Dziura ozonowa, efekt cieplarniany, zanieczyszczenia gleb i wód, kwaśne deszcze i zanieczyszczenia powietrza – to największe globalne wyzwania w zakresie ochrony środowiska.
Dużym udziałem w zanieczyszczeniach są produkty spalania węglowodorów. Mimo olbrzymich nadziei związanych z energetyką odnawialną konwencjonalne źródła stanowią większość udziału w produkcji energii na świecie. Dzieje się tak m.in. dlatego, że zwiększa się efektywność spalania paliw i dostępne są nowe rozwiązania w technologiach obróbki spalin, a to wpływa na zmniejszenie emisji uciążliwych gazów cieplarnianych i innych produktów spalania.
Globalne ocieplenie, które stanowi wyzwanie dla społeczności międzynarodowej, to według wielu środowisk naukowych efekt nadmiernej emisji dwutlenku węgla. Udział dwutlenku węgla emitowanego ze źródeł antropogenicznych jest znacznie mniejszy niż emisja ze źródeł naturalnych, niemniej organizacje międzynarodowe i poszczególne rządy wprowadzają znaczące ograniczenia w emisji tego gazu. W grudniu 2015 roku odbyła się konferencja klimatyczna ONZ w Paryżu COP21, która zakończyła się zawarciem globalnego porozumienia. Jednym z kluczowych ustaleń jest utrzymanie wzrostu globalnych średnich temperatur na poziomie znacznie poniżej 2 stopni Celsjusza ponad poziom przedindustrialny i kontynuowanie wysiłków na rzecz ograniczenia wzrostu temperatur do 1,5 stopnia. Polityka ta przekłada się na wprowadzanie ograniczeń emisji gazów cieplarnianych. Spośród konwencjonalnych źródeł emisji napędy silników spalinowych są głównym źródłem produkcji szkodliwych substancji. Ograniczenia emisji dwutlenku węgla są potężnym wyzwaniem dla producentów silników pojazdów. Wymagania konstrukcyjne dla silników pociągają za sobą wymagania stawiane olejom.
W ostatnim czasie szczególną uwagę mediów zajmuje problem smogu w dużych miastach. Kwestia emisji szkodliwych substancji w miastach jest bardziej realna niż emisja dwutlenku węgla, ponieważ bezpośrednio zagraża zdrowiu, a długoterminowo także życiu mieszkańców. Produkty spalania powodujące smog w przeciwieństwie do dwutlenku węgla nie pochodzą głównie z dużej energetyki, ale z niskiej emisji i spalania paliw w samochodach. W przypadku emisji pyłów aż 60% pochodzi z gospodarki komunalnej i transportu. Niektóre polskie miasta, a nawet miejscowości uzdrowiskowe wielokrotnie przekraczają limity dopuszczalnych stężeń tlenków azotu i pyłów. W Krakowie według badań w okresie od 2000 roku odsetek ludzi podróżujących komunikacją miejską spadł o 15%. W tym mieście największy problem stanowią pyły zawieszone PM10 oraz PM2,5. W listopadzie 2015 roku przez wiele dni utrzymywało się stężenie pyłu powyżej 200 mg na m3. Za emisję pyłu, który między innymi w Krakowie stanowi szczególne zagrożenie dla mieszkańców, odpowiadają głównie stare samochody z silnikami Diesla. Nowsze samochody wyposażone są w filtry cząstek stałych.
Gazy spalinowe stanowią produkty rozpadu powstałe podczas procesu spalania. W przypadku silników spalinowych wprowadza się pojęcie „spaliny”. Spaliny silnika zawierają obok produktów nieszkodliwych, jak para wodna, dwutlenek węgla i azot, także substancje szkodliwe dla ludzi i środowiska, jak tlenek węgla (CO), węglowodory (HC) i tlenki azotu (NOx).
Regulacje w zakresie dozwolonych limitów emisji szkodliwych substancji, takich jak tlenki azotu (NOx), cząsteczki stałe (PM), węglowodór (HC) oraz tlenki węgla (CO), występujących w większości pojazdów mechanicznych sprzedawanych na terenie UE, są nakładane przez Unię Europejską normami Euro.
Nowe, coraz bardziej wymagające normy dotyczące emisji spalin z silników samochodowych wymuszają na konstruktorach silników innowacyjne rozwiązania techniczne. Ostatnie normy Euro V i Euro VI to kolejne ograniczenia w emisji tlenków azotu, tlenków węgla i węglowodorów.
Od września 2015 roku wszystkie nowe samochody muszą spełniać normy Euro 6. Celem nowej normy jest zmniejszenie emisji szkodliwych gazów, takich jak: tlenki azotu, tlenek węgla, węglowodory i cząstki stałe, które stanowią składniki sadzy. Normy Euro są zróżnicowane i w zależności od rodzaju silnika ustalają różne limity. Obostrzenia dotyczą samochodów osobowych i ciężarowych, autobusów, pociągów, traktorów, maszyn rolniczych, statków rzecznych. Unijne dyrektywy co roku wprowadzają coraz bardziej restrykcyjne wymagania. Rygorystyczne podejście Unii Europejskiej wyraża się między innymi tym, że nowa norma Euro 5 gwałtownie obniżyła emisję szkodliwych tlenków azotu (NOx) o 60%, a kolejna norma Euro 6 o 80%.
Wśród rozwiązań konstrukcyjnych dostosowujących silniki do norm emisyjnych są katalizatory SCR, EGR (układ recyrkulacji spalin), DPF (filtr cząstek stałych), DOC (katalizator utleniający) oraz ASC (katalizator amoniaku).
Technologia SCR – Selektywna Redukcja Katalityczna, wykorzystuje wodny roztwór mocznika, który jest magazynowany w osobnym zbiorniku i wtryskiwany do układu wydechowego pojazdu. W trakcie tego procesu dochodzi do obróbki spalin, w której szkodliwe tlenki azotu redukowane są do postaci dwuatomowego azotu (N2) i wody.
Układy EGR służą do recyrkulowania spalin, które zanieczyszczają układ. W silnikach wyposażonych w zawór EGR układ wydechowy i dolotowy łączy stosunkowo wąski przewód, którym przepływają spaliny do kolektora dolotowego. Zawór EGR znajduje się na tym przewodzie, decydującym o tym, czy spaliny mają trafić do dolotu. Zawory EGR mogą być sterowane pneumatycznie lub poprzez urządzenia ze sterowaniem elektromagnetycznym, które otwierają się, regulując porcję spalin, która ma w danej chwili trafić do spalania.
Zmiany w konstrukcjach silników powodują, że dotychczasowe formulacje olejów silnikowych wymagają zmian ze względu na zastosowane filtry, bardziej wymagające warunki lub wrażliwość systemów obróbki spalin na składniki oleju. Nowe wyzwania dla olejów smarowych to: niska zawartość popiołu siarczanowego, związków siarki i fosforu (oleje low-SAPS) przy zachowaniu wszystkich funkcji, które musi spełnić olej silnikowy w trakcie eksploatacji. Ograniczenie emisji szkodliwych spalin odbywa się głównie przez użycie dodatków kompatybilnych z systemami obróbki spalin.
Obniżenie emisji spalin można również uzyskać poprzez zmniejszenie zużycia paliwa. Dlatego też w nowoczesnych olejach silnikowych obserwuje się coraz większy wpływ na oszczędność paliwa. Energooszczędność jest osiągana głównie przez zastosowanie niższych klas lepkości oleju przy zachowaniu tych samych właściwości. Zmiany lepkości szczególnie widoczne są na rynku azjatyckim, na który dedykowane są produkty w lepkościach 0W-16.
W przypadku nowych konstrukcji silników od producentów olejów wymaga się stworzenia produktów, które poradzą sobie z bardziej wymagającymi warunkami. Wyższe temperatury, większe obciążenia to trudniejsze warunki dla olejów silnikowych. Wymagania ostatnich lat doprowadziły do szerszego zastosowania nowoczesnych baz olejowych III i IV grupy oraz specjalnie zaprojektowanych pakietów dodatków. Użycie baz olejowych o wyższym wskaźniku lepkości umożliwia obniżenie zawartości związków wiskozująco-depresujących. Dzięki temu unika się powstawania zanieczyszczeń oraz zmian lepkości w wyniku ścinania dodatków lepkościowych przy wysokich obciążeniach. Dobór odpornych na ścinanie związków wiskozująco-depresujących i dodatków smarnościowych, kompatybilnych z systemami obróbki spalin i jednocześnie spełniających swoje funkcje w warunkach wysokiego ciśnienia oraz wysokiej temperatury to najważniejsze zmiany w formulacjach olejowych.
Jakość, skład i właściwości fizykochemiczne oleju to kluczowe czynniki eksploatacyjne silnika, które mają istotny wpływ na poziom emisji toksycznych składników formowanych w procesie roboczym silnika. Zastosowanie odpowiedniego oleju syntetycznego umożliwia obniżenie emisji CO i PM oraz zadymienia spalin. Istnieje powiązanie wpływu oleju na emisję spalin z gatunkiem stosowanego paliwa. Korzystniejsze spalanie bazy syntetycznej zastosowanej do olejów klasy 5W-30 w stosunku do mineralnej wpływa na obniżenie emisji produktów niepełnego spalania. Oleje dzięki odpowiedniej technologii obniżają emisję szkodliwych spalin do atmosfery, a to głównie za sprawą zastosowanej przy ich produkcji niskopopiołowej technologii mid-SAPS, która gwarantuje zmniejszenie poziomu zawartości siarki, popiołu siarczanowego i fosforu oraz ich pełną kompatybilność z układami oczyszczania spalin.
Komentarze (0)