Diagnostyka

W 2003 roku przeprowadzono badanie toksyczności spalin przy głównych drogach przejazdowych miasta Lublina. Samochody do badań wybierane były w sposób losowy. Poniżej zamieszczamy stosowny raport na ten temat.

W badaniach przeprowadzonych w roku 2003, opisany powyżej sposób wyboru i zatrzymywania pojazdu zastosowano do
ok. 50% przebadanych pojazdów. Pomiary dla pozostałej części pojazdów przeprowadzono na dużych parkingach (przy hipermarketach , uczelniach itp.), bez współudziału policji. Do pomiaru wybierano samochody tak, by pozwalały uzyskać strukturę wiekową badanej próby pojazdów, zbliżoną do struktury pojazdów zarejestrowanych w Lublinie. Ponieważ badania te były prowadzone bez udziału policji, pomiary wykonywano w pojazdach wjeżdżających na parking, jeżeli kierowca wyraził na to zgodę.
Ponadto w roku 2003 wykonano pomiary w obszarze pozawielkomiejskim. Obszar badań dobrano tak, aby był reprezentatywny dla rolniczych regionów wschodniej Polski. Badania wykonano na parkingach i stacjach paliwowych, bez współudziału policji. Pojazdy do badań wybierano tak, aby uzyskać strukturę wiekową przebadanej próby, zgodną ze strukturą wiekową pojazdów zarejestrowanych na analizowanym obszarze.
Podczas badań, w samochodach z silnikami o zapłonie iskrowym (ZI) mierzono stężenia objętościowe tlenku węgla (CO) i węglowodorów (HC) w spalinach na biegu jałowego oraz, od 1996 roku, przy podwyższonej prędkości obrotowej silnika (2000–3000 obr./min). W samochodach z silnikami o zapłonie samoczynnym (ZS) mierzono zadymienie spalin metodą swobodnych przyspieszeń silnika. Pomiary wykonywano w pojazdach z nagrzanymi silnikami i z zachowaniem wymagań obowiązujących podczas badań okresowych stanu technicznego, określonych w polskim prawie.
Jeżeli samochód był przystosowany do zasilania gazem LPG, to pomiary wykonywano zarówno przy zasilaniu gazem jak i benzyną, przy czym do oceny samochodu wykorzystywano wyniki uzyskane dla paliwa, jakim silnik był zasilany w chwili zatrzymania pojazdu do kontroli (niemal we wszystkich przypadkach był to LPG).
Łącznie w latach 1993–2003 badaniom poddano 3.5 tys. samochodów z silnikami ZI oraz 800 samochodów z silnikami ZS.

WYNIKI BADAŃ

Wpływ wieku pojazdu
Wyniki badań potwierdzają, że statystycznie stężenia CO i HC w spalinach samochodów z silnikami ZI bardzo wzrastają wraz z wiekiem pojazdu (rys. 1). Badania przeprowadzone w 2003 roku na terenie Lublina dowiodły, że pojazdy w wieku do 3 lat charakteryzowały się ok. 20-krotnie mniejszymi stężeniami CO i HC na biegu jałowym, niż pojazdy mające ponad 20 lat (w przypadku stężeń mierzonych przy podwyższonej prędkości obrotowej silnika stosunek ten był jeszcze większy). Podobnie jest w przypadku samochodów z silnikami ZS, z tym, że w ostatnich badaniach przeprowadzonych na terenie Lublina, średnia wartość zadymienia w grupie samochodów do 3 lat była około dwa i pół razy mniejsza, niż dla pojazdów mających ponad 20 lat.

Wpływ stosowanego paliwa
W Polsce duża część samochodów z silnikami ZI przystosowana jest do zasilania gazem LPG (wg różnych szacunków od 10 do 15%). Wśród przebadanych w 2003 roku samochodów z silnikami
ZI niemal połowa zasilana była LPG, przy czym udział pojazdów przystosowanych do zasilania LPG w stosunku do ogólnej ilości zarejestrowanych był tym większy, im większa była objętość skokowa silnika, oraz im starsze były samochody.
W dalszej części uwzględniono w analizach tylko wyniki uzyskane dla samochodów przystosowanych do zasilania LPG, w których dokonano pomiarów przy zasilaniu gazem i benzyną.
Większość pojazdów osiągała lepsze wyniki na benzynie, niż na LPG (wyjątkiem był pomiar stężenia CO przy podwyższonej prędkości obrotowej silnika, gdzie uzyskano wyniki korzystniejsze dla gazu). Szczególnie niekorzystnie zasilanie gazem wpływa na stężenie HC – ponad 3/4 samochodów osiągnięto wynik korzystniejszy na benzynie. Na rys. 2 porównano średnie wartości stężeń CO i HC przy zasilaniu benzyną i LPG.
Badania wykazały, że wpływ wieku pojazdu na stężenia CO i HC jest dużo większy przy zasilaniu benzyną, niż gazem LPG. Samochody nowsze (wyprodukowanych po 1995 roku) charakteryzują się znacząco lepszymi wynikami pomiarów stężeń CO i HC przy zasilaniu benzyną niż gazem. Wynika to z faktu stosowania prostych instalacji gazowych również w tych samochodach, które posiadają zaawansowane układy wtrysku benzyny.

Rys. 1. Wpływ wieku samochodu na stężenie CO i HC oraz zadymienie spalin;
na podstawie wyników badań przeprowadzonych w 2003 r. na terenie Lublina oraz w obszarach pozamiejskich.

Rys. 2. Wpływ rodzaju stosowanego paliwa na stężenia objętościowe CO i HC w spalinach na biegu jałowym.

Rys. 3. Porównanie struktury wiekowej samochodów osobowych
zarejestrowanych w dużym mieście (na przykładzie Lublina) i obszarach pozamiejskich (wschodnia Polska).

Rys. 4. Średnie wartości stężeń objętościowych CO i HC na biegu jałowym oraz zadymienia spalin uzyskane w poszczególnych latach badań.

Rys. 5. Struktury wiekowe zbadanych w poszczególnych latach samochodów z silnikami ZI (badania na terenie Lublina).

Porównanie pojazdów eksploatowanych w dużym mieście i obszarze pozamiejskim
Struktura parku samochodowego i sposób eksploatacji samochodów mogą znacznie różnić się w zależności od rozpatrywanego obszaru (jednym z istotnych czynników jest tu zamożność mieszkańców). Na rys. 3 przedstawiono strukturę wiekową samochodów zarejestrowanych w Lublinie oraz wybranym powiecie wschodniej Polski, w którym prowadzono badania. Jest ona bardzo niekorzystna dla obszaru pozamiejskiego, co oznacza, że statystyczny pojazd w tym obszarze charakteryzuje się większym stężeniem CO i HC w spalinach, niż w obszarze miejskim (biorąc pod uwagę duży wpływ wieku samochodu na stężenia CO i HC – rys. 1). Co więcej, pojazdy eksploatowane w obszarze pozamiejskim należące do danej grupy wiekowej są statystycznie w gorszym stanie technicznym, niż te w mieście (rys. 1).
Udział samochodów z silnikami ZS wśród samochodów osobowych zarejestrowanych w Lublinie wynosił w 2003 roku 10%, podczas gdy w analizowanym obszarze pozamiejskim 6.6%. Średnia wartość zadymienia spalin w Lublinie wyniosła 3.6 m-1, natomiast w obszarze pozamiejskim 3.9 m-1.

Ocena z punktu widzenia obowiązującego prawa
Warunki techniczne, w zakresie emisji zanieczyszczeń gazowych, jakie samochód osobowy w Polsce musi spełniać, aby przejść pomyślnie okresowe badania techniczne podano w tabeli 1.
Badania przeprowadzone w 2003 roku na terenie Lublina wykazały, że 38% samochodów z silnikami ZI nie spełniało obowiązujących wymagań. W obszarze pozawielkomiejskim udział ten wynosił 43%. Co drugi pojazd zasilany LPG przekraczał dopuszczalne wartości zanieczyszczeń gazowych w spalinach.
W przypadku pojazdów z silnikami ZS sytuacja była jeszcze gorsza: 54% samochodów zbadanych na terenie Lublina i 63% na terenie pozamiejskim przekraczało dopuszczalną wartość zadymienia. Zgodnie z polskim prawem, dopuszczalna wartość zadymienia, mierzona metodą swobodnych przyspieszeń silnika, wynosi 2.5 m-1 w przypadku silników niedoładowanych i 3.0 m-1 w przypadku silników turbodoładowanych, bez względu na datę pierwszej rejestracji.
Należy podkreślić, że wszystkie badane pojazdy były dopuszczone do ruchu (posiadały ważne badania techniczne). Wskazuje to, że uprawnione do wykonywania badań okresowych służby nie egzekwują obowiązującego prawa w zakresie toksyczności spalin.

Trendy zmian w czasie ostatnich dziesięciu lat
W połowie lat 90. zaobserwowano dużą poprawę stanu technicznego pojazdów w zakresie toksyczności spalin. Średnie wartości stężeń CO i HC oraz zadymienia spalin pod koniec lat 90. były ok. dwukrotnie mniejsze, niż w pierwszej połowie lat 90 (rys. 4). Niestety ta dobra tendencja przestała się utrzymywać i pod koniec lat 90. i na początku obecnego dziesięciolecia obserwuje się stały poziom toksyczności, a w przypadku stężenia HC zaobserwowano nawet znaczny wzrost. Jest to związane z dużym napływem starych samochodów z krajów UE w tym okresie (w 1999 roku zliberalizowano, wprowadzone w pierwszej połowie lat 90. ograniczenia w indywidualnym imporcie samochodów używanych) a także z coraz powszechniejszym stosowaniem gazu LPG (wpływ stosowania LPG na stężenie HC – patrz rys. 2).
Należy zwrócić uwagę, że zamieszczone na rys. 4 wyniki dla roku 2003 nie są w pełni porównywalne z pozostałymi latami, ponieważ w inny sposób wybrano próbę samochodów do badań (patrz rozdział Metodyka badań). Biorąc pod uwagę niekorzystną strukturę wiekową próby z 2003 roku, w porównaniu z próbami z innych lat (rys. 5) oraz duży wpływ wieku samochodu na toksyczność spalin, należy stwierdzić, że przedstawione na rys. 4 wartości dla roku 2003 są znacznie zawyżone.

tab. 1. Dopuszczalne poziomy emisji zanieczyszczeń gazowych i współczynnika nadmiaru powietrza dla samochodów osobowych z silnikami ZI (dotyczy badań okresowych).

Struktury wiekowe pojazdów wybieranych do prób w sposób losowy spośród poruszających się po drogach (tj. w badaniach prowadzonych przed 2003 rokiem), znacznie odbiegają od struktur pojazdów zarejestrowanych (porównaj rys. 5 i 3; na rys. 3 przedstawiono strukturę wiekową pojazdów zarejestrowanych w 2003 roku, ale w poprzednich latach różniła się ona nieznacznie). Wskazuje to, że pojazdy nowsze są eksploatowane znacznie bardziej intensywnie niż starsze. Udziały pojazdów w wieku powyżej 20 lat w przebadanych próbach są bardzo małe, mimo że wśród pojazdów zarejestrowanych są one duże. Może to potwierdzać spotykane opinie, że w ewidencjach pojazdów zarejestrowanych pozostają samochody, które w rzeczywistości są wycofane z eksploatacji. Tezę tę potwierdzają również obserwacje poczynione podczas badań przeprowadzonych w 2003 roku. W roku tym nie udało się uzyskać zaplanowanej struktury wiekowej przebadanych pojazdów (miała ona odpowiadać strukturze pojazdów zarejestrowanych) właśnie ze względu na trudności w spotkaniu w eksploatacji samochodów najstarszych (porównaj rys. 3 i 5).
Obserwacje dokonane podczas badań pozwalają również przypuszczać, że pojazdy przystosowane do zasilania LPG eksploatowane są bardziej intensywnie niż pozostałe. Wskazuje na to znacznie większy udział takich pojazdów w przebadanej próbie, niż szacowany ich udział wśród eksploatowanych pojazdów.
Prowadzone od 1993 roku badania stanu technicznego pojazdów w zakresie toksyczności spalin pozwalają stwierdzić, że w ciągu ostatnich 10 lat stan ten uległ znaczącej poprawie. Niestety w ciągu ostatnich kilku lat nie obserwuje się dalszej poprawy.
Obecny stan techniczny samochodów w zakresie toksyczności spalin jest niezadawalający. Ponad 40% eksploatowanych we wschodniej Polsce samochodów nie spełnia obowiązujących w tym zakresie przepisów.
Potwierdzono bardzo duży związek pomiędzy wiekiem samochodu, a mierzonymi w warunkach badań kontrolnych stężeniami CO i HC w spalinach oraz zadymieniem spalin.
Uzyskane w badaniach wyniki pozwalają stwierdzić, że statystycznie zastosowanie gazu LPG do zasilania silnika wpływa niekorzystnie na właściwości ekologiczne pojazdu. Wpływ ten jest szczególnie niekorzystny w samochodach nowszych.

Grzegorz Koszałka

Referat wygłoszony dnia 22 X 2004 w Mikołajkach i zamieszczony w Materiałach z V Konferencji szkoleniowej “Badania Techniczne Pojazdów w Świetle Obowiązujących Przepisów–2004”, Warszawa, ITS 2004,
s. 301-308.