Wbrew pozorom coraz bardziej wyśrubowane normy emisji spalin są w interesie wielkich koncernów motoryzacyjnych. Dlaczego? Bo utrudniają one dostęp do rynków mniejszym graczom, których np. nie stać na to, żeby wydać setki milionów euro na opracowanie osobnych wersji, zgodnych z normami obowiązującymi w Europie, USA czy na poszczególnych rynkach azjatyckich.
Coraz wyższe wymagania wobec pojazdów to też świetne narzędzie do wywierania presji na właścicieli samochodów, żeby częściej je zmieniali. W Polsce jeszcze tego nie odczuwamy, ale np. w Niemczech posiadacz całkiem dobrego jeszcze auta, które nie spełnia najnowszych norm, ma zagwozdkę, co z nim zrobić. Może wybrać między płaceniem znacznie wyższego podatku drogowego i zrezygnowaniem z wjazdu do centrów miast (do tzw. stref ekologicznych są wpuszczane tylko te oficjalnie najczystsze modele) a sprzedażą „starego” samochodu i zakupem nowego modelu, który na kilka lat uwolni go od takich problemów. I interes się kręci!
To, że spełnienie norm wymaga montowania kolejnych dodatkowych urządzeń i systemów, to także korzyść dla producentów. Dzięki temu samochody stają się coraz trudniejsze w obsłudze, przybywa elementów, które mogą się zepsuć lub po prostu zużyć. Klient po kilku latach znów staje przed dylematem: zostawić majątek w serwisie lub... kupić kolejne nowe auto. To również nakręca interes producentów.
A co z ekologią? Przynajmniej w Europie od lat schodzi ona na drugi plan. Dotychczas w zasadzie nikogo nie interesowało, ile toksycznych substancji naprawdę trafia z rur wydechowych do środowiska. Liczyło się tylko to, żeby pojazd odpowiednio zachowywał się podczas badań laboratoryjnych – pomiarami w warunkach drogowych nikt się nie przejmował. Auta miały po prostu nie dymić, bo dla przeciętnego użytkownika to właśnie czarny dym oznacza, że samochód truje. Tymczasem spaliny, które widać, to wcale nie największy problem.
Wbrew pozorom nie mniejszym ze „zdrowotnego” punktu widzenia, a z pewnością większym wyzwaniem technologicznym są tlenki azotu – bezbarwne, bezwonne i silnie toksyczne gazy, emitowane w dużych ilościach przez silniki spalające ubogą mieszankę paliwową. Ta cecha silników wysokoprężnych dotyczy jednak także motorów benzynowych z bezpośrednim wtryskiem paliwa, które ostatnio zastępują jednostki z tradycyjnym wtryskiem ze względu na konieczność ograniczania emisji nietoksycznego, ale za to cieplarnianego gazu, czyli dwutlenku węgla, którego ilość w spalinach jest... pochodną zużycia paliwa. Podawanie danych o emisji CO2 nie ma sensu, skoro producent podaje średnie spalanie samochodu.
Awantura, która wybuchła w USA w związku z oszustwem koncernu VW, a potem rozlała się na cały świat, nie dotyczy sadzy (czarny dym) wylatującej z rur wydechowych aut, nie dotyczy też nadmiernego spalania (z tym jest wręcz przeciwnie; dlaczego – czytaj dalej), lecz właśnie tlenków azotu – gazów kryjących się pod symbolem NOx.
Ze względu na to, że związki te mogą powodować raka, napady astmy, problemy kardiologiczne oraz m.in. impotencję, amerykańskie normy emisji tego gazu są bardzo restrykcyjne. O ile norma Euro 5 pozwala na emisję NOx na poziomie maksimum 180 miligramów na km, a Euro 6 – 80 mg/km, o tyle np. norma obowiązująca w Kalifornii mówi o 43 mg/km przez cały przewidywany okres życia silnika, a w przypadku małych aut osobowych jest to co najmniej 190 tys. km!
Gdy w 2008 roku Volkswagen kończył bardzo obiecujące testy nowego silnika wysokoprężnego, osoby odpowiedzialne wówczas za jego opracowanie raportowały do władz VW, że aby sprostać restrykcyjnym normom amerykańskim, konieczne jest zamontowanie w samochodach układu SCR, wykorzystującego roztwór mocznika (AdBlue) do redukcji emisji tlenków azotu, co miało wiązać się z dodatkowym kosztem rzędu 300 euro na każdy pojazd.
AdBlue to też utrudnienie w eksploatacji aut. Na światowych rynkach trwał kryzys – to nie był czas na takie decyzje. Zdecydowano się na tańszą opcję: w układach wydechowych zainstalowano mniej wydajny, ale tańszy i bezobsługowy układ redukcji tlenków azotu EGR oraz tzw. absorber box, zwany też NOx Trap (ang. pułapka na tlenki azotu). Jest to rodzaj filtra-katalizatora, który przechwytuje i gromadzi cząsteczki toksycznych gazów, po czym sterownik auta wzbogaca mieszankę paliwową bardziej, niż jest to potrzebne do jazdy. Samochód więcej pali, ale toksyczne tlenki azotu zamieniane są na substancje mniej szkodliwe lub obojętne dla środowiska.
Taki układ jest mniej wydajny niż SCR – inżynierowie byli w zasadzie zgodni, że to rozwiązanie sprawdza się tylko w niewielkich jednostkach. Dlatego Volkswagen zastosował dostarczony przez firmę Bosch (oficjalnie tylko do wewnętrznych testów) program, który w czasie badań homologacyjnych wykrywa, że auto jest poddawane procedurze testów. W trybie testowym nie tylko uruchamiał się absorber tlenków azotu, lecz także obniżały się osiągi silnika (włączał się tryb „ekościemy”), co powodowało, że emitował on mniej szkodliwych tlenków i NOx Trap radził sobie z nimi.
Na drodze wracały osiągi, a NOx Trap przestawał działać. Dzięki temu, że w normalnych warunkach absorber tlenków był wyłączony i nie dochodziło do regularnego wzbogacania mieszanki, samochody lepiej jeździły i spalały mniej paliwa! Volkswagen wykorzystywał to zjawisko w materiałach reklamowych: chwalił się, że chociaż w oficjalnych testach produkowane przez niego diesle palą trochę więcej niż japońskie hybrydy, to w praktyce mniej! Tak było, tyle że samochody emitowały nawet 40 razy więcej tlenków azotu, niż pozwalały normy.
O co zatem ta wielka afera, skoro amerykańscy klienci, którzy kupili diesle VW, byli zachwyceni? To, że Volkswagen wykiwał swoich klientów (wielu ludzi w USA kupiło slogan „Clean Diesel”), to jedno, ale to, że okłamał też amerykański system ochrony środowiska, to drugie. Jest i trzeci aspekt afery: nielegalne oprogramowanie to narzędzie nieuczciwej konkurencji.
Wystarczy wiedzieć, że np. Honda planowała od 2009 roku sprzedaż w USA modeli Civic i CR-V z silnikami wysokoprężnymi – i to się nie udało. W 2007 roku Nissan ogłosił plany sprzedaży w USA od 2010 roku modelu Maxima z dieslem, jednak z powodu spadających cen paliw oraz kosztów dostosowania silnika do norm amerykańskich zrezygnował z tego.
Były też problemy z wprowadzeniem na rynek amerykański Mazdy 6 z silnikiem Diesla. Powód? Emisja NOx. Kłopotów nie miał Volkswagen, ale już wiemy dlaczego. Co teraz będzie z oszukańczymi dieslami z koncernu VW? Firma obiecuje, że zmodyfikuje je na własny koszt tak, żeby spełniały obowiązujące normy. Eksperci są jednak zgodni, że będzie się to wiązało z pogorszeniem osiągów, zwiększeniem zużycia paliwa i wyższymi kosztami obsługi takich aut. Czy klienci to zaakceptują? Na pewno nie za darmo!
Naszym zdaniem
Volkswagen zachował się jak podrzędny wiejski tuner, który za pieniądze odłącza układy oczyszczania spalin w samochodzie, żeby poprawić jego osiągi. Oficjalnie koncern od lat tępi takie rozwiązania, a w praktyce sam je stosuje na masową skalę. Na to władze, choćby chciały, nie mogą pozwolić.
Archiwum / Auto Świat
Superekologiczne auto w akcji: na stanowiskach pomiarowych Volkswageny spisują się świetnie. Na drogach – nie zawsze.
Superekologiczne auto w akcji: na stanowiskach pomiarowych Volkswageny spisują się świetnie. Na drogach – nie zawsze.
Archiwum / Auto Świat
Od kilku lat filtry cząstek stałych są obowiązkowym wyposażeniem diesli. Na rynku funkcjonują dwa równoległe systemy – tzw. filtry suche (zwyczajowo nazywane DPF-ami) oraz mokre (określane najczęściej jako FAP-y). W obu przypadkach zasada działania polega na mechanicznym zatrzymywaniu cząstek sadzy zawartych w spalinach. Ponieważ filtry te mają ograniczoną pojemność, raz na jakiś czas sadza musi być wypalona. W przypadku filtrów suchych dopalanie odbywa się poprzez dotrysk dodatkowej dawki paliwa, co powoduje chwilowy wzrost temperatury w filtrze. W układach mokrych jest dawkowany specjalny dodatek, zawierający związki ceru, który obniża temperaturę wypalania sadzy. Warto wiedzieć, że w czasie cyklu dopalania skład spalin nie mieści się w normach emisji, ale nikt się tym nie przejmuje – zgodnie z obowiązującymi regulaminami takie pomiary nie są po prostu uwzględniane podczas badań homologacyjnych.
Od kilku lat filtry cząstek stałych są obowiązkowym wyposażeniem diesli. Na rynku funkcjonują dwa równoległe systemy – tzw. filtry suche (zwyczajowo nazywane DPF-ami) oraz mokre (określane najczęściej jako FAP-y). W obu przypadkach zasada działania polega na mechanicznym zatrzymywaniu cząstek sadzy zawartych w spalinach. Ponieważ filtry te mają ograniczoną pojemność, raz na jakiś czas sadza musi być wypalona. W przypadku filtrów suchych dopalanie odbywa się poprzez dotrysk dodatkowej dawki paliwa, co powoduje chwilowy wzrost temperatury w filtrze. W układach mokrych jest dawkowany specjalny dodatek, zawierający związki ceru, który obniża temperaturę wypalania sadzy. Warto wiedzieć, że w czasie cyklu dopalania skład spalin nie mieści się w normach emisji, ale nikt się tym nie przejmuje – zgodnie z obowiązującymi regulaminami takie pomiary nie są po prostu uwzględniane podczas badań homologacyjnych.
Archiwum / Auto Świat
W samochodach osobowych nie zastępuje on filtra cząstek stałych ani katalizatora oksydacyjnego, a jedynie uzupełnia ich działanie. Wymaga dolewek mocznika (AdBlue). W większości aktualnych modeli zbiornik na dodatek ma zaledwie kilka litrów pojemności, a jego zawartość ma wystarczać na przebiegi pokonywane między przeglądami. To za mało!
W samochodach osobowych nie zastępuje on filtra cząstek stałych ani katalizatora oksydacyjnego, a jedynie uzupełnia ich działanie. Wymaga dolewek mocznika (AdBlue). W większości aktualnych modeli zbiornik na dodatek ma zaledwie kilka litrów pojemności, a jego zawartość ma wystarczać na przebiegi pokonywane między przeglądami. To za mało!
Archiwum / Auto Świat
W pewnym uproszczeniu można przyjąć, że im wydajniej pracuje silnik Diesla (czyli im lepsze zapewnia osiągi przy niskim zużyciu paliwa), tym więcej emituje szkodliwych tlenków azotu. W przypadku łagodniejszych starszych norm i mniej wysilonych jednostek wystarczało zainstalowanie tzw. zaworu recyrkulacji spalin (EGR), który kierował część gazów z wydechu znów do komór spalania, żeby m.in. obniżyć panującą w nich temperaturę i w ten sposób zmniejszyć powstawanie tlenków azotu. Wydajność tego rozwiązania jest jednak ograniczona, a przy okazji intensywnie działający EGR zakłóca pracę silnika (m.in. rośnie spalanie). W nowszych autach poza EGR-ami stosowane są też SCR-y (układy selektywnej redukcji katalitycznej), które przekształcają trujące tlenki azotu w niegroźny azot i wodę. Żeby doszło do reakcji, do wydechu wpuszcza się mocznik (sprzedawany pod handlową nazwą AdBlue, bo przecież słowo „mocznik” nie kojarzy się dobrze). To działa, pod warunkiem że jest on odpowiednio dawkowany. Zdaniem wielu ekspertów w praktyce AdBlue jest wtryskiwane zbyt oszczędnie, żeby auta spełniały normy w warunkach drogowych.
W pewnym uproszczeniu można przyjąć, że im wydajniej pracuje silnik Diesla (czyli im lepsze zapewnia osiągi przy niskim zużyciu paliwa), tym więcej emituje szkodliwych tlenków azotu. W przypadku łagodniejszych starszych norm i mniej wysilonych jednostek wystarczało zainstalowanie tzw. zaworu recyrkulacji spalin (EGR), który kierował część gazów z wydechu znów do komór spalania, żeby m.in. obniżyć panującą w nich temperaturę i w ten sposób zmniejszyć powstawanie tlenków azotu. Wydajność tego rozwiązania jest jednak ograniczona, a przy okazji intensywnie działający EGR zakłóca pracę silnika (m.in. rośnie spalanie). W nowszych autach poza EGR-ami stosowane są też SCR-y (układy selektywnej redukcji katalitycznej), które przekształcają trujące tlenki azotu w niegroźny azot i wodę. Żeby doszło do reakcji, do wydechu wpuszcza się mocznik (sprzedawany pod handlową nazwą AdBlue, bo przecież słowo „mocznik” nie kojarzy się dobrze). To działa, pod warunkiem że jest on odpowiednio dawkowany. Zdaniem wielu ekspertów w praktyce AdBlue jest wtryskiwane zbyt oszczędnie, żeby auta spełniały normy w warunkach drogowych.
Archiwum / Auto Świat
Największą zaletą katalizatorów zasobnikowych jest to, że są one bezobsługowe. Układy SCR nie są lubiane przez klientów. Nie bez powodu – wymagają dodatkowej obsługi, polegającej na uzupełnianiu płynu AdBlue. Sterowniki takich aut są tak zaprogramowane, żeby w razie wykrycia, że zbiornik dodatku jest pusty, nie dało się uruchomić samochodu. Układy te uchodzą też za awaryjne i wrażliwe na niskie temperatury (AdBlue zamarza już w temperaturze -11ºC!). Tych wad nie mają katalizatory zasobnikowe.
Katalizator zasobnikowy wychwytuje ze spalin tlenki azotu. Niestety, jego objętość jest bardzo ograniczona. W momencie nasycenia wychwyconego przez czujnik sterownik silnika na chwilę wymusza pracę jednostki na wzbogaconej mieszance, w wyniku czego tlenki są zamieniane na niegroźne gazy – azot i dwutlenek węgla – i dopiero tak przygotowane trafiają do kolejnych urządzeń oczyszczających je, np. do filtra DPF . Ubocznym efektem jest jednak chwilowy wzrost zużycia paliwa oraz pogorszenie innych, poza stężeniem tlenków azotu, parametrów spalin. Problem polega na tym, że podczas ostrzejszej jazdy niewielki katalizator zasobnikowy wystarcza na wychwycenie toksyn emitowanych przez duży silnik w ciągu zaledwie kilkudziesięciu sekund, więc fazy pracy na bardzo bogatej mieszance musiałyby być bardzo częste. W takiej sytuacji redukcja emisji tlenków azotu byłaby okupiona olbrzymim wzrostem zużycia paliwa. Na tym właśnie polega trik poprawiający osiągi auta kosztem emisji spalin: jeśli sterownik silnika
w mniejszym stopniu (lub wcale) wzbogaca mieszankę, działając na 100 proc. możliwości tylko w trybie testowym, to użytkownik cieszy się z niskiego spalania. Podobnie korzystny wpływ na spalanie (a dodatkowo wzrost osiągów) ma dezaktywacja układów EGR. Bez takiego nielegalnego „tuningu” auta z dieslami, po pierwsze, jeżdżą wolniej, a po drugie, są mniej konkurencyjne w stosunku do hybryd w kwestii zużycia paliwa.
Największą zaletą katalizatorów zasobnikowych jest to, że są one bezobsługowe. Układy SCR nie są lubiane przez klientów. Nie bez powodu – wymagają dodatkowej obsługi, polegającej na uzupełnianiu płynu AdBlue. Sterowniki takich aut są tak zaprogramowane, żeby w razie wykrycia, że zbiornik dodatku jest pusty, nie dało się uruchomić samochodu. Układy te uchodzą też za awaryjne i wrażliwe na niskie temperatury (AdBlue zamarza już w temperaturze -11ºC!). Tych wad nie mają katalizatory zasobnikowe.
Katalizator zasobnikowy wychwytuje ze spalin tlenki azotu. Niestety, jego objętość jest bardzo ograniczona. W momencie nasycenia wychwyconego przez czujnik sterownik silnika na chwilę wymusza pracę jednostki na wzbogaconej mieszance, w wyniku czego tlenki są zamieniane na niegroźne gazy – azot i dwutlenek węgla – i dopiero tak przygotowane trafiają do kolejnych urządzeń oczyszczających je, np. do filtra DPF . Ubocznym efektem jest jednak chwilowy wzrost zużycia paliwa oraz pogorszenie innych, poza stężeniem tlenków azotu, parametrów spalin. Problem polega na tym, że podczas ostrzejszej jazdy niewielki katalizator zasobnikowy wystarcza na wychwycenie toksyn emitowanych przez duży silnik w ciągu zaledwie kilkudziesięciu sekund, więc fazy pracy na bardzo bogatej mieszance musiałyby być bardzo częste. W takiej sytuacji redukcja emisji tlenków azotu byłaby okupiona olbrzymim wzrostem zużycia paliwa. Na tym właśnie polega trik poprawiający osiągi auta kosztem emisji spalin: jeśli sterownik silnika
w mniejszym stopniu (lub wcale) wzbogaca mieszankę, działając na 100 proc. możliwości tylko w trybie testowym, to użytkownik cieszy się z niskiego spalania. Podobnie korzystny wpływ na spalanie (a dodatkowo wzrost osiągów) ma dezaktywacja układów EGR. Bez takiego nielegalnego „tuningu” auta z dieslami, po pierwsze, jeżdżą wolniej, a po drugie, są mniej konkurencyjne w stosunku do hybryd w kwestii zużycia paliwa.
Archiwum / Auto Świat
Gigantyczna afera z naciąganiem wyników testów emisji spalin prawdopodobnie przyniesie jednak jakieś korzyści. Wygląda na to, że w życie wejdą w końcu przepisy wymagające, żeby emisja spalin oraz zużycie paliwa były badane w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, czyli podczas testów drogowych, a nie – tak jak teraz – jedynie w laboratorium. To akurat zła wiadomość dla większości producentów aut. Tylko nieliczne spośród oferowanych teraz modeli w warunkach drogowych emitują tyle toksyn, ile im teoretycznie wolno – większość przekracza normy nawet o kilkaset procent! Ubocznym efektem będzie też uwiarygodnienie deklaracji dotyczących zużycia paliwa – w nowych autach europejskich są one zwykle zaniżone o kilkadziesiąt proc. Ten problem dotyczy jednak nie tylko samochodów z koncernu VW.
Gigantyczna afera z naciąganiem wyników testów emisji spalin prawdopodobnie przyniesie jednak jakieś korzyści. Wygląda na to, że w życie wejdą w końcu przepisy wymagające, żeby emisja spalin oraz zużycie paliwa były badane w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, czyli podczas testów drogowych, a nie – tak jak teraz – jedynie w laboratorium. To akurat zła wiadomość dla większości producentów aut. Tylko nieliczne spośród oferowanych teraz modeli w warunkach drogowych emitują tyle toksyn, ile im teoretycznie wolno – większość przekracza normy nawet o kilkaset procent! Ubocznym efektem będzie też uwiarygodnienie deklaracji dotyczących zużycia paliwa – w nowych autach europejskich są one zwykle zaniżone o kilkadziesiąt proc. Ten problem dotyczy jednak nie tylko samochodów z koncernu VW.
