Měření emisí vozidel v provozu

V říjnu 2015 bylo rozhodnuto o přísnějším měření emisí u aut v Evropě. Měření emisí v reálném provozu se začalo využívat od září 2017 pro nové vozy a od září 2019 se týká všech vozidel. Další a opět přísnější fáze má začít v roce 2020 pro nová auta a v roce 2021 pro všechna vozidla.

Měření v laboratořích nestačí

Nařízení Evropské unie č. 1151/2017 mění od září 2017 metodiku měření emisí osobních a lehkých užitkových vozidel. Zároveň ji povinně rozšiřuje o měření škodlivin v reálném provozu. Laboratoř Centra vozidel udržitelné mobility Fakulty strojní ČVUT v Praze, kde se na vybavení technologií podílela i společnost TÜV SÜD Czech, je na změny již připravena a výsledky měření se budou promítat do podmínek homologace nových vozidel. Homologační emisní testy se obvykle odehrávají v laboratořích za přesně definovaných podmínek. Výhodou je přesnost a opakovatelnost měření. Chybí však informace o chování motoru při skutečném provozu a jeho reálné emisní stopě v průběhu životního cyklu. Zkouška měření emisí za provozu monitoruje stav emisí u motorů v provozu a následného zpracování výfukových plynů výrobcem motoru. Jedná se zejména o životnost filtru pevných částic a systému selektivní katalytické redukce. V okolí Prahy můžete potkávat vozidla s objemným nákladem, přenosným systémem pro měření emisí (PEMS), nainstalovaným na tažném zařízení. Silničními testy Real Driving Emissions (RDE) se zkoumá, zda předepsané limity pro oxidy dusíku (NOx) a pevné částice (PM) nejsou překračovány ani při jízdě na silnici. Testy RDE pokrývají široké spektrum legislativně definovaných přípustných provozních podmínek. V praxi to znamená, že hodnoty emisí budou v různých provozních situacích pod homologačními hodnotami. 

Jak se měří emise v provozu

Součástí PEMS je GPS modul a senzor pro měření atmosférických podmínek, připevněných na střeše vozidla. Počítač a samostatná napájecí baterie pro sběr dat z měřicích prvků a snímačů jsou umístěny v zavazadlovém prostoru vozidla. Srdcem zařízení je analyzátor výfukových plynů s průtokoměrem výfukových plynů, který umožňuje spočítat výsledné emise. Před testovací jízdou je měřicí zařízení samozřejmě těsně napojeno na výfukové potrubí vozidla. PEMS se poté uvede do pohotovostního režimu a zkontroluje zobrazované údaje (GPS signál, OBD komunikace s vozidlem, atmosférické podmínky, hodnota průtoku výfukových plynů a koncentrace měřených plynných složek).

 

​Srdcem celého zařízení je analyzátor výfukových plynů, který se upevňuje nejčastěji na tažné zařízení vozidla. Součástí analyzátorů je průtokoměr výfukových plynů, díky kterému je možné spočítat výsledné emise. Pro snazší manipulaci se k tomuto účelu využívá transportní vozík vlastní konstrukce. Samotný PEMS dosahuje hmotnosti cca 45 kilogramů.	Zcela zásadní je kvalitní (tj. těsné) spojení výfukového potrubí vozidla s měřicím zařízením, aby nedocházelo k přisávání okolního vzduchu nebo naopak nezachytávání výfukových spalin. K tomuto účelu se využívá kombinace svařenců z nerezových trubek a kolen připojených odolnými silikonovými hadicemi. Neméně důležité je však i pevné sevření upevňovacího prvku PEMS na tažném zařízení vozidla.

Po instalaci všech prvků PEMS musí proběhnout uvedení do pohotovostního režimu a kontrola zobrazovaných údajů (GPS signál, OBD komunikace s vozidlem, atmosférické podmínky, hodnota průtoku výfukových plynů a koncentrace měřených plynných složek).	Před samotnou jízdou RDE se znovu provede kontrola upevnění a funkce všech systémů. Teprve nyní je vozidlo způsobilé k provedení emisního testu. Testovací jízda se provádí za běžného provozu na veřejných pozemních komunikacích při dodržování pravidel silničního provozu. Řidič při tom smí používat navigaci s předvolenou a dříve vytipovanou (ověřenou) trasou jízdy.

Každé testovací jízdě předchází kalibrace analyzátorů v PEMS a po ní tzv. validační jízda ve válcové zkušebně. Ta prokáže správnost funkce a shodu v přesnosti měřených veličin porovnáním s výsledky ze stacionárního emisního zařízení v laboratoři. Před zkušební jízdou se vozidlo musí stabilizovat v kondiciačním prostoru s vypnutým motorem při teplotě přibližně 23 °C. Před samotnou jízdou RDE se znovu provede kontrola upevnění a funkce všech systémů. Testovací jízda se provádí za běžného provozu na veřejných pozemních komunikacích. Zkouška probíhá ve třech částech dlouhých nejméně 16 km. První část zkoušky probíhá v městském provozu při rychlosti nižší než 60 km/h. Pak následuje úsek mimo město při rychlosti 60 až 90 km/h a nakonec jízda po dálnici při rychlosti vozidla vyšší než 90 km/h. Platí, že rychlost vozidla se řídí rychlostními omezeními, resp. podmínkami okolního provozu.
 

Automobil, zařízení PEMS, emise i technici vyrážejí do provozu. První část zkoušky probíhá v městském provozu (definován rychlostí vozidla nižší než 60 km/h), která musí být dlouhá nejméně 16 km a tvořit 29–44 % z celkově ujeté trasy.	Následuje úsek mimo město (definován rychlostním intervalem 60–90 km/h); tato část, opět s minimální délkou 16 km, musí tvořit 23–43 % z celkové ujeté vzdálenosti.

Dílčím získaným datovým výstupem je závislost produkce CO₂ a ostatních měřených škodlivin (CO, NO, NO₂) na rychlosti vozidla a dalších jízdních podmínkách. Celkovým výsledkem je pak soubor dat o škodlivinách, které vypovídají o emisním chování vozidla ve skutečných jízdních podmínkách. V případě, že výsledky vyhovují, jsou jedním z podkladů pro homologaci vozu z hlediska emisí škodlivin. V případě nevyhovujících výsledků i při platné jízdě RDE) se emisní zkouška v provozu musí opakovat (třeba i 5x), aby bylo možné odpovědně rozhodnout o správnosti nastavení vozidla z hlediska emisní strategie řízení motoru a jeho funkce. Výsledky měření emisí v reálném provozu jsou důležité pro proces homologace, ale stále častěji se budou uplatňovat v kritériích pro výběrová řízení při nákupu flotily vozidel nebo i nových autobusů. 

 

Po návratu k emisní laboratoři dojde k ukončení záznamu dat a jejich uložení. Následuje zpracování dat, při kterém mohou nastat různé situace: v případě vyhovujících kritérií je při použití automatizovaného výpočtu zpracování rychlé, ale mohou nastat situace, kdy je nutné aplikovat různé korekce a manuální výpočty; v takovém případě může trvat vyhodnocení včetně kontroly celý den.

V současné době se TÜV SÜD Czech podílela také na rozšíření portfolia technologií v emisní laboratoři Centra vozidel udržitelné mobility Fakulty strojní ČVUT v Praze v Roztokách u Prahy. Od ledna 2019 zde mohou být prováděny vývojové a homologační zkoušky dle aktuálních požadavků průmyslu a legislativy. Týkají se zejména adaptace na zkušební cyklus WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test).

Kontakt:

Fakulta strojní ČVUT v Praze – Ing. Bohumil Mareš, Ph.D., ředitel Centra vozidel udržitelné mobility, Bohumil.Mares@fs.cvut.cz

TÜV SÜD Czech – Ing. Štefánia Recskyová, PR & Marketing Manager, Stefania.Recskyova@tuv-sud.cz