Norma Euro 7 ograniczy ścieralność klocków i tarcz hamulcowych

Norma Euro 7 ograniczy ścieralność  klocków i tarcz Pixabay - jpj2000nl
Bogdan Kruk
15.2.2023

Zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym spowodowało w 2019 r. w Unii Europejskiej 307 tys. zgonów – wynika z raportu Europejskiej Agencji Środowiska (EEA). Polska, w której przedwcześnie zmarło z tego powodu 39 300 osób, jest krajem najbardziej dotkniętym tym problemem w przeliczeniu na liczbę ludności.

  • Według danych Europejskiej Agencji Środowiska szacuje się, że około 25% udziału sektora drogowego w zanieczyszczeniu cząstkami stałymi pochodzi ze zużycia elementów układu hamulcowego i opon. 
  • Większość producentów elementów układu hamulcowego nastawiona jest pozytywnie i uważa, że limity będzie można osiągnąć dzięki odpowiednim i dobrze skoordynowanym działaniom.
  • Do pomiaru emisji zanieczyszczeń z hamulców potrzebne będą co najmniej dwa stanowiska pomiarowe. Pomiar powinien być wykonany oddzielnie dla elementów hamulcowych znajdujących się na przedniej i tylnej osi.
  • W związku ze sporadycznym wykorzystywaniem konwencjonalnego układu hamulcowego w samochodach elektrycznych istnieje duże prawdopodobieństwo wystąpienia korozji tarcz i w konsekwencji ograniczenie wspomagania procesu hamowania.

Powiązane firmy

Badania wykazały również, że zanieczyszczone cząstkami stałymi powietrze ma bezpośredni związek z rakiem płuc u osób niepalących, a także może powodować inne choroby, takie jak choroba Alzheimera, demencja lub szczególnie ciężkie przypadki COVID-19.

Największe stężenie zanieczyszczenia powietrza w wyniku tzw. pylenia hamulców występuje przy przejściach dla pieszych. Właśnie w tych miejscach ze względu na hamowanie i ruszanie pojazdy wydzielają najwięcej szkodliwych pyłów. Sygnalizacja świetlna zatrzymuje w tych punktach również ruch pieszych, którzy czekając przed przejściem na swoją kolej, narażeni są na wdychanie skażonego powietrza.

Przełomowe rozwiązania

Problem emisji zanieczyszczeń powstałych ze spalin samochodowych oraz zużywania się hamulców i opon jest dobrze znany unijnym naukowcom. Opracowywane przez nich nowatorskie rozwiązania mają na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń z rury wydechowej oraz ścieranych opon, klocków i tarcz hamulcowych.

Według danych Europejskiej Agencji Środowiska szacuje się, że około 25% udziału sektora drogowego w zanieczyszczeniu cząstkami stałymi pochodzi ze zużycia elementów układu hamulcowego i opon. 

Mając na celu zmniejszenie emisji cząstek stałych z hamulców o 50%, w latach 2015–2019 w ramach finansowanego ze środków UE projektu LOWBRASYS zbadano emisje pyłów z hamulców. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano przełomowe rozwiązania, w których wykorzystano nowe, trwalsze materiały elementów układu hamulcowego i system wychwytywania cząstek ze ścierających się hamulców.

Naukowcy, którzy realizowali projekt, opracowali m.in. warstwę ochraniającą powierzchnię elementów ulegających ścieraniu. Przygotowane w ramach projektu tarcze i klocki hamulcowe zostały pokryte specjalną powłoką ceramiczną. Elementy wykonane tą technologią są obecnie dostępne na rynku i należą do najbardziej zaawansowanych rozwiązań.

Norma Euro 7

Przez wiele miesięcy trwała w Europie batalia o zaostrzenie limitów emisji zanieczyszczeń z pojazdów. W końcu jesienią ubiegłego roku Komisja Europejska zatwierdziła normę Euro 7, która ma na celu m.in. ograniczenie szkodliwych emisji drobnych cząstek emitowanych przez hamulce nowo rejestrowanych pojazdów. Przepisy będą dotyczyć także pojazdów o napędzie elektrycznym.

Nowa norma zacznie obowiązywać od 1 lipca 2025 r. dla samochodów osobowych i dostawczych, a od 1 lipca 2027 r. dla pojazdów użytkowych i autobusów. Euro 7 wydłuża także przebieg i okres eksploatacji, w którym pojazdy będą musiały spełniać ograniczenia emisji zanieczyszczeń. Zgodność samochodów osobowych i dostawczych z normą Euro 7 będzie sprawdzana, dopóki pojazdy nie osiągną przebiegu 200 tys. km lub wieku 10 lat. Samochody będą wyposażone w układy elektroniczne do monitoringu emisji zanieczyszczeń, dzięki którym będzie możliwa kontrola, czy auto nadal spełnia wymagania normy.

Warto wspomnieć, że propozycja Komisji Europejskiej została przyjęta z zaniepokojeniem przez Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów. Istnieją również obawy, że spowoduje to wzrost kosztów produkcji aut. Z kolei producenci tarcz i klocków hamulcowych oraz nowych technologii są pozytywnie nastawieni i ze spokojem przyjęli uregulowania dotyczące szkodliwego ścierania się elementów układu hamulcowego.

Zgodnie z projektem normy

Od 2025 r. we wszystkich nowo zarejestrowanych samochodach będą obowiązywać limity zużycia hamulców na poziomie 7 mg/km, a od 2035 r. ograniczenie wzrośnie do 3 mg/km.

Rozporządzenie techniczne określające metodę pomiaru, przebieg badań oraz specyfikację stanowiska badawczego powinno zostać udostępnione przez Komisję Europejską na początku 2023 r. Dzięki normie Euro 7 po raz pierwszy skoncentrowano się na emisji cząstek stałych niezwiązanych ze spalinami. Po wielu miesiącach oczekiwań zaprezentowano nowe założenia, które wydają się realistyczne do wykonania. Być może Euro 7 zachęci producentów pojazdów i podzespołów do wprowadzenia modyfikacji, które staną się kolejnymi, milowymi krokami w przemyśle motoryzacyjnym.

Przemyślane działania

Większość producentów elementów układu hamulcowego nastawiona jest pozytywnie i uważa, że limity będzie można osiągnąć dzięki odpowiednim i dobrze skoordynowanym działaniom.

Przykładowo: inżynierowie firmy Brembo i TMD Friction od lat współpracują z producentami pojazdów nad zmianą specyfikacji klocków i tarcz. Odpowiednio opracowane mieszanki materiałów ciernych pozwalają na wykonanie niskopylących klocków hamulcowych. Na rynku dostępne są tarcze ceramiczne wykonane z kompozytów i żeliwa pokrytego specjalną powłoką.
Najnowsze osiągnięcia technologiczne pozwalają na trzykrotne wydłużenie okresu użytkowania elementów ścierających i na zmniejszenie ich oddziaływania na środowisko.

W ramach redukcji emisji pyłów testowane były także specjalne filtry zamontowane przy hamulcach. Równie ciekawym rozwiązaniem są instalacje odciągu pyłów.

Innowacyjne rozwiązania

Tallano Technologies od 2012 r. prowadzi badania nad zastosowaniem rozwiązań mających na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń. Według tej firmy układy hamulcowe emitują 30 mg cząstek stałych na kilometr, a to 6 razy więcej niż emisja z rur wydechowych (4,5 mg/km).

Opracowany przez francuską firmę system odsysania cząstek stałych o nazwie TAMIC® redukuje o ponad 90% ich emisję podczas hamowania pojazdu. System składa się z modułu elektronicznego, który uruchamia elektryczną turbinę podczas hamowania, i z filtra zatrzymującego cząstki. Producent zapewnia, że układ nadaje się jako dodatkowe doposażenie do pojazdów osobowych i użytkowych.

System odciągu cząstek stałych firmy Tallano Technologies
System odciągu cząstek stałych firmy Tallano Technologies. Źródło: Tallano Technologies

Z kolei niemiecka firma MANN+HUMMEL zaprezentowała w 2017 r. filtr montowany bezpośrednio na zacisku hamulcowym. Pasywny filtr jest wykonany ze stalowej włókniny odpornej na temperaturę i korozję. Podczas procesu hamowania przechwytuje drobny pył bezpośrednio w miejscu, w którym on powstaje. Konstrukcja filtra umożliwia zastosowanie go we wszystkich typach pojazdów.

Niemiecki producent ma w swojej ofercie również aktywną wersję filtra, który zbiera drobny pył z klocków i pył powstający przy tarczy hamulcowej oraz przesyła go przy pomocy pompy próżniowej do centralnego filtra. Oba rozwiązania prezentują się bardzo ciekawie. Czas pokaże, który patent będzie bardziej przydatny.

Pomiar emisji pyłu hamulcowego

Do pomiaru emisji zanieczyszczeń z hamulców potrzebne będą co najmniej dwa stanowiska pomiarowe. Pomiar powinien być wykonany oddzielnie dla elementów hamulcowych znajdujących się na przedniej i tylnej osi. Nie będzie to łatwe, ponieważ najmniejsze, szkodliwe cząstki mają średnicę 2,5 μm (dla porównania włos ludzki ma średnicę 70 μm). Trudności pomiaru będą również spowodowane obracającymi się kołami i tarczami – cząstki będą uchodzić we wszystkich możliwych kierunkach.

Badania powinny być wykonywane na stanowisku przeznaczonym do badań z użyciem specjalnych obudów hamulców. Zastosowanie będzie w tym miała opracowana dla układów hamulcowych Światowa Zharmonizowana Procedura Testów Pojazdów Lekkich (Worldwide Harmonized Test Procedure – WLTP). Procedura pozwoli oszacować rzeczywisty poziom ścierania się hamulców oraz umożliwi przeprowadzenie badań w sposób jednolity. Istotna będzie identyfikacja modelu pojazdu i rodzaju zastosowanych elementów hamulcowych, które ulegają ścieraniu. W przeprowadzonym badaniu będzie możliwe uwzględnienie pojazdów z napędem elektrycznym, w których hamulec cierny jest rzadziej używany i emituje znacznie mniej pyłu hamulcowego.

W ciągu najbliższych miesięcy Komisja Europejska powinna przedstawić dokładne wytyczne dotyczące urządzeń i procedurę przeprowadzania pomiaru emisji zanieczyszczeń innych niż spalinowe.

Emisje hamowania w pojazdach elektrycznych

W samochodach z napędem elektrycznym standardowe hamulce cierne używane są znaczenie rzadziej. Proces hamowania odbywa się za pomocą silnika elektrycznego (hamowanie rekuperacyjne), a tradycyjny układ hamulcowy wykorzystywany jest jedynie jako wspomaganie hamulców.

Wydłużono w ten sposób trwałość klocków i tarcz hamulcowych. Jednak przede wszystkim ograniczono zużycie elementów ciernych, które wpływają na zanieczyszczenie środowiska. Bardzo możliwe, że obecne modele samochodów elektrycznych i hybrydowych już spełniają ograniczenia normy Euro 7.

Jednak w związku ze sporadycznym wykorzystywaniem konwencjonalnego układu hamulcowego w samochodach elektrycznych istnieje duże prawdopodobieństwo wystąpienia korozji tarcz i w konsekwencji ograniczenie wspomagania procesu hamowania. Powyższa sytuacja spowodowała, że w niektórych modelach aut elektrycznych producenci zastosowali hamulce bębnowe. Zapewniają one znacznie lepszą ochronę przed korozją i zatrzymują pyły z okładzin wewnątrz bębna hamulcowego.

Być może ograniczenie pylenia będzie dodatkowym argumentem na trwałe zastosowanie tego typu hamulców w pojazdach elektrycznych.

Wpływ normy Euro 7 na rynek części zamiennych

Do wprowadzenia normy Euro 7 pozostały jeszcze niespełna 2 lata, jednak podczas zakupu klocków i tarcz hamulcowych zawsze warto upewnić się, czy wybrane elementy spełniają aktualne limity emisji zanieczyszczeń.

W ostatnich miesiącach wielu producentów zaprezentowało hamulce o zwiększonej wydajności hamowania i zmniejszonym oddziaływaniu na środowisko. Najnowsze produkty spełniają również rygorystyczne wymagania normy jakościowej ECE-R90. 
Maciej Szlichting, kierownik Działu Badań i Rozwoju w firmie TOMEX, podkreśla, że nowa norma Euro 7, która ma zastąpić obecnie obowiązującą normę Euro 6, będzie dotyczyć wszystkich nowo wprowadzanych na rynek pojazdów, a co za tym idzie – montowanych w nich części (rynek OE). Z innej strony dla poszczególnych elementów układu hamulcowego oferowanych na rynku aftermarketowym nadal będą obowiązywać w Europie przepisy Regulaminu ECE R-90. 

– Przeznaczone właśnie na ten rynek klocki hamulcowe TOMEX spełniają wszystkie wytyczne wskazane przez ten regulamin, a więc pozostają doskonałą alternatywą dla znacznie droższych zamienników – zapewnia Maciej Szlichting. 

Zdaniem EXPERTów

Portfolio produktów Brembo jest wynikiem nieustannych prac badawczo-rozwojowych w dziedzinie technologii hamulcowej, które mają na celu sprostanie wyzwaniom i potrzebom mobilności przyszłości. Najnowsza seria Brembo Beyond ma poprawić dynamikę jazdy i wprowadzić ekologiczne rozwiązania. Obejmuje ona m.in. zestaw Brembo Beyond EV do samochodów elektrycznych, składający się z powlekanych tarcz i klocków niezawierających miedzi, które są cichsze i bardziej odporne na utlenianie i korozję. Ponadto na targach Automechanika 2022 firma zaprezentowała zestaw Greenance Kit Concept, w którym tarcza ze specjalnego stopu została opracowana razem z klockami hamulcowymi. Produkt ten gwarantuje najwyższe standardy techniczne i jakościowe Brembo, a także redukuje emisję cząsteczek o 83% w przypadku PM10 i o 80% w przypadku PM2,5. Produkt przeszedł testy homologacyjne ECE-R90 i testy drogowe przeprowadzone przez techników firmy zgodnie z jej rygorystycznymi wymogami.

Experci z firmy Brembo

 

 

Maciej Szlichting TomexRedukcja emisji pyłów emitowanych m.in. przez klocki hamulcowe trwa w firmie TOMEX nieprzerwanie już od kilku lat, a inicjatorem tych zmian są m.in. nasi klienci, którzy dużą wagę przywiązują nie tylko do ochrony środowiska, ale także do estetyki produktu. Dzisiejsi kierowcy chcą cieszyć się błyszczącymi felgami, które są pozbawione zabrudzeń pyłem ze ścierających się okładzin. Estetyka hamulców staje się równie ważna jak skuteczność hamowania i obowiązujące przepisy. Zapewniają to klocki z zawartością materiału ceramicznego. Nie należy ich jednak mylić z dotychczas istniejącym pojęciem klocków ceramicznych, stosowanych w sporcie motorowym, które nie działają w niskich temperaturach, przez co nie nadają się do komercyjnej eksploatacji. Fakt ten wynika z właściwości materiału ciernego, który skuteczność osiąga przy temperaturach nieosiągalnych dla samochodu osobowego w ruchu drogowym. Dlatego też dla odróżnienia bardzo często klocki z domieszką ceramiki oferowane na rynku aftermarketowym nazywane są „klockami bezpyłowymi”. Obecnie w Europie dużo uwagi poświęca się komfortowi jazdy i ograniczonemu pyleniu hamulców, co powoduje, że popyt na takie klocki nieustannie wzrasta. W związku z tym firma TOMEX koncentruje się na rozwoju nowej rodziny klocków hamulcowych, jednocześnie stale poprawiając ich wydajność.

Maciej Szlichting
Kierownik Działu Badań i Rozwoju, TOMEX

 

 

Vincenzo di Caro TMD FrictionMyślę, że obecnie trudno będzie znaleźć na rynku mieszankę cierną, która spełniałaby wymagania normy Euro 7. Z pewnością możliwe jest osiągnięcie pożądanego rezultatu przy minimalnych zmianach w istniejących rozwiązaniach. Poczekajmy, aż zostaną ustanowione ostateczne regulacje techniczne, zwłaszcza dotyczące pomiarów. Na razie możemy tylko wstępnie rozważyć zmierzone wartości z istniejących zestawów ciernych i sklasyfikować poziom emisji jako niski lub wysoki w porównaniu z innym materiałami. Na pewno nie ma i nie będzie standardowego rozwiązania do wszystkich zastosowań. Emisja cząstek stałych zależy od wielu różnych czynników związanych z układem hamulcowym i pojazdem, a dodatkowo każdy producent ma własne wymagania. Dlatego nie ma mowy o jednej uniwersalnej mieszance ciernej, która nie będzie pylić w trakcie ścierania. Nasz dział rozwoju pracuje już od jakiegoś czasu nad zmniejszeniem ścieralności klocków hamulcowych. Do tej pory tworzyliśmy takie mieszanki, nie znając limitu pylenia. Został on zdefiniowany na początku listopada 2022 r. i ma wynosić 7 mg/km, zarówno dla samochodów osobowych, jak i lekkich pojazdów użytkowych. Prace rozwojowe w naszych laboratoriach bezustannie trwają. Sprawdzamy, które mieszanki surowców można stosować w połączeniu ze specjalnie zaprojektowanymi tarczami hamulcowymi, aby zmniejszyć emisję pyłu hamulcowego. Tylko w ciągu ostatnich 34 lat firma TMD Friction, do której należy marka Textar, opracowała 50 000 różnych mieszanek materiałów ciernych. Dzięki bogatemu doświadczeniu w tej dziedzinie jesteśmy w stanie tak dobrać surowce, aby przedstawić producentom pojazdów rozwiązania techniczne, które w znaczący sposób przyczynią się do zmniejszenia pylenia z hamulców.

Vincenzo di Caro
Starszy manager floty testowej, TMD Friction

O Autorze

Bogdan Kruk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę