Snižování emisí ve výfukových plynech

Tyto směrnice jsou mezi širokou veřejností známy jako tzv. Euro předpisy. Od října 2006 je v platnosti předpis Euro 4, od října 2009 je pak plánováno zavedení předpisu Euro 5. Oba, ve srovnání s posledním platným předpisem Euro 3, výrazným způsobem redukují povolené emise u všech posuzovaných škodlivin – CO (oxid uhelnatý), HC (nespálené uhlovodíky), NOx (oxidy dusíku, mezi které patří především NO a NO2) a PT (pevné částice neboli saze).

Jak se ke stále přísnějším podmínkám staví výrobci nákladních vozidel? Všichni zpříma čelem, každý ovšem svým vlastním přístupem. Velmi zjednodušeně lze ovšem tvrdit, že v současnosti existují dvě rozdílná řešení.

Technická řešení plnění Euro 4/5

Snižování obsahu škodlivých emisí lze v případě Euro 4 provádět dvěma způsoby:

• Snížení obsahu NO_x
• v motoru + snížení obsahu PT za motorem (dále jen EGR) – systém využívající recirkulace výfukových plynů (EGR/AGR) a filtru pevných částic.
• Snížení obsahu CO, HC, PT v motoru + snížení obsahu NO_x za motorem (dále jen SCR/BlueTec) – systém využívající konstrukční optimalizace procesu spalování a selektivní katalytické redukce (SCR).

V současnosti se pro plnění limitů Euro 4 používají obě uvedené technologie. EGR je z konstrukčního hlediska jednodušší než SCR a tím pádem i levnější z pohledu pořizovacích nákladů vozidel s tímto systémem. Z emisního hlediska však jde o technologii použitelnou zatím pouze pro plnění Euro 4. Vozy vybavené SCR tak již dnes nabízejí výhody spojené s přísnějšími limity Euro 5 (od roku 2009). Z hlediska provozních nákladů jde navíc o technologii s výrazným přínosem pro zákazníka (nižší spotřeba paliva, prodloužené servisní intervaly, daňová zvýhodnění atd.).V současnosti se pro plnění limitů Euro 4 používají obě uvedené technologie. EGR je z konstrukčního hlediska jednodušší než SCR a tím pádem i levnější z pohledu pořizovacích nákladů vozidel s tímto systémem. Z emisního hlediska však jde o technologii použitelnou zatím pouze pro plnění Euro 4. Vozy vybavené SCR tak již dnes nabízejí výhody spojené s přísnějšími limity Euro 5 (od roku 2009). Z hlediska provozních nákladů jde navíc o technologii s výrazným přínosem pro zákazníka (nižší spotřeba paliva, prodloužené servisní intervaly, daňová zvýhodnění atd.).

Výhody a nevýhody systému EGR+PT filtrace

Výhodami jsou nižší pořizovací náklady pro plnění Euro 4 a popularita používání filtrů i v oblasti osobních vozidel.

Nevýhod je více: toto řešení je ekonomicky nevýhodné pro plnění Euro 5; recirkulace výfukových plynů způsobuje vysoké zatížení motoru a vyšší opotřebení pístu, celkově vyšší nároky na chlazení motoru, vyšší spotřebu paliva (cca o 3 – 6 %) ve srovnání s motory Euro 3 a vysokou míru znečištění motorového oleje, tzn. zkrácení servisních intervalů pro výměnu a vyšší nároky na kvalitu oleje; použití PT filtrů způsobuje zvýšené náklady na údržbu (v závislosti na vozidle); zvýšené je i riziko vyřazení vozidla z provozu způsobené sníženou průchodností filtru – vysoká závislost na kvalitě použitého paliva (nízký obsah síry) – nebezpečí poškození katalyzátorů. Tvorba sirnatých kondenzátů dále způsobuje zanášení potrubí recirkulace s následným snížením účinnosti systému, nutností servisního zásahu, a po zavedení NO_x snímače hrozí omezení provozu, příp. pokuty od správního orgánu.

Selektivní katalytická redukce SCR

Systém SCR využívá redukčního prostředku AdBlue, což je 32,5% roztok vody a močoviny. AdBlue je dávkováno do proudu stlačeného vzduchu, kterým je unášeno do výfukového potrubí. V horkých výfukových plynech se AdBlue rozkládá na čpavek NHa oxid uhličitý CO. Uvolněný čpavek pak v SCR katalyzátoru reaguje s NO_x za vzniku neškodného dusíku Na vodní páry. Systém BlueTec od Mercedes-Benz jde ovšem ještě dál.

BlueTec – SCR řešení Euro 4/5 v podání Mercedes-Benz

Kompletní systém redukce škodlivin ve výfukových plynech montovaný do nákladních vozidel Mercedes-Benz – BlueTec – zahrnuje především:

• Vysoce účinný a optimalizovaný motor, který se vyznačuje vyššími vstřikovacími tlaky, vyšším stupněm komprese, zvýšením špičkových spalovacích tlaků, zlepšením využitelnosti vstřikovaného paliva, snížením spotřeby paliva a optimalizací výkonu motoru.
• Vlastní systém SCR s redukcí NO_x pomocí selektivní katalytické redukce a s redukčním činidlem AdBlue v samostatné vyhřívané nádrži.

Vznik pevných částic (PT) je snížen konstrukčními opatřeními (důslednou optimalizací spalovacího procesu) uvnitř motoru nezávisle na teplotě výfukových plynů.

Při teplotách výfukových plynů pod 200 °C je tak obsah NO_x stejný jako u systému EGR, ale při výrazně menších hodnotách emisí pevných částic. Zákonné směrnice jsou tak dodrženy ve všech provozních režimech. Podíl pevných částic je dokonce ještě o 35 % nižší, než jaký přikazuje připravovaný předpis Euro 5.

Výhody systému BlueTec:

• bez problémů plní limity Euro 4 i Euro 5;
• vykazuje nejlepší redukci všech škodlivin;
• optimalizací motorů se zvýšil i jejich výkon;
• prokazatelně nižší spotřeba paliva;
• značné výhody při použití v Evropě (nižší mýto v Německu, výjimky ze zákazů jízd v Rakousku, daňové úlevy v dalších zemích EU);
• z hlediska údržby se jedná o nenáročný systém;
• nezkrácené servisní intervaly;
• vysoká odolnost vůči rozmanité kvalitě použitého paliva;
• nevyžaduje speciální oleje;
• všechny komponenty systému mají stejnou životnost jako celé vozidlo;
• tlumič výfuku součástí SCR katalyzátoru z nerezové oceli, tzn. bez rizika koroze;
• vlivem SCR reakcí dochází k dalšímu snížení obsahu pevných částic.

• nutnost doplňování další provozní kapaliny (AdBlue), což je ovšem pouze subjektivní nevýhoda vzhledem k dojezdu 6000 – 10 000 km na jedno natankování;
• dodatečné zatížení vozidla 150 – 300 kg;
• a s tím související mírné omezení užitečné hmotnosti, které lze ovšem vyrovnat zvláštní výbavou vozidla.

Z pohledu zákazníka je tedy technologie BlueTec od Mercedes-Benz optimálním řešením, jak u svých vozidel zajistit bezproblémové plnění limitů Euro 4/5.

AdBlue

AdBlue je 32,5% vodní roztok močoviny (NHCO. Jedná se o zcela nejedovatou kapalinu, bez zápachu, kterou lze natankovat stejným způsobem jako motorovou naftu u čerpacího stojanu nainstalovaného přímo ve firmě nebo u veřejné čerpací stanice pohonných hmot. Sériově montovaná nádrž na AdBlue má objem 90 l, vystačí na ujetí až 5200 –7000 km. Na přání lze vozidlo vybavit nádrží s objemem až 145 l, se kterou lze ujet až 10 000 km.

Spotřebu AdBlue ovlivňuje typ použité technologie BlueTec 4/5, vlhkost vzduchu (nízká vlhkost zvyšuje spotřebu, vysoká zmenšuje) a teplota vzduchu (vysoké teploty zvyšují spotřebu, nízké snižují). Vysoké požadavky na zatížení rovněž zvyšují spotřebu (náklad, kopcovitá topografie terénu, vysoké nároky na výkon motoru, agresivní jízdní styl).

Reálná spotřeba AdBlue se pohybuje u systému BlueTec 4 na úrovni přibližně 4 % objemu spotřeby motorové nafty. To v praxi znamená spotřebu AdBlue přibližně 1,3 l/100 km. U systému BlueTec 5 je spotřeba AdBlue přibližně o 1/3 vyšší, zhruba 5-7 % spotřeby nafty, tj. 1,7 l/100 km.

Čisté řešení budoucnosti nákladních vozidel

Emise pevných částic jsou systémem BlueTec eliminovány přímo na místě, kde vznikají – při spalovacím procesu. Zde je odloučeno přibližně 80 – 90 % jemných pevných částic. Palivo vstřikované pod vysokým tlakem je jemně rozprášeno a následně spalováno při vyšších teplotách. Zvýšení účinnosti motoru znamená méně nespáleného paliva, méně PT, CO, HC a jeho optimální spotřebu. Již dnes produkují vozidla s BlueTec 5 pouze 2 % NOz maximálního přípustného limitu NO_x Euro 4. V celkovém úhrnu dosahují v emisích PT hodnot o 35 % nižších než přikazuje předpis Euro 5.

BlueTec se vyplatí

V případě motoru V8 se v porovnání s motory Euro 3 snižuje spotřeba paliva až o 5 %. Splnění norem Euro 4 a Euro 5 přináší i řadu dalších výhod. V některých zemích jde například o snížení daní, dálničních poplatků a silničního mýtného nebo možnost nočních přejezdů. Technologie BlueTec navíc zvyšuje prodejní cenu ojetého nákladního vozidla, protože poptávka po těchto vozidlech splňující nejpřísnější emisní limity bude v budoucnu velmi stoupat. Zvláště, když systém BlueTec ojetého vozidla plní i normu Euro 5. Především ve východní Evropě se taková ojetá nákladní vozidla těší mimořádné oblibě – jsou totiž vhodná pro tranzitní dopravu.

Systém BlueTec představuje optimální řešení v oblasti hospodárnosti, výkonu a ekologie.

Ing. Jiří Čumpelík

jiri.cumpelik@daimlerchrysler.com

DaimlerChrysler Automotive Bohemia

www.daimlerchrysler.cz