Euro 7 tuż tuż

Volvo

Zmiany w konstrukcji jednostek napędowych zostały zapoczątkowane wprowadzonymi w 1993 roku przez Unię Europejską pierwszymi ograniczeniami emisji spalin związanymi z normą Euro 1. Było to 25 lat temu i od tego czasu nastąpił znaczący postęp technologiczny związany z budową silników, zwłaszcza wysokoprężnych.

Wystarczy porównać zmiany, jakie nastąpiły w normach emisji spalin pomiędzy Euro 1 a Euro 6: poziom cząstek stałych PM spadł o 97%, węglowodorów H o 88%, związków azotu (NOX) o 95% a dwutlenku węgla (CO2) o 66%. Norma Euro 3 wprowadzona w 2001 roku, była ostatnią, której warunki można było spełnić poprzez udoskonalenie procesu spalania oleju napędowego. Osiągano to, modyfikując silniki i stosując w nich m.in. wyższe ciśnienie wtrysku, wtryski elektroniczne, zmienną geometrię skrzydeł turbosprężarki oraz odchudzając całe jednostki napędowe.

© Volvo

Należy także podkreślić, że normy emisji spalin dla pojazdów ciężarowych i autobusów określa moc wyjściowa silnika wyrażona w g/kWh. Jest to inny przelicznik niż ten stosowany do norm emisji dla samochodów osobowych i lekkich dostawczych, których limity określa się w przeliczeniu na przejechany dystans, czyli w g/km. W związku z tym ogólne porównanie tych norm według rodzajów pojazdów jest niemożliwe, jednakże w celu ograniczenia emisji szkodliwych substancji silniki wykorzystują podobne rozwiązania.

W 2006 roku dla pojazdów ciężarowych i autobusów wprowadzono normę Euro 4, a w 2009 roku Euro 5. Wyznaczone limity można było osiągnąć poprzez połączenie wcześniejszych rozwiązań z systemami wtórnego oczyszczania spalin. W obudowie wykonanej ze stali nierdzewnej, wyizolowanej termicznie i przypominającej tłumik wydechowy umieszczono (w zależności od producenta) katalizator SCR wraz z wtryskiem i mieszalnikiem roztworu mocznika, filtr cząstek stałych DPF. Rury wydechowe doprowadzające spaliny zaczęto wykonywać ze stali nierdzewnej i one także zostały wyizolowane termicznie, aby straty ciepła były jak najmniejsze. Wszystko to miało na celu zachowanie jak najwyższej temperatury, aby proces oczyszczania przebiegał najwydajniej. Zaczęto także stosować układy recyrkulacji spalin EGR. Pracą całego układu wydechowego zaczęła sterować jednostka centralna zbierająca dane z umieszczonych w różnych jego miejscach czujników i koordynująca swoją pracę z silnikiem przez główny komputer pojazdu.

Norma Euro 6, wprowadzona w 2014 roku oraz jej kolejne ewolucje, wymusiły na producentach motoryzacyjnych zastosowanie wszystkich zaawansowanych technologii w jednej jednostce napędowej. Przyczyniła się także do tego zmiana sposobu certyfikacji silników w zakresie testów WHSC oraz WHTC, który oparto na wzorcu użytkowania ciężkich pojazdów użytkowych w rzeczywistych warunkach na podstawie typowych warunków jazdy w Europie, Stanach Zjednoczonych, Japonii i Australii. Układy wydechowe zaczęły przypominać małe laboratoria chemiczne. Do spełnienia limitów Euro 6 dla pojazdów ciężarowych i autobusów określonych przez Unię Europejską konieczne stało się połączenie wszystkich dotychczasowych technologii w jedną całość. Podobnie jak w przypadku poprzednich norm, w obudowie przypominającej tłumik wydechowy umieszczono (w zależności od producenta): katalizator utleniający (DOC), filtr cząstek stałych (DPF), mieszalnik płynu AdBlue, katalizator SCR oraz katalizator nieprzereagowanego amoniaku (ASC). Proces oczyszczania jest sterowany przez komputer zbierający dane z szeregu czujników. Jednostka elektroniczna została znacząco rozbudowana. Jest to spowodowane tym, że normy Euro 6 wymagają zaawansowanych systemów OBD do pomiaru wydajności wykorzystywanych systemów kontroli emisji oraz do wczesnego wykrywania wszelkich awarii systemu. Końcowym rezultatem zmiany technologii i ulepszonego cyklu testowego jest fakt, że rzeczywiste emisje są dużo bardziej zbliżone do określonych limitów niż miało to miejsce w przypadku poprzednich norm, zwłaszcza przy niskich prędkościach pojazdu i warunkach zimnego rozruchu.
Nowoczesne i zaawansowane technologicznie jednostki napędowe z jednej strony spalają mniej paliwa, są bardziej ekologiczne, ale z drugiej strony są niezwykle skomplikowane i bardzo podatne na najmniejsze błędy. Układ wydechowy jest rozbudowany niemalże do granic możliwości, a jego praca jest niemożliwa bez dedykowanej jednostki sterującej. Ceny elementów układu wydechowego na rynku wtórnym (AEM) także uległy drastycznym zmianom. Dla porównania: cena tzw. katalizatora do pojazdów spełniających normę emisji spalin Euro 4–5 jest ponad dziesięciokrotnie wyższa niż cena tłumika do pojazdów spełniających normę emisji spalin Euro 3. Istnieje oczywiście możliwość „regeneracji” filtrów, ale jest ona ograniczona i w większości przypadków niezalecana. Jest to spowodowane tym, że podczas tzw. procesu regeneracji metale szlachetne, dzięki którym zachodzą procesy chemiczne, mogą oderwać się od powierzchni katalizatora, przez co spada wydajność procesu oczyszczania spalin. Może mieć to wpływ na całą jednostkę napędową, gdyż czujniki mogą raportować błędy układu wydechowego. Należy także pamiętać o dodatkowych kosztach użytkowania pojazdów związanych z roztworem mocznika, którego średnie zużycie odpowiada ok. 5% spalanego oleju napędowego, a którego zbiornik trzeba regularnie uzupełniać.
Wprowadzenie kolejnej normy emisji spalin Euro 7 na pewno przyczyni się do spalania mniejszej ilości paliwa, co wynika wprost z ograniczenia emisji dwutlenku węgla. Z drugiej strony ciężko sobie wyobrazić, jakie nowe technologie mogą zostać zastosowane. Mówi się o możliwości odzyskania i wykorzystania ciepła z układu wydechowego i układu chłodzenia w celu zwiększenia sprawności silnika. Trwają także prace nad urządzeniami do odzyskiwania energii. Producenci motoryzacyjni zainwestowali olbrzymie środki w centra badawcze, które przypominają duże laboratoria. Otwartą kwestią pozostaje użycie na większą skalę alternatywnych źródeł energii w postaci paliw gazowych, bądź energii elektrycznej, zwłaszcza w pojazdach poruszających się na długich dystansach. Obecnie niemalże wszyscy producenci ciężarówek i autobusów mają w swojej ofercie pojazdy miejskie wykorzystujące jako paliwo gaz CNG, który jest czystszy niż popularny diesel. Szacuje się także, że poprzez wprowadzenie normy emisji spalin Euro 7, ceny nowych pojazdów użytkowych wzrosną o około 10%. Będzie to spowodowane tym, że producenci pojazdów będą udoskonalać całe auta, między innymi poprzez zwiększenie wydajności układu napędowego, modyfikację podwozia i poprawę aerodynamiki. Jest to szczególnie widoczne podczas imprez motoryzacyjnych, gdzie demonstrowane są prototypy ciężarówek i autobusów.

Przyszłość pojazdów użytkowych wydaje się bardzo interesująca. Rozwój technologii jest bardzo widoczny i niesie ze sobą poprawę komfortu i bezpieczeństwa podróżowania dla wszystkich uczestników ruchu. Z drugiej jednak strony generuje on olbrzymie koszty związane z zaawansowaniem technologicznym części zamiennych, a więc także utrzymaniem flot pojazdów. Będzie się to niestety przekładać na ceny niemalże wszystkich produktów, które możemy znaleźć w sklepach, z czego jednak nie każdy zdaje sobie sprawę. Cóż – rozwój technologiczny kosztuje.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę