Ha valaha álltál egy régebbi autó mögött egy piros lámpánál, és szagoltad az kipufogógáz szagát, akkor jól érezted, hogy mennyit dolgozik a modern kibocsátáscsökkentő technológia annak érdekében, hogy megelőzze azt.

A mai Belső Égésű Motort (BEM) használó járművek sokkal kevesebb szennyező anyagot bocsátanak ki, mint csak 20 évvel ezelőtt - nem azért, mert a sofőrök megváltoztak, hanem azért, mert a mérnökök és a szabályozások arra ösztönözték az autógyártókat, hogy tisztábban üzemeljenek.

A tiszta kipufogófelé vezető út kevésbé az üzemanyagcserétől szól, inkább arról, hogy a lehető legtöbb fejlesztést meghozzák a motornál, a kipufogórendszeren és azokat irányító számítógépen. És a valódi hajtóerő? Szigorú környezetvédelmi szabványok, amelyek alig hagynak választási lehetőséget az autógyártóknak, csak azzal az opcióval bírnak, hogy innováljanak.

Azok a Szennyező Anyagok, Amelyek Rendkívül Fontosak

Mielőtt belemerülnénk a technológiába, érdemes tudni, hogy melyek azok az anyagok, amelyek iránt a szabályozók leginkább érdeklődnek:

1. Szénmonoxid (CO) - egy mérgező gáz az elégetés hiányos folyamata miatt.

2. Nitrógén-oxidok (NOx) - hozzájárulnak a szmoghoz és légzési problémákhohoz.

3. Részecskeszennyezettség (PM) - apró koromrészecskék, amelyek ártalmasak a tüdőre.

4. Nem elégett szénhidrogének (HC) - reakcióba léphetnek a napfény és az ozon képződése során.

Minden szennyező anyagnak más megközelítésre van szüksége a kontrollálás során, ezért az emissziós rendszerek sokrétegűek és bonyolultak.

A Katalizátorok Elterjedése

A katalizátorok az emisszióellenőrzés sarokkövei voltak az 1970-es évektől kezdve, de a mai egységek sokkal fejlettebbek. A modern háromutas katalizátorok egyszerre csökkentik a NOx-ot, oxidálják a CO-t, és elégetik a nem elégett szénhidrogéneket - feladatokat, amelyek korábban különálló eszközöket igényeltek.

Az egyik trükk a drágametálos bevonatban rejlik - általában platina, palládium és ródium -, amely felgyorsítja a kémiai reakciókat alacsonyabb hőmérsékleten. Az újabb tervezések gyorsabban felmelegednek a motor indítása után, ami kritikus javulás, mivel a legtöbb szennyező anyag a vezetés első pár percében keletkezik.

Elektronikus Motorirányítás

Az, ami igazán meghajtotta a katalizátorok határait, az a Motorirányító Egységek (ECU) megjelenése volt. Ezek a mikroszámítógépek többször tizedmásodpercenként állítják be az üzemanyag-befecskendezést, az égési időzítést és a levegőbevitelt, hogy a elégetés minél tisztább legyen.

Például a széles tartományú oxigén-szenzorok mérvek az exhaláló oxigénszintet, és ezek az adatok továbbítódnak az ECU-nak.

Az ECU ezután finomhangolja az üzemanyag-levegő keveréket annak érdekében, hogy az közel legyen az ideális sztoichiometriás arányhoz - elegendő oxigén az üzemanyag teljes elégetéséhez, de nem annyira sok, hogy a NOx ugrást eredményezzen.

Az Amerikai Mérnökök Társasága (SAE) szerint az elektronikus zárt hurok vezérlés széles körű alkalmazása átlagosan több mint 80%-kal csökkentette az átlagos CO kibocsátást a személyautók esetében az 1990-es évek óta.

A NOx Megközelítése Pontossággal

A NOx kibocsátás különösen makacs a nagynyomáson működő benzines motorokban és dízeljárművekben. Azok elleni küzdelemben két fő technológia lett szabvánnyá:

1. Kipufogógáz visszavezetés (EGR) - egy részét a kipufogógáznak visszaengedik az égésbevitelbe, csökkentve az égési hőmérsékletet, így kevesebb NOx keletkezik.

2. Szelektív katalitikus redukció (SCR) - egy karbamid alapú folyadékot permeteznek az exhalációba, amely szétbontja a NOx-ot ártalmatlan nitrogénré és vízzé.

Az SCR rendszereket, amelyek korábban csak nehéz teherautókban voltak láthatók, most már gyakoriak a személyautók között is, teljes mértékben megfelelve a szigorú Euro 6 és az USA Tier 3 szabványoknak.

A Részecskeszűrő Forradalma

A benzines motorok hagyományosan kevesebb részecskét termeltek, mint a dízelmotorok, de a Benzines közvetlen Befecskendezés (GPF) megjelenése megváltoztatta ezt. A GPF kerámiaviasz alkotja, amely addig a részecskéket csapdába ejti, amíg azok el nem égnek magas hőmérsékletű üzemeltetés során. A jobb üzemanyag-atomizációs módszerekkel párosítva a GPF-ek akár 90%-kal is csökkenthetik a részecskék kibocsátását.

A Szabályozás Által Alakított Technológiai Jövő

Nem csak a technológia érdekében. A környezetvédelmi szabványok, mint az USA EPA Tier 3 vagy az Európai Unió Euro 6d kemény határértékeket állapítanak meg a káros anyagok grammjai kilométerenként. Az autógyártók nem értékesíthetnek nem megfelelő modelleket, ezért a mérnöki csapatok visszafelé dolgoznak ezekből a számokból.

Ahogyan John B. Heywood, a MIT professzora emeritus is kiemelte munkájában, a szabályozás történelmileg serkentette az emisszióellenőrzési innovációt, erős motivációkat teremtve a tisztább elégetés érdekében.

A Tisztaság Költsége

Természetesen minden kibocsátási technológia rétege hozzáad költséget, bonyolultságot és néha súlyt. A katalizátorok drága fémeket használnak, amelyek ára változó, a részecskeszűrők rendszeres regenerációt igényelnek, a SCR rendszerek pedig karbamid folyadékfeltöltést igényelnek.

Mégis, a legtöbb fogyasztó számára ezek a rendszerek láthatatlanul működnek a háttérből - nincs különleges karbantartás szükséges azon túl, hogy az esedékességi intervallumokat követni kell. És tekintettel a tisztán tartási és környezetvédelmi előnyökre, a kompromisszum az, amit a legtöbb ország és sofőr hajlandó megtenni.

A BEM Kibocsátásszabályozásának Jövője

Még akkor is, ha az elektromos járművek népszerűsége növekszik, a belső égésű motorok nem tűnnek el egyik napról a másikra.

A következő évtizedben vagy annál tovább, várható:

• Hibridizáció - motorok párosítása elektromos motorokkal az erőátvitel és a kibocsátás csökkentése érdekében.

• Fejlett égési módok, például az Homogén Töltésű Kompakciós Gyújtás (HCCI) a tisztább égés érdekében.

• Még gyorsabb katalizátor bekapcsolás hidegindításos szennyezés elleni küzdelemre.

Ezek a fejlesztések mind a technológiai áttöréseken, mind a szigorodó szabályozások által motiváltak, és tovább fogják ösztönözni a BEM-kibocsátásokat közelebb vihetik a nulla szintű valós vezetéshez.

Legközelebb, amikor hideg reggelen indítod az autód, gondolj bele, hogy a kémia, az elektronika és a hőmenedzsment milyen zenekart játszik, hogy az levegő mindig tisztább legyen. Az alacsony kibocsátású vezetés útja nem csak az új üzemanyagokról szól - arról szól, hogy minden pöfögés a kipufogódob alól tisztább legyen, mint az előző.