Emisní norma EURO 6 za dveřmi

Po emisní normě EURO 5, která vešla v účinnost v září 2009, přichází nová norma EURO 6. Její platnost začíná 1. září 2014 pro schvalování nových vozů a od 1. září 2015 pro jejich registrace a prodeje. Všechna vozidla vybavená naftovým motorem budou muset splňovat požadavek na významné snížení emisí oxidů dusíku. Pokles přípustných limitů je ze současných 0,18 g/km na 0,08 g/km. Mezní hodnota emisí osobních vozů a ostatních vozidel určených k přepravě bude 80 mg/km, což představuje snížení o více než 50 % v porovnání s normou Euro 5. Mezní hodnoty kombinovaných emisí uhlovodíků a oxidů dusíku naftových osobních vozidel budou rovněž sníženy, konkrétně na 170 mg/km.
Kromě dodržení mezních hodnot emisí uvedených výše musí výrobci dále zajistit životnost způsobu regulace znečištění na vzdálenost 160 000 km. Plnění podmínek shodnosti v provozu musí být ověřeno během 5 let nebo po 100 000 km. Shodnost ověří známé emisní zkoušky na stanicích STK. Budou se tak kontrolovat emise z výfuku při různých podmínkách provozu motoru, tedy emise při nízkých teplotách okolí, emise při volnoběhu, opacita kouře a správná činnost a regenerace systémů následného zpracování. Kontrole neuniknou ani emise způsobené vypařováním a emise z klikové skříně. Kontrola se zaměří i na elektronické palubní diagnostické systémy. Kontrolu završí měření emisí skleníkových plynů a spotřeby paliva.

Pomůže močovina
Přísnější normy si vyžádaly radikální změny v konstrukci vozidel. Nové limity byly pro výrobce velkou výzvou a každý si s ní poradil jinak. Již norma EURO 3 si vynutila masové zavedení katalyzátorů. Následující EURO 4 přidala důraz na optimalizaci procesu spalování a poslední EURO 5 donutila výrobce k přechodu na přeplňované maloobjemové jednotky. Novinkou u silničních vozů pro aktuální normu se stává zavedení SCR katalyzátorů. SCR je zkratkou selektivní katalytické redukce, termínu, který označuje redukci škodlivých oxidů dusíku na kombinaci vody a molekulárního dusíku. Tento postup dnes zavádí většina výrobců vznětových motorů. Například u Peugeotu jsou tyto jednotky označeny obchodním názvem BlueHDi a tvoří páteř nabídky tohoto francouzského výrobce. Princip této technologie je jednoduchý. Ve výfukovém traktu je za filtrem pevných částic umístěna tryska vstřikující směs pod obchodním názvem AdBlue, jenž označuje směs močoviny a vody. Tato směs se v horkém plynu přemění na čpavek, který redukuje škodlivé oxidy. Molekulární dusík vylučovaný z výfuku se pak stane součástí atmosféry, která je již beztak tvořena více než třemi čtvrtinami tohoto plynu.

SCR auta prodraží
Systém SCR má však pro provozovatele vozu řadu nevýhod. Problémem nejméně závažným je prostorová náročnost. U osobních automobilů se objem nádrže spotřební kapaliny obyčejně pohybuje mezi patnácti až dvaceti litry. Jestliže byla nyní plnohodnotná rezerva u osobních vozidel výjimkou, nyní se zařadí přímo mezi ohrožené druhy. Na její místo se nastěhuje právě zmíněná nádrž. Zástavba úsporného systému tak omezí praktickou využitelnost vozidla. Jestliže budeme uvádět nevýhody systému SCR podle závažnosti vzestupně, pak nutně následuje problém s doplňováním provozní kapaliny. Spotřeba AdBlue se pohybuje přibližně kolem 5 % spotřeby paliva. Pro dieselový motor se spotřebou 7 litrů na 100 kilometrů tak připadá spotřeba roztoku močoviny na 0,35 litru na stejný interval. Při současných cenách pohybujících se kolem 5,4 Kč na litr lze alespoň odhadnout finanční náročnost nových katalyzátorů. Zatímco pro běžného motoristu jde o zanedbatelné položky, střední a velké firmy již tyto náklady znatelně pocítí. Roztok AdBlue může uživatel vozu doplnit manuálně, jelikož je běžně dostupná na většině čerpacích stanic. Množství roztoku v nádrži vozu by však mělo vystačit na výrobcem udávaný servisní interval. Doplnění tak bude prováděno v rámci servisní kontroly. Právě se servisní prohlídkou jsou spojeny další zvýšené náklady, přímo způsobené selektivní katalytickou redukcí. Největší nevýhodu představuje vyšší pořizovací cena takto vybavených vozů. Celý SCR systém se skládá z několika čidel tlaku, teploty a chemického složení výfukových plynů. Dále ze samotného výrobně náročného filtru a vyhřívaného zásobníku na močovinu. Celou tuto plejádu závažných omezení doprovází drobnosti v podobě zvýšené spotřeby nafty v režimu aktivní regenerace filtru nebo nutnosti vyhřívání zásobníku kapaliny AdBlue, jež zamrzá při -11° C. Jistě si vnímavý čtenář vzpomene na případy, kdy kvůli regeneraci filtru pevných částic shořel celý vůz. Tento problém se samozřejmě nevyhne ani filtru SCR, který prochází podobným procesem při 550° C. Vysoká teplota v kombinaci s porušenou tepelnou izolací může vznítit suchý materiál pod vozidlem a napáchat tak vysoké škody. Nepříjemná bude i situace, kdy dlouhé stání v kombinaci s nízkými venkovními teplotami příliš oslabí či poškodí akumulátor vozidla. Nižší průměrnou spotřebu a méně škodlivé emise tak nakonec doprovází omezení praktického využití vozu a zvýšení pořizovacích i provozních nákladů.

Jak funguje EGR ventil?
Alternativu či doplněk systému SCR může zastat EGR ventil. Stejně jako předchozí systém, ani tento není horkou novinkou. Obojí se již několik let využívá pro těžkou silniční nákladní přepravu. Teprve nyní si však tyto postupy zpracování výfukových plynů hledají cestu pod kapoty osobních vozů. Princip EGR, tedy recirkulace výfukových plynů, je poměrně jednoduchý. Škodlivé oxidy dusíku jsou v tomto případě hned u výfuku z válce opět nahnány do sacího potrubí, přivedeny k sacím ventilům a následně opět spáleny. Dosahuje se tak nižších spalovacích teplot, čímž dojde ke snížení množství problematických oxidů, naroste však množství vylučovaných pevných částic. EGR je tedy vždy, stejně jako SCR, doplněna filtrem pevných částic. Oproti prve popsanému principu odpadá potřeba roztoku močoviny. Odpadá tím problém se spotřebou i zamrzáním. Zbavíme se i dalšího katalyzátoru, čímž se sníží finanční náročnost. V čem je tady háček? Nasáváním spalin do sacího potrubí vzniká celá řada problémů. Prvním je zanášení sacího potrubí sazemi. U vozů se zanedbanou údržbou může dojít k citelnému poklesu výkonu vlivem nedostatečného přístupu vzduchu do válců. Druhý problém také snižuje výkon motoru. Pokud do válce nasajeme již spálenou směs, zbyde méně místa pro tu novou. Motory vybavené EGR tak dosahují nižší efektivity spalování vztažené ke zdvihovému objemu než motory bez tohoto ventilu. Výčet závažných nevýhod vrcholí problematikou teploty nasávané směsi. Teplota výfukových plynů procházejících ventilem recirkulace zvyšuje právě teplotu směsi nasáté do spalovacího prostoru. Pro vysoký výkon a nízkou spotřebu je optimální co nejnižší teplota vzduchu. Přeplňované motory za tímto účelem bývají vybaveny intercoolerem neboli chladičem nasávaného vzduchu. Ten dosahuje většího objemu spalovaného kyslíku snížením jeho teploty, a tedy i objemu. EGR ventil má bohužel efekt zcela opačný. Je tedy nutné takto vybavený motor doplnit buď výkonnějším chladičem nasávaného vzduchu, nebo chlazením ventilu zpětného vedení výfukových plynů. Podtrženo a sečteno, EGR ventil nahrazuje spotřební kapalinu a rizikový filtr snížením výkonu a zanášením sacího potrubí. Nutno také doplnit, že účinnost není srovnatelná s technologií SCR a tak často dochází k zavedení kombinace obou výše popsaných principů, tedy kombinace všech výše uvedených nevýhod.

Nic není zadarmo
Jestliže jsme si popsali nevýhody, spojené s motory ohleduplnějšími k životnímu prostředí, jistě nepřekvapí finanční dopad nových technologií u nových vozidel. Nové systémy vyžadují filtry SCR a pevných částic s velmi přesně vyrobenými katalyzátory, které jsou sestaveny z platiny a keramických kompozitů. Tyto konstrukční prvky jsou cenově velmi náročné a zvyšují tak pořizovací i servisní náklady. Snaha dosáhnout nízkých emisí se neomezuje pouze na zpracování výfukových plynů. Jelikož emise přímo vycházejí ze spotřeby, výrobci bojují právě s ní. Automobily tak procházejí pečlivou aerodynamickou i hmotnostní optimalizací. Ani pečlivé odladění všech elektronických systémů není zdarma. Mohlo by se zdát, že vyšší nároky lze časem uhradit právě úsporou paliva. Zde se však dostáváme na velmi tenký led. Teoreticky je možné, aby nižší spotřeba (ve srovnání s vozem plnícím EURO5) během služby ve vozovém parku zaplatila zvýšené náklady spojené se všemi vyjmenovanými systémy. Takové kalkulace vycházejí z normovaných cyklů měření spotřeby Evropské unie. Majitelé downsizingovaných jednotek již jistě tuší problém. Ano, teoreticky je možné jezdit s euro-ekologickým motorem pod pět litrů nafty na sto kilometrů. Prakticky je ale relativně jednoduše možné dosáhnout i spotřeby na hranici deseti litrů. Právě evropskými normami vynucené přeplňování v kombinaci s malým objemem motoru způsobuje velké rozdíly mezi spotřebou motoru normovanou a pod zátěží. Praktické jízdní parametry spotřeby tak mohou být zásadně odlišné od normovaných a závisí na konkrétním využití vozu. Nevyhovující normy pro měření spotřeby, velmi přísné emisní limity a vysoká cena nafty tak vede ke dvěma zásadním jevům. Prvním jevem je vzrůstající výhodnost benzínových motorů v přímém porovnání s výkonově obdobnými vznětovými jednotkami. Druhým zajímavým jevem je zvýšený zájem o vozy, splňující ještě normu EURO 5. Právě druhému jmenovanému problému adresovala Evropská Unie příslib snížení cen silničních daní pro vozidla splňující aktuální ekologickou normu. Ani toto umělé dorovnávání však nepřesvědčilo podnikatele o vhodnosti pořízení vozů splňujících EURO 6. Konkrétní zdražení modelů vyhovujících nové normě se bude pohybovat kolem desíti procent u naftu spalujících motorů. Benzínových jednotek se zdražení nedotkne, jelikož mají oproti vznětovým nižší počet vylučovaných pevných částic. Dá se tedy očekávat, že nové, přísnější emisní limity podrazí základy především evropské obliby vznětových motorů u osobních vozidel. Bude zajímavé sledovat, jak si výrobci s očekávaným ústupem obliby naftových motorů poradí. Obzvlášť francouzští výrobci totiž zážehovou alternativu u svých větších modelů ani nenabízejí.