Az Iveco Daily motorjába 20%, a Mercedes Sprinterébe 30% kipufogógázt vezetnek vissza, annak érdekében, hogy teljesítsék a környezetvédelmi előírásokat. A VW Crafter és a DAF XF pedig a vizeletben is megtalálható karbamidot fecskendezi vizes oldatban a kipufogóba ugyanezen célból. Lehet ezt még fokozni?

hirdetés

11

Vajon miért van az, hogy hol kevesebbet, hol többet fogyaszt egy dízelrészecske-szűrős motor, azonos üzemi körülmények közt? Például azért, mert az eltömődött részecskeszűrő állapotfüggő regenerálása („kiégetése”) is gázolajat igényel.

Ez azonban csak egy információ azok közül, amelyeket hiába keresünk az eladássegítő prospektusokban. Az emisszió-csökkentés tömegnövelő és egyéb hátrányos hatásairól nem sokat hallani. Ezért azonban nem csak a gyártókat kell kárhoztatni; az egyre nehezebben betartható és bonyolult technikát megkövetelő emissziós szabályokat a politikusok hozzák. Ők pedig bolondok lennének, ha elárulnák, hogy környezetvédő tevékenységüknek árnyoldalai is vannak.

11

Az Unió a közúti közlekedésben nem ismer kegyelmet. Míg a repülésben és a tengerhajózásban elnéző, a teherautóknak meg kell felelnie az aktuális emissziós normáknak (Euro 5/V). 2640 kg tömegig a Light-duty, 2840 kg-tól pedig a Heavy-duty követelményeknek. A két kategória közt érdemi különbség az emisszió mérésének módjában van: a könnyebbeket – komplett járműként – görgős fékpadon vizsgálják; a nehezebbek kipufogógázait viszont motorfékpadon mérik. Azok a teherautók, amelyek a két tömegérték közé esnek, a gyártó választása szerinti kategóriába sorolódnak.

Akármelyik kategóriában van is egy teherautó, dízelmotorja emisszió-javító technológia nélkül nem fog megfelelni az érvényes előírásoknak. A gyártók két lehetőség közül választhatnak: 1. kipufogógáz-visszavezetés (Exhaust Gas Recirculation – EGR; Abgasrückführung – AGR) vagy 2. utólagos kipufogógáz-kezelés (Selective Catalytic Reduction - SCR).

11

A lényeg, hogy a motorok – kényszerűségből – olyan rendszerrel gyarapodtak, amely nem szolgálja a fogyasztáscsökkentést, a teljesítménynövelést, a karbantartási szükséglet minimalizálását vagy az élettartam meghosszabbítását. De akkor mi hasznunk belőle? A levegőminőség javulása.

A költség-haszon arány azonban kétséges, az Euro VI bevezetésével pedig végképp felborul majd. E norma értékeit – a szakma jelenlegi álláspontja szerint – csak az EGR és az SCR együttes alkalmazásával lehet majd teljesíteni. Ráadásul az előírt emisszió-csökkentéshez olyan hűtőteljesítmény-igénnyel számolnak a fejlesztők, amit csak teljesen újfajta teherautó-fülkével lehet kielégíteni. Egyszerűbben: nem fér a kabin alá akkora hűtő, mint amekkorára szükség lenne. A két együtt alkalmazott emissziós technológia tömegnövelő hatása és az új fülkék fejlesztési költsége várhatóan nagyobb hátrányt jelent, mint amennyi előny várható a kipufogógázok javuló összetételétől.

11

Szakmai berkekben gyakran emlegetett példa, hogy 1 db Euro 0-ás teherautó selejtezése 5 db Euro 5-ös forgalomba helyezését teszi lehetővé anélkül, hogy több szennyezőanyag kerülne a levegőbe. Így is lehetne tenni a levegőminőség romlása ellen...

De nézzük, hogy jutottunk idáig! Az emissziós normák kora előtt az üzemanyag lehető legtökéletesebb elégetésére törekedtek a motorfejlesztők. Ma az égéstermékek mennyiségére és összetételére kell koncentrálniuk. Ezért van az, hogy ideális égés helyett a motorok jó részében kipufogógáz-visszavezetésessel (EGR) rontott körülmények közt alakítják forgatónyomatékká a gázolaj által hordozott energiát.

Nem mindenki járja azonban ezt az utat. Sőt, pár évvel ezelőtt a nehézteherautók kategóriájában úgy tűnt, hogy az Euro IV éppen csak, de az Euro V semmiképpen nem teljesíthető EGR-rel. Akkortájt az utólagos kipufogógáz-kezelésnek (Selective Catalytic Reduction - SCR) állt a zászló. Ez a technológia – a régi iskolát követve – az égés tökéletességét helyezi a fejlesztés középpontjába. A keletkező, az emissziós követelményeknek nem megfelelő égésgázokat utólag, a kipufogórendszerben, vizes karbamid oldat (kereskedelmi nevén Adblue) hozzáadásával, kémiai folyamatban, alakítják át előírásos összetételűvé.

11

Mindkét rendszernek vannak hátrányai. Az EGR jellemzően fogyasztásemelkedéssel, az SCR pedig tömegnövekedéssel jár. A gyakorlat azonban nem ilyen egyértelmű, mert ha az SCR-nél felhasznált adalékanyag mennyiségét hozzáadjuk a gázolajhoz, itt is többletfogyasztással kell számolnunk. Az EGR-nél pedig a motor optimalizálásával elérték, hogy elhanyagolható, 1-2 százaléknyi csak a többletfogyasztás a kipufogógáz-visszavezetés nélküli motorokhoz képest.

Fotó: Iveco

70

Az EGR és az SCR alkalmazását az Euro 4 bevezetése kényszerítette ki. Addig elég volt a motorban zajló égést optimalizálni a határértékek teljesítéséhez: turbóval juttattak légfölösleget a motorba; átalakították az égéstereket; bevezették a töltőlevegő hűtését (intercooler) és elektronikus vezérlésű befecskendező rendszereket (EDC I.) alkalmaztak. Az Euro III teljesítése már változtatható geometriájú turbót és növelt nyomású, EDC II-vel vezérelt befecskendezést követelt meg. Az Euro IV/V-nél azonban mindez már kevés volt, sor került az EGR és az SCR bevetésére.

Az SCR nem igényel sok magyarázatot. Az adalékanyag reakcióba lép a káros gázösszetevőkkel és átalakítja azokat. De hogyan lehet a forró és mérgező anyagokat tartalmazó kipufogógázzal bármit is tenni a környezetterhelés ellen? Ez épp olyan, mintha a saját hajunknál fogva akarnánk magunkat kirántani a gödörből. Vagy mégsem?

11

Nem bizony. A kipufogógáz-visszavezetéses emisszió-csökkentés ugyanis hatékonyan működik. A dolog lényege, hogy a motorba jutó levegő, a hozzá kevert füstgáz miatt kevesebb oxigént tartalmaz, ezáltal kisebb hőfokon ég el az üzemanyag. Az égési hőmérséklet csökkenése pedig a motorban keletkező nitrogénoxidok mennyiségét is csökkenti.

A gyakorlati megvalósítást nézzük az Iveco Daily példáján. A furgon háromliteres, négyhengeres dízelmotorja Euro 4 és az Euro 5-nél szigorúbb EEV szabványt is teljesíti. Az egyszerűség kedvéért csak a modernebb, EEV-kompatibilis megoldásra térek ki. A rendszer elemei: EGR-szelep, folyadékos kipufogógáz-hűtő, szívótorok keverőrész a fojtószeleppel, kétlépcsős turbó, oxidációs katalizátor, részecskeszűrő és vezérlő elektronika. A felsorolásból is látható, hogy bonyolult rendszerről van szó. A motorból kilépő füstgáz az EGR-szelepen keresztül jut a kipufogógáz-hűtőbe, onnan pedig a szívótorok keverőrészébe. A fojtószelep szerepe, hogy lehetővé tegye a lehűtött kipufogógáz bekeveredését a turbótól nyomással érkező friss levegőbe. A kétlépcsős turbó az Euro 5 eléréséhez bekeverhető égésgáz mennyiségének növelése miatt (max. 20 %) szükséges.

11

Az oxidációs katalizátor a szén-monoxidot és az elégetlen szénhidrogéneket alakítja át szén-dioxiddá és vízzé. A részecskeszűrő (DPF) a szilárd részecskék 90 %-át megköti, de idővel megtelik és megnő az áramlási ellenállása. Ilyenkor a motorvezérlés után-befecskendezéssel juttat elégetlen üzemanyagot a kipufogórendszerbe, és egyéb beavatkozásokkal eléri, hogy a részecskeszűrőben 600 ^◦C fölé nő a hőmérséklet. A szűrőben tárolt részecskék ekkor kiégnek, a DPF újra az eredeti áramlási ellenállású lesz. A szűrő-regeneráció automatikusan történik, a folyamat ideje alatt a sofőr nem érzékel teljesítménycsökkenést. A szűrő tervezett élettartama 400 000 km.

11

A regeneráció során utó-befecskendezéssel növelik a kipufogógáz hőmérsékletét és után-befecskendezéssel juttatnak égésképes gázolajat az eltömődött szűrőbe. A motorvezérlés az üzemanyag-ellátás többi paraméterét sem az optimális beállításoknak megfelelően, hanem a regeneráció követelményei szerint állítja be. Ezért van az, hogy a fogyasztás nem állandó; a regenerációs szakaszokon azonos terhelés és sebesség mellett is több lesz.

Miért használják az EGR-t, ha ennyire bonyodalmas? A válasz egyszerű, azért mert a járműveknél a kipufogógáz mindig rendelkezésre áll. Ennek a felismerésnek köszönhetjük a turbó térnyerését is, de manapság a hulladék hő elektromos árammá alakítására is előrehaladott kísérletek folynak.

Ráadásul az SCR sem sokkal egyszerűbb. Ott az okozza a fő problémát, hogy az adalékanyag -11 ^◦C-on megfagy. Ezért adagolórendszerét fűteni és leállításkor Adblue-mentesíteni kell. Erre kettős működésű membránszivattyú szolgál, amely hidegben, a motor leállítása után visszapumpálja a csövekből az adalékot a műanyag tartályába, amely elég rugalmas ahhoz, hogy repedés nélkül elviselje a fagyáskor bekövetkező térfogat-növekedést. És akkor még nem is említettem a tartály, az adalékanyag, a befecskendező és a katalizátor többletsúlyát.

11

Száz szónak is egy a vége: az ismert emisszió-javító technológiák mára elérték lehetőségük határait. Alkalmazásuk többletfogyasztást okoz; kevésbé káros összetételű kipufogógázból nagyobb mennyiséget juttatnak a környezetbe. Ennek ellenére megszületett a korábbiaknál is nehezebben teljesíthető Euro VI norma, amely egyértelműen a teherautók hatékonyságának rovására megy. Vajon lesz-e Euro VII is?