Nincs egységes megoldás a teherautók emissziócsökkentésében

A környezetvédelmi előírások leginkább a szén-dioxid és nitrogén-oxidok kibocsátására fókuszálnak. Előbbi főként az üvegházhatásért felel, utóbbiak az egészségre ártalmasak és a szmogképződésért nagyban felelnek. Különböző kontinensek törvényalkotói eltérő hangsúlyt helyeznek a két gáz szabályozására: Észak-Amerikában inkább a nitrogén-oxid értékek számítanak, míg Európában a párizsi egyezmény alapján a szén-dioxid számít jobban. Az ázsiai trendek inkább az európaiakra hasonlítanak.

Merre billenjen a mérleg?

Komoly kihívást jelent a nitrogén-oxidok és a szén-dioxid kibocsátását egyszerre csökkenteni. A szén-dioxid emissziója egyenesen arányos az üzemanyag fogyasztás mértékével, azonban a nitrogén-oxid-kibocsátást mérséklő rendszerek általában növelik a fogyasztást. Az amerikai U.S. EPA 2010 és az Euro 6 szabványok is előírják a kipufogógáz-visszavezetés (EGR) és a szelektív katalitikus redukció (SCR) használatát dízelmotoros járművekben, de mindkét technológiának vannak hátrányai.

Az kipufogógáz visszavezetése és elégetése által csökken az összes nitrogén-oxid-kibocsátás. A kipufogógáz lehűtve érkezik vissza a szívóoldalra, amihez egy hőcserélőt tartalmazó EGR körön kell áthaladnia. Ebben idővel megfelelő működés mellett is koromlerakódás képződik, amely rontja a motor működését és eltömíti a részecskeszűrőt.

Az SCR rendszer kis mennyiségű ammóniás oldatot (pl. AdBlue) juttat az autó katalizátorába, aminek az optimális működési hőmérséklete 200 Celsius körül van. Indulás után, hideg motorral és az alacsony terhelésű üzemállapotok miatt visszahűlő katalizátor miatt nagyon kedvezőtlen a rendszer működése, így ezekben az esetekben a motor extra üzemanyag égetésével igyekszik minél előbb bemelegíteni azt, ami magasabb fogyasztáshoz vezet. Az autógyártók célja, hogy ezeket az ellentmondásos helyzeteket megoldják, és minden piac előírását egyszerre kielégítő technológiát találjanak.

Az Egyesült Államokban, ahol a nitrogén-oxidok féken tartása az elsődleges cél, népszerű módszer a hengerlekapcsolás alapjáraton és alacsony terheléskor. A szén-dioxid emisszióra koncentráló Európában a nagy terheléses üzemállapotokhoz kell megoldást találni. Ilyen például a változó szelepvezérlés, ami hatékony, és alacsony költségekkel jár. Segítségével a szelepek mozgása valós időben, pontosan vezérelhető a teljes fordulatszám-tartományban.

Körülményekhez igazított karakterisztika

A szívószelep zárási idejének változtatásával a terhelés mértékéhez viszonyítva szabályozható a motor sűrítési viszonya, így csökkenthető a fogyasztás. A rendszer hidraulikus alapon működik, és számos formája létezik. A szívószelepek késleltetett zárásával kisebb kompresszióviszony hozható létre, így a terjeszkedési ütem hosszabb lesz a sűrítési ütemnél, a motor tehát hatékonyabban jár közepes terhelésen. Jellemző megoldás teherautók dízelmotorjaiban a szelephimbák megosztott mozgatásának ki- és bekapcsolása. Normál szelepzárás mellett minden más üzemállapotban megmarad a teljesítmény.

A kipufogószelepek korai nyitásával elősegíthető a motor és a kipufogógázok utánkezelő rendszereinek bemelegítése és melegen tartása alacsony terhelés mellett is, továbbá segítségével a részecskeszűrő regenerációja is megvalósítható. A változó szelepvezérlés lehetővé teszi a szabadabb gazdálkodást a gázok áramlásával, így valamelyest az EGR rendszer funkciója is kiváltható általa.

Kisebb motor egy szempillantás alatt

Bár a hengerlekapcsolást évtizedek óta alkalmazzák személyautókban, a Jacobs motorgyártó elsőként integrálja a technológiát 7-15 literes, közepes és nehéz tehergépjárművekhez tervezett motorokba. Mivel a motoron ilyenkor kevesebb levegő áramlik át, vitorlázó üzemmódban is könnyebb melegen tartani az utánkezelő rendszereket. Akárhány henger lekapcsolható a nyomatékigény mértékétől függően, az üzemelő hengerek pedig nagyobb terhelést kapnak, így hatékonyabban működnek. A fogyasztás csökkenését segíti továbbá a vezérműtengely súrlódásának csökkentése, a szivattyúzási veszteségek minimalizálása és a fojtószelep használatának mellőzése.

Egyes tesztek szerint a legmodernebb dízelmotorok a nehéz teherautókban alacsony terhelés mellett 5 százalékkal kevesebb szén-dioxidot és 74 százalékkal kevesebb nitrogén-oxidot bocsátottak ki, valamint 20 százalékkal kevesebbet fogyasztottak hengerlekapcsolással.

Az egyre szigorodó normák, például az Euro 7 kilátásba helyezésével nem lesz többé választási lehetőség, mindkét gáz emisszióját egyformán drasztikusan kell csökkenteni, és ebben a változó szelepvezérlés, valamint a hengerlekapcsolás hatékony segítséget nyújt – írja a SAE International.