Není jednoduché v dnešní době říct co a jak vychází z výfuku motorů. Záleží to na neskutečném množství věcí - od typu motoru přes dodatečné úpravy emisí až třeba po okamžitou relativní vlhkost vzduchu. A tak se vraťme na začátek a popovídáme si o tom, co vlastně odchází z motoru.
Emise - co vlastně z toho výfuku vypadává?
Články na téma emise aut:
- Co je ekologická daň na auto?
- Emise - co vlastně z toho výfuku vypadává? - právě čtete
- Auta na vodík a emise: Kolik jich produkují?
- Ekologická plaketa a emisní zóny
- Jsou emise vaší noční můrou? Poradíme, jak jimi projít v roce 2023!
- Ekologická daň na auta v roce 2024, chystají se změny?
- Finální podoba emisní normy Euro 7
Z motoru výfukovými ventily odchází směs paliva a vzduchu, ve které ještě stále dochází k reakcím. Je to extrémně složitý chemismus, při němž přichází ke slovu nejen klasická chemická rovnice H2 + O2 = 2H2O, ale do všeho ještě mluví vysoká teplota a navíc i dynamika plynů. Věřte, že tohle by nebyl dobře se čtoucí díl o spalovacích motorech a tom, co se uvnitř děje. Nechme to stranou a protáhněme výfukové potrubí do dostatečné délky tak, aby dokázaly všechny chemické děje proběhnout, nenechávejme tohle všechno prohnat EGR ventilem, protlačit katalyzátorem, smáčet močovinou a strčme sondu do výfuku. Ten je díky své délce už dostatečně chladný, aby termické reakce neměly na chemické děje žádný vliv. Ovšem ještě musíme ale celou tuto část rozdělit na dvě samostatné kapitoly, protože zážehové a vznětové motory mají zcela rozdílnou regulaci vstupů a tedy i rozdílné výsledky.
Zážehové motory
Základní informací budiž vždy graf, kde na ose x je přebytek vzduchu a na ose y hodnoty emisí v ppm. Prohlédněte si graf a zjistíte, že tu máme velký problém v tom, že musíme vyvážit hned několik různých jedovatých plynů, které mají maxima / minima přesně v místě, kde ostatní mají minima / maxima. Takže se vraťme k předpokladu, že ʎ=1, pro spalovací soustrojí řekněme ideální teoretický přebytek vzduchu, kdy se spálí všechno palivo (promiňte, minule jsme si řekli, že to čistá jednička není, ale tohle je pouze pro ukázku). Z grafu takzvané regulační charakteristiky vidíme, že oblasti námi vyžadovaného přebytku vzduchu se dostáváme k nejnižším hodnotám oxidu uhelnatého (CO), u nespálených uhlovodíků jsme sice na sestupující křivce, ale pořád to není ono, zato jsme na vrcholu oxidů dusíku (NOx). Pohyb jakýmkoli směrem je stále cestou do ekologického zatracení. Když přidáme palivo při akceleraci, tak máme příliš bohatou směs s briketami CO. Když zase vytvoříme chudou směs, u které se nedostatečným odparem (tedy odebráním skupenského tepla) dostatečně neochladí spalovací prostor, tak teploty spalování vystřelí nahoru NOx. Čím chudší směs, tím se zdá, že emise jsou víc zkrocené, jenže to máme zase problémy s chodem motoru a udržením plamene.
Také čtěte
Vznětové motory
Naftový motor je regulován ne kvantitativně jako benzínový (chceme větší výkon, nacpeme tam víc paliva), ale kvalitativně (se zatížením se mění lambda). A tak i náš graf je jiný. Sice na první pohled vypadá stejně, ale osa x (tedy lambda) znamená, že čím vyšší lambda, tím menší zatížení motoru.
Zde se dozvídáme, že produkce nespálených uhlovodíků a oxidu uhelnatého relativně zvládnutou emisí, protože mají dostatek vzduchu při spalování (pracují vždy s přebytkem vzduchu). Hlavním problémem jsou tak produkce pevných částic (PM) a oxidů dusíku (NOx). Jenže to také není stejné v celém rozsahu zatížení.
Labyrint emisních záhad pak ještě vynásobte takovými proměnnými, jako je předstih zážehu (u zážehových motorů) nebo počátek vstřiku (u zážehových i vznětových motorů). Například při zdvojnásobení předstihu zážehu (třeba ze 20° na 30°) a ʎ=1 se zdvojnásobí i emise NOx, ovšem zase výrazně klesá specifická spotřeba paliva.
Tenhle problém se tak musí řešit jinak. Jak všichni víte, řeší se právě dalšími redukčními činiteli, které se ve výfukovém potrubí snaží emise pořádně vyčistit, spálit, deaktivovat, zachytit. A pak najednou tu máme tabulky emisních limitů a v nich se vyskytuje CO2, o kterém jsme se tady vůbec nebavili, protože se jedná vlastně o produkt dokonalého spalování. Jenže kde v motoru najdeme dokonalé spalování? Navíc CO2 je vlastně nejedovatý plyn… Tak jak to s tím vlastně je? Radši se příště podíváme na všechny ty látky podrobně a dřív než si začneme povídat něco o redukci emisí, pořádně si je jednu po druhé nasvítíme.
Pozor - emise nejsou imise!
Bohužel se stále objevují články a televizní příspěvky, kdy se politici, komentátoři a skoro odborníci předhánějí v tom, jak budou hlasitě objevovat děsivé účinky emisí ve vzduchu na lidské tělo a nabádat světové orgány, aby zakročili proti imisím produkovanými automobily. Pojďme si srovnat názvosloví. EMISE je konečný produkt spalování, který vychází z výfuku. Jde o výsledek chemických reakcí, které v našich potřebách již prošly hmotově-bilanční nebo reakčně-kinetickými posttermickými přeměnami. Srozumitelně - to je to, co vychází z výfuku. IMISE pak jsou emise, které se dostaly do ovzduší, zde se spojily s kapkami deště, prošly dalšími reakcemi slunečním zářením, statickou elektřinou, zareagovaly s dalšími chemickými částečkami a dostaly se do životního prostředí (půdy, vody, vzduchu i člověka). Imise se tedy nerovnají emisím.
Zdroj info: Engineering Fundamentals of Internal Combustion Engine, Larsen&Keller Education 2017.
Zdroj médií: Depositphotos, Jan Čech.
Zdroj médií: Depositphotos, Jan Čech.
