BMW:s avgasrening i 520d ger extremt låga NOx-utsläpp – här är förklaringen

BMW:s avgasrening i 520d ger extremt låga NOx-utsläpp – här är förklaringen
BMW har fyra tekniksystem som samarbetar: EGR, NOx-fälla, SCR-rening och en bra grundkonstruktion.

Det har säkert inte undgått någon att det avgastest som våra tyska kollegor gjorde tidigare i år gav oväntade resultat. Utsläppsnivåerna av NOx, olika former av kväveoxid, låg i många fall skyhögt över de tillåtna gränsvärdena inom EU.

Avgastestet gjordes enligt den nya RDE-metoden, "Real Driving Emissions", vilket innebär att bilarna körs i stadstrafik och på landsväg – inte i ett avgaslaboratorium. Flera av de bilmodeller som är godkända enligt Euro 6 visade sig i verkligheten släppa ut upp till 17 gånger mer NOx än gränsvärdena tillåter. Även Volvos modeller hamnade i skamvrån och låg fem–elva gånger över maxgränsen 80 mg/km NOx.

Enligt Euro 6 får en dieselbil släppa ut maximalt 80 mg/km NOx (60 mg/km för bensinmodeller). Under en övergångsperiod fram till 2020 ska mätningar av dieselbilar ske "i verkligheten" (Real Driving Emissions, RDE) på landsväg och då tillåts en faktor 2,1 – man multiplicerar alltså 80 med 2,1 och får gränsvärdet 168 mg/km. Faktor 2,1 gäller även för bilar som uppfyller Euro 5, men då ligger nivån på 180 x 2,1 = 378 mg/km NOx.

För biltillverkarna är alltså den nya RDE-metoden att mäta avgaser en tuff uppgift. Men den andra upptäckten som förvånade oss alla vara att en bilmodell utmärkte sig mycket positivt. Nya generationen BMW 520d hade ett NOx-utsläpp på endast 28 mg/km. Jo, ni läste rätt – det är alltså bara en tredjedel av det tillåtna maxvärdet!

Vi, liksom flertalet läsare, undrade: "Hur i helsike kan BMW lyckas sänka sitt NOx-utsläpp så mycket när nästan ingen annan är i närheten av maxvärdet?"

Uppenbarligen finns det en teknisk lösning på NOx-problemet hos dieselmotorer och förklaringen är inte så svår, även om det praktiska genomförandet har en hel del utmaningar. Svenska auto motor & sport fick en intervju med Fritz Steinparzer, som är chef för dieselmotorutvecklingen i BMW Group, och han förklarar hur det ligger till.

BMW:s utvecklingschef för dieselmotorer, Fritz Steinparzer, förklarar hur det är möjligt med så låga avgasutsläpp från BMW 520d.

Svenska auto motor & sport, AMS: Under avgastestet gav nya BMW 520d bara ifrån sig ett NOx-utsläpp på 28 mg/km. Hur är det möjligt?

Fritz Steinparzer, chef för dieselmotorutvecklingen i BMW Group, FS BMW: I vår senaste generation av dieselmotorer introducerade vi flera nya tekniker, speciellt när det gäller avgasrening och NOx-utsläpp. Tidigare har det varit väldigt svårt att få ner NOx-utsläppen. Vill man ha en snål motor med låga CO2-utsläpp så ökar nämligen NOx-utsläppen.

Låt mig förklara det som att vi på BMW har tre – eller egentligen fyra – tekniksystem som samarbetar:

1) Den första är EGR, avgasrecirkulering, som alltid varit och fortfarande är mycket viktig på dieselmotorer.

2) NOx-fällan, som fångar upp kväveoxiderna och omvandlar dem.

3) SCR-systemet som sprutar in ureaämnen (AdBlue).

4) Sista men inte minst viktiga punkten är att ha en väldigt bra motorkonstruktion i grunden. Du kan göra mycket med reningsteknik men du måste utgå från en rätt konstruerad motor, som ger låga avgasutsläpp.

Det unika för BMW är att vi kombinerar NOx-fällan med SCR-rening. Främsta orsaken till att vi använder båda systemen är spännvidden i temperatur. NOx-fällan börjar jobba effektivt redan vid ett lägre temperaturområde, SCR-tekniken är effektivast vid högre temperatur. NOx-fällan sitter närmast motorn, strax efter turbon, där avgastemperaturen är som högst. Den börjar rena avgaserna redan vid 120–130 grader. SCR-systemet börjar rena vid 180–200 grader. Deras kombinerade egenskaper gör att vi kan rena NOx effektivt, även relativt kort efter kallstart.

AMS: Vid kallstart, när startar reningen?

FS BMW: Svårt att ge ett exakt svar. Det skiljer sig väldigt mycket. Det beror på vilken motor vi pratar om, och vilken belastning. Det är heller inte så att reningen blir hundra procent effektiv direkt, det är en glidande skala. Effektiviteten ökar med höjd avgastemperatur. En liten dieselmotor i en tung bil startar sin avgasrening snabbare, allt beror på omständigheterna.

AMS: Varför har inte alla BMW-modeller i testet samma låga utsläpp som 520d?

FS BMW: För att uppnå så här låga avgasutsläpp så har vi fått införa nya, tekniska lösningar. Speciellt för stadskörning är utmaningarna extremt stora. Det har varit komplicerat, men nu inför vi tekniken på alla nya modeller. Hittills är det 520d och 530d som har den nya avgasreningen, övriga följer efter. Det tar lite tid att "rulla ut", men inom inte allt för lång tid kommer alla BMW-modeller att ha den här effektiva avgasreningen. Men då ska man inte glömma att även äldre BMW-modeller, som uppfyller avgasnormerna Euro 5 och Euro 6, ligger på en väldigt bra nivå jämfört med sina konkurrenter.

AMS: Med den här effektiva tekniken, förlorar man något? Högre bränsleförbrukning, hög konsumtion av AdBlue? Någon annan nackdel?

FS BMW: Vi har låg förbrukning av AdBlue, jämfört med konkurrenterna. Det är tack vare att vi kombinerar NOx-fälla med SCR-tekniken. Sen kombinerar vi det med två typer av EGR (avgasrecirkulering), högtryck och lågtryck. Bränsleförbrukningen är låg och sammantaget blir det inga nackdelar.

AMS: Hur ser framtiden ut för dieselmotorn? Kommer det hybridteknik, ser vi slutet för små dieselmotorer?

FS BMW: Jag hoppas att dieselmotorn har en bra framtid, för den behövs för att uppnå CO2-målen vi har inom EU. Framför allt för de större, och tyngre bilmodellerna.

AMS: Är det försvarbart att utveckla nya generationer små dieselmotorer?

FS BMW: Det är uppenbart att avgasreningen är dyr. Dieselmotorer är självklara i större bilmodeller, och för suvmodellerna tror jag att kunderna väljer dieselmotorer även i framtiden. Men i slutänden är det marknaden som bestämmer. Om kunderna väljer bensinmotorer i allt större grad så minskar behovet av nya dieselmotorer.

AMS: Enligt er åsikt, vad är den största skillnaden mellan den gamla NEDC-metoden och den nya, globala körcykeln WLTP?

FS BMW: Utsläppsmässigt är det inga stora skillnader, det är krav som ska uppfyllas. Det är RDE-mätningarna som är stora utmaningen. Och sen blir det högre bränsleförbrukning som anges, men de siffrorna närmar sig de som uppnås i verkligheten – vilket jag personligen tycker är bra.

AMS: Vad är svårast med den nya RDE-mätmetoden?

FS BMW: Förhållanden kan skifta väldigt mycket, i verkligheten. För 90–95 procent av körningen är det inte så stor skillnad. Men det kan hända speciella saker, som exempelvis köer och stillastående. Det är viktigt att alla som kör RDE-tester tänker på detta.

AMS: Finns det kvar några V8:or hos BMW om tio år?

FS BMW: Helt säker på det! Vi levererar på en global marknad och det kommer att finnas marknader som absolut vill ha V8:or. Kanske inte en så hög marknadsandel inom EU, men i USA och Asien finns det en fortsatt efterfrågan efter V8:or. Även i Mellanöstern och Ryssland.

AMS: Finns det kvar några raka sexor om tio år?

FS BMW: Givetvis, och det är fullt naturligt. De sexor vi har idag och de som kommer uppfyller mycket höga krav på prestanda. Dagens sexor ger effekt som "gamla" V8:or, men med en betydligt lägre bränsleförbrukning och lägre avgasutsläpp.

AMS: Kommer det något helt nytt, ett tekniskt genombrott, inom några år?

FS BMW: Kanske inte något helt nytt, men jag ser en allt högre grad av elektrifiering. Laddhybrider och framför allt lätthybrider kommer starkt. Det innebär att även dieselmotorer får 48V-teknik med elmotorer som sänker förbrukningen. Det kan innebära 15 procent lägre bränsleförbrukning, inom bara några år. Annars blir det många små, men viktiga förbättringar.

AMS: I Tyskland och en del andra länder kommer det att erbjudas "uppgraderingar", av nuvarande bilar på marknaden. Det handlar i första hand om förbättringar av programvaran till motorstyrningen, som kan sänka främst NOx-utsläppen. Är det något som BMW också kommer att erbjuda i exempelvis Sverige?

FS BMW: Vi har en gemensam överenskommelse mellan de tyska biltillverkarna, framför allt Mercedes och Volkswagen, där vi i Tyskland ska erbjuda avgasmässiga förbättringar jämfört med EU-reglementet. Där ibland ingår en uppgradering av programvaran, som kan ge lägre utsläpp. För BMW:s del är det så att vi redan från början har bland de lägsta avgasutsläppen, jämfört med genomsnittet. Men där vi kan hitta förbättringar, hela vägen ner till bilar som är sex–tio år gamla, så ska vi erbjuda det till kunderna. Men det gäller som alltid att hitta en rimlig balans, det behövs många åtgärder för att sänka utsläppen i tyska städer. De här åtgärderna görs i Tyskland. Kan vi hitta förbättringar även för andra marknader så ska vi förstås överväga dessa också.

AMS: Om ni skulle skapa en ny testnorm, som är riktigt bra, hur skulle den i så fall se ut?

FS BMW: Svaret är mycket enkelt – gör som i USA, deras testnorm är väldigt bra. Den är mycket nära verkligheten och reglerna är pragmatiska. I USA har de olika testcykler för olika förhållanden. De delar upp testet i stadskörning, landsvägskörning, höga temperaturer och även körning på hög höjd – 1.600 meter. I alla områden kan man ha olika utsläpp, det beror på omständigheterna. Sammantaget ger det väldigt låga utsläpp, både i testlabb och i verkligheten. BMW har aldrig fuskat vid avgasmätning och kommer heller aldrig att fuska. Men ska vi önska oss något så är det pragmatiska tester, som i USA.

AMS: I Sverige är det ganska låga temperaturer, på årsbasis. De mätningar som skett här visar att dieselmotorer har höga utsläpp av NOx, framför allt vintertid. Hur förklarar ni det?

FS BMW: För alla reningssystem så är avgastemperaturen mycket viktig. Vi har genomfört en mängd förbättringar på detta område och om vi ser till de nya modellerna så är utsläppsnivåerna mycket lägre jämfört med förut. Framför allt gäller det EGR-systemen som numera fungerar på riktigt låga temperaturområden.

AMS: Vi har förstått att vid lägre temperaturer, minusgrader, så finns det flera biltillverkare som helt stänger EGR-systemen – något som ger högre avgasutsläpp. Kan det stämma?

FS BMW: Jag skulle inte säga att man "stänger av" avgasreningen, men det är en sammansatt inblandning av EGR i förhållande till andra omständigheter. Det har skett många förbättringar de senaste åren. Idag, om jag jämför med för tio år sedan, så fungerar avgasreningen på dieselmotorer väsentligt bättre vid lägre temperaturer.

 

Pilarna pekar på komponenter i avgasreningen som finns beskrivna nedan.

BMW:s avgasrening i 520d och 530d

Avgasreningen består av många komponenter och vi börjar till höger, där avgaserna kommer från turboaggregaten.

1. NOx-fälla, eller NOx-katalysator som den också kallas. Börjar rena NOx vid cirka 120 grader.

2. Partikelfilter. Samlar upp små förbränningspartiklar och "eldar upp dem" genom tillfälligt köra en rikare bränsleblandning.

3. Temperatursensor.

4. Mellanstycke för att kunna dela på avgassystemet vid demontering.

5. Insprutningsmunstycke och dosering för AdBlue.

6. Mixningszon där avgaser och ureaämnen (AdBlue) blandas.

7. Temperatursensor.

8. SCR-katalysator, den sista enheten för rening av NOx.

9. Ventil som kan öka mottrycket i avgassystemet och på det viset trycka tillbaka en korrekt mängd avgaser i förbränningsrummet.

 

Erklärung/Definition, Deutsch/English

1. NOx-Speicherkatalysator NSC / NOx storage catalyst.

2. DPF (Diesel particulate Filter).

3. Temperatur-Sensor / Temperature-sensor.

4. Entkoppelelement / decoupling device.

5. Adblue Dosiermodul / Adblue dosing module.

6. Mischstrecke / mixing section.

7. Temperatur-Sensor / Temperature sensor.

8. SCR-Katalysator / SCR-catalyst (selective catalytic reaction).

9. Stauklappe für Niederdruck-AGR / Exhaust flap for low pressure EGR.

 

I avgastestet utmärkte sig BMW 520d med de klart bästa – lägsta – NOx-utsläppen. Ovan får vi svaren på frågorna hur det är möjligt att prestera så bra resultat.

Dieselavgaser är dyra att rena

Som vi ser på bilden är det många komponenter som behövs för att effektivt rena dieselavgaser. Sammantaget blir det en stor kostnad som i slutänden rullas över på konsumenten. För mindre bilmodeller kan enbart avgasreningen stå för en fjärdedel av bilens kostnad!

I ett svar till EU-kommissionen har BMW uppskattat kostnaderna på komponenterna. För att gå från avgasnormen Euro 5 till Euro 6 blir prisökningen ungefär 6.000–13.000 kronor per fordon, då det behövs SCR-katalysator med AdBlue. När man adderar en NOx-fälla i avgasreningen, som BMW gjort på 520d och 530d, kostar det ytterligare 2.500–4.000 kronor.

Lägger man sedan till utvecklingskostnader, garantiåtaganden, skatt och vinstmarginal kan totalkostnaden fördubblas.

 

Även i Sverige har oberoende mätningar av NOx-utsläpp skett. Senast av IVL Svenska Miljöinstitutet. Mätningarna av dieselbilarna skedde i Göteborgstrakten under hösten 2016 och 30.000 bilar ingick, varav 9.000 dieselbilar. Även här var det slående dåliga resultat. Foto: Opus.

Håll dig uppdaterad med nyhetsbrevet!
Nu blev jag imponerad – grattis, BMW!
504
88