Nemrég érkeztem haza a Bosch kétévente megejtett rendezvényéről, amin friss termékeit és az autógyártás közeljövőjének fejlesztéseit mutatta be a világ legnagyobb autóipari beszállítója. A kacifántos történetű boxbergi tesztpályán előadásokkal és vezetéssel töltött napon hallottakról, tapasztaltakról, a benzines részecskeszűrők elterjedéséről vagy a biciklis ABS egészen megdöbbentő hatásáról később írok. Most jöjjön egy téma, amely a környezetszennyezés révén mindnyájunkat érint.
Esik, de még mindig magas a dízelarány
Miközben a hazai vásárlók érdeklődése jelentősen csökkent a dízelmotoros használt autók iránt, Európában az újautó-vásárlók között is rontották a dízelek megítélését a szigorodó és egyre drágábban betartatható emissziós határértékek, a küszöbértékek többszörösét kitevő tényleges környezetszennyezés, a világvárosokban belengetett behajtási tilalmak, illetve a Volkswagen-konszern környezetvédelmi csalássorozatával kiváltott világbotrány.
Csakhogy a személyautókban Észak-Amerikában és Ázsia-szerte elutasított technikának Európában még mindig nagyon fontos a szerepe. Tavaly az ACEA, az európai autógyártók szövetségének adatai szerint a 2011 óta tartó csökkenés dacára átlagosan 49,9 százalék volt a dízelmotoros személyautók részesedése a 15 északi és nyugati EU-országban.
767 vs. 80: riasztó a tényleges környezetkárosítás
A prognosztizálható esés dacára a dízelek iránti igény nem szűnik meg, mert a bő nyomaték, az alacsonyabb fogyasztás, a nagyobb hatótávolság, a kisebb CO2-szinthez kötődő mérsékeltebb adóteher és a több EU-országban a benzinnél lényegesen olcsóbb üzemanyag komoly vonzerő.
A nitrogén-dioxid irritálja a légutakat, hosszú távon károsítja a tüdő működését és krónikus szív-érrendszeri betegségek kialakulásához vezet, ami elsősorban a legérzékenyebb szervezetű embertársainkat sújtja, a gyermekeket és az idős embereket
Tehát csinálni kell valamit a jelenleg erősen környezetkárosító dízelmotorokkal, miközben a Német Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal (Umweltbundesamt) idén áprilisi jelentésében riasztó számokat olvashatunk. A nitrogén-oxidok (NOx) tényleges átlaga a 2016-os németországi, dízelmotoros személyautó-állományra vetítve 767 mg autónként és kilométerenként, szemben az Euro 6-szabvány 80 mg/kilométeres limitjével!
Ez a kalkulált érték már figyelembe veszi a hőmérsékleti viszonyokat. A nitrogén-oxidok emissziója a hőmérséklet csökkenésével súlyosbodik, már 10 Celsius-fok alatt is sokkal rosszabb, mint a 20-30 fokos tartományban. A kibocsátott mérgező gázok mennyisége igazán riasztó, főleg, ha az itthon is nagy mennyiségben futó Euro 4-es (kb. 2005-2011 közötti) és Euro 5-ös (kb. 2011-2014 között) forgalomba helyezett dízel autók tényleges szennyezésére gondolunk, lásd a táblázatot.
Elöl az európai forgalmazáshoz megengedett felső érték, hátul a valós NOx-szennyezés. Miközben az EU-határértékek a labormérések szerint csökkentek, a dízel személyautók tényleges, közúti forgalomban mért környezetkárosítása alig mérséklődött az Euro-norma szigorításaival
Mg/km Forrás: Német Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal (Umweltbundesamt), a közúton, RDE-szerint megmért személyautók átlaga
NEDC, WLTP, RDE: mi, micsoda?
Nem árthat kicsit tisztába tenni, hogy mi is van mostanában a hivatalos fogyasztás és emissziós mérési szabványokkal. Arról sokan olvashattatok, hogy az irreálisan alacsony fogyasztási és CO2-adatairól ismert NEDC-ciklust (New European Driving Cycle) Európában is leváltja 2017 szeptemberétől a világszerte érvénybe lépő WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure).
2017. szeptember 1-től az újonnan piacra lépő autók fogyasztását a WLTP-szabvány előírásai szerint kell megadni. Ekkortól lép életbe az RDE közúti emissziómérés is, ehhez hasonló mobil kipufogógáz-elemző berendezésekkel
Mindkettő laborban történő, szigorú protokoll szerinti vezetéssel elvégzett mérés, de a WLTP-szerinti eredmények közelebb állnak majd a tényleges közúti fogyasztáshoz. Többek között a gyorsítások nem olyan irreálisan lomhák, a maximális sebesség 120 helyett 145 km/óra és rövidebbek az üresjárati fázisok, amikor egyszerű alapjárati motorleállító automatika beépítésével nagy fogyasztáscsökkenést lehetett elérni.
Sajnos nemigen lehet megadni, hogy a számos országban a gépjárműadó alapját adó szabványos fogyasztás és CO2-emisszió mennyivel emelkedik majd. Attól függ, hogy a gyártó mennyire idomította a motort az NEDC-mérés sajátosságaihoz. Például a korábbi EU szabvány szerint 5,5 l/100 km fogyasztású, 184 lóerős benzines kupéé valószínűleg többet nő majd, mint a V8-as Ford Mustang kabrióé, amelynek 13,6 literes átlagáról ordít, hogy nem használták ki a szürke zónát az eddigi EU-ciklus szerinti méréskor.
Az RDE a valós, közúti emissziómérés új módszere. Nincs köze a laborban történő fogyasztás és CO2-méréshez, itt a tényleges károsanyag-kibocsátás ellenőrzése a cél
Egész más teszt az RDE (Real Driving Emissions), a károsanyag-kibocsátás mérése valós forgalomban. Ez a mérés közúton történik, nem próbapadon, és az NEDC/WLTP-mérésekkel ellentétben nem a fogyasztás meg a CO2-szint, hanem a közvetlenül egészségkárosító szennyezőanyagok ellenőrzése a cél. A fogyasztás nem szempont, a vezető akárhogy vezethet. A lényeg, hogy egy szabályos RDE-mérés 90-120 perces és három szakaszból áll: 60 alatti városi, 60-90 km/óra közötti országúti és 90-145 közötti autópályás szakaszból. Egyformán 1/13-1/3 arányúnak kell lenniük és egyik sem lehet rövidebb 16 kilométernél. A mérési körülmények is szigorúbbak, mint az NEDC-vel voltak a laborban. A maximális emelkedés legfeljebb 1200 méter 100 kilométeren, RDE-mérést -7 és +35 fok közötti hőmérsékleten lehet végezni. Ezek a körülmények az európai közlekedés 95 százalékát lefedik.
Az NEDC és a WLTP szabvány egyaránt labormérésre vonatkozik, de a megmért autók súlya, a működő légkondicionálás és a kevésbé tohonya vezetési stílus miatt utóbbival közelebb lesz az autó katalógusfogyasztása a reálishoz
2017. szeptember 1-től az újonnan bevezetett autótípusoknak RDE szerinti mérésen kell átesniük. Mivel valós forgalomban mérve a jelenlegi Euro 6-os motorok messze a 80 mg/kilométer NOx-limit felett vannak, az autógyártók haladékot kaptak a szabvány tényleges betartására. (Az autók értékesítését megelőző, a típusbizonyítvány megszerzéséhez szükséges labormérések során a motorok eddig is belül maradtak a 80 milligrammos küszöbön, de a való életben megszokott vezetési stílusban nem.)
2020-ig a 80 mg/km NOx-határérték 2,1 szeresét pufoghatják ki az autók, azaz 168 grammot, 2020 után az 1,5 szeresét, utána pár évvel a szorzó eltűnik és az autóknak ténylegesen, közúton és hidegben, normál vezetési stílusban is teljesíteniük kell azt az Euro 6-határértéket, ami elvileg 2014. szeptember 1. óta kötelező. A könnyítést azért is kapták az autógyártók, mert a jelenleg elérhető technika, a vonóhorogra rögzített PEMS (Portable Emissions Measurement System – hordozható emissziómérési rendszer) mérési pontossága nem 100 százalékos, és a forgalom, benne az előzések száma akkor sem reprodukálható, ha ugyanazon az útvonalon futnak a tesztelt motorok.
95 g CO2/km: a fogyasztáscsökkentéshez kell a dízel
Egyfelől elvárás tehát, hogy a dízel személyautók ne mérgezzék ilyen mértékben a sűrűn lakott, erős forgalmú települések lakosságát, másrészt viszont teljesüljenek az EU igen ambiciózus klímapolitikai céljai. Tehát csökkenjen a közúti közlekedés szén-dioxid-kibocsátása és az adott évben eladott autók CO2-átlaga 2020-ra ne haladja meg a 95 g/km értéket. Ez gázolajból 3,6, benzinből 4,1 liter/100 km szabvány szerinti fogyasztásnak felel meg.
A NOx a magas égéshőmérsékleten, az üzemanyagcseppek tökéletlen elégésével keletkező káros nitrogénvegyületek összefoglaló neve, amilyen a nitrogén-dioxid. Benzint elégetve a keletkező nitrogén-oxid-mennyiség jól kezelhető, gázolajat elégetve sokkal nehezebb az ügy
95 g/kilométer szén-dioxid-szintet a benzinesnél eredendően takarékosabb dízelmotorok nélkül nemigen lehet produkálni, így az autógyártók kettős szorításban vergődnek. Egyszerre kellene mérsékelni a fogyasztást és a globális felmelegedésért felelősnek tartott CO2-emissziót, amihez kell a dízel, és egyszerre kell javítani a városok levegőminőségét, aminek viszont a nagyobb fogyasztású és szén-dioxid-szintű, de tisztább üzemű benzines motorok kedveznek.
Kéne hát egy, a környezetvédelmi határértékeket nemcsak laborban, de közúton mérve is betartó, továbbra is keveset fogyasztó dízelmotor. A dízel üzemanyag-befecskendező rendszerek legnagyobb gyártójaként és az európai autógyártók fő dízeles partnereként adja magát, hogy a Bosch lépjen valamit, amivel biztosíthatja saját dízelrészlegének kapacitáskihasználtságát, a munkahelyek megmaradását is.
Megtévesztő a felirat, a motor a Bosch fejlesztése, 1,7 literes és csak részben épül a VW Golf GTD kétliteres négyhengeresére
A Bosch évekkel ezelőtt kezdett dolgozni egy kísérleti dízelmotoron, amely jóval a 80 mg-os NOx-határértéken belül marad valós közúti forgalomban. A négyhengeres erőforrás a VW-konszern kétliteres motorjára támaszkodik, de 1,7 literes lökettérfogatával, új motorvezérlésével, befecskendezésével, BMTS-gyártmányú feltöltőjével (Bosch-Mahle Turbo Systems) minden fontos paraméterében eltér a kiindulási alaptól. A cégnek fontos volt, hogy saját, független motorral kísérletezzék, ne egy adott autómárka erőforrásával. A 150 lóerős, 340 Nm nyomatékú motor hangja is más, mint a VW Golf GTD 184 lóerős, 380 Nm nyomatékú motorjáé.
RDE: minilabor a vonóhorgon
Ezt a motort a kísérleti autók egyikében én is vezethettem városban, autópályán és országúton, az RDE ciklust idéző tesztkörön. A vonóhorogra szerelt kipufogógáz-elemző menet közben mérte és egy monitoron meg is jelenítette a nitrogén-oxid-kibocsátást, ami a dízelek legveszélyesebb szennyezőanyaga. Arra voltunk kíváncsiak, hogy a boxbergi tesztközpontba visszaérve és a mért adatokat kiértékelve legalább ez a messze nem szériagyártású dízel megfelel-e az utcai autókra vonatkozó jelenlegi és 2020 utáni emissziós előírásoknak.
Éppcsak egy kicsit bonyolult a modern dízelmotorok kipufogógáz-utókezelése és üzemanyag-ellátása
A kísérleti autók a VII-es Golfra épültek, bár a VW emissziós csalássorozata után, amiben újra és újra felmerül a Bosch dízelfejlesztőinek érintettsége is, kevéssé szerencsés a sajtónak épp Golfokkal propagálni a tiszta dízelt. (A beszállítónak pechje van, mert a kísérleti autókat jóval azelőtt kezdték átalakítani a saját dízelmotorra, hogy 2015 őszén kipattant a Volkswagen dízelbotránya.)
Én a mérés első szakaszában egy bálnaméretű és kissé falábú külföldi kolléga mögött ültem, ahol hálát adtam a Golf tervezőinek a kompakt autó remek helykihasználásáért. Rajta és jómagamon kívül Gulyás Péter kollégám vezetett az Origótól.
Belül a Golf GTD fogad. Négy személlyel és a kb. 150 kilós teljes mérőfelszereléssel a GTD 1,8 tonnát nyomott alattunk
Vezetés közben egy sima dízel Golfban éreztem magam, de volt pár meglepetés. Elinduláskor, figyelmetlenül kezelt kuplungpedállal a motor könnyen lefulladt. A teljes mérési felszereléssel, az RDE-mérésről nekünk mesélő Bosch-szakemberrel és a három tollforgatóval a kocsi nagyjából 1,8 tonnát nyomott, ami érezhetően visszafogta a menetteljesítményeket a dimbes-dombos útszakaszon.
A lejtő az ellenség
Hosszabb lejtőre érve, mivel a motornak kisebb a terhelése, a kipufogógáz-hőmérséklet gyorsan csökkent, ami rontja a két SCR-katalizátorral és a benzinkutakon is kapható AdBlue karbamidoldat befecskendezésével működő nitrogén-oxid-ártalmatlanítást. (A katalizátorokban a nitrogén-oxidokból ammónia (NH3), illetve oxigén reagálásával ártalmatlan nitrogén (N2) és vízpára (H2O) keletkezik. A reakcióhoz befecskendezett adalék fogyására 1,2-1,5 litert hallottam tapasztalati értékként 1000 kilométerre, a motor terhelésétől függően.)
Fent a tisztítás előtti NOx-szint, középen az utánkezelt kipufogógáz nitrogén-oxid-tartalma, lent az adott mérés legcsekélyebb értéke. 2020-ban is elég, ha 120 mg alatt van ez a szint kilométerenként, itt épp 28,29, de ez egy kísérleti autó, nem szériamodell
Egy hosszabb lejtőről 400 fokos kipufogógáz-hőmérséklettel kezdtem gurulni, ami a lejtő alján 180-200 fokra csökkent a rekkenő meleg ellenére. 250 foktól jól működik a tisztítás, de 150-200 között már nehezebben, a 150 fok alatti sáv kritikus. Pedig télen, rövid utakon idáig sem könnyen jutnak el a dízel személyautók. (Itt nem a kipufogócső végén mérhető értékekről, hanem a motor közeli katalizátorokba jutó, jóval forróbb kipufogógázról van szó.)
Ebben a motorban is kétféle, kis- és nagynyomású kipufogógáz-visszavezetés működött. Ha túl alacsony a hőmérséklet, akkor első lépésben a motorvezérlés növeli a nagynyomású visszavezetés arányát – mondta dr. Andreas Kufferath, a Bosch hajtáslánc-technológia fejlesztési vezetője. Tehát a motor saját szennyezett és melegebb kipufogógázából egyre többet adnak a benyomott friss levegőhöz az égéstérbe.
Legalább 3×16 km egy RDE-mérés távja. Fent a távolságmérést szolgáló GPS-egység látszik, a C-oszlopon a hőmérsékletet és a páratartalmat mérő készségek utaznak
Ha ez nem elég, későbbre vett befecskendezési időponttal rontják a motor hatásfokát, amitől nő az égési hőmérséklet. Ha ez is kevés, akkor jön a gázolaj többletbefecskendezése, ami még jobban emel a fogyasztáson, de hevíti a kipufogógázokat és javít a kipufogógáz-utánkezelés eredményességén.
Kemencében öregített katalizátorok
A komolyan vehető mérési eredmények érdekében a kísérleti autókban használtjellegű katalizátorok szolgáltak. Élettartamukat kemencés égetéssel rövidítették a szakemberek, a mesterséges öregítés körülbelül 150 000 közúton megtett kilométernek felelt meg.
30-40 perc előkészíteni a mérést és rögzíteni a berendezést. Ez a készülék nem mér részecskekibocsátást, így kb. 62 millió Ft helyett a rendszer kijön 46 millió forintnyi euróból
Amikor lehetett, igyekeztünk masszívan terhelni az NOx-ártalmatlanító rendszert, azaz mélyre nyomott gázzal, 1800 alatti percenkénti fordulaton és magas fokozatban kínozni az autót hegynek felfelé. A tesztúton ragadtunk be kamion mögé, verettünk padlógázzal, tötymörögtünk városban, mint a való életben. A gyakori padlógázon kívül az útvonal sem kedvezett a fogyasztásnak és az emissziónak a sok emelkedővel, ráadásul elterelés (Umleitung) is volt elég.
Visszaérve a boxbergi bázisra nagyjából 20 percet vett igénybe a mért adatok kiértékelése. Az eredmény: a tesztúton a kipufogógáz-utánkezelésnek sikerült 37 mg/kilométerre lenyomni a kísérleti dízelmotor nitrogén-oxid-kibocsátását.
Nagy-Britanniával együtt a 15 észak-, nyugat- és nyugat-közép-európai EU-tagállamban 2011-ben 56,1 százalékon tetőzött a dízelek részesedése a személyautó-piacon. 1996-ban 22,9 százalék volt a dízelarány, 2016-ban 49,9 százalék
Ez a 80 mg a laborban mérendő Euro 6-os határérték alig fele, és nem egészen harmada annak a 120 milligrammos határértéknek, amit közúti forgalomban mérve csak 2020 után kell elérnie a dízel személyautóknak.
Az eredmény meggyőzött róla, hogy kellő szakértelemmel, nagy ráfordítással és a kipufogógáz-utánkezelés tényleges használatával a dízelmotorok képesek lehetnek a jelenleg sokszorosan túllépett NOx-emissziós határértéken belül maradni. Ám továbbra is kérdés, hogy a tisztítórendszer mennyibe kerül majd, illetve az autóvásárlók mennyiben lesznek hajlandóak kifizetni ezt az árat.
