Obecnie zauważalna jest wyraźna tendencja do globalnego traktowania zagrożeń środowiska ze strony motoryzacji. Przepisy zezwalające na dopuszczenie pojazdów do użytkowania (badania homologacyjne i zgodności produkcji), okresowe badania kontro-li stanu technicznego oraz pozostałe akty prawne, związane bezpośrednio i pośrednio z produkcją, użytkowaniem i zagospodarowaniem zużytych wytworów cywilizacji, traktują zagadnienia ochrony środowiska w sposób kompleksowy. Na przestrzeni mi-nionych lat, w poszczególnych państwach istniały różne systemy badań i kontroli emisji spalin z silników samochodowych, jednak od pewnego czasu następuje w tym zakresie daleko posunięta unifikacja. Rosnąca liczba pojazdów na świecie oraz zanieczyszczenie środowiska naturalnego powoduje wzrost wymagań w zakresie emisji szkodliwych składników spalin. Obecny stopień zaawansowania techniki i technologii we wszystkich dziedzinach przemysłu, w tym również we wszelkich rodzajach transportu, powoduje wzrost wymagań w zakresie produkcji urządzeń do pomiarów emisji spalin. Aby te wymagania mogły być spełniane w stopniu koniecznym do zmieniających się okresowo przepisów konieczna stała się koncentracja przemysłu w tej dziedzinie. Badania emisji toksycznych składników spalin są procesem skomplikowanym. Obecne analizatory do pomiaru emisji wymagają szczególnych warunków laboratoryjnych, a procedury homo-logacyjne obejmują testy na hamowniach silnikowych i podwoziowych, które jednak nie odzwierciedlają emisji w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Najnowsze wyniki badań prowadzonych w warunkach rzeczywistych ukazują, że w przypadku niektórych składników toksycznych spalin emisja ta jest większa o kilkaset procent. W związku z powyższym dostrzegalny jest trend usankcjonowania pomiaru emisji w warunkach rzeczywistej eksploatacji pojazdów.
Stosowanie paliw gazowych, przy prawidłowo działającej instalacji, pozwala zmniejszyć emisję związków szkodliwych w porównaniu do jednostek spalinowych zasilanych tradycyjnymi paliwami ciekłymi. Obecne ceny oleju napędowego oraz ben-zyny coraz częściej skłaniają użytkowników pojazdów do poszukiwań rozwiązań alter-natywnych, pozwalających stosować tańsze paliwa [9]. Producenci pojazdów wprowa-dzają do oferty coraz więcej pojazdów hybrydowych, elektrycznych oraz zasilanych dwupaliwowo. W celu obniżenia kosztów eksploatacji użytkownicy najczęściej wybie-rają do zasilania silników spalinowych mieszaninę propanu i butanu LPG (Liquefied Petroleum Gas) lub gaz ziemny CNG (Compressed Natural Gas). Aby używać tego typu paliw, pojazd musi być wyposażony w dodatkową instalację. W przypadku no-wych samochodów, większość producentów oferuje doposażenie pojazdu w np. fa-bryczną instalację gazową. Producent pojazdu jest wtedy zobowiązany zapewnić odpo-wiednią trwałość i wytrzymałość układu, a także spełnienie norm emisyjnych podczas użytkowania pojazdu. Wykorzystanie CNG jako paliwa pozwala w znaczący sposób obniżyć koszty eksploatacji. Jednak w rachunku ekonomicznym należy także uwzględ-nić koszty związane z zakupem pojazdu, corocznym przeglądem technicznym oraz kon-serwacją i regulacją instalacji. W Polsce liczba punktów oferujących CNG jest bardzo mała. Przed podjęciem decyzji dotyczącej zakupu pojazdu nowego z fabryczną instala-cją, należy przeanalizować sposób jego eksploatacji, a także sieć punktów dystrybuują-cych wybrany rodzaj paliwa na najczęściej pokonywanych trasach.
Dla użytkownika użytkującego pojazd, jednym z głównych argumentów podczas wyboru pojazdu jest rachunek ekonomiczny. W obliczu niemal każdej podwyżki cen paliw użytkownicy poszukują metody zmniejszenia kosztów paliwa. Według niemiec-kiej organizacji ADAC – najtańsza jest eksploatacja aut napędzanych CNG [101].
Po-jazdy przystosowane do zasilania paliwami gazowymi są jednak droższe od analogicz-nych modeli zasilaanalogicz-nych wyłącznie benzyną.
Niewątpliwie od końca ubiegłego wieku obserwowany jest wzrost zainteresowania wiodących koncernów motoryzacyjnych pojazdami przystosowanymi fabrycznie do zasilania CNG. Spowodowane jest to zarówno względami ekonomicznymi wynikają-cymi z korzystniejszej ceny paliw alternatywnych, polityką ulg podatkowych stosowaną w niektórych krajach Europy Zachodniej, jak i samym faktem chęci posiadania w swo-jej ofercie pojazdów przystosowanych do zasilania CNG przez wiodących producentów pojazdów. Poddając analizie przebieg tych pojazdów stwierdza się, że jest on znacznie większy w porównaniu z pojazdami zasilanymi paliwami konwencjonalnymi. Często spotykane są egzemplarze, które średnie przebiegi roczne mają na poziomie 75–90 tys.
km (np. korporacje taksówkarskie, firmy kurierskie itp.). Interesującym wydaje się fakt oceny wielkości emisji związków szkodliwych dla pojazdów o dużym przebiegu (rzędu 500 000 km) w porównaniu z pojazdami o zdecydowanie mniejszym przebiegu.
Na podstawie dostępnych rozwiązań na rynku można założyć, iż w przypadku pojaz-dów osobowych i dostawczych zasilanych CNG ich zasięg jest o około 50% mniejszy w porównaniu z tymi samymi modelami zasilanymi olejem napędowym [102, 104].
Wniosek ten jest słuszny w stosunku do pojazdów, które fabrycznie przystosowane są do zasilania sprężonym gazem ziemnym. Cecha ta powoduje, iż samochody zasilane CNG w większym stopniu są użytkowane w dużych aglomeracjach miejskich, bądź też w ich bezpośrednim pobliżu, ze względu na dostępność stacji tankowania gazem.
Głównym celem rozprawy była ocena wpływu zastosowania zasilania sprężonym gazem CNG na parametry ekologiczne pojazdów w aspekcie ich użytkowania w eks-ploatacji naturalnej w aglomeracji miejskiej w odniesieniu do pojazdów zasilanych pa-liwem konwencjonalnym. Szczególny nacisk położono na porównanie parametrów eko-logicznych w stosunku do takich samych pojazdów zasilanych benzyną. W związku z tym, że samochody osobowe zasilane CNG wykorzystuje się głównie w pobliżu lokali-zacji stacji tankowania (duże miasta) największy nacisk w pracy położono na wyzna-czenia aspektów ekologicznych właśnie w takich warunkach.
W zakresie realizacji pracy przeprowadzono badania drogowe w rzeczywistych wa-runkach ruchu mające na celu określenie zależności między poszczególnymi parame-trami emisyjnymi pojazdów. Badania wykonano w kilku etapach, z których najważniej-sze to:
a) badania parametrów ekologicznych pojazdów podczas rozruchu i nagrzewania się silnika w różnych temperaturach otoczenia dla różnych rodzajów rozruchu: zimnego i gorącego,
b) badania parametrów ekologicznych pojazdów w zmiennych warunkach ruchu drogowego na kilku wybranych trasach, zarówno podczas testów zimowych, jak i let-nich,
c) badania parametrów ekologicznych pojazdów o różnych klasach emisyjnych i różnych przebiegach całkowitych,
d) ocena parametrów ekologicznych pojazdu zasilanego sprężonym gazem ziemnym z reaktorami katalitycznymi o różnym okresie eksploatacji,
e) badania porównawcze parametrów ekologicznych pojazdów z fabryczną instalacją sprężonego gazu ziemnego oraz montowaną poza wytwórnią.
Do realizacji koncepcji pracy wykorzystano dostępny potencjał badawczy w postaci mobilnych analizatorów spalin, mogących mierzyć gazowe szkodliwe składniki spalin.
Wykorzystanie danych z pokładowego systemu pomiaru stężenia związków
toksycz-nych w powiązaniu z systemem diagnostycznym pojazdów zasilatoksycz-nych gazem ziemnym umożliwia ocenę ekologiczną środka transportu podczas jego eksploatacji.
Wzrastająca liczba pojazdów na świecie oraz zanieczyszczenie środowiska natural-nego powodują wzrost wymagań w zakresie emisji szkodliwych składników spalin.
Problematyka pracy dotyczy więc aspektów bardzo ważnych w sensie ekologicznym, gdyż wpisuje się w nurt ochrony środowiska. W pracy badano zmianę emisji związków szkodliwych spalin pojazdów zasilanych dwupaliwowo – nowych i po kilkuletniej eks-ploatacji – w warunkach dużych aglomeracji miejskich oraz innych, które są możliwe po uwzględnieniu zasięgu pojazdu. Takie postępowanie było wynikiem wciąż małej liczby stacji tankowania gazem CNG i w związku z tym przyjęto założenie, że pojazdy takie są wykorzystywane głównie w obszarach, gdzie jest zapewniony dostęp do moż-liwie szybkiego zaopatrzenia w paliwo.