Serwis pod patronatem magazynu
Silniki spalinowe zapewne spełnią przyszłe normy emisji, ale procedura będzie kosztowna i skomplikowana.
Obawy dotyczące silników spalinowych wydają się uzasadnione. Służą one przecież jako kozioł ofiarny przy poszukiwaniu przyczyn kryzysu klimatycznego. Ale w praktyce nie mamy wyjścia: klasyczne jednostki benzynowe i wysokoprężne będą z nami jeszcze przez długi czas. Przejście na elektromobilność (w szczególności opierającą się o prawdziwie ekologiczne źródła energii, a nie prąd z węgla) zajmie lata, a 1,3 miliarda istniejących pojazdów nie zniknie z dnia na dzień z kuli ziemskiej.
Widać jednak wyraźnie, że wymagane ograniczenie poziomu zanieczyszczeń w związku z nadchodzącą normą Euro 7 staje się coraz bardziej skomplikowane i kosztowne. Nie jest to jednak problem, którego nie da się pokonać. W końcu asystenci bezpieczeństwa, systemy informacyjno-rozrywkowe i dodatki zwiększające komfort też podnoszą cenę i złożoność pojazdu.
Wróćmy jednak do emisji spalin. Tego nie zmienimy: związki węglowodorowe, takie jak olej napędowy lub benzyna, reagują z tlenem podczas spalania. Zasadniczo jako produkt końcowy pozostają dwutlenek węgla oraz para wodna. Oczyszczanie spalin zajmuje się w takim ujęciu bardziej niechcianymi produktami ubocznymi.
Wysoce toksyczny tlenek węgla (CO), węglowodory (HC), a nawet tlenki azotu (NOX) są skutecznie redukowane od lat 80. XX wieku dzięki technologii katalizatorów. Ponadto paliwa zostały uwolnione od ołowiu i siarki. A od przełomu tysiącleci stale ulepszane filtry cząstek stałych w silnikach z bezpośrednim wtryskiem zapewniają mniej sadzy i cząstek stałych. Wreszcie, nawet związane z wysokimi ciśnieniami doładowania i wtrysku wyższe emisje tlenków azotu w silnikach wysokoprężnych są skutecznie ograniczane przez systemy SCR – o ponad 90 procent. Gdzie jest więc problem na przyszłość?
Jak zwykle diabeł tkwi w szczegółach. Przez długi czas emisje spalin były sprawdzane tylko na stanowisku testowym podczas homologacji pojazdu. Producenci byli zatem w stanie idealnie zoptymalizować system oczyszczania spalin do tych powtarzalnych warunków laboratoryjnych, podczas gdy wiele dopuszczalnych wartości emisji zostało wielokrotnie przekroczonych podczas rzeczywistej eksploatacji. I w ten sposób doszliśmy do głośnej afery dieselgate.
Dopiero od stycznia 2021 roku wszystkie nowe pojazdy muszą spełniać najsurowszą normę Euro 6d i wykazywać działanie swoich systemów oczyszczania spalin w rzeczywistym ruchu drogowym (Real Driving Emissions). Co więcej, muszą one utrzymywać homologacyjne parametry nawet po wielu latach: teoretycznie auto może utracić homologację, jeśli aktualne wyniki są wyższe od testowych sprzed lat, nawet jeśli nadal mieszczą się w ogólnych limitach.
Dużym wyzwaniem jest nowa norma emisji Euro 7, która ma zacząć obowiązywać od roku 2025. Szczegóły są ciągle ustalane, najprawdopodobniej zostanie ona złagodzona w stosunku do pierwotnych założeń, które oznaczałyby w praktyce likwidację silników spalinowych. Ale i tak oczekuje się, że wymogi będą ostre, planuje się, że silniki będą musiały spełniać normy także na zimno, w ciągu krótkiej eksploatacji, podczas rozruchu, przy jeździe z przyczepą itd. Konieczne byłyby dodatkowe czujniki i rozbudowa/zwiększenie wydajności istniejących systemów – o których piszemy szerzej obok.
Od czasu skandalu z silnikami TDI marki Volkswagen wiedza o szkodliwości tlenków azotu stała się powszechna. Sposobem na rozwiązanie problemu jest stosowanie katalizatorów SCR, które dzięki dozowaniu płynu AdBlue redukują szkodliwe związki do azotu i wody.
Od dawna stosowany jest system z zaworem EGR – układ wprowadza część spalin z powrotem do komory spalania. W mieszance jest mniej powietrza (czyli też tlenu), a to powoduje obniżenie temperatury spalania, co wpływa korzystnie na obniżenie emisji tlenków azotu.
Zarówno silniki wysokoprężne, jak i benzynowe emitują też cząstki stałe – niespalone drobiny węglowodorów o średnicy mikrometrów. W większym stopniu problem dotyczy diesli, ale przy obecnych normach także wiele silników benzynowych musi być wyposażonych w systemy wyłapujące te cząstki. Służą do tego filtry DPF/GPF wykonane z porowatego korpusu ceramicznego, na którym osadzają się wspomniane drobiny.
