraci škodlivin z uhlovodíkového řetězce, tedy CO, CO2, HC (uhlovodíky). Ukazuje se, že vyšší výhřevnost paliva skutečně vede k tomu, že spotřeba je nižší, a to zhruba o tři deci.
"V každém případě ale HVO100 rozhodně nevykazuje zhoršující se trend u sledovaných škodlivin z výfuků vozidel. Naopak díky tomu, že jsme sledovali jak moderní vozidlo s filtrem pevných částic, tak starší bez filtru, které splňuje nižší emisní kategorii 3, rozdíl v pevných částicích PM byl značný, zhruba jeden miligram na kilometr," hodnotí výsledek Trnka a pokračuje: "V kouřivosti nicméně nebyly velké rozdíly, i když u starší Octavie se ukazuje, že HVO100 může skutečně mírně vylepšit měřené výsledky na emisních kontrolách."
Naopak u moderní Octavie nebyl rozdíl v naftách skoro vůbec patrný. Příčinou je částečně určitě i to, že moderní motor si díky přípravě směsi hoření a úpravou spalin díky katalyzátorům, filtrům pevných částic, katalytickou redukcí a podobně umí plyny už dostatečně očistit od nečistot.
Palivo má tak z pohledu inženýrů ze zkušební laboratoře potenciál. "Ukazuje se, že HVO100 produkuje méně škodlivin, jako jsou CO, CO2 a HC.
Dopady nových norem na automobilový průmysl
Chystané další zpřísnění emisních norem označované jako Euro 7 od roku 2025 může znamenat zánik velké části aut se spalovacím motorem i snížení zájmu o nové vozy.
Pro výrobce je další drastické zpřísňování podmínek nerealistické a navíc neodpovídá pěti až sedmiletému cyklu uvádění nových vozů na trh. Ačkoliv začátkem dubna došlo podle neoficiálních informací ke zmírnění původních návrhů, požadavky zůstávají podle výkonného ředitele sdružení Zdeňka Petzla nadále velmi přísné. Návrhy předpokládají velmi nízké emisní limity, které by měly být zároveň dosaženy za mnohem přísnějších podmínek měření v reálném provozu.
"Pakliže by EU svým nařízením od roku 2025 de facto zakázala prodej nových automobilů se spalovacími motory, lze očekávat, že trh se zachová přesně opačně, než je kýžený efekt. Největší riziko existuje pro malé vozy ve třídě A0, kde reálně hrozí ukončení jejich prodeje v EU, což způsobí, že se vozidla stanou nedostupná pro určitou skupinu lidí. Řada uživatelů tak spíše prodlouží používání svých stávajících vozidel se spalovacím motorem, než by vydali vysoké částky za náhradu v podobě elektromobilu," podotkl Petzl.
Současné limity v rámci Euro 6 pro spotřebu paliva, respektive emise CO2, již dnes podle něj výrazně zasahují do nabídky automobilek a znamenaly ukončení výroby některých modelů.
Podstatných výsledků by podle výrobců mohlo být dosaženo podporou obměny vozového parku bez drastických zásahů jdoucích proti reálným možnostem jednotlivých firem i spotřebitelů.
"K dosažení klimaticky neutrální mobility je třeba vzít v úvahu také ostatní možná řešení. Vedle elektromobility také syntetická paliva pro stávající spalovací motory a dále pracovat na jejich vylepšování. Nevytlačovat je nepřímo novou normou z trhu," dodal reprezentant Bosch v ČR Milan Šlachta.
Připravované normy Euro 7 nejenže zpřísňují současné limity a rozšiřují seznam sledovaných škodlivin, ale do hry vstupují rovněž přísnější metody či dokonce sjednocení limitů pro měření v laboratořích i v reálném provozu. První návrhy také například počítaly se zařazením extrémních hraničních podmínek testování v rámci mnoha jízdních podmínek, tedy i při tzv. studeném startu, jízdě do kopce s přívěsem, za velmi nízkých teplot a podobně.
Všechny tyto aspekty by pak prakticky vylučovaly spalovací motory z dalšího možného využití.
"Pro výrobce to vše pochopitelně znamená nutnost dalšího vývoje spalovacího motoru. (...) Zároveň s tím existuje potřeba v co nejširší míře využívat rekuperaci energie pro zlepšení energetické bilance dopravního prostředku.
tags: #tuv #trnka #emise #motory #hodnoceni
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]