Continental přináší nová řešení čištění výfukových plynů. K regeneraci filtru pevných částic využije výpary z nádrže!

Společnost Continental pracuje na komponentech, elektronice, softwaru a vývojových nástrojích pro další omezení škodlivých emisí ze spalovacích motorů
Samotné technologie i řídicí systémy jsou navrženy tak, aby automobily plnily emisní limity za všech provozních podmínek
Mezi hlavní novinky patří nový vstřikovač XL5, filtr pevných částic pro zážehové motory, aktivní čerpadlo palivových výparů (APP) a vyhřívaný katalyzátor (EMICAT) s širokými možnostmi uplatnění

Společnost Continental představila na 39. Mezinárodním motorářském sympoziu ve Vídni svoje nejnovější příspěvky v oblasti omezení tvorby emisí. Konstruktéři se zaměřili na řešení vedoucí ke zlepšení spalovacího procesu a také následnou redukci škodlivých spalin.

Hlavní komplikaci přináší skutečnost, že účinnost protiemisních opatření je ovlivněna řadou vnějších faktorů. Mezi ně patří teplota vzduchu, způsob akcelerace, profil trati a složení paliva – všechny tyto vlivy mají zásadní dopad na složení výfukových plynů. Aby byla zajištěna bezproblémová a spolehlivá redukce emisí za všech provozních podmínek, je potřeba tyto proměnlivé okolnosti co nejúčinněji kompenzovat. Společnost Continental dosáhla v této oblasti významných pokroků a ve Vídni je představila veřejnosti. Zásadní jsou dva trendy. V první řadě jde o zavedení filtru pevných částic a systému jeho regenerace do vozů nejen s naftovými motory, ale také s benzinovými pohonnými jednotkami. Pro motory na benzin vyvinul Continental řešení s nízkým zpětným tlakem ve výfukovém potrubí. Druhým trendem je maximální využití potenciálu, který v oblasti redukce emisí nabízí hybridní pohonné ústrojí.

Čištění výfukových plynů.

„Naším cílem je robustní konstrukce, která obstojí v každé situaci,“ říká José Avila, člen představenstva společnosti Continental a šéf Divize pohonných jednotek. „Proto nabízíme flexibilní možnosti zahrnující celé spektrum řešení – od optimalizace motoru po systém snímačů nebo čištění spalin ve výfukovém potrubí. Jedině tak lze zajistit, že vůz bude odpovídat emisním předpisům při všech reálných jízdních režimech. A tomu my říkáme bezproblémové a spolehlivé omezení emisí.“

Aktivní čerpadlo palivových výparů APP (Active Purge Pump)
Hlavní výhodou je rychlé nastavení tlaku v soustavě, které umožňuje účinnější odtah palivových výparů. Výsledkem je méně emisí uhlovodíků HC a regenerace filtru pevných částic optimalizovaná s ohledem na snížení emisí CO2 a NOx.

Flexibilnější řešení pro trvale nízké hodnoty emisí

Aby bylo možné dosáhnout bezproblémového plnění emisních standardů, je potřeba se vypořádat se všemi možnými provozními podmínkami, od studených startů po plnou zátěž motoru. „Velký rozdíl ve složení výfukových plynů bude například mezi dvěma vozy, z nichž jeden se po nastartování rozjede do kopce a druhý z kopce,“ vysvětluje Rolf Brück, vedoucí pro oblast katalyzátorů a filtrů v Oddělení paliv a řízení výfukových plynů. „Odlišnosti, jako jsou tyto, mezi startem s nízkou a vysokou zátěží, dokážeme účinně kompenzovat pomocí vyhřívaného katalyzátoru. Jeho výhodou je okamžitý nástup činnosti bez ohledu na složení výfukových plynů.“ Mezi další důležité faktory, jež ovlivňují emise a mohou být snadno přehlédnuty, patří vedle individuálních stylů řízení a profilu trati také kvalita paliva. „Náš test ukázal, že i v západní Evropě je kvalita paliva natolik kolísavá, že špatné pohonné hmoty mohou zvednout emise pevných částic až 3x,“ poznamenává Brück. Celý systém složený z motoru a součástí zajišťujících čištění výfukových plynů musí být nastaven tak, aby se s podobnými variantami dokázal vypořádat. V budoucnosti bude mít vliv na složení emisí u naftových motorů také používání syntetických aditiv, jako jsou OME (oxymethylen ethery). „Abychom zajistili bezproblémové a spolehlivé omezení emisí, bude čím dál důležitější analýza složení paliva – a na tom právě nyní pracujeme,“ říká Brück.

Jak ukazují zkušební testy naftových motorů provedené společností Continental, je možné využít výkon elektromotoru 48V hybridní pohonné soustavy pro vyrovnání rozdílů, které vznikají v souvislosti s rozdílnými rychlostními profily a teplotou. Použití elektrického pohonu vede k možnosti vyhnout se špičkám točivého momentu ve spalovacím motoru, což snižuje jak spotřebu paliva, tak i emise NO_x. Zavedením hybridního systému lze optimalizovat oba tyto parametry.

Filtr pevných částic pro benzinové motory
Omezuje množství pevných částic (sazí) ve výfukových plynech vozů s benzinovými motory. Nejtěžší úkol: rostoucí požadavky legislativy WLTP/RDE spojené se snížením spodní hranice teploty při testech na -7 °C.

„Aby byly emise automobilu spolehlivě pod kontrolou za různých situací, je nutné se na celou problematiku podívat komplexně – od motoru a systému redukce emisí, a to včetně čidel a jejich umístění, až po vývoj softwaru, který vše řídí,“ vysvětluje Brück. „Klíčem k prvním fázím jízdních testů, které budou zohledňovat novou metodiku měření emisí v běžném provozu RDE (Real Driving Emissions), jsou i nové vývojové nástroje. Jedině s nimi lze navrhnout komplexní systém, jenž bude schopný překonat všechny těžko předvídatelné okolnosti hned od začátku.“

Jednou z cest, jimiž společnost Continental přispěla ke snížení emisí ve výfukových plynech benzinových motorů, je nový vstřikovač XL5 schopný snížit kondenzaci paliva v přívodním potrubí během studených startů. Navzdory všem moderním opatřením i moderní motory s vysoce účinným spalováním produkují pevné částice, a proto stále více automobilů přichází na trh s filtrem pevných částic pro benzinové motory (angl. GPF – Gasoline Particulate Filter). Jakmile množství pevných částic ve filtru přesáhne určitou hranici, je nutné ho zregenerovat. Společnost Continental tuto fázi vylepšila dvěma způsoby. Zaprvé filtr pevných částic Continental nabízí mnohem větší filtrační účinnost navzdory velmi nízkému zpětnému tlaku ve výfukovém potrubí a dokáže zachytit i menší částice, než je legislativně stanovené minimum 23 nanometrů. A zadruhé díky inteligentnímu propojení využívá výpary z palivové nádrže, shromažďované kvůli omezení emisí uhlovodíků (HC) ve speciálním rezervoáru. Tyto výpary mohou být také použity k regeneraci filtru pevných částic. „Součástí tohoto systému je nově vyvinuté čerpadlo od společnosti Continental, které výpary z rezervoáru průběžně čistí pomocí filtru s aktivním uhlím i v případě vozů s hybridním pohonným ústrojím. Jeho úkolem je rovněž kontrolovat obsah uhlovodíků ve vzduchu odsávaném z nádrže. Použitím tohoto čerpadla tak lze snížit množství vstřikovaného paliva při zachování správného směšovacího poměru lambda, tedy podílu spalovaných pohonných hmot a vzduchu,“ říká Dr. Gerd Rösel, vedoucí vývoje v Oddělení motorových systémů společnosti Continental.

Vstřikovač benzinu XL5
Continental přispívá k snížení emisí motorů díky novému vstřikovači XL5, který omezuje kondenzování paliva v přívodním potrubí během studených startů.