CO 2 N2 N2
N2
N2
H 2O H 2O CO 2 N 2 N2 SP43_02
Diskuze o automobilu dneška, který by co nejméně narušoval životní prostředí, se týkají především následujících témat: – obsah škodlivin ve výfukových plynech – spotřeba paliva – hluk způsobovaný vozidly Tato učební pomůcka se zabývá tématem Emise výfukových plynů motorových vozidel.
2
Předmětem jsou nejen automobilní technika, ale i další informace, jako např. metody měření obsahu emisí ve výfukových plynech a emisní normy. Sdělení v této učební pomůcce jsou však jen informativního rázu a nenahrazují studium příslušných platných zákonů a norem, nebo* ty se neustále mění; mimo jiné i v závislosti na technickém vývoji.
CZ
Obsah Vývoj dopravy
4
Složení výfukových plynů
5
Snižování emisí ve výfukových plynech
12
Metoda měření
17
Normy
20
Prověřte si své vědomosti
22
Service
Service
xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
Service Service Service Service Service xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
Service
xxxxxxxxxxxxxxxx FABIA
XXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX
Pokyny k prohlídkám, opravám a seřizovacím pracím najdete v dílenských příručkách.
CZ
3
Vývoj dopravy Mobilní a flexibilní Doprava osob a nákladů je páteří hospodářství a zároveň ukazatelem životní úrovně. Miliony pracovních míst jsou, a* už přímo, či nepřímo, spojeny s pojmem „auto“. Například jen ve Spolkové republice Německo počet osobních aut v posledních letech rychle narůstal a v roce 1998 dosáhl počtu téměř 42 milionů. Vysoký počet aut se stal výrazem flexibility (pružnosti) a mobility (schopnosti se přemís*ovat).
Automobilový průmysl se v rámci svého vývoje snaží negativní stránky nárůstu vozidel eliminovat. To, že tato cesta je úspěšná, dokazuje např. porovnání nárůstu počtu vozidel s nárůstem spotřeby. Jako příklad vezměme opět Spolkovou republiku Německo. Zatímco se počet osobních automobilů zvýšil asi o 13 %, vzrostla spotřeba paliva jen nepatrně.
Vysoké nároky na flexibilitu a rychlost reagování na změnu podmínek jsou vyžadovány i od nákladní dopravy. Zboží musí být dodáváno „just-in-time“ [čti: džast in tajm = přesně na čas]. Nejpružnější infrastrukturou k plnění takových požadavků zůstávají i přes velký nárůst dopravy, stále silnice.
Porovnání nárůstu počtu vozidel a nárůstu spotřeby pohonných hmot osobní vozy 1991 - 1998
nákladní vozy 1991 - 1998
30 %
20 %
10 %
Růst počtu vozidel (např. Spolková republika Německo)
+13,3 %
+36,8 %
+32,9 %
+0,2 %
v milionech
0%
zy
ní vo osob 36,8 1,9
nákladní vozy, autobusy, …
1991
41,7
nárůst počtu vozidel
nárůst spotřeby
nárůst počtu vozidel
nárůst spotřeby
SP43_04
2,6
1998 SP43_03
Tento příznivý vývoj není samovolný. Podporují jej i zpřísňující se emisní normy pro výrobce aut a nové daňové podněty pro jejich uživatele. Tím je preferován vývoj a nákup takových automobilů, které jsou k životnímu prostředí co nejšetrnější.
Vliv vozidel na životní prostředí vystupuje, se zvyšujícím se počtem vozidel, stále více do popředí. Obsah škodlivých látek ve výfukových plynech je nutno v celosvětovém měřítku i nadále snižovat.
4
CZ
Složení výfukových plynů Přehled V ideálním případě jsou zplodinami úplného spalování paliva CO2 a H2O.
Složení výfukových plynů zážehových a vznětových motorů
Ve skutečnosti však mohou být při spalování v automobilových motorech součástí výfukových plynů ještě další látky: – nespálené uhlovodíky – částečně spálené uhlovodíky – produkty termického krakování a následné produkty (mj. částice sazí) – oxidy dusíku – oxidy síry (v důsledku znečištění paliva)
Zážehové motory ≈ 14 % HC CO2
oxid uhelnatý uhlovodíky oxidy dusíku částice sazí
NOX
H2O ≈2%
CO
N2
Hovoří-li se o složení výfukových plynů, padnou vždy i následující výrazy: – – – –
≈ 13 %
≈ 71 % SP43_05
Vznětové motory
Obyčejně se však již nemluví o tom, že uvedené látky tvoří jen nepatrný zlomek celkového množství výfukových plynů.
≈ 12 % SO2 ≈ 11 %
CO2
Na uvedených diagramech je proto znázorněno přibližné složení výfukových plynů zážehových a vznětových motorů.
H2 O
Z části složek výfukových plynů mohou působením slunečního záření vznikat oxidanty (jako např. ozón, peroxylnitráty nebo organické peroxidy), které poškozují životní prostředí.
N2
PM HC
≈ 0,3 %
O2 ≈ 10 %
NOX CO
≈ 67 %
Tyto škodlivé složky se redukují (případně se jejich vzniku zcela zabraňuje) pomocí četných opatření jednak přímo na motoru a jednak úpravami již vzniklých výfukových plynů.
CZ
SP43_06
N2 O2 H2O CO2 CO NOx SO2 HC PM
-
dusík kyslík voda/vodní pára oxid uhličitý oxid uhelnatý oxidy dusíku oxid siřičitý uhlovodíky částice sazí (Particulate Matter) [čti: partykjulejt meta]
5
Složení výfukových plynů Vstupní a výstupní složky procesu spalování Na následujícím obrázku je znázorněno, které složky jsou spalovány a které jsou jeho produktem.
O2
kyslík
N2
dusík
N2
dusík
H2O voda (vodní pára)
O2
kyslík
H2O voda/vodní pára
motor
CO2 oxid uhličitý CO oxid uhelnatý
vzduchový filtr palivová nádrž
katalyzátor
NOx oxidy dusíku SO2 oxid siřičitý
SP43_07
HC uhlovodíky HC uhlovodíky S
6
PM částice sazí (u vznětových motorů)
síra (znečištění paliva)
CZ
Popis složek výfukových plynů Dusík - N2 je nehořlavý, bezbarvý nejedovatý plyn bez zápachu. Je hlavní součástí vzduchu (78 % N2, 21 % O2, 1 % ostatní plyny), který nejen dýcháme, ale který je také nasáván motorem. Převážná část dusíku se po skončení spalovacího procesu vrací ve výfukových plynech zpět do ovzduší. Malá část reaguje s kyslíkem za vzniku oxidů dusíku NOx N2O - oxid dusný NO - oxid dusnatý NO2 - oxid dusičitý
SP43_08
Kyslík - O2 je bezbarvý, nejedovatý plyn bez chuti a zápachu. Je nejvýznamnější součástí naší atmosféry.
SP43_09
Je nezbytně potřebný pro proces spalování v motoru a motorem je také nasáván.
Voda - H2O je jako vodní pára (neviditelná vlhkost vzduchu) nasávána spolu se vzduchem. Kromě toho vzniká kondenzací vlivem „studeného“ spalování během ohřevu motoru. Jedná se o neškodnou složku spalovacího procesu. SP43_10
CZ
7
Složení výfukových plynů Oxid uhličitý - CO2 je bezbarvý, nehořlavý a nejedovatý plyn. Vzniká spalováním látek, které obsahují uhlík C (např. benzin, nafta). Atom uhlíku na sebe váže dva atomy kyslíku. Vlivem diskuzí, které se vedou ohledně klimatických změn (ohřívání atmosféry, skleníkový efekt), je téma emisí CO2 silně zakotveno v povědomí veřejnosti. CO2 snižuje ochranné účinky ozonové vrstvy proti ultrafialovému záření (UV) slunce.
SP43_11
Oxid uhelnatý - CO je bezbarvý, výbušný, j e d o v a t ý plyn bez zápachu. Již jeho malá koncentrace ve vzduchu je s m r t e l n á . CO se váže místo kyslíku na krevní barvivo (hemoglobin) v červerných krvinkách, čímž zcela zablokuje transport kyslíku krví. V normálních koncentracích v ovzduší poměrně brzo oxiduje na CO2 . SP43_12
Oxidy dusíku - NOx jsou sloučeniny dusíku s kyslíkem (např. NO, N2O, …). Vznikají v motoru za vysokých teplot a tlaků během hoření za nadbytku kyslíku. Některé oxidy dusíku jsou zdraví škodlivé! Opatření ke snižování spotřeby paliva mohou bohužel vést ke zvýšení podílu oxidů dusíku ve výfukových plynech, nebo* účinnější spalování vede k vyšším teplotám spalování.
SP43_13
8
CZ
Oxid siřičitý- SO2 je bezbarvý, štiplavě páchnoucí, nehořlavý plyn. Podporuje vznik onemocnění dýchacích cest! Ve výfukových plynech se objevuje v malém množství v případě, že bylo použito palivo s obsahem síry. Používáním paliva s nižším obsahem síry se obsah oxidu siřičitého ve výfukových plynech sníží.
SP43_14
Uhlovodíky - HC jsou části paliva, které se po jeho nedokonalém spálení objeví ve výfukových plynech. Objevují se v nejrůznějších formách jako nespálené nebo částečně spálené části paliva (C6H6, C8H18, …). Na organizmus působí různě. Některé uhlovodíky dráždí smyslové orgány, jiné jsou karcinogenní (vyvolávají rakovinné bujení) např. benzol.
SP43_15
Pevné částice - (angl.: Particulate Matter - PM) dle zákonů USA každá látka, která je za normálních podmínek ve výfukových plynech obsažena jako pevná částice (popílek, saze) nebo jako kapalina. Přesný vliv částic sazí na lidský organizmus není v současné době ještě znám.
SP43_16
Olovo - Pb vzhledem k tomu, že olovo poškozuje katalyzátor, je nutno používat bezolovnatý benzin. Zavedením používání bezolovnatého paliva byl obsah olova ve výfukových plynech zcela vyloučen.
CZ
9
Složení výfukových plynů Složení výfukových plynů - vývoj Vývoj celkem Nejen v Evropě, ale v celosvětovém měřítku byly v posledních letech vydávány zákony, které sledovaly snížení škodlivých látek ve výfukových plynech. V souvislosti s tím bylo upozorňováno na rostoucí automobilový provoz. Na základě toho vyvinul automobilový průmysl (motivovaný zpřísněnými emisními předpisy v USA a Evropě) vylepšené a účinnější techniky, které obsah emisí ve výfukových plynech snižují nebo dokonce některé škodlivé látky zcela vylučují.
Z níže uvedeného grafu je patrné, že v letech 1990 až 1998 došlo k rapidnímu snížení zatěžování ovzduší provozem motorových vozidel. Ve snižování emisí se pokračuje i nadále.
Množství nejdůležitějších součástí výfukových plynů v letech 1990 a 1998 (např. Spolková republika Německo)
100 %
100 % 151
171
1,3
0,9
6,7
3,0
1,5
0,4
0,041
0,036
mil t
mil t
mil t
mil t
mil t
mil t
mil t
mil t
mil t
mil t
+13 %
1990
1998
CO2
–31 %
1990
1998
–55 %
1990
NOx
1998
CO
–73 %
1990
1998
HC
–12 %
1990
1998
PM SP43_17
Jedinou výjimku z uvedených emisí představuje CO2 - oxid uhličitý.
Nyní se podařilo nárůst emisí CO2 snížit a lze očekávat, že v nejbližší době bude dosaženo i poklesu.
Množství vznikajícího CO2 úzce souvisí se spotřebou paliva vozidel. Použitím nové techniky je sice možné spotřebu paliva snižovat, ale nárůst počtu vozidel a trend používat vozidla těžší a výkonnější působil v nedávné minulosti proti požadovanému vývoji.
10
CZ
Srovnání osobních a nákladních vozidel Pro budoucí vývojové pracovníky automobilového průmyslu bude mimo jiné důležité i to, jaké zplodiny produkuje ta která skupina vozidel. Na následujícím grafu je vidět srovnání podílu tvorby emisí osobních a nákladních vozidel.
Přestože je nákladních vozidel méně a najedou méně kilometrů než vozy osobní, jsou hlavními producenty určitých emisí. Nákladní automobily používají těžké vznětové motory a zatěžují ovzduší především oxidy dusíku NOx a částicemi sazí PM. Osobní vozy způsobují znečiš*ování ovzduší oxidem uhličitým CO2 , oxidem uhelnatým CO a uhlovodíky HC.
Podíly tvorby emisí osobních a nákladních vozidel v roce 1998 (jako příklad - Spolková republika Německo)
65 %
35 %
oxid uhličitý CO2
42 %
58 %
oxidy uhlíku NOx
85 %
15 %
oxid uhelnatý CO
76 %
24 %
uhlovodíky HC
26 %
74 %
částice sazí PM
SP43_18
osobní vozy nákladní vozy
CZ
11
Snižování emisí ve výfukových plynech Dnes už nestačí optimalizovat z hlediska spotřeby či složení výfukových plynů jen jednotlivé dílčí systémy vozidla. Vozidlo musí být při svém vývoji posuzováno jako celek a jeho dílčí systémy musí být navzájem přizpůsobené.
V rámci vývoje vozidla se problematika snižování emisí řeší v následujících třech oblastech: – snižování spotřeby paliva – čištění výfukových plynů, případně jejich opětovné použití – kontrola činnosti systémů, které mají rozhodující vliv na složení výfukových plynů Jaká řešení se v jednotlivých oblastech nabízejí, je uvedeno dále.
Snižování spotřeby paliva Aerodynamika vozidla Ke snížení odporu vzduchu vozidla vede optimalizace jeho tvarů z hlediska aerodynamiky. Menší odpor vzduchu je předpokladem snížení spotřeby paliva. V posledním desetiletí byla v koncernu VW snížena průměrná hodnota koeficientu cw z 0,45 na asi 0,30. U vozu ŠkodaFabia je hodnota součinitele odporu vzduchu cw = 0,31. Přesto, že se jedná o velmi dobrou hodnotu, je při rychlosti vozidla 100 km/h spotřebováváno asi 70 % pohybové energie na překonání odporu vzduchu.
cw = 0,31
SP43_19
Hmotnost vozidla Standard bezpečnosti a rostoucí komfort znamenají nárůst hmotnosti vozidla. Z hlediska snížení spotřeby paliva je však potřeba, aby hmotnost vozu byla co nejmenší. Řešením je kompromis mezi úsporou hmotnosti a požadavky na bezpečnost. Důkazem toho jsou v rámci koncernu vozy Audi A8, Audi A2, VW Lupo 3L a také ŠkodaFabia.
SP43_20
Do vozů ŠkodaFabia se montuje převodovka 02T, jejíž skříň je zhotovena ze slitiny hořčíku.
SP43_21
12
CZ
Systémy řízení motoru Současné systémy řízení motoru mají vliv na všechny komponenty motoru, které lze regulovat (akční členy). Signály (např. otáčky motoru, množství nasávaného vzduchu, plnicí tlak, …) jsou vedeny ze snímačů do řídicí jednotky motoru. Zde jsou vyhodnocovány a jako regulační hodnoty (např. množství vstřikovaného paliva, okamžik vstřiku, úhel při zapálení, …) posílány k jednotlivým akčním členům. Tím je chod motoru regulován v závislosti na zatížení a spalování je optimalizovano.
Okruh řízení motoru signály od snímačů
regulační hodnota
SP43_22
signály pro akční členy
Odvzdušnění palivové nádrže
nádobka s aktivním uhlím
Aby do ovzduší neunikaly páry benzinu (uhlovodíky HC), jsou shromažSovány v nádobce s aktivním uhlím a pak řízeně přiváděny do motoru ke spálení.
SP43_24
Zpětné vedení výfukových plynů Část výfukových plynů je vedena zpět do procesu spalování. Sníží se tím spotřeba paliva a maximální teplota spalování. Díky jejímu snížení se redukuje i podíl oxidů dusíku NOx ve výfukových plynech. Zpětného vedení výfukových plynů lze dosáhnout pomocí: – překrývání ventilů – ovládání ventilu zpětného vedení výfukových plynů
ventil zpětného vedení výfukových plynů výfukové plyny přiváděné do sacího potrubí
výfukové plyny
nasávaný vzduch
SP43_25
CZ
13
Snižování emisí ve výfukových plynech Čištění výfukových plynů Zážehové motory Výfukové plyny se čistí v katalyzátoru. Proces čištění reguluje řídicí jednotka motoru. Základem je podíl kyslíku ve výfukových plynech, který je zjiš*ován lambda-sondou. Řídicí jednotka motoru se snaží o to, aby poměr paliva a vzduchu spalované směsi byl takový, aby se koeficient λ ≈ 1. Jinými slovy, aby ke spálení 1 kg paliva bylo spotřebováváno 14,7 kg vzduchu (stechiometrická rovnováha).
Okruh lambda-regulace signály z lambda-sondy (snímač)
pozměněné složení výfukových plynů na lambda-sondu
Katalyzátor začíná být účinný od teploty asi 300 ˚C. Po studeném startu je zapotřebí pro dosažení této teploty jistý čas. Aby bylo možno začít čistit výfukové plyny dříve (ještě před dosažením provozní teploty katalyzátoru), zařazuje se do výfukové soustavy rozměrově menší předkatalyzátor. Ten je umístěn v blízkosti sběrného potrubí, takže dosahuje provozní teploty mnohem dříve.
signály pro vstřikování, škrticí klapku, atp. (akční členy)
SP43_26
Redukce
Čištění výfukových plynů v katalyzátoru v sobě zahrnuje dva druhy chemických reakcí: – r e d u k c i ; sloučeninám je kyslík O2 odebírán – o x i d a c i ; sloučeninám je kyslík O2 dodáván (dodatečné spalování oxidu uhelnatého CO a uhlovodíků HC)
SP43_27
oxidy dusíku NOx se mění (redukují) na dusík N2 a na oxid uhličitý CO2
Oxidace CO na CO2
HC na CO2 a H2O
H
H H
SP43_28
oxid uhelnatý CO se mění (oxiduje) na oxid uhličitý CO2
14
SP43_29
uhlovodíky HC se mění (oxidují) na vodu H2O a oxid uhličitý CO2
CZ
Vznětové motory Vznětové motory pracují s přebytkem vzduchu ve směsi palivo-vzduch (λ > 1). Proto se neprovádí regulace podílu kyslíku ve směsi palivo-vzduch. Složení částic sazí (PM)
Čištění výfukových plynů dodatečným spalováním přebírá oxidační katalyzátor. K dodatečnému spalování se využívá zbytkového kyslíku ve výfukových plynech.
uhlík
Obsah uhlovodíků HC a oxidu uhelnatého CO se tím znatelně sníží. Znamená to, že u vznětových motorů se nepoužívá řízené čištění výfukových plynů v katalyzátoru, a že oxidační katalyzátor přeměňuje jen ty složky výfukových plynů, které je možno měnit oxidací.
síra a její sloučeniny
SP43_30
Dusíkaté složky výfukových plynů se následným spalováním nijak nezmění. Jejich množství lze ovlivnit pouze konstrukčními opatřeními (např. geometrickým tvarem spalovacího prostoru a vstřikovacího zařízení). Jestliže spalování probíhá za malého přebytku vzduchu, zvětšuje se ve výfukových plynech podíl oxidu uhelnatého (CO), uhlovodíků (HC) a částic sazí PM. Částice sazí vzniklé spalováním nafty se skládají z jádra a několika navrstvených součástí, z nichž se v oxidačním katalyzátoru přeměňují (oxidují) jen uhlovodíky. Částice sazí je možno zachycovat pouze pomocí speciálního filtru.
voda uhlovodíky
Schéma keramického filtru
2 3
Takových filtrů bylo vyvinuto několik druhů (např. filtry s ocelovou vlnou, s keramickými monolity).
1 4
Aby byla zajištěna jejich plná funkčnost, je nutno filtry v určitých časových intervalech buS chemicky nebo tepelně regenerovat.
SP43_31
1 - přívod výfukových plynů 2 - keramické ucpávky 3 - porézní mezistěna 4 - výstup výfukových plynů
CZ
15
Snižování emisí ve výfukových plynech Kontroly funkčnosti Kontroly funkčnosti všech součástí a systémů, které mají rozhodující vliv na množství emisí ve výfukových plynech u vozidel se zážehovým motorem, jsou již známé pod označením OBD. Poprve byl tento druh kontroly použit v Kalifornii (USA) v osmdesátých letech. Evropská obdoba OBD se nazývá Euro-On-Board-Diagnose EOBD. SystéM EOBD byl v Evropě zaveden na počátku roku 2000. Zatím jen pro zážehové motory, varianta pro vznětové motory bude následovat. Případné závady na součástech, které ovlivňují složení výfukových plynů jsou oznamovány kontrolkou emisí v panelu přístrojů. Ta je někdy označována i jako MIL - Malfunktion Indikator Light [čti: malfankšn indykejtr lajt]. Bližší informace o závadách lze zjistit vlastní diagnostikou.
SP43_32
Upozornění: Podrobné informace k tomuto tématu jsou uvedeny v dílenské učební pomůcce č. 39.
Přehled součástí sledovaných v rámci EOBD EOBD
HC CO NOx SP43_33
16
CZ
Metoda měření Způsob provedení Zkouška probíhá takto: Každý nově vyvinutý vůz musí být homologován. Součástí homologace je i kontrola emisí. Zkouška se provádí na zkušebních válcích předepsanou měřicí aparaturou. Při zkoušce vozidlo „jede“ v přesně stanoveném jízdním cyklu, který odpovídá obvyklému provozu auta. Získají se tak výsledky, které je možno opakovat a vzájemně spolu porovnávat. Měřicí aparatura výfukové plyny snímá i vyhodnocuje podle jednotné metody CVS - (Constant Volume Sampling [čti: konstant voljum saemplink] ), která se používá v celém světě.
– Vozidlo „jede“ předepsaným jízdním režimem. – V průběhu „jízdy“ jsou výfukové plyny nasávány hlavním čerpadlem spolu s filtrovaným vzduchem tak, aby proud směsi výfukových plynů a vzduchu byl stále stejný, rovnoměrný a odpovídal předem definovanému množství. V okamžiku, kdy vozidlo produkuje více výfukových plynů (např. při akceleraci), je přisáváno méně vzduchu a ve chvílích, kdy je výfukových plynů méně, přisává se vzduchu více. – Z takto vznikající směsi je část stále odčerpávána do zásobníku (jeden nebo i více). – Nashromážděná směs je měřena a vyhodnocována. Měření se provádí za celou „ujetou“ vzdálenost, ale výsledky se uvádějí v gramech na kilometr [g/km].
měřicí přístroje
jen u vznětových motorů
PM
kontrolní dispej
CO2
CO
HC
NOx
filtr nasávaného vzduchu zásobník čerpadlo (čerpání směsi k měření)
hlavní čerpadlo
teploměr chladič tlakoměr Kontrolní stanoviště se zkušebními válci
CZ
SP43_34
Měřicí aparatura 17
Metoda měření Jízdní cykly Na rozdíl od kontroly emisí je provádění jízdních cyklů předepsáno v různých státech různě. Pro státy EU byl do konce roku 1999 závazný NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus [čti: nojr ojropejšr fárcyklus] = nový evropský jízdní cyklus). Typickým znakem tohoto cyklu byl 40sekundový běh motoru před započetím vlastního měření. Tento úsek lze označit i jako „fáze ohřevu“. Se začátkem platnosti emisní normy EU III (01.01.2000) se 40sekundová fáze ohřevu stává součástí měření. Měření nyní začíná startem motoru.
km/h
Tato úprava jízdního cyklu znamená zpřísnění měření. Do měření jsou totiž zahrnuty i ty výfukové plyny, které vznikají ve fázi ohřevu katalyzátoru.
Upozornění: Pro uvedený cyklus se kromě označení NEFZ používá ještě: – jízdní cyklus MVEG (Motor Vehicle Emission Group) [čti: moutr vehikl emišn grup] – jízdní cyklus ECE/EG
část 1 (městský cyklus)
část 2 (mimoměstský cyklus)
120 100 80 60 40 20 0 195
390
585
začátek měření
780
1180 s
konec měření
Charakteristické veličiny SP43_35
délka cyklu: průměrná rychlost: maximální rychlost:
18
11,007 km 33,600 km/h 120,000 km/h
CZ
USA jsou průkopníkem v tvorbě zákonů, které napomáhají ke snižování škodlivin ve výfukových plynech. Přesto, že se často srovnávají evropské emisní hodnoty s emisními hodnotami USA, není jejich přímé porovnání možné. Nemožnost vyplývá už z různých jízdních cyklů, jak ukazuje obrázek. Také výsledky testů se udávají v rozdílných jednotkách. V Evropě v gramech na kilometr (g/km), zatímco v USA v gramech na míli (g/mile).
Aby byly rozdíly mezi evropským NEFZ a cyklem platným v USA = FTP-75 (Federal Test Procedur [čti: federl test presídžr] ) více patrné, jsou oba diagramy „položeny“ přes sebe. Odlišnosti: – trvání cyklu – průměrná rychlost – maximální rychlost – rychlostní intervaly – rozjezdová fáze Z obrázku je zřejmé, že zejména na začátku je cyklus FTP-75 „tvrdší“ nebo* po studeném startu (ještě když je katalyzátor studený) se pro jízdu používá znatelně vyšší rychlosti.
km/h
jízdní cyklus FTP-75
NEFZ
120 100 80 60 40 20 0 1180
začátek měření
2477 s
konec měření SP43_36
Upozornění: Jízdní cyklus FTP-75, platný v USA, se používá i v jiných zemích; např. v Argentině, Austrálii, Brazílii, Kanadě, Mexiku, Jižní Koreji.
CZ
19
Normy Emisní normy pro osobní auta Aby bylo možno v rámci Evropy realizovat volný pohyb zboží a služeb, je nutno právní předpisy evropského vnitřního trhu sjednotit. Základním předpokladem takového kroku je shodnost provádění zkoušek v jednotivých státech. Uvedený předpoklad lze splnit zapracováním požadavků směrnic EU do zákonů příslušných zemí a* už jako jejich dodatek nebo jako náhradu národních nařízení.
Po seznámení se s metodami měření, se zaměříme na vývoj mezních hodnot emisí osobních vozů. Pro homologaci nového modelu vozu musí být dodrženy platné mezní hodnoty emisí. Tato učební pomůcka se omezí jen na znázornění vývoje v rámci EU. Základem zákonů (vztahujících se k emisím) států Evropské unie jsou Nařízení EHK R15 respektive Směrnice pro výfukové plyny 70/220/EHS a předpisy z nich vycházející.
Časový harmonogram platnosti Platnost EU II v EU: 1996
2000
2005
Platnost EU III v EU: 1996
2000
2005
Platnost EU IV v EU: 1996
2000
2005
platí od platí do SP43_38
Od 01.01.2000 platí nová emisní norma EU III, která tak nahradila dosud platnou normu EU II.
20
V emisní normě EU III se uvádějí mezní hodnoty oxidů dusíku NOx a uhlovodíků HC zvláš*. V EU II byly uvádávány společně.
CZ
Z následujících diagramů jsou patrné mezní hodnoty emisí jak pro stávající normu EU III, tak i pro připravovanou EU IV. Emisní norma EU III platí od 01.01.2000
g/km 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
NEFZ (měřeno od startu motoru) v
zážehové motory 2,30
CO
t
0,20
0,15
HC
NOx
g/km 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
vznětové motory
0,64
0,56
0,50 0,05
CO
HC + NOx
NOx
PM SP43_39
Norma EU IV K dalšímu snížení mezních hodnot dojde v roce 2005, kdy začne platit emisní norma EU IV, která nahradí stávající normu EU III. g/km 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
NEFZ (měřeno od startu motoru) v
t
zážehové motory
1,00
CO
0,10
0,08
HC
NOx
g/km 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
vznětové motory
0,50 0,30
0,25 0,025
CO
HC + NOx
NOx
PM SP43_40
CZ
21
Prověřte si své vědomosti Které odpovědi jsou správné? Někdy je správná jen jedna, může jich být správných i více; třeba jsou správné všechny!
1.
Čím se odlišují výfukové plyny zážehového a vznětového motoru? a) b) c)
2.
Výfukové plyny vznětového motoru mají větší podíl oxidů dusíku NOx . Výfukové plyny zážehových motorů neobsahují uhlovodíky HC. Vznětové motory pracují s přebytkem vzduchu a proto je ve výfukových plynech velký podíl zbytkového kyslíku O2 .
V kterých třech základních oblastech se řeší problematika snižování emisí? ......................................................................................................
3.
Pomocí kterých chemických reakcí se v katalyzátoru zážehových motorů provádí čištění výfukových plynů? ......................................................................................................
4.
Která(é) složka(y) částic sazí PM je(jsou) katalyzátorem vznětových motorů přeměňována(y)? Složku(y), prosím, podtrhněte.
Složení částic sazí (PM) uhlík
síra a její sloučeniny
SP43_30
voda uhlovodíky
22
CZ
5.
Která emisní norma teS v Evropské unii platí? a) b) c)
6.
EU II EU III D4
Zahájením platnosti emisní normy EU III - 01.01.2000 se NEFZ provádí a) b) c)
40 s po startu motoru 20 s po startu motoru se startem motoru
1. a, c; 2. snižování spotřeby paliva, čištění výfukových plynů, kontrola činnosti systémů, které mají rozhodující vliv na složení výfukových plynů; 3. oxidace, redukce; 4. uhlovodíky; 5. b; 6. c Řešení: CZ
23
