A környezetterhelés csökkentésének motortechnikai oldalon

A gépjárművek által a külső és belső környezetre gyakorolt hatások tekintetében megkülön-böztetünk hőterhelést, károsanyag-kibocsátást, valamint zajszennyezést.

A károsanyag-kibocsátás halmazállapota szerint lehet szilárd (korom, gumipor), folyékony (üzem- és segédanyagok elszivárgó emissziói), vagy légnemű (a kipufogó gázok, vagy a hűtő-rendszerből tömítetlenség folytán disszipáló emissziók).

A belső égésű motorok a gépjármű-tüzelőanyagok kémiai energiáját alakítják át tengelyen levehető mechanikai munkává. Ez az átalakítás még a mai legmodernebb járműmotorokban sem nagyon lépi át a 45%-os hatásfokot, más szóval a mai belső égésű erőgépeink még min-dig kisebb, mint 50%-os hatékonysággal dolgoznak. Érdekes aspektus, hogy a veszteségener-gia nagy része a hűtő- és kipufogórendszeren keresztül közvetlenül a jármű környezetét mele-gíti, így a járművek pontszerű hőemissziós forrásnak tekinthetők a közvetlen környezetük szempontjából.

A tüzelőanyag kémiai energiatartalmának mozgási energiává alakításához tartozó égésfolya-mat eredményezi a kipufogó gázokat, amelyek mivel a gyakorlatban ez idáig tökéletes égési folyamatot nem sikerült megvalósítani, a tökéletlen égésből adódóan jönnek létre.

Három alapvető területen szükséges a belső égésű motorok területén fejlődést felmutatni:

- a környezeti hatások: a kipufogógázok mennyiségének, károsanyag tartalmának, szagá-nak és zajosságászagá-nak csökkentése;

- a tüzelőanyag: a minőségfejlesztést, az alternatív hajtóanyagokat és természetesen a fo-gyasztáscsökkentést kell előtérbe helyezni; és

- a ráfordítások: a drága anyagokat (pl. platinafémek és ródium) és a költséges gyártási folyamatokat minimalizálni, az újrafelhasználási hányadot növelni szükséges.

Az elektronika segítségével a mikroprocesszor-vezérelt motorelektronika és motormenedzs-ment az alábbi területeken hozhat fejlődést:

 A keverékképzés és az égésfolyamat optimalizálása, ellenőrzése, ehhez

- új szenzorok felhasználása, ionáramszonda, fényszonda és nyomásszonda kerülhetnek szóba;

- a befecskendezés új lehetőségei: elektromechanikus, piezoelektromos, ill. többsugaras és többszörös (elő- és utó) befecskendezések, közvetlen befecskendezés; (8)

- az előzőek segítségével új égésfolyamatok bevezetése és alkalmazása (pl. benzinmotor-oknál szabályozott öngyulladás, dízelmotornál a homogén keverék – 2.16. ábra).

2.16. ábra Új égésfolyamatok:

az Otto- és a dízelmotor közeledése (8)

2.17. ábra A károsanyag-kibocsátás csökkenése 1980-2005 között (8)

 A motoralkatrészek súrlódásának, a segédberendezések energiafelhasználásának csökken-tése, ennek lehetőségei:

- konstrukció: csúszó súrlódás helyett gördülő súrlódás, a súrlódó felületek számának csökkentése, az anyagpárosítás és a felületi bevonatok megfelelő kiválasztása;

- a kenőanyag viszkozitása és minősége;

- a fordulatszám csökkentése;

- változtatható paraméterű feltöltés (downsizing);

- a segédberendezések hajtási veszteségeinek csökkentése, hatásfokuk javítása, lehetőség szerint szabályozott működtetés kialakítása.

-

 Mechanikus flexibilitás (a korábban konstruktív kötöttségű motorjellemzők megfelelő hozzáigazítása a motor igényeihez):

- változtatható szívórendszer;

- szelepnyitások fázisszögének változtatása;

- változtatható szelepnyitás, ennek segítségével szelep- és hengerkikapcsolás;

- a sűrítési arány változtatása;

 A motor/erőátvitel menedzsment további fejlesztése;

 A teljes járművet figyelembe vevő vezérlések és szabályozások (pl. motorhűtés, utastérfű-tés- és a klimatizáció).

A fentiek vagy az önálló vezérlő egységek kommunikációjával, vagy egy központi vezérlő egységgel oldhatók meg. (8)

Hagyományosan az emissziót feltöltéssel (turbótöltő alkalmazásával), kipufogógáz-visszavezetéssel, a befecskendezési nyomás növelésével, optimális égéstér kialakítással és többszörös befecskendezéssel javították.

A legújabban elterjedt innovatív motortechnikák a károsanyag-kibocsátás visszaszorítása ér-dekében a változtatható hengertérfogat (hengerkikapcsolás), a multibefecskendező rendsze-rek, a lézergyújtás, a változtatható paraméterű szelepvezérlés, a változtatható paraméterű

fel-töltés (downsizing), a változtatható szívócsőhossz és szívócső kikapcsolás, START-STOP („minimál-hibrid” motor), termomenedzsment, változtatható kompresszió viszony. (9) Az emisszió-felügyelet bevezetésével immáron a felhasználó részére is visszajelzést adó rend-szereket vezettek be. Ennek első jeleként 1985-ben az USA-ban megjelent az emissziót figye-lő rendszer ellenőrzése, valamint egy figyelmeztetőlámpa a műszerfalon (MIL - Malfunction Indicator Lamp – Hibajelző lámpa).

Az OBD I (OnBoard Diagnostic) rendszer keretében 1988-tól megjelent a kipufogógáz rele-váns komponensek változásainak érzékelése, amelyhez külön csatlakozó aljzatot alakítottak ki. 1996-tól az OBD II rendszer a kipufogógáz releváns komponensek elektromos és mecha-nikus felügyeletét tette kötelezővé (katalizátor, lambda szonda, szekunder levegő rendszer, kipufogógáz visszavezetés). Mindez az üzemi paramétereket összehasonlítja az elsődleges memóriában tárolt gyártóművi adatokkal és a tűrésmezőn kívüli eltéréseket kódoltan tárolja egy permanens tárolóba.

A szabványban a rendszer kiolvashatóságának érdekében egységesített csatlakozóprofilú és lábkiosztású (SAE J 1962 szerint) aljzatot alkalmaznak. A gépjárművek kipufogógázaiban lévő káros anyagok európai korlátozási szándékának első megnyilvánulásai az 1970-ben meghatározott határértékek voltak. Ez a 70/220/EGK számú irányelv került mindig újabb és újabb szigorításra az idők folyamán. 1998-ban a 98/69/EG számú kiterjesztéssel határozták meg a benzinmotoros járművek számára, 1999-ben pedig a 99/96/EC számú kiterjesztéssel a dízelmotoros és egyéb hajtású motorok számára a kipufogógázokat felügyelő rendszereket.

Ezt a rendszert EOBD fogalom alatt foglalták össze az USA-ból származó tapasztalatok elis-meréseként.

2.18. ábra A károsanyag-kibocsátást szabályozó egyezmények Otto- és Diesel-motorok esetében (9)

2000-től megjelent az EOBD (European OnBoard Diagnostic), mely 95%-ban megegyezik az amerikai OBD II-vel. Vagyis az EOBD a jármű károsanyag-kibocsátását befolyásoló kompo-nenseinek és rendszereinek menet közbeni felügyeletét jelenti, amely a hibás működést rögzí-ti, azt a vezetőnek egy figyelmeztető lámpával (MIL) jelzi. A szervizben pedig egy alkalmas

"hibakód kiolvasó műszerrel" a hibatároló lekérdezhető, törölhető. Az EOBD-nek megfelelő járműveknél a kiolvasás és a diagnosztika (megbontás nélküli ellenőrzés, hibakeresés) egy-szerűbb, mert szabványos az alkalmazott hibakód-rendszer és a csatlakozó aljzat. 2000. január 1-től az Európai Unió területén minden új Otto-motorral szerelt típust EOBD-nek

megfelelő-en kell gyártani és mindmegfelelő-en kipufogógáz károsanyag-tartalmat befolyásoló komponmegfelelő-ens hibájá-nak kiolvashatóhibájá-nak kell lennie.

Az EOBD aljzatot minden esetben az utastérben kell elhelyezni. (10)