Doprava

Euro 6 - Čistému vše čisté!

Milan Olšanský 09.11.2010 00:49

Technika 42934

Na jedné straně legislativa, na druhé straně výrobní náklady a konečně na straně třetí zákazník. Boj se zdánlivě vede o čistotu životního prostředí. Výsledkem však je „obchodní případ“, který nakonec někdo zaplatí. Kdo myslíte, že to bude?

Mluvíme o emisních normách uplatňovaných v provozu těžkých nákladních vozidel se vznětovými motory. Již dnes, kdy v Evropě nelze prodat nové nákladní vozidlo tohoto hmotnostního segmentu aniž by bylo vybaveno motorem splňujícím exhalační normu Euro 5, jsou škodliviny v jeho výfukových plynech sotva měřitelné.Evropská komise, parlament a legislativní síly jednotlivých členských zemí však půjdou s pravděpodobností hraničící s jistotou, ještě podstatně dále. Během dvou let (2012/2013) by měly být uplatněny další, ještě přísnější, emisní normy, v logice věci označované jako Euro 6.Oxidy dusíků, populárně zvané „noxy“ budou staženy o 80 % a emise pevných částic (PM) budou redukovány o 50 %. Půjde s velkou pravděpodobností o první emisní normy u nichž bude poprvé přesně vymezeno množství PM tedy sazí či polétavého popílku, jak kdo chce.

Škodlivé emise
Při dokonalém spalování uhlovodíkového paliva (drtivá většina všech v současnosti používaných paliv se skládá z různých uhlovodíků) by vznikl oxid uhličitý (CO2) a voda (H2O). Je ovšem technologicky nemožné vyrobit pohonné hmoty bez nežádoucích přísad, které se v konečné fázi podílejí na nedokonalém hoření a vzniku škodlivých plynů. Vedle toho vzduch neobsahuje pouze kyslík (O2), který je pro hoření nejdůležitější, ale také zejména dusík (N2, až 4/5 toho co dýcháme a také samozřejmě jde do motoru je dusík), oxid uhličitý a některé další plyny. Spalování je tak částečně nedokonalé, což má za následek vznik škodlivých plynů. Výfukové plyny vznětového motoru jsou tvořeny 66 % N2, 12 % CO2, 11 % H2O, 10 % O2 a méně než 1 % inertních plynů. Substance klasifikované jako znečisťující škodliviny se na celkovém objemu výfukových plynů podílí následujícími zlomky procent: 0,11 % NOx, 0,09 % CO, 0,06 % HC a 0,05 % PM. Na první pohled to vypadá, že jde o drobnost.

U vznětových motorů byly největším problémem sloučeniny síry, které se řadí mezi jedovaté. Ovšem nejvíce na odiv jsou dnes, právě pomocí stále se utahujících emisních norem Euro, stavěny oxidy dusíku NOx a pevné částice. „Noxy“ jsou nepříjemné z toho důvodu, že N2 se sice za normálních podmínek chová jako inertní plyn. To, že vznikají jeho oxidy je následek obrovských teplot a tlaků, kterými v rámci spalovacího procesu prochází. O to složitěji jdou NOx odbourat. Saze, polétavý popílek, pevné částice – PM – již jen vyslovení samotného názvu této škodliviny navozuje atmosféru strachu z možných rakovinných bujení. Stejný význam pro zdraví lidí a živých organismů mají tzv. volné uhlovodíky HC, zatímco oxidy uhlíku jsou v případě CO jedovaté a v případě CO2 plynem s tzv. skleníkovým efektem.Odbourání oxidů síry je řešeno rozhodnutím a dodržením nařízení EU o zavedení tzv. ULSD (Ultralow sulfur diesel) motorové naftě, která měla v konečném stádiu v roce 2009 obsahovat maximálně 10 ppm síry. ULSD se stala evropským a severoamerickým standardem na čerpacích stanicích během let 2006 až 2008. Toto sdělení je velmi důležité. Bez tohoto kroku by nebylo možné dále zpevňovat emisní normy

Konstrukce motorů
Technické řešení vznětového motoru emisní specifikace Euro 6 je pro finální výrobce těžkých nákladních vozidel poměrně velkou výzvou. Očekává se, že vozidla s takto upravenými motory budou o několik tisíc Eur dražší a jejich provoz bude možná o něco komplikovanější.Odhad ceny vývoje motoru Euro 6 kolísá podle odborníků v závislosti na uplatnění převládajícího konstrukčního řešení od 100 mil. Eur do 1 mld. Eur. Odhaduje se, že evropští výrobci těžkých nákladních vozidel a specializované firmy na jednotlivé komponenty vládnou rozpočtovou sumou na vývoj v hodnotě 6 až 8 mld. Eur. A co vlastně tyto nepředstavitelné peníze spolyká?

V současnosti jsou vyvinuty dva systémy ošetření výfukových plynů – EGR a SCR. Tedy recilkulace výfukových plynů a selektivní katalytická redukce. Dnes je nadmíru jasné, že k dosažení norem Euro 6 bude zapotřebí spojení obou těchto technologií plus vřazení filtru pevných částic, nejlépe bezúdržbového. Zdánlivě nerozhodnutou otázkou zatím zůstává skutečnost jestli výrobci půjdou cestou silného EGR a slabšího SCR nebo naopak. Odpůrci technologie EGR poukazují na nutnost zvýšení chladicí kapacity a jisté snížení výkonu. Při extrémním nasazení EGR by muselo dojít k podstatnému přepracování systému sání a chlazení což by si vyžádalo také výrazné změny na kabině vozidla. Odtud by plynulo další razantní zvýšení nákladů na vývoj a přípravu výroby.

Dvě strany mince
U systému SCR jeho zastánci operují možností řídit spotřebu paliva motoru směrem k mírně nižším hodnotám. Jenže aby bylo možno počítat s primární úlohou SCR při dosažení limitů Euro 6 bylo nutné zvýšit účinnost systému minimálně o 90 %. Problematika, na kterou vývojáři v této oblasti narážejí je dosažení a udržení poměrně vysoké teploty nutné k dokonalé funkci SCR. Navíc celý systém přináší do konstrukce vozu nějaké to „kilo“ navíc.Nástroje, které nyní konstruktéři mají při vývoji motorů Euro 6 k dispozici leží především v již vyjmenovaných oblastech, navíc se hovoří o vyšších vstřikovacích tlacích u palivových systémů (až 2700 barů což je zhruba o 700 barů více než doposud), vyšších spalovacích tlacích (mohly by vzrůst nároky celý klikový mechanismus potažmo na blok motoru), složitějších systémech dvoustupňového přeplňování a sofistikovanějších chladících systémech.

Čistější a náročnější
Málokdo si dnes vzpomene na otázku motorové nafty. Ta je sice dle DIN EN 590 dostatečně čistá, ale vzpomeňme si na občasné kontroly ČOI, které hovoří o tom, že více než 80 % prodávané nafty v Česku normám nevyhovuje. Výkonný systém SCR je extrémně náchylný na kvalitu motorové nafty a to nehovoříme o filtrech pevných částic. Navíc se nám do toho celého plete tzv. bio nafta či MEŘO. Stárnutí bio složky její usazování, absorbce vody a další problémy, to vše může být pro motory Euro 6 fatální.Ať tak či tak s motory Euro 6 vstoupí do hry nejen zvýšení ceny těžkých nákladních vozidel (v USA se zavedením normy EPA 10, která je Euro 6 poměrně blízká, stoupla cena vozidla zhruba o 10 000 USD) ale též vlastní hmotnost vozidla, která stoupne o cca 130 kg. Jestli to bude na úkor užitečného zatížení, to se teprve uvidí.V každém případě hlavní část nákladů na dosažení emisních norem Euro 6 ponese koncový článek celého řetězce – zákazník. A proč by to také mělo být jinak. Ten přece vozidlo provozuje a tím se podílí na ovlivňování kvality životního prostředí.