Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

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. Důsledky pro výrobce automobilů musí ve značném předstihu řešit vývojové a zkušební laboratoře. Emisní 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. 

Co to obnáší, přináší série následujících fotografií, která byla pořízena při příležitosti ověření funkce měřicího zařízení na zkušebních trasách pro Real Driving Emissions (RDE).

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

Technik emisní laboratoře instaluje GPS modul a senzor pro měřeni atmosférických podmínek (teplota okolí, atmosférický tlak a relativní vlhkost), které jsou připevněny na střeše vozidla.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

Počítač (tzv. System Control) pro sběr dat z jednotlivých měřicích prvků a snímačů je umístěn v zavazadlovém prostoru vozidla. Nezbytností je jeho spolehlivé upevnění a organizace jednotlivých kabelových svazků a hadic. Uvnitř zavazadelníku se nachází také samostatný napájecí zdroj (baterie typu Li-Ion), který musí zajišťovat napájení PEMS a řídicího počítače po celou dobu trvání zkušební jízdy (2 hodiny). Měřicí přístroje nesmějí být napájeny z akumulátoru vozidla, aby nedocházelo k přídavnému zatěžování motoru a tím ovlivnění výsledků zkoušky.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

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.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

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.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

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). Poté vždy následuje kalibrace analyzátorů v PEMS (pomocí kalibračních plynů) a po ní tzv. validační jízda realizovaná ve válcové zkušebně, která prokáže správnost funkce a shodu v přesnosti měřených veličin (díky porovnání s výsledky zjištěnými stacionárním emisním zařízením v laboratoři). Vozidlo se potom, před samotnou zkušební jízdou konanou po minimálně osmi hodinách, musí stabilizovat s vypnutým motorem při teplotě přibližně 23 °C; k tomu se využívá kondiciační prostor laboratoře.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

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.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném 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.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

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.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

Třetí částí je jízda po dálnici (rychlost vozidla vyšší než 90 km/h). Délka této trasy musí činit nejméně 16 km a tvořit 23–43 % z celkové vzdálenosti. Po dobu nejméně pěti minut se vozidlo musí pohybovat rychlostí vyšší než 100 km/h. Platí, že rychlost vozidla se řídí místními rychlostními omezeními, resp. podmínkami okolního provozu.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

Poslední fází celého měření je co nejrychlejší doprava vozidla, dat i techniků zpět. 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.

Jak probíhá měření emisí osobních vozidel v reálném provozu

Dílčím získaným datovým výstupem je závislost produkce CO2 a ostatních měřených škodlivin (CO, NO, NO2) na rychlosti vozidla a dalších jízdních podmínkách.

Výsledkem je pak soubor hodnot se škodlivinami (vyjádřenými v g/km), které vypovídají o emisním chování vozidla ve skutečných jízdních podmínkách a jsou v případě vyhovění jedním z podkladů pro homologaci vozu z hlediska emisí škodlivin.

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).