Emise aut vznikají i při brzdění. Co jsou zač a jak je lze eliminovat?
Připravovaná emisní norma Euro 7 bude mít mnohem širší záběr než současné Euro 6. Už nepůjde jen o emise ze spalovacích motorů, ale také z jiných dosud opomíjených zdrojů.
Už od podzimu 2022 jsou známy detailní propozice připravované emisní normy Euro 7. Z některých požadavků odborníkům vstávají vlasy na hlavě. Jedním z nich je požadavek na snížení škodlivých látek v podobě prachových částic vznikajících otěrem brzdových destiček o kotouč. Že při brzdění vzniká prach, ví každý, kdo někdy přezouval (měnil kola) auto a přitom se divil, proč má ta krásná slitinová kola tak špinavá, když přece jezdí po čistých silnicích a auto občas i umyje.
Jaký dopad má prach vznikající z brzd automobilů, ukázala v roce 2022 studie EEA (European Environment Agency) neboli Evropské agentury pro životní prostředí. Provedená o dva roky dříve (2020) zjistila, že 96 procent škodlivých látek ve městech se nachází nad hranicí přípustnou pro zdravý život obyvatel a vydanou Světovou zdravotnickou organizací WHO (World Health Organization). Dle EEA by stávající stav způsobil předčasné úmrtí u přibližně 238 000 obyvatel EU do roku 2027. Jde tudíž o jeden z argumentů podporujících původní požadavky Euro 7.
EV ve výhodě
Pokud zůstaneme u brzd, tak částečky, které vznikají při brzdění, jsou PM10 stupnice (číslice udává, že průměr částice je 10 mikrometrů), tedy 0,000.010 metru nebo menší. V extrému to ale mohou být ještě výrazně menší částice, a sice PM2.5, tedy 0,000.0025 metru. Připravovaná norma Euro 7 požaduje snížení částic uvedených velikostí o 27 procent. Jinak řečeno, přípustné bude maximálně 7 mg emisí na ujetý kilometr do roku 2035. V následujícím období, tedy po uvedeném roce, se počítá se snížením dokonce na 3 mg/km.
Je jasné, že splnit tyhle požadavky není jen obtížným úkolem pro samotné automobilky, ale, a to zejména, pro výrobce brzdových systémů. Bohužel na rozdíl od spalovacích motorů, u nichž lze emise velmi účinně řešit za pomoci dodatečných zařízení, nelze tuhle myšlenku aplikovat u brzd. V podstatě existují dvě cesty, jak uvedených limitů dosáhnout. První možností je elektrifikace, druhou vývoj nových materiálů obložení brzd spolu s jejich ovládáním.
Že elektromobily produkují méně brzdného prachu, je logické z podstaty věci, jelikož k jejich zpomalení se primárně využívá brzdného účinku trakčního motoru. Teprve při požadavku na větší zpomalení nastupují kolové brzdy. Snad aby to bylo spravedlivé, tak se počítá s odlišným posuzováním emisí vznikajících z brzd u elektromobilů a aut se spalovacím motorem, a sice dle korekčního koeficientu. Korekční koeficient přímo souvisí s mírou elektrifikace.
Ten přirozeně velmi znevýhodňuje vozidla se spalovacími motory, u nichž je koeficient 1. To znamená, že pokud bude auto produkovat 10 mg/km, bere se uvedená hodnota. Zcela jinak je tomu u elektromobilů. Ten, pokud bude emitovat stejné množství, tedy 10 mg/km, avšak po započítání koeficientu se uvedená hodnota výrazně sníží, a to na pouhých 1,5 mg/km. U PHEV (plug-in hybridů) bude skutečná velikost 0,3 mg/km, u HEV 0,4 mg/km a u mild hybridů 0,6 mg na ujetý kilometr. Je to dáno tím, že různé úrovně elektrifikace poskytují různou úroveň rekuperativního brzdění, které auto se spalovacím agregátem nemá, a s tím tak souvisí různý korekční koeficient. U aut se spalovacím motorem je tak možné snížit limity prachových částic vznikajících brzděním pouze a jen druhou zmíněnou možností, tedy novými materiály obložení brzd v kombinaci s jejich ovládáním.
Máme řešení
Na obojím v současnosti pracuje italská firma Brembo, přední výrobce brzdových systémů vozidel. „V okamžiku, kdy Euro 7 vstoupí v platnost, dotkne se naprosté většiny osobních aut,“ říká Fabiano Carminati, vedoucí vývoje kotoučových brzd u Bremba v rozhovoru s britskými novináři. A dodává: „Právě to je hlavní důvod, proč hledáme řešení, které by bylo vhodné pro masovou produkci, nikoliv jen pro několik tisícovek kusů zpravidla drahých aut.“
Řešení se jmenuje Laser Metal Deposition (LMD). Jedná se o poměrně nový technologický proces, s nímž se počítá přímo ve výrobě. Spočívá v kovovém prášku, který se za pomoci laseru zahřeje na vhodnou teplotu a následně nastříká na kovový povrch metodou HVOF (High Velocity Oxy Fuel). Celé to pak vypadá jakoby natištěná kovová vrstva. Brembo metodu LMD používá při výrobě brzdových kotoučů. V praxi jde o dvouvrstvý kovový nástřik mezi počátečním výrobním procesem kotoučů a jejich dokončovacím. Z čeho se materiál skládá a také více podrobností o celé věci přirozeně Carminati neprozradil.
Důležité je, že to v praxi funguje, dalo by se říci skoro výborně. Ve speciálním testu brzd v rámci homologačního procesu WLTP Brembo garantuje snížení emisí o značných 90 procent v rámci programu Greentive (green and distinctive, tedy zeleně a jasně). Velmi důležité je, že popsaná technologická úprava není časově příliš náročná.
Brembo nezapomnělo ani na brzdiče, držící brzdové destičky, a sice v rámci řešení pojmenovaném Enesys (Energy Saving System). Brzdič je vybaven dodatečnou pružinou, která zajišťuje, aby nedocházelo ke kontaktu brzdové destičky s kotoučem po uvolnění brzdového pedálu. Destičky se tak vracejí rychleji a hlavně jsou dále od kotouče, takže téměř nedochází ke vzájemnému kontaktu obou celků (destiček a kotouče), pokud nebrzdíte. Chytré řešení, které současně sníží pasivní odpor vozidla.
Ještě lepšího výsledku lze v popsaném případě dosáhnout, pokud se použije elektroimpulzní ovládání brzd (brake by wire), jak ukazuje firma Continental na systému pokročilých brzd „brake by wire“ MK C2. Continental v tomhle případě dokonce mluví o brzdách s nulovým odporem, pokud nebrzdíte. MK C2 vyvinuli u Continentalu ve spolupráci s BMW a ve výrobě je od července 2022.
Zdroj: webové stránky firmy Brembo a Continental, Motor1, učebnice pro automechaniky, wikipedia, Foto: Brembo,
