Hatékony Módszerek a Gépjárművek Kipufogógáz-Kibocsátásának Csökkentésére
Volt olyan időszak a belső égésű motorok működése alatt, amikor semmilyen módon nem vették figyelembe, hogy milyen szennyezéssel jár a járművek üzemeltetése. Amikor ez véget ért, a mérnökök minden lehetséges és könnyen kivitelezhető úton megpróbálták csökkenteni azt, hogy megfeleljenek a hatóságok által megszabott emissziós határértékeknek. A motorok kipufogógáz-kibocsátásaira vonatkozó helyi és nemzetközi előírások jelentősen szigorodtak az utóbbi években, ami új technológiák és megoldások fejlesztését tette szükségessé.
A Kipufogógázok és Káros Anyagaik
A kipufogógázok különböző gázok és részecskék keveréke, amelyeket a járművek bocsátanak ki a motor működése közben. Az autók kipufogógáza olyan anyagok keverékét tartalmazza, amelyek közül soknak káros hatásai vannak. Ezek a gázok nem csak veszélyesek, de erősen mérgező hatással bírnak az élővilág jelentős részére nézve, beleértve az embert is.
Az autókból származó szennyező anyagok számos egészségügyi problémát okozhatnak, az allergiától és bőrirritációtól kezdve a szívbetegségekig és az asztmához hasonló légzőszervi problémákig. A kipufogó eltömődése akár szén-monoxid-mérgezéshez is vezethet. A CO belélegzése fejfájást, légzési problémákat és nagy mennyiségben belélegezve akár halált is okozhat.
Az alábbi táblázat összefoglalja a főbb károsanyagokat, amelyek a kipufogógázban előfordulhatnak:
| Szennyezőanyag neve | Keletkezés oka / Jellegzetessége | Káros hatása |
|---|---|---|
| Szén-monoxid (CO) | Az üzemanyag nem teljes elégetése | Emberre nagyon mérgező, fejfájás, légzési problémák, halál |
| Szén-dioxid (CO2) | Üvegházhatású gáz | Éghajlatváltozás egyik fő tényezője |
| Nitrogén-oxidok (NOx) | Minden égési folyamat során keletkeznek | Szmog, rendkívül reaktív |
| Kén-dioxid (SO2) | A benzin és a dízel finomításához használt nyersolajban fordul elő | Színtelen gáz, égett gyufaszaga van |
| Benzol (C6H6) | El nem égett üzemanyag, benzinben és dízelben természetesen is előfordul | Káros hatású |
| Szénhidrogének (HC) | Nem teljes égés miatt el nem égett üzemanyag | Káros hatású |
| Részecskék (Korom) | Dízelmotorok égése, fekete korom és fém | A légáramba kerül, egészségügyi problémákat okozhat |
A Kipufogógáz-Kibocsátás Csökkentésének Főbb Módszerei
Kipufogógáz-visszavezető (EGR) Rendszer
A károsanyag-tartalom csökkentésére a motor szívó rendszerébe épített kipufogógáz-visszavezető, másnéven EGR vagy AGR rendszer is alkalmas. Működése során a rendszer az EGR szelepen keresztül bizonyos mennyiségű kipufogógázt vezet vissza a jármű szívó rendszerébe. A kipufogógáz 7-10%-ban tartalmaz oxigént, míg a levegőben ennek aránya 20,8%.
Kipufogórendszerek katalizátor nélkül
Az EGR működési elve azon alapul, hogy lehetővé teszi a kipufogógáz és a levegő keveredését, és az így keletkezett 15-16%-os oxigéntartalmú gázt juttatja az égéstérbe. Mivel ezáltal a robbanáskor kevesebb oxigén van jelen, az égéstér hőmérséklete is jelentősen csökken, ami hozzájárul a nitrogén-oxidok (NOx) képződésének korlátozásához. A szívó rendszerbe belépő külső hőmérsékletű levegő keveredik a forró kipufogógázzal, aminek hatására a kipufogógáz bizonyos mértékben lehűl.
A dízelmotorok előnye, hogy nem korlátozza őket az összefüggő lángfront, valamint eleve állandó légfelesleggel működnek, így akár a kipufogógáz 50%-a is visszavezethető az égéstérbe (ami a nitrogén-oxid kibocsátási arányt illeti).
EGR Rendszer Diagnosztikája és Lehetséges Hibái
Jelentős gyakorlati probléma, hogy az EGR szelep, mivel kipufogógázt vezet vissza, könnyen eltömődhet, csőrendszere elkokszosodhat, ez pedig nagymértékben befolyásolja működésének hatékonyságát. A DTC hibakódtól függően lehet áramlási hiba, mechanikus elzáródás, helytelen jelzés a pozícióérzékelőből, a kimeneti feszültség túl alacsony vagy túl magas volta, és még sok egyéb.
A P0400-tól a P0402-ig terjedő hibakódok (DTC-k) rendellenes áramlásra utalnak. Ezeknek a hibáknak a diagnosztizálása elsősorban a levegő tömegáram-mérő működésén alapul. A P0403 és P0404 hibakódok az EGR szelep működtető mechanikájához kapcsolódnak. Ha az elvégzett diagnosztika a kipufogógáz-visszavezető szelep olyan hibáját mutatta ki, amely miatt azt ki kell cserélni, nem szabad elfelejteni, hogy a motorvezérlő a teljes EGR-rendszer hatékonyságát diagnosztizálja, amely egyéb alkatrészekből is áll, amelyeket szintén ellenőrizni kell.
Az EGR-rendszer diagnosztikai folyamatában feltétlenül figyelni kell az olyan alkatrészekre, mint többek között: rugalmas tömlők, kipufogógáz-csatornák, kipufogógáz-hűtő, légcsappantyú és légtömegáram-mérő. Az EGR-szelep cseréje után diagnosztikai teszterrel kell elvégezni egy adaptációt, hogy a motorvezérlő újra megtanulja a beépített alkatrész működési tartományát.
Kipufogó tisztítás tippek és trükkök
Katalizátor
A katalizátor elsődleges feladata a gépjárműveknél az, hogy a motorok kipufogógázának károsanyag-tartalmát csökkentse. Ezt azzal éri el, hogy a működése során fellépő magas hőmérsékleten a benne található nemesfémek a káros anyagok (szénhidrogén és szén-monoxid) egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják (vízgőzzé és szén-dioxiddá).
A gyártáskor a nemesfémeket a katalizátor-mag extrudált kerámia méhsejt szerkezetére viszik fel. A kerámia-mag áramlási csatornák százait tartalmazza, ezek biztosítják, hogy az átáramló kipufogógázok a lehető legnagyobb felületen érintkezzenek a katalitikus reakciót létrehozó nemesfémekkel.
Katalizátor Fajtái és Működése
A gépjármű katalizátoroknak három fő fajtája létezik: két gázkomponensre ható, három gázkomponensre ható, és az utóbbi levegő-befúvásos változata. Ezek különböző módszerrel, más-más kémiai reakció útján csökkentik a kipufogógáz károsanyag-tartalmát.
A három gázkomponensre ható katalizátornak hármas hatása van. Ez a változat redukál és oxidál. A különbség abban áll, hogy itt a két különálló katalizátor mag közé levegőt vezetnek, növelve ezáltal az oxidáció hatékonyságát. A hármas reakció együttes létrejöttének feltétele, hogy a nitrogén-oxidok mellett megfelelő mennyiségű CO és szén-hidrogén is legyen a kipufogógázban. Ezt úgy biztosítják, hogy a katalizátor elé egy oxigénmérő szondát építenek be, és annak a jele alapján egy elektronika szabályozza az üzemanyag beadagolást, keverékképzést.
Működési Hőmérséklet és Előkatalizátor
A fent leírt katalizátor változatoknak van egy fontos közös jellemzője: a redukció vagy az oxidáció megindulásához el kell érniük egy minimális működési hőmérsékletet. A gépkocsi indításától a katalizátor üzemi hőmérsékletének eléréséig tartó időszakban a leggyengébb a katalizátor hatásfoka, ekkor bocsátja ki a gépkocsi a legtöbb káros anyagot.
Ezért egyes gépkocsiknál közvetlenül a beömlőcső után előkatalizátort iktatnak be a kipufogórendszerbe, amely “besegít” ezen felmelegedési időszak alatt. Az előkatalizátor kis mérete, és a motorhoz való közelsége miatt hamarabb üzemi hőmérsékletre melegszik, mint a fő katalizátor. Modern gépkocsiknál az előkatalizátort elhagyva a motorközvetlen közelébe építik a főkatalizátort ami biztosítja annak gyors bemelegedését.
A lambda szonda a kipufogócsonkba építve, a katalizátor előtt helyezkedik el. A kipufogógáz oxigéntartalmának folyamatos mérésével elektromos jelet szolgáltat egyrészt az üzemanyag/levegő mennyiségi arányának szabályozásához, másrészt a katalizátor hatékony működéséhez szükséges oxigénszint beállításához. Amennyiben az oxigénmérő szonda (lambda-szonda) nem működik tökéletesen vagy nincs jelen a rendszerben, abban az esetben a katalizátor hatásfoka csökken élettartama rövidül.
Részecskeszűrő (DPF)
A részecskeszűrő (DPF) szerepe a dízelüzemű motorok esetében a gázolaj égése közben keletkező nagyon finom szemcséjű korom összegyűjtése. Ez a korom eltömítheti a szűrőt, amely a motor teljesítményének romlásához vezet. A felgyülemlett kormot az úgynevezett regeneráló rendszer a kipufogógáz extra magas hőmérsékletét felhasználva időnként elégeti, tehát elvégzi a DPF öntisztítását.
DPF Működési Elvei
- Adalék anyag nélkül működő: Ebben az esetben a katalitikus anyaggal bevont szűrő olyan nemesfém bevonatú szűrőbevonattal rendelkezik, amely kettős funkciót lát el. A passzív regeneráció során lassan környezetkímélő módon széndioxiddá alakítja át a katalitikus átalakítóban lerakódott kormot. Ehhez a kipufogógáz hőmérsékletét meg kell emelni, amit a gépkocsi motorvezérlő elektronikája mesterségesen végez úgy, hogy a befecskendezést az optimálistól eltérően időzíti, így a kipufogógázok hőmérséklete magasabb lesz.
- Adalék anyag hozzáadásával működő: Az adalék anyag hozzáadásával működő rendszereknél az adalék anyag feladata a koromszemcsék gyulladási hőmérsékletének csökkentése.
Szelektív Katalitikus Redukció (SCR) és AdBlue
A dízel károsanyag-kezelés utolsó fontos eleme a NOx kibocsátás csökkentése. Ez történhet az SCR katalizátor vagy a NOx tároló katalizátor segítségével, mely megköti a szegény-keverékes üzemben a kipufogógáz NOx tartalmát, és dús üzemállapotban redukálja nitrogénné és szén-dioxiddá.
Az SCR technológia során a kipufogógázt egy katalizátorba vezetik, ahol egy különleges folyadékot, az AdBlue-t adnak hozzá. Az AdBlue egy folyadék, amely különálló betöltőnyílással és tartállyal rendelkezik, feladata pedig, hogy szelektív katalitikus redukció során nitrogénné és vízgőzzé alakítsa az ártalmas nitrogén-oxidot. A motor 300 °C-os hőmérsékletnél kezdi kiszívni a tartályból az AdBlue-t, aminek leálláskor vissza is kell folynia oda, elkerülve a kristályosodást.
Szekunder Levegő Rendszer (SLS)
Tisztább kipufogógázt eredményez a szekunder levegő rendszer is. Ennek feladata, hogy a motor bemelegedési fázisában lerövidítse azt az időtartamot, amíg a katalizátor eléri az üzemi hőmérsékletét. Ugyanis a motor hidegindítása során a normál motorüzem eléréséhez dúsabb keverés szükséges.
Az Általános Kipufogórendszer és Alkatrészei
A gépjárművek kipufogója csövekből és kipufogó dobokból áll. Modernebb járműveknél a kipufogóba belekerült a katalizátor is, ami a környezeti hatások csökkentésén kívül a hangtompításban is aktívan részt vesz.
- Leömlőcsonk: A motor hengereiből kiáramló kipufogógázt szűkítve vezeti a kipufogócsőbe.
- Flexibilis csőtag: Rugalmasan áthidalja a motor és a hátsó kipufogórendszer közti mozgást, rezgést.
- Lambda szonda (oxigénszenzor): A kipufogógáz oxigéntartalmának folyamatos mérésével elektromos jelet szolgáltat az üzemanyag/levegő mennyiségi arányának szabályozásához és a katalizátor hatékony működéséhez.
- Középső kipufogó dob: A kipufogórendszer első dobja, amely a benne lévő terelő lemezek segítségével lassítja a kipufogógáz sebességét, ezáltal csökkentve a hanghatásokat.
- Hátsó kipufogó dob („fojtó dob”): Feladata a további, hangszigetelő anyagokkal elért hangtompítás, valamint akadályozza a kipufogógáz gyors, könnyed kiáramlását.
- Kipufogó vég: Feladata a további hangtompítás, és a kipufogógázt kivezeti a szabadba.
Diagnosztika és Karbantartás a Kibocsátás-csökkentés Érdekében
Ahhoz, hogy a katalizátor és a többi károsanyag-kibocsátást vezérlő összetevő továbbra is jól működjön, elengedhetetlen a megfelelő diagnosztika és karbantartás. Miután megismertük a recirkulációs rendszer felépítését és működési elvét, összpontosíthatunk annak működésének elemzésére. Ehhez szükség van egy diagnosztikai teszterre, amely képes sok, lehetőleg minden lehetséges mért értékek úgynevezett valós idejű paraméter olvasására (tényleges értékek).
A motorszerviz esedékességére figyelmeztető lámpának, a töltőrendszer ellenőrző lámpájának, a hőmérséklet figyelmeztető lámpájának világítása, a folyadékszivárgás, a furcsa szagok, a füst vagy a motorteljesítmény csökkenése jelezheti, hogy a károsanyag-kibocsátást vezérlő rendszer nem működik megfelelően. A gépkocsija fedélzeti diagnosztikai rendszerként (OBD-II) ismert számítógéppel van felszerelve, amely monitorozza a motor károsanyag-kibocsátását vezérlő rendszert. A rendszer azzal védi a környezetet, hogy ellenőrzi, a gépkocsi folyamatosan megfelel a hatósági kibocsátási szabványoknak. Amikor a motorszerviz esedékességére figyelmeztető lámpa világít, az OBD-II rendszer hibát észlelt.
Az ütemezett karbantartásban felsorolt karbantartási elemek szükségesek a gépkocsi élettartamának és teljesítményének, valamint károsanyag-kibocsátási rendszerének szempontjából. Ha a motorszerviz esedékességére figyelmeztető lámpa továbbra is világít, javíttassa meg a gépkocsit, amint az lehetséges. A gépkocsi nem fog megfelelni az I/M teszten, ha a motor szervizeltetésének szükségességére figyelmeztető visszajelző világít vagy nem működik megfelelően, vagy ha az OBD-II rendszer azt állapította meg, hogy nem sikerült megfelelően ellenőrizni az összes károsanyag-kibocsátást vezérlő rendszert.
Hogyan tisztítsuk meg az EGR szelepet | AUTODOC tippek
Szabályozás és Üzemanyag-hatékonyság
A benzines és dízelüzemű autókra eltérő előírások az idők során egyre szigorúbbá váltak. Az Euro 1 szabvány bevezette a katalizátorokat és az ólommentes benzint minden autó számára. Ahogy a közúti járművek esetén, úgy a munkagépeknél is létezik nemzetközi szabályozás a kipufogógázok károsanyag-tartalmára. A környezetvédelmi szempontok figyelembevételével az Európai Unió először 1992-ben adta ki a Stage 1-es szabályozást a dízelmotorral működő munkagépekre, így a targoncákra is.
A világ számos városában vezettek be tiszta levegőjű övezeteket, hogy a legszennyezőbb járműveket visszatartsák a bejárattól. A károsanyag-kibocsátás csökkentésének egyik legjobb módja az üzemanyag-hatékonyság javítása. Érdemes olyan autót választani, amely a leghatékonyabb az Ön egyéni vezetési igényeinek megfelelően.
tags: #kipufogó #gáz #csökkentése #módszerek