Az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások teljesítése olyan technológiák kidolgozását - és alkalmazását - tette szükségessé, melyek következtében elkerülhetetlenül bonyolulttá vált a korszerű belsőégésű motor.

A lambdaszonda és a katalizátor rejtelmeivel a "lambdaszonda" ill. "a kipufogó gázok vizsgálata" oldalon foglalkozunk. Most nézzünk néhány ezeket részben kiegészítő, ill. egyéb környezetvédelmi alrendszert - a benzinesek háza tájáról.

Benzingőz kipárolgását gátló rendszer (EVAP) 

Ma általánosan alkalmazott megoldás a benzingőzök szabadba jutásának meggátlására az ún. aktívszén-tartály alkalmazása. A tartály aktívszén granulátummal töltött, ami megköti a szénhidrogéneket. Az ECU előre beprogramozott működési feltételek teljesülése esetén egy mágnesszelepen keresztül az aktívszéntartály tartalmát a szívócsonkban uralkodó vákuum segítségével a motor égésterébe juttatja. A rendszer csak akkor lép működésbe, ha a lambda-szabályozás is működik, mivel a lambda-szabályozásnak jelentős ráhatása van a keverék összetételére. Korábban egyes típusoknál a rendszer működtetése nem volt az ECU-val kapcsolatban, csupán egy vákuumszelep vezérelte. 

Kipufogógáz visszavezetés 

Célja: a kipufogógáz NOx (a NO, a NO2 és a NO3 együttes jelölése) tartalmának csökkentése. Nagyon leegyszerűsítve: a kipufogógáz egy részét visszavezetik az égéstérbe, ezáltal csökken az égési csúcshőmérséklet. A visszavezetésre két módszer is kínálkozik: a belső és a külső kipufogógáz visszavezetés.A belső kipufogógáz visszavezetés a szívó és a kipufogószelepek összenyitásával valósul meg. Ezen az úton csak csekély mértékű visszavezetés érhető el. A külső kipufogógáz visszavezetés korai megvalósításánál az elektronika még nem kapott szerepet, a rendszer mechanikus működtetésű volt, alapvetően a szívócsonk nyomásviszonyai határozták meg a visszavezetésre kerülő kipufogógáz mennyiségét. Korszerűbb motorok esetén a visszavezetés szabályzottan megy végbe, az ECU csak meghatározott működési feltételek teljesülése esetén, kitöltési tényező vezérléssel működteti a kipufogógáz visszavezetését közvetlenül végző EGR (német nyelvterületen: AGR) szelepet. Alapjáraton szükségtelen a visszavezetés, míg teljes terhelésnél a bekövetkező teljesítmény vesztés miatt általában nincs, vagy csekély mértékű a kipufogógáz visszavezetés. Gyakorlati megvalósulásában a rendszer számos, egyéb egységet is magába foglalhat. Dízel rendszerek esetében általánosan elmondható, hogy az EGR-rendszernek nagyobb szerepe van, a motor által beszívott gáz akár 70%-a is származhat innen. Otto motorok esetében a visszavezetett kipufogógázok aránya a szakirodalom szerint legfeljebb 15-20%.

Az EGR szelep nem egy örök életű alkatrész. A kipufogógázból származó lerakódások gyakran részben, vagy teljesen működésképtelenné teszik. Egy alapos tisztítás segíthet ugyan, de pl. a tengely deformációja esetén a teljesen hatástalan.


 

Tisztítás után az EGR szelepet még kiszerelt állapotban célszerű tesztelni. 

Az első generációs, vákuum-kamrával vezérelt EGR szelepek nem alkalmasak a kipufogógáz korrekt, megfelelő pontosságú visszavezetésére, ezenkívül van még egy hiányosságuk: az ECU-nak "nincs tudomása" a szelep nyitva tartásának valós mértékéről. Ez az oka, hogy egy bonyolultabb konstrukció kiszorította az immár korszerűtlenné vált alapmodellt. A korábbi "vezérlést" felváltotta a "szabályzás". 


 

Az öt vezetékes EGR szelepekben egy potenciométer (is) található, amely folyamatosan tájékoztatja a vezérlőegységet a szelep nyitásának mértékéről. Ez nem csupán pontosabb szabályzást tesz lehetővé, de legtöbbször a diagnosztikában is segít. 

Oszcilloszkóp-felvételünkön egy jellemző EGR-hibát figyelhetünk meg. A sötétzöld színnel ábrázolt jel az EGR szelep kivezérlése, 0V közeli állapotban az ECU árammal látja el - nyitja - a szelepet, 12V közeli állapotban a belső rugó hatására a szelep visszazár. A nyitás ill. a zárás 10 ms-os nagyságrendű, így a nagyobb frekvenciával való szabályzás során a pozíció pontosan beállítható. Kék színben láthatjuk az EGR-szelep pozícióját: menet közben ez a feszültség jellemzően 1,5 és 3,5V között alakul. Az oszcillogramm kb. 80 km/órás haladást, majd gázelvételt, ill. tolóüzemet ábrázol. A tolóüzem kezdetén az ECU egy tesztelő impulzussal látja el a szelepet, ami teljesen kinyit, viszont az impulzus után - ezt a pillanatot piros nyíllal jelöltük - nem záródik vissza. Ebben az állapotban a nagy mennyiségű kipufogó gáz alapjáraton és kisebb terhelésen egyenetlen motorjárást, lefulladást okoz. 

Amíg a vákuum-kamrás EGR-szelepek javítására, tisztítására volt esély, az újabbak esetén erre nincs mód. Az "örökre vasalt" alkatrészt csak roncsolásos úton lehet megbontani, piros nyíl mutatja magát a szelepet. 



 

A belső kipufogógáz visszavezetés egy megvalósítását mutatja a fotónk. Az Audi 3,2 FSI közvetlen befecskendezéses V6-os motorjainak hengerfejei több szempontból is érdekesek, ezúttal maradjunk a kipufogógáz visszavezetésnél. A rendszer nagyon rugalmas, úgy a szívó, mint a kipufogószelepeket működtető vezérműtengelyek főtengelyhez viszonyított pozíciója (határok között) állítható. A képen a vezérműtengelyek állítószerkezetei (kék keretben) és a vezérműtengely-pozíció jeladók (pirossal jelölve) is megfigyelhetők. Az ECU az üzemi paramétereknek megfelelően meghatározza a kívánt vezérműtengely pozíciókat, a jeladók segítségével pedig pontos információkat kap azok tényleges helyzetéről, így nagyon precíz szabályozási folyamat érhető el. Mivel mindkét vezérműtengely "hangolható", megfelelően nagy szelepösszenyitási szög elérhető, ezáltal az EGR szelep(ek)re ennél a motornál nincs szükség. Más kérdés, hogy a rendszer meglehetősen bonyolult, a négy vezérműtengelyhez négy állítószerkezet és négy pozíciószenzor tartozik. Ne csodálkozzunk, ha ez követhetetlennek minősül a mindennapi szerelési feladatokra felkészült szervizek számára. 

Drive by wire, e-gas 

Ennél a mára már általános megoldásnál a gázpedál lenyomásával csupán egy potenciométer tengelyét mozgatjuk. A motorvezérlő egység ezen jel alapján szabályozottan állítja be a mindenkori aktuális fojtószelep helyzetet. Ez nem egy öncélú hightech megoldás, több annál. Környezetvédelmi okokból ugyanis kerülni kell a fojtószelep hirtelen zárását (megnövekedett kip. gáz NOx tartalom), illetve nyitását (erősen megnövekedett CO tartalom a gyorsításkori keverékdúsítás miatt).  Vannak egyedi, érdekes megoldások, pl. a Saab 9.3-9.5 modelleknél. Itt megmaradt a gázbowden, a fojtószelep állító egységbe integrálták a már említett potit. Innentől fogva a megoldás hasonló a fent leírtakhoz. Rendellenesség esetén (szükségfutás üzem) viszont a gázbowden közvetlenül rákapcsolódik a fojtószelep tengelyhez. 

Szekunderlevegő bevezetés

A katalizátor gyors felmelegedését szolgáló módszer - lényege, hogy a hidegindítás alatt és azt követően rövid ideig járulékos levegő kerül a kipufogócsőbe. A megvalósítás több módon lehetséges: az egyik módszer az elektromos szivattyú alkalmazása, a másik megoldás a kipufogóban létrejövő lengési jelenségek kihasználása. Motor közeli katalizátor esetén nincs szükség szekunderlevegő bevezetésre. 

EOBD rendszerdiagnosztika és folyamatfelügyelet

A 2001-2002-től érvényben levő rendelet előírja, hogy a forgalomba hozott új autóknak rendelkezniük kell EOBD diagnosztikával. Az újdonság a korábbi öndiagnosztikai megoldásokkal szemben az, hogy itt komplexebb módon történik a fizikai folyamatok ellenőrzése. Minden környezetvédelmi szempontból fontos alrendszert figyelnie kell az ECU-nak, mint például a katalizátor hatékonyságát, az EGR rendszer működését, stb.

A képen egy durván 200.000 km-t futott Dodge Ram V6 2001-es évjáratú motor két lambdaszondájának feszültségviszonyait figyelhetjük meg. A két hengersor közös kipufogó gyűjtőcsövében található a szabályozó szonda, az ábra felső részén látható, hogy a lambdaszabályzás megfelelően működik. A katalizátor utáni szakaszban elhelyezett monitor-szonda jeléből megállapítható, hogy a katalizátor hatékonysága már lecsökkent, ami ilyen futásteljesítménynél már nem meglepő. A katalizátor korlátozott működésképessége természetesen a kipufogógáz vizsgálatánál is kiderül. 

Közvetlen befecskendezésű benzinmotor 

Másfél évtizede éve jelen van az utakon, a legtöbb autógyár folyamatosan fejlesztgeti a saját elképzeléseit, széles körben csak pár éve terjedt el. Lényege, hogy az üzemanyagot közvetlenül az égéstérbe fecskendezik, különleges dugattyúkiképzéssel lehetővé válhat a szegény-keverékes üzem alkalmazása. Előnye, hogy elvileg - megoldástól függően - a hagyományos motorokhoz képest 5%-kal magasabb hatásfokkal, és majdnem 10%-kal alacsonyabb károsanyag-kibocsájtással dolgozik. Hátránya, hogy az eddigi külföldi és magyar szerviztapasztalatok szerint még ma is elég megbízhatatlan, kiforratlan technológia, és igen sok járulékos hibalehetőséget rejt.

Start-stop rendszer 

Az elgondolás nem mai keletű, évtizedekkel ezelőtt is voltak erőtlen próbálkozások a dugóban, piros lámpánál álló járművek motorjainak leállítására. Úgy tűnik, az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások rászorítják a gyártókat a régi ötlet korszerűsített formában történő megvalósítására. Egyes források szerint egy középkategóriás autó esetén az un. "európai menetciklusban" 5% körüli széndioxid-kibocsátás csökkenéssel lehet számolni, másutt vegyes üzemben 9% !!! üzemanyag megtakarítást említenek. Általános vélekedés szerint az alapjárat egy - mára már nem feltétlenül szükséges - rossz, mert a motor csak saját belső súrlódását győzi le, ehhez üzemanyagot éget el, ami pénzbe kerül, és ami még ennél is rosszabb: terheli a környezetet. (Ez azért nem minden esetben van így, gondoljunk csupán a nyári hőségben, dugókban eltöltött félórákra, amikor a sor egy métert sem mozdul. Az álló motor miatt pl. nem működik a klíma. Erre is van megoldás, de ez megint csak nem az egyszerű szerkezet irányába való elmozdulással jár.) A start-stop rendszer az autó álló helyzetében automatikusan leállítja, majd amikor a vezető el akar indulni, a rendszer automatikusan újraindítja a motort. A korábbi gyakorlati megvalósítások az újraindításhoz csupán az indítómotort használták, ami azért nincs ingyen: a fokozott igénybevételt jobban bíró, nagyobb kapacitású akkumulátor beépítése követelmény. Ezzel együtt az akku várható élettartama lecsökken, de ez igaz az indítómotorra, és a forgattyús tengely végére szerelt fogaskoszorúra is. Természetesen a start-stop rendszer működése egy kapcsolóval kiiktatható.Újabban - közvetlen befecskendezéssel ellátott motorok esetében - alkalmazzák (pontosabban: a Mazda alkalmazza) azt az eljárást, hogy az álló motor újraindításához az égéstérbe benzint fecskendeznek, majd egy "soron kívüli" szikrával meggyújtják azt. Ennek a megoldásnak az az előfeltétele, hogy a dugattyúkat a dugattyúlöket egy viszonylag behatárolt pontján lehessen megállítani. Az indítómotor párhuzamosan működik ugyan, de a leírások szerint az újraindítás csupán 0,35 másodpercet vesz igénybe, durván felét, mint az eddigi start-stop rendszerek esetében. Az akku, indítómotor, fogaskoszorú terhelése így jóval kisebb lesz, és ha hinni lehet a fogyasztás csökkenés mértékében, akkor az egyenleg feltétlenül pozitív. 
Az ISG rövidítés (Idle Stop and Go) a start-stop rendszer beépítettségére utal. 

Dízel környezetvédelem

Erről a kérdésről részletesen olvashat "Korszerű dízel technika" írásunkban.