Belsőégésű motorok emissziótechnikája (konstrukció és működés)

Hasonló dokumentumok
MUNKAANYAG. Dr. Lakatos István. Belsőégésű motorok emissziótechnikája. A követelménymodul megnevezése: Környezetvédelmi felülvizsgálat feladatai

Diesel részecskeszőrı Diesel Partikel Filter Diesel Particulate Filter

4. modul 2. lecke: A diagnosztika alkalmazása

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

NEMZETI FEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM

Az alábbiakban az eredeti kézirat olvasható!

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

MUNKAANYAG. Bellák György László. Mechatronikai elemek. A követelménymodul megnevezése: Mechatronikai elemek gyártása, üzemeltetése, karbantartása

Nemzeti Közlekedési Napok 2013

35/2016. (III. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

HELYI TANTERV. Gépjárműszerkezetek

Hőtechnikai berendezéskezelő Ipari olaj- és gáztüzelőberendezés T 1/5

JELENTÉS. MPG-Cap és MPG-Boost hatásának vizsgálata 10. Üzemanyag és Kenőanyag Központ Ukrán Védelmi Minisztérium

A BIZOTTSÁG.../.../EU IRÁNYELVE (XXX)

Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel április 02. hétfő, 13:51

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép, rajzeszközök

Major Ferenc részlegvezető ACIS Benzinkúttechnika kft.

PiAndTECH FluidKAT katalitikus izzóterek

AdBlue GARANTÁLT MINŐSÉG

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

1. Magyarázza meg és definiálja a négyütemű benzinmotor alábbi jellemzőit! Elméleti és valóságos körfolyamat A fajlagos fogyasztás és légviszony

Elektronikus Füstgázanalízis

Gázégő üzemének ellenőrzése füstgázösszetétel alapján

AZ ELEKTROMOS AUTÓZÁS ELŐNYEI, JÖVŐJE

Szabadentalpia nyomásfüggése

Elektronikus Füstgázanalízis

Tüzelőberendezések Általános Feltételek. Tüzeléstechnika

INNOVÁCIÓS ÉS TECHNOLÓGIAI MINISZTÉRIUM

Dízel részecskeszűrők (DPF) regenerálása és tisztítása

Az E85 Comfort gyakorlati tapasztalatai és etanolos járműtörténet

NEMZETI FEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM

Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései. Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens Óbudai Egyetem Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

-csapda, kénmérgezés a közvetlen befecskendezéses benzinmotoroknál

INNOVÁCIÓS ÉS TECHNOLÓGIAI MINISZTÉRIUM

RÉSZECSKESZŰ R Ő R Ő L

Autódiagnosztikai mszer OPEL típusokhoz Kizárólagos hivatalos magyarországi forgalmazó:

- 1 - Tartalomjegyzék

Innovatív technika a dízel emisszió csökkentésének szolgálatában A legújabb befecskendező rendszerek a tiszta és takarékos dízelmotorok számára

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA KÖRNYEZETVÉDELMI ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

A gépjárművek kipufogógáz szennyezés korlátozására vonatkozó európai rendeletek a vizsgálati módszereket és a határértékeket tartalmazzák.

6.1. Környezetvédelmi önfelügyelő rendszer E-OBD (Első rész Bevezető)

NEMZETI FEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM

A közúti dízelmotorok NO x. beszámolók és velük együtt az első megvalósítások az ezredfordulóra tehetők. A NO x

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései. Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens Óbudai Egyetem Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

Műszaki adatok Érvényes a gyártási évre. Az új Touareg

1. számú ábra. Kísérleti kályha járattal

VERA HE TERMÉSZETESEN RUGALMAS

MYDENS T KONDENZÁCI. Tökéletes választás nagyméretű beruházásokhoz. Tökéletes választás új projektekhez és rendszerfelújításhoz

A gázmotorok üzemeltetésének kihívásai a jelenlegi szabályozási környezetben karbantartási és kenéstechnikai szemmel

Károsanyag kibocsátás vizsgálata

NEMZETI FEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM

SZAKÉRTŐ GONDOSKODÁS MINDEN, AMIT TUDNI KELL A KENŐ- ANYAGOKRÓL

A LÉGKÖR SZERKEZETE ÉS ÖSSZETÉTELE. Környezetmérnök BSc

VENTUS A-P Műszaki adatok:

A javítási-értékelési útmutatótól eltérő helyes megoldásokat is el kell fogadni.

3. Laboratóriumi gyakorlat A HŐELLENÁLLÁS

INNOVÁCIÓS ÉS TECHNOLÓGIAI MINISZTÉRIUM

SZAKÉRTŐ GONDOSKODÁS MINDEN, AMIT TUDNI KELL A KIPUFOGÓ- RENDSZERRŐL ÉS A RÉSZECSKE- SZŰRŐRŐL

Légszennyezés. Molnár Kata Környezettan BSc

A levegő Szerkesztette: Vizkievicz András

Instacioner kazán füstgázemisszió mérése

Innovációs Környezetvédelmi Verseny EKO Pályázat

Dr. Karl F. Glenz. Robert Bosch GmbH Dízel Rendszerek. Dízel az erőátviteli megoldás. Ügyvezető igazgató. Dízel Nap 2006, Hungaroring Magyarország

SZÁMÍTÁSI FELADATOK II.

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Gázkészülékek levegőellátásának biztosítása a megváltozott műszaki környezetben

Gázkazánok illesztése meglévõ fûtési rendszerhez (Gondolatébresztõ elõadás)

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet (35/2016 (VIII. 31.) NFM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye

II. ADATLAP - Programmodul részletes bemutatása

Hydrolux. Túláram szelep termosztatikus radiátor szelepes rendszerekhez Túláramszelep közvetlenül leolvasható beállítási értékkel

II. ADATLAP - Programmodul részletes bemutatása

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

TA-COMPACT-T. Kombinált fogyasztói szabályozó és beszabályozó szelepek Visszatérő hőmérséklet szabályozó szelep hűtési rendszerekhez

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép, rajzeszközök

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

A MOL MOTORBENZINEKRŐL

A MOL A MOL MOTORBENZINEKRŐL ECO+ AUTÓGÁZRÓL ALCÍM. A MOL eco+ Autógázról

Folyadékhűtők üzembe helyezése

MŰHELYTITKOK A KENŐANYAGOKRÓL

SHD-U EURO GARAT SZÁRÍTÓ CSALÁD

KS / KS ELŐNYPONTOK

MUNKAANYAG. Dabi Ágnes. A villamos ívhegesztés fajtái, berendezései, anyagai, segédanyagai, berendezésének alkalmazása

ENERGOTEST NAPOK 2018

Forgalmas nagyvárosokban az erősen szennyezett levegő és a kedvezőtlen meteorológiai körülmények találkozása szmog (füstköd) kialakulásához vezethet.

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

Traktormotor SCR berendezésének üzemeltetése

Gázelosztó rendszerek üzemeltetése V. rész

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

MÉRÉSI JEGYZİKÖNYV. A mérési jegyzıkönyvet javító oktató tölti ki! Mechatronikai mérnök Msc tananyagfejlesztés TÁMOP

Ipari kondenzációs gázkészülék

A javítási-értékelési útmutatótól eltérő helyes megoldásokat is el kell fogadni.

XII. MŰSZAKI BIZTONSÁGI

INNOVÁCIÓS ÉS TECHNOLÓGIAI MINISZTÉRIUM

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

S Z I N T V I Z S G A F E L A D A T

SZINTVIZSGA. I. feladat Mezőgazdasági gépész. Feladat sorozatjele: Mg I.

Kis / Nagyker : Dynoteq Kft. info@csstuning.hu Tel: 06/20/ Az Ön partnere:...

Átírás:

Dr. Lakatos István Belsőégésű motorok emissziótechnikája (konstrukció és működés) A követelménymodul megnevezése: Környezetvédelmi felülvizsgálat feladatai A követelménymodul száma: 0619-06 A tartalomelem azonosító száma és célcsoportja: SzT-006-50

BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOROK EMISSZIÓTECHNIKÁJA ESETFELVETÉS MUNKAHELYZET A műhelybe érkező benzin vagy dízel üzemű autón kell környezetvédelmi vizsgálatot végezni. A vizsgálatok során tisztában kell lennünk az emissziótechnikai berendezések működésével meghibásodási lehetőségeivel. Adott esetben a vizsgálatok előtti szemrevételezés során, illetve a vizsgálatok után az esetleges hiányosságokat ki kell küszöbölni. A vizsgálatokat minden esetben alaposan, műszakilag helyesen kell elvégeznünk, hiszen eredményüktől függően kell elvégezni a motor esetlegesen szükséges javítását/beállítását. Milyen emissziótechnikai berendezéseket építenek az Otto-motoros járművekbe? Milyen emissziótechnikai berendezéseket építenek a dízel motoros járművekbe? Milyen szemrevételezéses vizsgálatokkal lehet ellenőrizni az emissziótechnikai rendszereket? SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM AZ EMISSZIÓCSÖKKENTÉS LEHETŐSÉGEI Az autó napjainkban a közlekedés, teherfuvarozás és kereskedelem legfontosabb eszköze. Kiemelt fontossága mellett azonban számolnunk kell a gépjárműtechnika káros környezeti hatásaival is. Statisztikai adatok szerint a világ járműparkja okozza a teljes CO 2-kibocsátás 20-30%-át, amely üvegházhatást kiváltó szerepe miatt jelentős klímaváltozást okoz. Talán még ennél is megdöbbentőbb adat, hogy a mérgező anyagok és a szmog kialakulásáért felelős gázok kibocsátásában is jelentős szerepet játszik az emisszió. Így például a légkörbe kerülő szénmonoxid 66%-a, a nitrogén-oxidok 50%-a, a szénhidrogének 40%-a a közúti közlekedés számlájára írható. A problémát és a jelenség élettani hatását tovább fokozza az a tény, hogy a gépjárművek helyileg koncentráltan (pl. nagyvárosokban) üzemelnek, és a talajhoz közel bocsátják ki a környezetet károsító égéstermékeket. 1

Az emissziócsökkentés lehetőségei A tüzelőanyag-minőség javítása A tüzelőanyaggal összefüggő kérdéskört külön kell kezelni az Otto- és dízel üzemű motorok esetében. A benzin összetételének korszerűsítése A motorbenzin összetételének előnyös módosítására több lehetőség is kínálkozik: - Az illékonyság korlátozása: ez az intézkedés a párolgási szénhidrogén-emisszió csökkentését célozza. A gőznyomás csökkentésével, azaz a normál bután koncentráció módosításával érhető el. - A szennyezőanyag-tartalom csökkentése: a benzin szennyező komponenseinek csökkentésével mérsékelhető az égéstermék károsanyag-koncentrációja. Ezért a benzol-, az aromásszénhidrogén-, a kén- és az ólomtartalom csökkentése, illetve megszüntetése fontos feladat. - Az oxigéntartalom növelése: az atomos oxigén ugyanis már alacsony hőmérsékleten is képes a szénhidrogéneket és a szén-monoxidot szén-dioxiddá és vízzé oxidálni, így a CO- és a HC-emisszió értékét csökkenteni. Különböző alkoholok és éterek hozzákeverésével oldható meg. A gázolaj összetételének korszerűsítése Az illékonyságban, aromástartalomban és kéntartalomban szigorúbb határok közé szorított, valamint megfelelő adalékokkal formulázott dízel tüzelőanyag ugyancsak hatékonyan csökkenti a károsanyag-kibocsátást. Mérések alapján az ilyen tüzelőanyaggal üzemelő jármű kipufogógázában a CO mintegy 10%- kal, a CO 2 2,5%-kal, a HC 15%-kal, az NO x 2,5%-kal és az SO x2,5%-kal kisebb emissziót okoz. További előny, hogy az alacsony kéntartalmú tüzelőanyag lehetővé teszi az oxidációs katalizátorok használatát. A motorkonstrukció hatása a kipufogógáz összetételére A motor konstrukciós sajátosságai nagymértékben befolyásolják a károsanyag-emissziót, a tüzelőanyag-fogyasztást, a teljesítményt, a járási egyenletességet, a kopogásérzékenységet stb. Mivel ezek egyben a felhasznált tüzelőanyaggal is összefüggnek, röviden összefoglaljuk a hatást gyakorló faktorokat. 2

Kompresszióviszony A kompresszióviszony alapvetően meghatározza a motor termikus hatásfokát. Ennek ellenére értéke nem növelhető a végtelenségig, mert ennek határt szab: - a megnövekedő kopogási hajlam és - a nagyobb károsanyag-emisszió. A magasabb sűrítési nyomásszint ugyanis a termodinamika törvényei miatt magasabb égési hőmérsékletszinttel jár együtt. Ezzel viszont Otto-motoroknál megnő az öngyulladás esélye, így az égésfolyamat kopogásossá válhat. Mivel az NO x-emisszió sebessége nagyobb hőmérsékleten megnő, nagyobb sűrítési viszony esetén a nitrogén-oxid-emisszió megnövekedésével kell számolni. Ez azt is eredményezheti, hogy azokban az országokban, ahol szigorúbbak az emissziós rendelkezések, kisebb kompresszióviszonyú motorok terjedtek el. Az égéstér alakja Az égéstér alakja az elégetlen szénhidrogénekre (HC) gyakorolja a legnagyobb befolyást. A lángkialvási zóna ugyanis a szűk hézagokban és az égéstérfal közeli rétegekben alakul ki. Emiatt a HC-emisszió kompakt égéstér kialakítással csökkenthető. Ebből a szempontból az áramlási turbulencia is kedvező hatást gyakorol, hiszen ez a töltet homogenitásának irányába hat. A gyújtógyertya elhelyezése ugyancsak központi szerepet játszik a károsanyag-emisszió és a tüzelőanyag-fogyasztás szempontjából. A központi helyzet rövid és egyenlő lángutakat eredményez, így kedvezőbbé teszi az égés lefolyását. Szelepvezérlési idők Belső kipufogógáz-visszavezetés: a hengertöltet maradékgáz-tartalmát nem külső, vezérelt csatorna segítségével növeljük meg, hanem a szelepvezérlési paraméterek célszerű megválasztásával (üzem közbeni áthangolásával) érjük el ugyanazt a hatást. A belső kipufogógáz-visszavezetés a hengertöltet ballasztgáz tartalmát növelve szorítja le az égési hőmérséklet csúcsot, így csökkentve az NO x-emissziót. Ez a hatás a szelep-összenyitási szakasz paramétereivel befolyásolható. Szívócső konstrukció A motor periodikus működéséből fakadó nyomáslengések felhasználhatók a motor töltetcserefolyamatának befolyásolására. Ez a jelenség természetesen a károsanyag-emisszióra is kihat. 3

EMISSZIÓTECHNIKA ÉS FEDÉLZETI ÁLLAPOTFELÜGYELET A korszerű kipufogógáz utánkezelés több elemet felhasználva tartja kézben a belsőégésű motorok károsanyag-kibocsátását. Ma már ezen rendszerek mindegyike fedélzeti állapotfelügyelet (OBD) alatt áll. Az alábbi táblázat a belsőégésű (Otto-, dízel-) motorokon alkalmazott kipufogógáz-releváns rendszereket tekinti át. 1. táblázat. OBD Otto- és dízel motoroknál Rendszer Motor (Otto, dízel) katalizátor lambdaszabályozás égésfelügyelet kipufogógáz-visszavezetés (AGR, EGR) szekunderlevegő-rendszer tüzelőanyag-ellátó rendszer tüzelőanyaggőz-visszavezető rendszer izzító rendszer Otto-, dízelmotor Otto-motor Otto-, dízelmotor Otto-, dízelmotor Otto-motor dízelmotor Otto-motor dízelmotor OTTO-MOTOROK EMISSZIÓTECHNIKÁJA 1. Katalizátor A katalizátorok olyan anyagok, amelyek jelenlétükkel meggyorsítják a kémiai reakciókat, illetve megváltoztatják azok irányát anélkül, hogy a reakciók folyamán maradandóan megváltoznának, és az egyensúlyt megváltoztatnák. Katalízisnek nevezzük a kémiai reakcióknál a reakciósebesség befolyásolását olyan anyaggal, amely maga a reakció során visszamaradó változáson nem megy át. 4

Katalizátorok fajtái Oxidációs katalizátor Az oxidációs katalizátor (1. ábra) légfelesleggel dolgozik. A szénhidrogéneket, valamint a szénmonoxidot alakítja át vízgőzzé és szén-dioxiddá. A nitrogénoxidok mennyiségét nem csökkenti. Befecskendezős motoroknál szegény keverékű üzemmódban az ehhez szükséges oxigén a rendelkezésre áll. 1. ábra. Egyágyas oxidációs katalizátor (1. keverékképzés, 2. oxidációs katalizátor (CO, HC), 3. szekunder levegő) 1 Karburátoros motoroknál viszont az ún. szekunderlevegő bejuttatásáról gondoskodni kell. (A dízelmotorok esetében a légfelesleggel történő működés miatt oxidációs katalizátorokat használnak.) Kétágyas katalizátor A kipufogógáz NOx-tartalma redukciós katalizátorral csökkenthető, amely oxigénhiányos környezetben fejti ki hatását. Ha ezt sorba kötjük egy oxidációs katalizátorral, ún. kétágyas katalizátort (2. ábra) kapunk. Ebben az esetben a motornak alapvetően dús keverékkel kell üzemelnie és az oxidációs katalizátor elé levegőt kell bejuttatni. 1 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 5

2. ábra. Kétágyas katalizátor (1. keverékképzés, 2.a. redukciós katalizátor (NOx), 2.b. oxidációs katalizátor(co, HC), 3 szekunder levegő) 2 Három komponensre ható katalizátor A mai Otto-motorokon ez a megoldás terjedt el, mint leghatékonyabb kialakítás (3. ábra). Ennek működéséhez 1 összetételű tüzelőanyag-levegő keverékkel kell a motort üzemeltetni. A katalizátor működését oxidációs (CO-ból és HC-ből CO 2 és H 2O) és redukciós (NO x-ből NO 2) folyamatok jellemzik. 3. ábra. Három komponensre ható katalizátor (1 keverékképzés, 2 három komponensre ható katalizátor (CO, HC, NOx), 3 lambdaszonda, 4 elektronikus irányítóegység) 3 2 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 3 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 6

A katalizátorok felépítése Hordozó A katalizátorok aktív katalitikus rétegből és hordozóanyagból állnak. Kívülről acéllemez ház borítja őket. Hordozó szempontjából az alábbi lehetőségek léteznek: - granulátum (európai gyártók nem alkalmazzák), - kerámia monolit (manapság ez a leggyakoribb), - fém monolit (nagy terhelhetőség, de drága). A világon ma döntő többségében kb. 1200 C-ig hőálló kerámiából készült hordozókat használnak, melyet a szilárdság növelése céljából méhsejtszerűen alakítanak ki. Ökölszabályként elfogadható, hogy minden motor lökettérfogat literre 1 dm 3 katalizátor-térfogat szükséges. A hordozó vázkerámia általában mesterségesen előállított kordierit (magnézium-, alumínium-szilikát ásvány). Napjainkban egyre elterjedtebben alkalmazzák a fémből készült hordozókat, korábban elsősorban előkatalizátorként, ma főkatalizátorként is. A hordozó igen vékony korrózióálló acéllemezekből készül, melyek közül az egyik hullámlemez, és távolságtartásra, a gázút biztosítására szolgál, a másik síklemez, ez az elválasztó. A lemezeket csigavonalban vagy S alakban tekercselik fel. A kerámiahordozókkal szembeni legnagyobb előnyük, hogy jóval kisebb falvastagságot tesznek lehetővé, nagyobb a termikus és mechanikai szilárdságuk. A jelentősen kisebb, 0,05 mm-es falvastagság nagy fajlagos cellaszámot és kompakt felépítést tesz elérhetővé. Adott katalizátoralak esetében a fémből készült monolit szabad keresztmetszete 25%-kal nagyobb, mint a kerámiából gyártotté, és az is elérhető, hogy az átáramló kipufogógázok számára a teljes keresztmetszet 80%-a rendelkezésre álljon. A katalizátorfojtás okozta kipufogógáz-ellennyomás a fém katalizátoroknál lényegesen kisebb. A fémmonolit további előnye, hogy hőtágulási együtthatója közel azonos a házéval, valamint anyagából, kialakításából adódóan deformációfelvevő képessége, adott határok között, jó. A korrózióálló acélból készített fémmonolit azonban drágább, mint a kerámiából gyártott. A kerámiamonolit esetében külön speciális megoldást igényel a biztos és rugalmas rögzítés a házban, amit fémszálas szövettel vagy speciális ragasztóval és hőálló anyagból készült párnával oldanak meg. Bevonat A monolit felülete önmagában csak kicsi, kb. 3 5 m 2. A felület nagymértékű növelése érdekében a monolitra alumínium-oxidból készült különleges bevonatot visznek fel, a hordozónak a bevonat 400 500 C hőmérsékletű olvadékába mártásával. A bevonat (angol megnevezése wash coat) a monolit felületét 6 8000-szeresére növeli, így igen nagy fajlagos felület, katalizátoronként 20 000 30 000 m 2 összfelület érhető el (kb. 18 000 m 2 /dm 3 ). 7

A katalizátoronkénti nemesfém mennyiség mintegy 2 3 g. A platina nemesfém, mely a CO és a HC oxidációját segíti elő. A platina már 150 C-tól kezdődően kedvező átalakítást tesz lehetővé, a katalizátorként használatos többi nemesfémmel szemben, ami a gépjárműmotorok felmelegítése során igen nagy koncentrációban emittált HCés CO-összetevők hatásos csökkentése miatt (is) rendkívül fontos. A palládium tulajdonságai a platináéhoz hasonlóak, elsősorban az oxidációs folyamatokat segíti elő. Hatékonysága kisebb, beindulási hőmérséklete nagyobb, azonban beszerzési költsége alacsonyabb. A ródium alapvetően a nitrogén-oxidok redukciójának elősegítésére szolgál, és ebben már igen kis mennyiségben is hatásos. A ruténium és a nikkel igen gyakran használatosak nitrogén-oxidok redukciójának elősegítésére. A cérium-oxid a platina hatásának elősegítésére (promotorként) és az azt rögzítő bevonaton történő biztos tapadásának biztosítására szolgál. A promotor a katalizátorhoz igen kis mennyiségben hozzákevert, annak aktivitását nagymértékben növelő anyag. Az aktivitás növelése érdekében promotort és stabilizáló anyagokat is felvisznek az aktív felületre. Ezek a nagyobb hőmérsékletnél fellépő öregedési jelenségek, valamint a nem kívánatos katalitikus reakciók visszaszorítására szolgálnak (pl. lantán, cirkónium, bárium). Katalizátorok meghibásodása A katalizátorok meghibásodási jelenségeit két csoportra oszthatjuk. Az első csoportot az öregedési jelenségek alkotják, melyek eredményeként fokozatos aktivitáscsökkenés és a beindulási hőmérséklet növekedése tapasztalható. A második csoportba a viszonylag gyorsan bekövetkező hibák, az ún. gyors halál hibaokok tartoznak. Ilyenek a mechanikai sérülés (monolit törés, fémmonolit-deformáció), a nagy dózissal ható katalizátormérgeződés és a wash coat-leválás, hordozóanyag-lágyulás, megolvadás (4. ábra). 8

4. ábra. Megolvadt katalizátorhordozó monolit 4 Az öregedés fő okai az anyagtranszport (aktívanyag-kihordás), az aktív felület csökkenése, a mikrostruktúra változása (szintereződés), az aktív felület takarása (katalizátormérgeződés). A katalizátorok fedélzeti állapotfelügyelete A katalizátorok fedélzeti állapotfelügyelete Otto-motoroknál a lambdaszondákon keresztül valósul meg (lásd később). 4 Saját fotó 9

2. Lambdaszabályozás A szabályozott keverékképzésű motorok kipufogógáz-összetételéről a lambdaszondák adnak visszacsatolást a motorirányító egység számára. A lambdaszondák a kipufogógázok maradékoxigén-szintjét (0,3 3 tf%) mérik úgy, hogy azt összevetik a környező levegő oxigéntartalmával (mintegy 20,8 tf%). A maradékoxigén-hányadot különböző elven működő lambdaszondákkal mérik: - feszültséggenerátor-lambdaszonda ugrás -lambdaszonda széles sávú (planár-) lambdaszonda - ellenállásszonda Feszültséggenerátor-lambdaszonda A feszültséggenerátor-lambdaszonda felépítése az 5. ábrán látható. Az egyik végén zárt cirkónium-dioxid alapanyagú, ötvözött kerámiacsövecske alkotja az érzékelőt (9), az ún. szilárdtest-elektrolitot. A kerámiatest gáz-átnemeresztő. A cső zárt végével nyúlik be a kipufogócsőbe, de a közvetlen gázáramtól felhasított, esetleg furatos acélcső (10) védi. A szondaházat a (8) és (4) szerkezeti elemek alkotják. Az érzékelőkerámiát távtartó elemeken (3) keresztül tányérrugó (2) szorítja a ház ülésére. A fűtőelem (6) benyúlik az érzékelőkerámia zsákjába, elektromos csatlakozása (1) mindig kétvezetékes. Az érzékelőelem belső felülete kifelé néz és így a légtérrel, a külső levegővel áll kapcsolatban. 5. ábra. Feszültséggenerátor-lambdaszonda 5 A lambdaszonda belső ellenállással rendelkező feszültséggenerátornak tekinthető. Az elektródák között az oxigénkoncentráció-különbséggel (légköri és kipufogógáz-oxigéntartalom) arányos potenciálkülönbség alakul ki, áramköri kapcsolásban ionáram folyik (6. ábra). 5 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 10

Széles sávú (planár-) lambdaszonda 6. ábra. Lambdaszonda-karakterisztika 6 A planár-lambdaszonda a hengeres, fűtött szonda továbbfejlesztése. Az oxigénérzékelés elve megegyezik a feszültséggenerátor-szondáéval, a kialakítás azonban megváltozott (7. ábra). 7. ábra. Széles sávú (planár-) lambdaszonda 7 6 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 7 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, + saját fotó 11

A szonda kerámiaeleme rendkívül hosszú, téglalap keresztmetszetű hasáb (3). A hasáb rétegesen egymásra helyezett vékony kerámialapokból tevődik össze. A réteges építési mód tette lehetővé a széles légviszonytartományt átfogó működést is, ugyanis a rétegelemekből történő szondafelépítés több funkció integrálását is lehetővé teszi. Látható, hogy a szonda mind a dús, mind a szegény keverék-összetételnél tud jelet szolgáltatni (8. ábra), így alkalmazási területe kiszélesedik: - szabályzás 1 és 1 üzemben, = 1 szabályzás, - dízelmotor-szabályzás, - Otto-motor szegénykeverékű üzem (pl. GDI), - gázmotor-szabályzás. 8. ábra. Széles sávú lambdaszonda jelleggörbéje 8 Ellenállásszonda A titán-dioxid (TiO 2) anyagú szonda, hasonlóan a cirkónium-dioxid (ZrO 2) szondához, jelszintugrással észleli a = 1 átmenetet. A szonda a felületein ható oxigénkoncentáció különbségét, ellenállásának jelentős megváltoztatásával jelzi. 8 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart + saját fotó 12

Kb. 500 C-on válik üzemképessé és 900 C-ig tart a normál üzemi működési tartománya. Az 9. ábra az ellenállás változását mutatja a szondahőmérséklet függvényében, a szórási sávok paramétere a keverék összetétele. 9. ábra. Ellenállásszonda jelleggörbéje 9 A szonda ellenállása a =1 átmenet szűk környezetében a hőmérséklettől szinte függetlenül, három nagyságrenddel megváltozik! 9 Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika). Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. 13

Az értékelés a munkaellenálláson (R2) mérhető feszültségesés mérésén alapul. A műszaki leírás szerint a feszültségesés a szondaellenálláson = 0,9-nél > 3,85 V, = 1,1-nél pedig < 0,4 V. A szonda viszonylag nagy hőmérsékleten, 500 C-nál indul be. Ennek mielőbbi elérését a szondafűtés biztosítja. A vezérlőegység a szondaellenálláson keresztül a szondahőmérsékletet is jó közelítéssel meg tudja állapítani. Ha ott 700 C-nál nagyobb hőfokot talál, akkor a katalizátorvédelmi funkciókat aktivizálja. Szegény keverékű lambdaszonda Az ún. feszültséggenerátor-szondát korlátozottan alkalmazzák szegény keverékű üzemben is. A szonda működési stabilitásának javítása pl. nagyobb teljesítményű fűtéssel lehetővé teszi az alkalmazást mintegy = 1,5-ig. Lambdaszondák kialakítása és beépítése A katalizátor elé beépített lambaszondának két kompromisszumot kell kielégítenie (10. ábra): - közel legyen a motorhoz, hogy az üzemi hőmérsékletét gyorsan elérjeük ugyanakkor - ne legyen túlságosan közel a motorhoz, hogy a szonda gyors öregedését meggátoljuk. 10. ábra. Lambdaszonda-beépítés (1 ECU, 2 szabályozó lambdaszonda, 3 monitor lambdaszonda, 4 katalizátor) 10 10 Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika). Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. 14

A lamdaszonda beépítésre az adatmegadási folyamat során történő egységes kezelés céljából beépítési ábrákat és jelöléseket rendszeresített az SAE J1979 (2. táblázat). Fontos jellemző a járműbe épített szondák típusa: - S keskeny sávú szondá(k), - B széles sávú szondá(k). A szondák elhelyezkedésre utaló jelölések: - B hengersor (Bank), 1. S szonda (Sensor) 2. táblázat. Lambdaszonda-beépítési jelölések SAE J1979 szerint Megnevezés Ábra Lambdaszonda-jelölés Hagyományos, egy katalizátoros rendszer Lásd 11. ábra B1S1 B1S2 Két (elő + fő) katalizátoros rendszer Lásd 12. ábra B1S1 B1S2 B1S3 V motoros, három (2 elő + egy fő) katalizátoros rendszer Lásd 13. ábra B1S1 B1S2 B1S3 B2S1 B2S2 V motoros, négy (2 elő + 2 fő) katalizátoros rendszer Lásd 14. ábra B1S1 B1S2 B1S3 B2S1 B2S2 B2S3 15

11. ábra. Lambdaszonda beépítés 11 12. ábra. Lambdaszonda beépítés 12 13. ábra. Lambdaszonda beépítés 13 14. ábra. Lambdaszonda beépítés 14 A katalizátor és a lambdaszonda fedélzeti állapotfelügyelete A katalizátor és a lambdaszondák felügyeletét EOBD, illetve OBD II rendszernél a katalizátor után beépített második (monitor) lambdaszonda látja el. A katalizátort akkor minősítjük hibásnak, ha átlagos szénhidrogén átalakítása oly mértékben csökken, hogy az, az 1,5-szörös határértéket átlépi. 11 Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika). Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. 12 Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika). Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. 13 Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika). Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. 14 Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika). Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. 16

3. Kipufogógáz-visszavezetés A kipufogógáz-visszavezető rendszerek (AGR, EGR, lásd 15. ábra) alkalmazásának célja, hogy bizonyos üzemállapotokban adott mennyiségű kipufogógázt keverjenek a friss töltethez. Ennek hatása kettős: egyrészt elégeti a hozzákevert kipufogógázban maradt HC-mennyiséget, másrészt csökkenti az égésfolyamat csúcshőmérsékletét, így javítja a motor NOx-emisszióját. 15. ábra. Kipufogáz-visszavezető (AGR vagy EGR) rendszer 15 Ábramagyarázat: (1 friss levegő, 2 fojtószelep, 3 visszavezetett kipufogógáz, 4 ECU, 5 EGRszelep, 6 kipufogógáz, n motor-fordulatszám, rl relatív levegőtöltés) 15 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 17

A kipufogógáz-visszavezető rendszerek fedélzeti állapotfelügyelete A legegyszerűbb esetben, a motor tolóüzeme esetén az elektronika rövid időre nyitja az AGRszelepet, amennyiben ilyenkor a szívócsőnyomás megnő, akkor ez a kipufogógáz-visszavezető rendszer rendeltetésszerű működésére utal. Másik megoldás lehet a kipufogógáz-visszavezető csatornában a gázhőmérséklet mérése. Túl nagy EGR-hőmérséklet állandóan nyitott EGRszelephelyzetre utal, a túl kis érték pedig azt jelzi, hogy az EGR-szelep nem nyit ki rendesen. A szabályozott üzemű rendszerekben (pl. Ford) a visszavezetett kipufogógáz mennyiségét az EGR-szelep előtti csővezetékbe épített fojtás két oldala között kialakuló nyomáskülönbség mérésével határozzák meg (16. ábra). A kipufogógáz áramlása során a fojtási helyen nyomáskülönbség keletkezik, amely a visszavezetett mennyiséggel arányos. 18

16. ábra. EGR nyomáskülönbség-érzékelő 16 A teljesen elektronikusan működtetett rendszer (VAG) esetében már csupán egyetlen szelepre van szükség a kipufogógáz-visszavezetés megvalósításához. Ezt az elektromágneses szelepet az irányítóegység közvetlenül vezérli. A szelepbe integrált potenciométer visszajelzi az irányítóegységnek a szelep tényleges nyitási löketét, amely egyben a működőképesség információja is. 16 Dr. Lakatos István Dr. Nagyszokolyai Iván: Gépjármű-környezetvédelmi technika és diagnosztika II. Minerva-Sop Bt. NOVADAT, Győr, 1998. 19

4. Szekunderlevegő-rendszer Az ún. szekunder levegő bejuttatása a kipufogó csővezetékbe, a katalizátor elé, a katalizátor gyors felmelegítését szolgálja. A kipufogógázban található elégetlen vagy részoxidált szénhidrogén, és a szén-monoxid oxigén jelenlétében további, hőfelszabadulással járó oxidációra képes. A megnövelt hőmérsékletű kipufogógáz a katalizátort gyorsabban felmelegíti. Az oxidációs feltételek javítása érdekében a motor dúsabb keverékkel és késleltetett előgyújtással jár. A levegő bevezetését a motorirányító egység irányítja. 17. ábra. Szekunderlevegő-rendszer 17 Ábramagyarázat: 1 szívólevegő, 2 szekunder levegő, 3 visszacsapó szelep, 4 lambdaszonda, 5 katalizátor, 6 szekunder szelep, 7 szekunder szivattyú, 8 friss levegő A szekunderlevegő-rendszerek fedélzeti állapotfelügyeletét a lambdaszonda segítségével oldják meg. Az egyik módszer lényege az, hogy a szekunder levegő bejuttatásának ténye (a hosszú távú adaptív keverékösszetétel-korrekció funkciójának kikapcsolása után) a lambdaszabáyozás integrátorának működésén egyértelműen lekövethető. Tehát a vizsgálat alapfeltétele még emellett az aktívszéntartály-szellőztetőszelep működtetésének letiltása. 17 Dr. Lakatos István Dr. Nagyszokolyai Iván: Gépjármű-környezetvédelmi technika és diagnosztika II. Minerva-Sop Bt. NOVADAT, Győr, 1998. 20

Tüzelőanyaggőzkipárolgás-gátló rendszer A gépkocsi tüzelőanyag-tartályában megadott értéknél nagyobb gáz-, illetve gőznyomás nem alakulhat ki, ezért azt nyomáskorlátozó szelep segítségével a névleges értéken kell tartani. A szellőzéssel együtt jár a szénhidrogének szabadba jutása. A feladat a szellőztetés során a szénhidrogén visszafogása a gázelegyből. A megoldás a szénhidrogén-adszorpció aktívszéntartályon történő átvezetéssel, majd a szénfelület regenerálása (18. ábra). A tüzelőanyag-tartály szellőzése az aktív szénen keresztül történik, amely megköti a tüzelőanyaggőzöket. A szén felületét a regeneráló szelep kitöltési tényező vezérléssel tisztítja meg a lerakódott tüzelőanyagtól, a szívócső-depresszió segítségével. 18. ábra. Tüzelőanyaggőzkipárolgás-gátló rendszer 18 Ábramagyarázat: 1 tüzelőanyag-tartály, 2 szellőzőcső, 3 széntartály, 4 friss levegő, 5 regeneráló szelep, 6 cső a szívócsőhöz, 7 fojtószelep, 8 szívócső 18 Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 21

Az OBD II (EOBD) előírás szerinti diagnosztika a tüzelőanyaggőzkipárolgás-gátló rendszerben > 1 mm egyenértékű lyuk/rés létét kell, hogy kimutassa. Ez az előírás 1995 óta érvényes. A rendszer tömítettségének diagnosztikáját a rendszer teljes lezárását biztosító mágnesszelep és a rendszerbe beépített nyomásjeladó teszi lehetővé. Ezek az OBD szerinti vizsgálathoz járulékosan beépített alkatrészek. DÍZELMOTOROK EMISSZIÓTECHNIKÁJA A benzin üzemű motorok számára jól bevált hármas hatású katalizátorok λ=1 esetén működnek megfelelően, ezért dízelmotoroknál nem alkalmasak. A jellemzően légfelesleggel működő dízelmotoroknál a NOx csökkentése ezzel a típussal nem lehetséges, mert a kipufogógázban lévő CO és HC nem a NOx oxigénjével lép reakcióba, hanem a kipufogógáz maradékoxigénjével. A CO és a HC mennyiségének csökkentése a dízel kipufogógázban egy oxidációs katalizátorral megoldható, de a NOx eltávolítása oxigén jelenlétében alapvetően két módon, nitrogén-oxidtároló katalizátorral vagy ún. SCR-katalizátorral lehetséges. A belső keverékképzés miatt a dízelmotor-részecske emissziója lényegesen nagyobb mértékű, mint a hagyományos égési eljárással működő Otto-motoroké. Ezért itt részecskeszűrő alkalmazására is szükség lehet. NOx-tároló katalizátor A NO x-tároló katalizátor (NSC NO x Storage Catalyst) két lépésben bontja le a nitrogénoxidokat (15. ábra): - Tárolási fázis: a szegény kipufogógáz nitrogén-oxid-tartalmának átmeneti tárolása a katalizátoron (Időtartam: 30-300 s), - Regeneráció: periodikus nitrogén-oxid-eltávolítás és átalakítás dús kipufogógázban (Időtartam: 2-10 s). A katalizátor aktív felületének fő összetevője a bárium-nitrát, amely megköti az NO 2 molekulákat. Az NO molekulákat először oxidálni kell a kipufogógázban. Erre platinafelület tökéletesen megfelel. Amikor a tárolt NO 2 mennyiség túlságosan megnövekedik, akkor regenerálni kell. Ennek érzékelésére két módszer létezik: - Modellalapú számítással meghatározzák a tárolt nitrogén-oxid-mennyiséget, - NO x-érzékelővel mérik a kipufogógáz nitrogén-oxid-koncentrációját, amellyel meghatározható a pillanatnyi töltöttségi szint. 22

19. ábra. NO x-tároló katalizátor 19 Ábramagyarázat: 1 dízelmotor, 2 kipufogógáz-fűtő (opcionális), 3 oxidációs katalizátor, 4 hőmérséklet-érzékelő, 5 széles sávú lambdaszonda, 6 NO x-tároló katalizátor, 7 NO x-érzékelő, 8 ECU A tárolási szakasz után a katalizátort regenerálni kell, azaz az eltárolt nitrogénvegyületeket el kell távolítani és nitrogénné kell alakítani. A tárolás és az átalakítás fázisa egymástól időben is elkülönül, a két szakaszban eltérő légviszonnyal kell a motort üzemeltetni. Redukáló anyagként a kipufogógázban lévő CO, HC és H 2 használható. Szelektív katalitikus redukció (SCR) A nitrogén-oxidok átalakításának másik módja az ún. szelektív katalitikus redukció alkalmazása, az SCR- (Selective Catalytic Reduction) katalizátorban. Ez a berendezés az előbbi (NSC) katalizátortól eltérően folyamatos működésű és nem avatkozik be a motor működésébe, a kis NO x-emisszió mellett sem rontja a motor tüzelőanyag-fogyasztását. Ezt a rendszert főleg haszongépjárműveken alkalmazzák (20. ábra). A szelektív szó itt arra utal, hogy a redukálóanyag oxidációja nem a kipufogógáz O 2- tartalmával, hanem a NO x oxigénjével megy végbe, annak ellenére, hogy a kipufogógáz jelentős mennyiségű oxigént tartalmaz. Redukálóanyagként ammóniát (NH 3) használnak, amely ebben a vonatkozásban a legnagyobb szelektivitású. A működéshez azonban a járművön mérgező ammóniát kellene tárolni, ami biztonsági okból meggondolandó. Az ammóniát elő lehet állítani nem mérgező vegyületekből, mint például karbamidból, amelynek vizes oldata egyszerűen és pontosan adagolható a kipufogógázhoz. 19 Forrás: Editor: Dipl.-Phys. Maria Klingebiel, Dipl.-Ing. Karl-Heinz Dietsche, Dipl.-Ing. Ralf Müller.: Emissions-Control Technology for Diesel Engines, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2005, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 23

A redukálóanyag adagolására kifejlesztett rendszer fagyálló kivitelű, legfontosabb részei fűthetőek, hogy az adagolás a hidegindítás után már rövid idővel megkezdődhessen. A karbamidot ma AdBlue márkanéven forgalmazzák. 20. ábra. SCR-katalizátor 20 Ábramagyarázat: 1 dízelmotor, 2 hőmérséklet-jeladó, 3 oxidációs katalizátor, 4 redukálóanyagadagoló fúvóka, 5 NOx-szenzor, 6 SCR-katalizátor, 7 NH3-záró katalizátor, 8 NH3-szenzor, 9 motorirányító elektronika, 10 AdBlue szivattyú, 11 AdBlue tartály, 12 szintjelző) A tulajdonképpeni katalitikus reakció előtt az AdBlue-ból ammóniát kell felszabadítani. A NO oxidálása NO 2-vé az SCR-katalizátor elé helyezett oxidációs katalizátorban megy végbe. Fontos a redukálóanyag pontos adagolása, mivel túladagolás esetén nemkívánatos ammóniakibocsátás lép fel, ami ellen egy, az SCR-katalizátor után elhelyezett oxidációs katalizátort alkalmazhatnak. Ez oxidálja az esetleg kikerülő ammóniát nitrogénné és vízzé. Optimális átalakítási fok 250 450 C hőmérséklet-tartományban érhető el. 20 Forrás: Editor: Dipl.-Phys. Maria Klingebiel, Dipl.-Ing. Karl-Heinz Dietsche, Dipl.-Ing. Ralf Müller.: Emissions-Control Technology for Diesel Engines, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2005, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 24

Kerámiaszűrők Ez a szűrőtípus (21. ábra) általában szilícium-karbid vagy kordierit anyagból készült méhsejtszerű felépítésű test, amelyben a szomszédos csatornákat az ellenkező végükön kerámiadugókkal zárják le, így a kipufogógáz csak a porózus falakon haladhat át. A csatornák általában négyzet keresztmetszetűek, falvastagságuk 300 400 μm, a csatornák száma 100 300 CPSI. A kipufogógáz átáramlása közben a részecskék a fal belsejében elakadnak, a szűrő fokozódó eltömődésekor a falak homlokfelületén is keletkezik egy koromréteg, amely nagyon hatékony felületi szűrést biztosít. A túlzott részecskelerakódás azonban már káros, ezt meg kell akadályozni. Az általánosan használt négyzetes cella keresztmetszetű, szimmetrikus felépítésű szűrők mellett léteznek nyolcszögletű belépő oldali csatornákkal kialakított szűrők, rendszerint nagyobb belépő és kisebb, négyszög alakú kilépő oldali keresztmetszettel. A nagyobb belépő keresztmetszet miatt jobb a szűrő hamu- és nem éghető anyag tároló képessége. A nem éghető anyagok a motorolajból kerülnek a kipufogógázba és így a részecskeszűrőbe. 21. ábra. Kerámiaszűrő 21 Ábramagyarázat: 1 kipufogógáz BE, 2 ház, 3 kerámiadugó, 4 kerámia méhsejt-szerkezet, 5 - kipufogógáz KI Szinterfém részecskeszűrők A szűrőt fém hordozószerkezetbe, szűrőtasakokba töltött szinterfém por alkotja. Az ék alakú szűrőtasakok a kilépő oldalon egymáshoz záródnak, így a kipufogógáznak át kell áramlani azok falán, ahol a kerámiaszűrőkhöz hasonló módon lerakódnak a részecskék. Mindkét szűrőtípusnál 95% feletti szűrési fok érhető el a 10 nm 1 μm közötti mérettartományban. 21 Forrás: Editor: Dipl.-Phys. Maria Klingebiel, Dipl.-Ing. Karl-Heinz Dietsche, Dipl.-Ing. Ralf Müller.: Emissions-Control Technology for Diesel Engines, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2005, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 25

A szűrő regenerálása A szűrő anyagától függetlenül, időről időre el kell távolítani a lerakódott részecskéket, azaz a szűrőt regenerálni kell. A szűrő regenerálására, tehát a szűrőben lerakódott korom leégetésére átlagosan 500 kilométerenként van szükség, azonban ez az érték a motor nyers emissziójától és a szűrő méretétől függően akár 300 800 km között is ingadozhat. A részecskék széntartalma a kipufogógázban jelenlévő oxigénnel kb. 600 C fölötti hőmérsékleten széndioxiddá alakul. Ezért a regenerálás érdekében vagy a koromrészecskék gyulladási hőmérsékletét kell csökkenteni, vagy a kipufogógáz hőmérsékletét kell növelni. Oxidálóanyagként nitrogén-dioxidot használva a korom átalakulása már 300 C -on is végbemegy, ezt használja a CRT -eljárás. A szinterfém szűrők előnye a kerámiaszűrőkkel szemben a jó hővezető képesség, amelynek eredményeképpen a szűrő egyik területén meggyulladó korom égéshője a távolabbi területeket is felmelegíti, így egyenletes koromleégést biztosít. Additív rendszer A dízel tüzelőanyaghoz kevert adalékanyaggal (általában cérium- vagy vasvegyületekkel) a korom oxidációs hőmérséklete kb. 350 450 C-ra csökkenthető, azonban a kipufogógáz hőmérséklete általában még ezt az értéket sem éri el. Ezért a motorvezérlést úgy kell megváltoztatni, hogy a kipufogógáz hőmérséklete megfelelően nagy legyen. Ez elérhető pl. késői tüzelőanyag-befecskendezéssel. A tüzelőanyaghoz adott adalék a szűrőben hamuként marad vissza, eltömi a szűrőt. A szokásos kerámiaszűrők adalékbázisú regenerálás mellett kb.120 000 kilométerenként mechanikus tisztításra szorulnak. Az additív rendszer hátránya a bonyolult adalékadagoló rendszer. A CRT -rendszer A haszongépjármű-motorok gyakrabban működnek a legnagyobb nyomaték közelében, tehát nagy NO x-kibocsátással járó üzemállapotban, mint a személygépkocsi-motorok, ezért lehetséges a CRT -elv alkalmazása a részecskeszűrő regenerálására. (CRT Continuously Regenerating Trap jelentése: folyamatos regenerálású csapda.) Ez az elv azon alapul, hogy a korom oxidációja NO 2-vel 300 450 C közötti hőmérséklet-tartományban megy végbe. Az optimális működéshez az szükséges, hogy a NO 2 : korom tömegarány nagyobb legyen, mint 8:1. Az eljárás alkalmazásához szükséges egy oxidációs katalizátor, amelyet a részecskeszűrő elé építenek be. Ez a NO-t NO 2-vé alakítja, így a regeneráció feltételei haszongépjárműveknél normál üzem mellett is teljesülnek. 26

Katalitikus bevonatú részecskeszűrők (CDPF) A szűrő katalitikus hatású anyaggal, pl. platinával bevont felületén a koromszemcsék leégése is megtörténik, habár ez a hatás kisebb mértékű, mint adalékanyag használata esetén. A kipufogógáz hőmérsékletének emelésére hasonló eljárásokat használnak, mint az additív rendszer esetén, azonban ennek az eljárásnak előnye, hogy itt nem keletkezik lerakódás a szűrőben az adalékanyagból. A katalitikus bevonat több feladatot is ellát: - CO és HC oxidációja, - NO oxidációja NO 2-vé, - CO oxidációja CO 2-vé. A katalitikus bevonatú részecskeszűrőkben a CO és a HC az oxidációs katalizátorokhoz hasonlóan oxidálódik, itt azonban a nagy CO- és HC-kibocsátás esetén létrejövő energiafelszabadulás éppen ott okoz hőmérséklet-növekedést, ahol a korom meggyulladására van szükség. A katalitikus bevonaton az NO is tovább oxidálódik NO 2-vé, amely viszont aktívabb oxidálóanyag mint az oxigén, tehát a korom alacsonyabb hőmérsékleten oxidálódhat. Munkavédelem: A járművek emisszós vizsgálatánál ügyelni kell a kipufogó gázok elszívására. Ügyelni kell arra is, hogy a műszerek bekötése során a forró és a mozgó/forgó alkatrészek ne okozzanak balesetet! TANULÁSIRÁNYÍTÓ 1. Az alábbiakban a további kérdésekre adandó válaszadásban segítünk: Miről is tanultunk? Készítsen vázlatot a szakmai információtartalomban olvasottak alapján! 27

2. A gyakorlati tanórákon végezze el az alábbi gyakorlati feladatokat, méréseket! a) A műhelyben levő járműveken ellenőrizze a lambdaszondák beépítési módját, és állapítsa meg azok típusát (pl. feszültséggenerátor, széles sávú stb.)! b) Szemrevételezéssel ellenőrizze az Otto-motorok kipufogógáz-releváns rendszereit (a hatályos jogszabály műszaki melléklete alapján)! c) Szemrevételezéssel ellenőrizze a dízelmotorok kipufogógáz-releváns rendszereit (a hatályos jogszabály műszaki melléklete alapján)! 28

ÖNELLENŐRZŐ FELADATOK 1. feladat Milyen katalizátor és keverékképző rendszer látható az ábrán! Válaszát írja le a kijelölt helyre! 22. ábra 29

2. feladat Nevezze meg az ábrán látható tételeket! Írja le, milyen emissziótechnikai rendszert ábrázol az ábra! 23. ábra 30

3. feladat Milyen rendszer látható az alábbi ábrán? Nevezze meg az ábrán az alkotóelemeket! Válaszát írja le a kijelölt helyre! 24. ábra _ 31

4. feladat Milyen rendszer látható az ábrán? Nevezze meg az ábrán látható alkotóelemeket! Ismertesse a működés két fázisát! Válaszát írja le a kijelölt helyre! 25. ábra 32

MEGOLDÁSOK 1. feladat Az ábrán három komponensre ható katalizátor látható. Ennek működéséhez 1 összetételű tüzelőanyag-levegő keverékkel kell a motort üzemeltetni. A katalizátor működését oxidációs (CO-ból és HC-ből CO 2 és H 2O) és redukciós (NO x-ből NO 2) folyamatok jellemzik. Az ábra jelölései az alábbiak: 1. keverékképzés, 2. három komponensre ható katalizátor (CO, HC, NOx), 3. lambdaszonda, 4. elektronikus irányítóegység (ECU) 2. feladat Az ábrán EOBD (OBD II) rendszer látható, mivel a katalizátorműködés ellenőrzésére ún. monitorszondát (3) is beépítettek. Az ábrán látható tételek: 1. ECU 2. szabályozó lambdaszonda 3. monitor lambdaszonda 4. katalizátor 3. feladat Az ábrán tüzelőanyaggőzkipárolgás-gátló rendszer látható. Alkotóelemei: 1. tüzelőanyag-tartály 2. szellőzőcső, széntartály 3. friss levegő 4. regeneráló szelep 5. cső a szívócsőhöz 6. fojtószelep 7. szívócső 33

4. feladat Az ábrán NO x-tároló katalizátor látható. A számozott tételek: 1. dízelmotor 2. kipufogógáz-fűtő (opcionális) 3. oxidációs katalizátor 4. hőmérséklet-érzékelő 5. széles sávú lambdaszonda 6. NOx-tároló katalizátor 7. NOx-érzékelő 8. ECU A működés fázisai: - Tárolási fázis: a szegény kipufogógáz nitrogén-oxid-tartalmának átmeneti tárolása a katalizátoron (Időtartam: 30-300 s), - Regeneráció: periodikus nitrogén-oxid-eltávolítás és átalakítás dús kipufogógázban (Időtartam: 2-10 s). 34

IRODALOMJEGYZÉK FELHASZNÁLT IRODALOM Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart Dipl.-Phys. Maria Klingebiel, Dipl.-Ing. Karl-Heinz Dietsche, Dipl.-Ing. Ralf Müller.: Emissions- Control Technology for Diesel Engines, The Bosch Yellow Jackets, Edition 2005, Robert Bosch GmbH, Stuttgart Dr. Lakatos István Ph.D.: OBD, EOBD (fedélzeti diagnosztika), Minerva-Sop Bt., Győr, 2005. AJÁNLOTT IRODALOM Dr. Lakatos István Dr. Nagyszokolyai Iván: Gépjármű-környezetvédelmi technika és diagnosztika II., Minerva-Sop Bt. NOVADAT, Győr, 1998, 131 p. Dr. Lakatos István Dr. Nagyszokolyai Iván: Gépjármű-környezetvédelmi technika és diagnosztika I., Minerva-Sop Bt. NOVADAT, Győr, 1997, 132 p. Dr. Lakatos István dr. Nagyszokolyai Iván (szerk.: Dr. Lakatos István): Gépjármű-diagnosztika (2. átdolgozott kiadás), Tankönyv, Képzőművészeti Könyvkiadó, Budapest, 2006. Dr. Lakatos István Dr. Nagyszokolyai Iván: Elektronikus dízelszabályozás, NOVADAT, Győr, 1996, 132 p. 35

A(z) 0619-06 modul 006 számú szakmai tankönyvi tartalomeleme felhasználható az alábbi szakképesítésekhez: A szakképesítés OKJ azonosító száma: A szakképesítés megnevezése 51-525-01-1000-00-00 Autószerelő 33-525-01-0010-33-02 Motorkerékpár-szerelő A szakmai tankönyvi tartalomelem feldolgozásához ajánlott óraszám: 25 óra

A kiadvány az Új Magyarország Fejlesztési Terv TÁMOP 2.2.1 08/1-2008-0002 A képzés minőségének és tartalmának fejlesztése keretében készült. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Kiadja a Nemzeti Szakképzési és Felnőttképzési Intézet 1085 Budapest, Baross u. 52. Telefon: (1) 210-1065, Fax: (1) 210-1063 Felelős kiadó: Nagy László főigazgató