22 let na trhu autoopravárenství

Budoucnost je tady – 7

Pokračování článku najdete v časopisu AutoEXPERT 10/2017.

 

<cervena>

 

Na aktuální téma

EMISE

 

Zpracoval: Luboš Švamberg

Foto: autor a archiv společnosti ACTIA CZ

 

Budoucnost je tady – 7 (sedmicka je sedmy dil)

 

Vzdálená diagnostika, konektivita, komfortní systémy, autonomní řízení, alternativní pohony vozidel a také ekologie nebo měření emisí – to jsou oblasti, o kterých se stále více mluví i píše. Rozhodli jsme se proto, že tyto informace budeme v pravidelném seriálu přinášet i vám, našim čtenářům.

 

Na znečišťování ovzduší se významnou měrou podílí také automobilový provoz, a to především spalinami z výfuků. Řadu nežádoucích látek dokážeme odstranit nebo značně omezit a funkcionalitu systémů pro snižování emisí vozidel (obr. 1) následně umíme poměrně jednoduchým způsobem změřit. V současnosti je ale velký problém zjistit účinnost odbourávání nejvíce znečišťujících jedů – oxidů dusíku –, vznikajících při každém procesu spalování v zážehových, a především ve vznětových motorech vozidel.

 

<M> Emisní pradox –  NOx

Je známo, že tvorba NOx je závislá na teplotě a také na zatížení motoru, proto s poklesem zatížení klesá jejich produkce. Tady nastává problém, jak jednoduše tyto látky změřit. K dispozici jsou dvě základní možnosti – jezdit s vozidlem vybaveným složitou a nákladnou měřicí aparaturou v běžném provozu, anebo využít pro měření stacionární zátěžovou stanici (obr. 2). Vzhledem k těmto těžkostem nedochází zatím v SME k jejich měření, a také proto neměly odpovídající instituce, napříč státy nejen v EU, zájem ani jednoduchou metodu měření. Paradoxně díky aféře „Dieselgate“ se situace obrátila o 180°.

 

Dalším významným faktorem, který vytváří tlak na implementaci efektivnějších systémů měření emisí, jsou velkoměsta a městské aglomerace, významně zatěžované emisemi motorových vozidel. Velmi razantní postup omezující lokálně emise lze pozorovat v mnoha městech ve Francii, Německu, Belgii a dalších.

 

<M> Dieselgate jako katalyzátor

Po aféře VW v USA převzala významnou iniciativu v oblasti měření emisí některá národní ministerstva. Ukázkovým evropským příkladem je Francie, kde příslušné ministerstvo vyzvalo výrobce přístrojů pro měření emisí, aby prezentovali nové směry měření, a to s důrazem na emise NO a NO2 a dále na částice obsažené ve výfukových plynech. Cílem výzvy však nebyly pouze teoretické prezentace, ale nasazení měřicího systému v reálném provozu tak, aby bylo možno provést následné statistické vyhodnocení výsledků měření.

 

Přestože jde zatím o iniciativu Francie, je průběh všech testů bedlivě monitorován na mezinárodní úrovni a zejména odbornými orgány Evropské unie – EGEA (European Garage Equipment Assotiation) a organizacemi na světové úrovni – CITA (International Motor Vehicle Inspection Committee). Ověřovací testy probíhaly několik měsíců na přelomu roku 2016–2017. Systémy byly nasazeny do standardních stanic měření emisí ve Francii s tím, že se ověřovaly nejen výsledky měření, ale i reálné možnosti provozního využití ve stávající struktuře emisních stanic ve Francii s dalším přesahem do zemí EU.

 

<M> Současné emisní kontroly vozidel

Pro osvěžení paměti si připomeňme, jaká je situace při měření emisí:

Zážehové motory – u nich se měří koncentrace plynů. Měření je statické na nezatíženém motoru, obvykle ve dvou otáčkových režimech. Koncentrace plynných škodlivin se měří jako ustálená hodnota relativní koncentrace každé definované látky (%) speciálním a pro tento účel určeným a schváleným emisním analyzátorem. Emisní limity jsou úředně založeny na dlouhodobých zkušenostech z provozu a datech výrobců vozidel.

Vznětové motory – měřicí metodou je měření kouřivosti (opacity) pomocí akceleračního testu nezatíženého motoru opět speciálním schváleným kouřoměrem (opacimetrem). Úroveň emisí se vyhodnocuje na základě měření maximálního optického útlumu světla (opacity v m-1), které prochází definovaným vzorkem výfukového plynu během akcelerace. Emisní limity mají různý původ. Zpravidla jsou založeny na hodnotě K (korigovaný součinitel absorpce), který pochází ze schvalování vozidla.

 

<M1> Problémy periodických kontrol

Spalovací motor pracuje při emisní kontrole v podmínkách, které jsou značně odlišné od skutečných podmínek v provozu, což znamená, že měřené hodnoty mají omezenou vypovídací schopnost ve vztahu k emisnímu chování vozidla v reálném provozu. Na základě informací z emisních „afér“ se dá říci, že emisní systém motoru je automaticky informován, že se provádí periodické měření emisí, a proto jsou emise některých složek velmi malé a jsou na hranici rozlišovací schopnosti měřicích přístrojů. V tomto režimu jsou nebezpečné škodliviny pod rozlišovací schopností měřicích zařízení, a to zejména NOx. Navíc tento systém procesu měření často umožňuje obsluze emisního přístroje ovlivnit výsledky měření známým a poměrně jednoduchým způsobem. Opomíjenou skutečností je i ten fakt, že periodicita kontrol je dána časem bez zohlednění kilometrového proběhu vozidla. V praxi se tak ve stanovené časové periodě kontrol setkáte s vozidly téměř novými a se všemi bezchybně fungujícími systémy, které mají za celé sledované období najeto třeba jen 20 000 km. Naproti tomu se kontroly zúčastňují vozidla s proběhem i více než 200 000 km. U těch může být předpoklad omezené funkčnosti systémů úprav NOx, což ale v některých případech v tomto statickém měřicím režimu téměř nelze zjistit.

 

<M> Emisní kontroly budoucnosti

Téměř jednoznačně z předchozích informací vyplývá, že bude nutné měřit vozidla pod zatížením. V tabulce 1 je návrh možného vývoje emisních kontrol a tabulka 2 obsahuje požadavky na emisní přístroje podle jednotlivých úrovní měření.

 

Úroveň 0

(stávající stav)

Úroveň 1

Ustálené režimy měření

Úroveň 2

Dynamické režimy měření

Standardní emisní přístroje Standardní emisní přístroje Standardní emisní přístroje
Rozšiřující modul pro NO a NO2 Rozšiřující modul pro NO a NO2
Zatěžovací stanice Zatěžovací stanice
ASM Test 25/40 Dynamický test (zjednodušený homologační test)
Nastavení emisních limitů
Limity jsou již specifikovány, ale různé dle národních předpisů zemí EU Musí být experimentálně stanoveny Změkčené limity stanovené pro schvalování vozidla

Tabulka 1: Koncept možného vývoje měření emisí navržený společnosti ACTIA CZ.

 

 

 

 

Emisní přístroj Normy/parametry Měřené prvky
Úroveň 0

(stávající stav)

(ACTIGAS stanice) OIML Class 0

 

 

 

 

 

ISO 11614

NF R10-025

CO

HC

CO2

O2

Lambda

 

Opacita

Úroveň 1

Ustálené režimy měření

navíc:

NO+NO2 modul

(1. generace)

Rozsah

Časová odezva

Rozsah

Časová odezva

NO 0–5000 ppm

NO <8 s (t90)

NO2 0–300 ppm

NO2 <35 s (t90)

Úroveň 2

Dynamické

režimy měření

navíc:

NO+NO2 modul

(2. generace)

Rozsah

Časová odezva

Rozsah

Časová odezva

NO 0–5000 ppm

NO <8 s (t90)

NO2 0–500 ppm

NO2 <8 s (t90)

 

Tabulka 2: Nároky na veličiny a měřicí rozsahy emisních přístrojů pro budoucí nové úrovně testů.

 

<M> Česko má know-how pro měření emisí budoucnosti

Potěšitelné určitě je, že Česko je jedním z protagonistů na tomto poli. Hlavní podíl na tom má společnost ACTIA CZ s.r.o., působící v rámci mezinárodní skupiny ACTIA Automotive Group. Její specialisté vyvinuli a vyrobili prozatím dvě testovací verze nového konceptu měření emisí spalovacích motorů silničních vozidel, představené pod názvem Emisní stanice NG ACTIA (obr. 4). První z nich byla testována ve stanici technické kontroly ve Francii. Druhé testovací zařízení je dlouhodobě nasazeno ve francouzské národní zkušebně UTAC v Paříži s cílem vývoje novodobé metodiky měření emisí.

 

<M1> Emisní stanice NG ACTIA

Jak jsme se již zmínili, nezbytnou součástí měření emisí musí být nejen odpovídající emisní analyzátor/kouřoměr (obr. 5) s parametry podle tabulky 2, ale také zatěžovací stanice. V tomto případě představíme vhodný typ umožňující jednoduché hromadné nasazení ACTIA LPPB 4WD – ACTIA Low Profile Power Bench 4WD (nízkoprofilová výkonová stanice). Ta vyžaduje pro jednoduchou instalaci rovnou podlahu bez nutnosti hloubit jakýkoliv stavební otvor do podlahy a pouze elektrickou přípojku.

 

Tento měřicí systém bude představen odborné veřejnosti na nadcházející výstavě Equip Auto 2017 v Paříži (17.–21. října).

 

<M1> Zkoušky ve Francii

Proces zkoušek byl řízen francouzským ministerstvem životního prostředí, které vyzvalo klíčové výrobce emisních přístrojů v EU k předložení návrhu na nové systémy měření emisí (2018–2020). Do porovnávacích zkoušek vstoupily společnosti ACTIA, AVL, BOSCH a CAPELEC.

Testy probíhaly ve francouzské stanici technické kontroly (+SME) v Amiens v běžném provozu, a to od října 2016 do dubna 2017. Vozidla změřená emisní stanicí NG ACTIA pomocí modifikovaného ASM testu (obr.6) a jejich spektrum podle předpisu Euro naleznete v tabulce 3, emisní hodnoty pak ukazuje tabulka 4.

 

Motor Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Celkem
Zážehový 73 75 59 34 241
Vznětový 60 152 234 119 565
Celkem 133 227 293 153 806

 

 

 

 

Tabulka 3: Počet změřených vozidel emisní stanicí NG ACTIA.

 

 

 

Zážehový motor Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5
NO při 25 km/h 840 ppm 199 ppm 229 ppm 46 ppm
NO při 40 km/h 433 ppm 73 ppm 187 ppm 55 ppm
NO2 při 25 km/h
NO2 při 40 km/h
Vznětový motor        
NO při 25 km/h 227 ppm 242 ppm 177 ppm 277 ppm
NO při 40 km/h 219 ppm 220 ppm 145 ppm 269 ppm
NO2 při 25 km/h 43 ppm 43 ppm 30 ppm
NO2 při 40 km/h 109 ppm 106 ppm 102 ppm

Tabulka 4: Průměrné hodnoty testovaných vozidel podle jednotlivých emisních norem.

 

<M1> Nejen emise plynů, ale třeba i elektrosmog

Koncept zatěžovací stanice nabízí využití nejen při měření emisí škodlivin vycházejících z výfuků vozidel, ale jeho možnosti jsou podstatně rozsáhlejší. Při stejném hardwaru stačí pouze modifikovat software a využít pak stanici i pro další měření vozidel, při kterém je nutné mít vozidlo v zatíženém stavu.

 

Při měření výfukových zplodin lze měřit nejen NOx, ale třeba také částice u vznětových a zejména zážehových motorů generované motorem. Další možností využití je kontrola vozidlových asistentů – adaptivní tempomat, ABS, ESP… Perspektivní funkcí může být rovněž měření elektromagnetické kompatibility u elektromobilů nebo hybridních vozidel, které mohou teprve při zatížení emitovat rušení…

 

<nasledujici text prosim do ramecku nbo nejak decentne zdůraznit – je to nejdulezitejsi výsledek z celého clanku>

M> Známe vítěze zkoušek ve Francii

V závěrečném hodnocení tohoto testu konstatovalo francouzské ministerstvo životního prostředí, že všechna kritéria zadání splnil pouze systém ACTIA vybavený zatěžovací stanicí LPPB 4WD (se zatěžovacím testem ASM) a emisní stanicí ACTIGAS vybavenou modulem pro měření NO a NO2.

 

Hodnocení zároveň definuje další fáze nasazení tohoto systému měření ve Francii. Prioritou bude stanovení nového zatěžovacího cyklu, stanovení emisních limitů a definice průběhu emisní kontroly pod zatížením. Systém předpokládá plné nasazení v oblasti periodických kontrol ve Francii v rozmezí od 1. 1. 2021 do 1. 1. 2022.

 

Výsledné rozhodnutí bylo přijato pozitivně i ze strany výrobců vozidel (skupiny PSA a automobilky Renault), s výhledem využití zatěžovací stanice ke kontrole dalšího vybavení vozidla, jež není možno kontrolovat u stojícího vozidla v běžném režimu bez zátěže.

 

Zatím jde o rozhodnutí Francie, ale lze předpokládat, že do jisté míry ovlivní i situaci v EU a v mnoha dalších zemích.

<konec ramecku nebo zvyrazneni>

<nasledujici gratulaci kdyby sla nejak decentne zvýraznit, ale aby to zase nebilo moc do oci. Pokud se bude hodit logo 25 let a obrazek Actia.cz, dejte je sem nekam prosim>

V podobě průkopnického řešení měření emisí budoucnosti pomocí zatěžovací stanice nadělila společnost ACTIA CZ s.r.o (dříve ATAL) k 25. výročí založení společnosti (červenec 1992) nejenom sobě, ale také nám všem neocenitelný dárek pro čistší budoucnost.

Popřejme jí tedy mnoho úspěchů nejen v oblasti měření emisí, ale i v dalších jejích aktivitách.

 

<Popisky Obr.:>

Obr. 1. Katalyzátor umí účinně omezit emise plynů z výfuků vozidel.

 

Obr. 2. Pro měření NO2 musí být auto v zátěžovém režimu třeba pomocí zatěžovací stanice.

 

Obr. 3. Detail retardéru s výkonem 30 kW.

 

Obr. 4. Zatěžovací stanice ACTIA LPPB 4WD.

Základní technická specifikace:

Průměr válců: 100 mm

Výška jízdního profilu: 130 mm

Maximální délka: 6 510 mm (včetně nájezdů)

Vnitřní rozchod: 700 mm

Vnější rozchod: 2 500 mm

Zatížení nápravy: do 2 500 kg

Rozvor: 1 900–3 300 mm (elektricky nastavitelný operátorem)

Maximální rychlost: 50 km/h

Max. zatěžovací výkon: 30 kW

 

Obr. 5. Součást emisní stanice NG ACTIA – kombinovaná stanice ACTIGAS s vestavěným modulem pro měření NO a NO2.

 

Obr. 6. Modifikovaný ASM test pro zkoušky ve Francii.

 

Obr. 7. Ukázka výsledků měření vozidel se zážehovými motory s emisní normou Euro 5. Hodnota NO2 je nižší než 5 ppm, což je pod rozlišovací schopností měřicího přístroje.

 

Obr. 8. Obdobné výsledky měření, ale u vozidel se vznětovými motory plnících normu Euro 5.