A világban alkalmazott belső égésű motorok darabszáma meghaladja az egy milliárdot. A legnagyobb felhasználási területet a közlekedési eszközök jelentik. A belső égésű motorral hajtott gépkocsik (személygépkocsik, autóbuszok és tehergépkocsik) száma a Földön 2000-re túlhaladja a 700 milliós darabszámot és az évenkénti növekménye megközelíti a 40 milliót. Az országonkénti járműállomány jelentős szóródást mutat, a 2.28. táblázat Magyarország közúti gépjármű állományának változását mutatja.
|
1985 |
1990 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
|
|
Személygépkocsi |
1 435 937 |
1 944 553 |
2 176 922 |
2 245 395 |
2 264 165 |
2 297 115 |
|
Motorkerékpár |
395 622 |
168 817 |
157 327 |
159 091 |
150 969 |
137 983 |
|
Autóbusz |
24 854 |
26 121 |
21 472 |
20 223 |
19 107 |
18 616 |
|
Tehergépkocsi, dömper |
157 136 |
224 061 |
258 081 |
292 144 |
303 085 |
315 242 |
|
Közúti vontató |
31 392 |
38 397 |
38 972 |
32 613 |
29 118 |
27 029 |
2-28. táblázat - Magyarország közúti gépjármű állománya (Darab)
A belső égésű motorok olyan energiaátalakító berendezések, amelyek a hajtóanyag elégetésével nyert hőenergiát mechanikai munkává alakítják át, miközben a légtérbe kipufogógázt bocsátanak ki.
A belső égésű motor jelentős mennyiségű levegőt használ fel működése során. Az Otto-motoroknál 1 kg benzinhez megközelitőleg 15 kg (12 m3) levegő, a dízelmotornál pedig 1 kg gázolajhoz 18–26 kg (14–20 m3) levegő szükséges. Az elmúlt években a kőolaj, illetve abból készült benzin, gáz-és tüzelőolaj felhasználásának alakulását Magyarországon a 2.29. táblázat mutatja.
|
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
|
|
Kőolaj |
7 046 |
7 509 |
6 792 |
7 029 |
|
Benzin összesen, ebből: |
2 193 |
2 024 |
1 884 |
2 121 |
|
ipar |
750 |
617 |
556 |
782 |
|
építőipar |
6 |
4 |
2 |
2 |
|
mezőgazdaság |
25 |
21 |
22 |
24 |
|
szállítás, posta |
8 |
7 |
6 |
6 |
|
lakosság |
1 154 |
1 132 |
1 076 |
1 080 |
|
Gáz-és tüzelőolaj összesen, ebből: |
2 407 |
1 817 |
1 725 |
1 785 |
|
ipar |
452 |
349 |
372 |
347 |
|
építőipar |
31 |
19 |
16 |
16 |
|
mezőgazdaság |
423 |
377 |
379 |
368 |
|
szállítás, posta |
228 |
323 |
320 |
313 |
|
lakosság |
766 |
584 |
497 |
578 |
2-29. táblázat - Kőolaj, illetve abból készült benzin, gáz- és tüzelőolaj felhasználása Magyarországon (1000 tonna)
A motorokban lejátszódó égés sajátosságai miatt a hajtóanyagból származó égéstermékek összetétele más, mintha ugyanazt az energiahordót egyéb körülmények között égetnénk el. A kipufogógázokban mintegy négyszáz féle összetevő mutatható ki, melyek közül a legtöbb csak nyomokban és bizonyos üzemállapotban lelhető fel. A kipufogógáz alkotói közül csak a nitrogén, az oxigén és a vízgőz környezetbarát, az összes többi szennyezőanyag. A szennyezőanyagok jelentős része mérgező és néhány az emberi szervezetbe bizonyos mennyiségben bekerülve rákos daganatot hoz létre.
A kipufogógáz összetétele több tényezőtől függ: a motor típusától (Otto-motor, dízelmotor, kettő-vagy négyütemű), a motor szerkezeti kialakításától, az égéstértől, a motor beállításától, az üzemi állapotától, a levegőszűréstől, a hajtóanyag összetételétől, a kenőolaj-fogyasztásától és összetételétől, az alkalmazott kipufogógáz tisztító berendezéstől stb.
Az Otto-és dízelmotorok kipufogógázaiban ugyanazok a főbb károsanyag összetevők mutathatók ki (2.30. táblázat). Az ólmozott benzint felhasználó Otto-motor kipufogógázában mérgező ólomszármazékok is találhatók. A dízelmotor esetében a gázolaj kéntartalma miatt pedig a mérgező kénoxidok is megtalálhatók a kipufogógázban. A dízelmotor kipufogógázának jellegzetes komponense a jelentős mennyiségben előforduló korom, amelyhez kötődnek az el nem égett policiklikus szénhidrogének ( pl. a 3,4-benzpirén), ezért ezek nehezebben keverednek a levegővel, később alakulnak át és igy növekszik ezek rákkeltő hatása. Természetesen más szilárdrészecskékhez pl. a levegőből bejutottakhoz is kötődhetnek ezek a rákkeltők, ezért a motorok levegőszűrésének jóságától közvetlenül is függ a környezetre veszélyes alkotók hatása.
|
Komponens megnevezése |
Otto-motornál |
Dízelmotornál |
Hatás |
|
Nem mérgezők: |
|||
|
Nitrogén (N2) |
74–77 tf% |
76–78 tf% |
nem szennyező |
|
Oxigén (O2) |
0,1–3 tf% |
2–14 tf% |
nem szennyező |
|
Vízgőz (H2O) |
3–6 tf% |
0,5–6 tf% |
nem szennyező |
|
Széndioxid (CO2) |
5–12 tf% |
1–6 tf% |
szennyező |
|
Mérgezők: |
|||
|
Szénmonoxid (CO) |
0,5–10 tf% |
100–2000 ppm |
nem rákkeltő |
|
Nitrogénoxidok (NOx) |
500–3000 ppm |
200–5000 ppm |
rákkeltő |
|
Szénhidrogének (CmHn) |
100–10000 ppm |
10–500 ppm |
rákkeltő |
|
Aldehidek (R-CHO) |
0–200 ppm |
0–50 ppm |
rákkeltő |
|
Korom |
0–2 mg/m3 |
10–11000 mg/m3 |
rákkeltő |
|
Benzpirén |
10–20 µg/m3 |
0–10 µg/m3 |
igen erős rákkeltő |
2-30. táblázat - A belső égésű motor kipufogógázának összetétele (kipufogógáz tisztítóberendezés nélkül)
A gépjárművek szén-dioxid (CO2) emissziója is környezetszennyező hatású. Az utóbbi évtizedben kimutatták a kutatók, hogy a CO2 hozzájárul az úgynevezett üvegház hatás kialakulásának elősegítésével a Föld globális felmelegedéséhez, ezért ennek a gáznak légtérbe kerülését is mérsékelni szükséges.
A széntartalmú üzemanyagok tökéletes elégetésével keletkező CO2 gáz mennyiségének mérséklése az energia hordozók mennyiségi és minőségi felhasználásának problémáját állítják az érdeklődés középpontjába.
A belső égésű motorokból a légtérbe kikerülő kipufogógázok sajátos tulajdonságú környezet szennyezést is okozhatnak. Az őszi és téli ködös időszakban a leszálló hideg légáramlat hatására, ha a kipufogógázok nem tudnak a légtér magasabb rétegében elkeveredni, akkor létrejön a gépjárművekkel túlzsúfolt nagyvárosok réme a „szmog”, a füstköd, amely az embereknél légzési nehézséget és súlyosabb esetekben mérgezést is okozhat.
A napsugaras szélcsendes időben is keletkezhet „szmog”, füstköd a belső égésű motorok nagy mennyiségű kipufogógázaiból. Ennek a fotokémiai szmog keletkezésének oka az el nem égett telítetlen szénhidrogének és a nitrogénoxidok jelenlétében keresendő. Az erős napsugárzás a nitrogén-oxidokból mérgező ózont (O3) képez. A keletkezett ózon a szénhidrogénekkel aldehideket alkot, amelyek narkotikus hatásúak, a kisebb mólsúlyúak az ember kötőhártyáját és légutait ingerlik.
A fotokémiai szmog kialakulására Kalifornia klimatikus viszonya igen kedvező. Ezért elsőként 1947-ben Amerikában, Los Angelesben vizsgálták a gépjárművek környezet szennyező hatását. A kutatások eredményeire támaszkodva 1952-ben született helyi javaslat a gépjárművek kipufogógáz emissziójának korlátozására. Ennek hatására 1960-ban kezdődtek el a részletes törvényi szabályozások a kipufogógáz kellemetlen összetevőinek mérséklésére az USA-ban, amelyet követett Európa is. A kezdeti japán elzárkózás sem tartott sokáig és az 1970-es évektől a gépjárművek szennyezőanyag kibocsátását – a mennyiségükre utaló vizsgálati eljárások alapján – szinte a világ valamennyi országában előírások korlátozzák. A gépjármű gyártók ezért kénytelenek olyan műszaki megoldásokat alkalmazni a belső égésű motoroknál, amelyekkel az egyre szigorodó előírások is teljesíthetők.
A gépjárművek légszennyezésére vonatkozó, jól reprodukálható vizsgálati eljárást nem volt könnyű kidolgozni, mert a belső égésű motor minden üzemeltetési állapotában más-más összetételű kipufogógázt produkál. Példaképpen a szén-monoxid (CO) menynyiségének változását és a fojtószelep helyzetét szemlélteti a 2.32. ábra, egy 2,5 liter összhengertérfogatú karbulátoros Otto-motor egész működési tartományában. Az Ot-to-motorra jellemző, hogy a legnagyobb CO értékek alacsony fordulatszámnál, kis terheléseknél, közelzárt fojtószelep állásnál (alapjáraton) és ugyancsak kis terhelésnél, 13°–17°-os fojtószelep helyzetnél a maximális fordulatszám 60%-a körüli értékénél adódnak. (Ez az alapja annak, hogy a mai időszakos környezetvédelmi felülvizsgálatnál, illetve a közúti ellenőrzéseknél is ezekben a motor állapotokban végzik a CO mérését.)
A személygépkocsik működési tartományát átfogó első vizsgálati módszert Amerikában dolgozták ki. Ennek a Kalifornia-Tesztnek a lényege az, hogy a járművel görgős padon (amelyet a jármű tömege alapján látnak el tehetetlenségi tömeggel) egy meghatározott menetciklust kell 7-szer teljesíteni, miközben a kipufogógázt gázelemzőkkel analizálják és a kijelölt (7×7 = 49) méréspontokban kapott adatokkal adott számitási eljárással egy-egy gázösszetevő emisszióját számszerűen jellemeznek gram/mérföld vagy gramm/teszt egységgel. A különböző országok ma használt vizsgálati eljárásai is a Kalifornia-Teszt lényegét követik, de más-más menetciklust, kipufogógáz mintavételezést és más kiértékelési módszert alkalmaznak, ezért a különböző vizsgálatok számértékei közvetlenül nem hasonlíthatók össze.
Az európai szabályozás 1958. március 20-án kezdödött az ENSZ keretében működő Európai Gazdasági Bizottság, angolul Economic Commission for Europe (ECE) egyezményének aláirásával, amelynek mellékletei, előírásai részletesen meghatározzák a vizsgálati módszereket, az emissziós határértékeket és a bevezetés javasolt ütemezését. A többször szigorított határértékeket az egyezményt aláíró országok, így hazánk is, rendeletekben teszik kötelezővé.
Az ún. Európa-Teszt vizsgáló berendezés vázlata és menetciklus diagramja a 2.33. ábrán látható, amely a Kalifornia-Teszthez képest nem csak a menetciklusban, hanem a mintavételben is eltér. Ennél a vizsgálatnál a kipufogógázt gyűjtő zsákokban fogják fel és a négy menetciklus lefuttatása után a zsákban levő gázt analizálják. Az Európa-Tesztnél tehát egy átlag kipufogógáz értéke jelenik meg a vizsgálat eredményében g/teszt vagy a ciklus útra vonatkoztatva g/km mérték egységben. Természetesen a vizsgálat minden jelentősebb körülményét részletesen rögzítik az előírások.
(Megfelel ECE R 83/01 A;C; ECE R 83/02 A; ECE R 15/04és az EU menetciklus 1. részének, illetve megegyezik az MSZ 21870/2 menetciklusával.)
A belső égésű motorok levegőszennyező hatásának mérséklése érdekében az Európai Unió (EU) természetesen elfogadta a gépjárművekre vonatkozó ECE előírásokat és azokat részben tovább is fejlesztette. A EU-ban és hazánkban alkalmazott jelentősebb vizsgálatok és azok határértékei a következők.
A belső égésű motorral hajtott gépjármű környezetszennyező megitélése a hajtóanyagfogyasztás és ezzel párhuzamosan elvégzett kipufogógáz károsanyagainak emissziós vizsgálatával kezdődik. Az EU előírásokat a 2.31. táblázat foglalja össze és a görgős padon lefolytatott vizsgálat menetciklus diagramját a 2.34. ábra mutatja.

2-34. ábra - EU menetciklus diagramja a gépjárművek kipufogógáz emisszió és hajtóanyagfogyasztás vizsgálathoz
|
Gépjármű kategória |
M1 és M2 személyszállítók, N1 és N2 áruszállítók |
||||
|
Motor típus |
Otto-motor vagy dízelmotor |
||||
|
Előírás |
Kipufogógáz emisszióra 70/220/EEC ill. 93/59/EEC Hajtóanyagfogyasztásra 80/1268/EEC ill. 93/116/eec |
||||
|
Vonatkozó tömeg (RM) |
kg |
RM = 1250 |
1250//<// RM =1700 |
RM //>// 1700 |
|
|
Tehetetlenségi tömeg (IM) |
kg |
IM = 1130 |
1130//<// IM =1590 |
1590//<// IM = 2270 |
|
|
Jármű osztály |
I. |
II. |
III. |
||
|
CO |
Típusjóváhagyás |
g/km |
2,72 |
5,17 |
6,9 |
|
Sorozatgyártmány |
g/km |
3,16 |
6,0 |
8,0 |
|
|
CH + |
Típusjóváhagyás |
g/km |
0,97 |
1,4 |
1,7 |
|
Nox |
Sorozatgyártmány |
g/km |
1,13 |
1,6 |
2,0 |
|
PM1 |
Típusjóváhagyás |
g/km |
0,14 |
0,19 |
0,25 |
|
Sorozatgyártmány |
g/km |
0,18 |
0,22 |
0,29 |
|
|
CO2 |
g/km |
A gyártó előírása szerint2 |
|||
|
Hajtóanyagfogyasztás |
l/100 km |
A gyártó előírása szerint3 |
|||
|
Korrekciós tényezők |
Kijelölt érték4 (80 000 km-ig) |
||||
|
Párolgás (Otto-motor) |
g/teszt |
2 |
|||
2-31. táblázat - EU kipufogógáz emisszió előírások és hajtóanyagfogyasztás vizsgálatok gépjárművekre, össztömeg = 3500 kg (Vizsgálat görgős padon) (min. 4 kerék, össztömeg= 400 kg és max. sebesség //>//50 km/h)
-
PM a szilárd részecske tömegmennyisége g/km, csak dízelmotornál.
-
A gyártó javaslata a tényleges jármű típusra.
-
A hajtóanyagfogyasztás meghatározott értéke l/100 km-ben városban (1.rész); extra városi menetciklusban EUDC (2.rész); teljes ciklusban (1.rész és 2.rész együtt).
-
A következő korrekciós értékek érvényesek: új járműnél 0,92 CO2-re; 3000–80 000 km-es futás teljesítményig Otto-motornál 1,2 CO-ra, 1,2 CH+NOx-ra, dízelmotornál 1,1 CO-ra, 1,0 CH+Noxra és 1,2 PM-re.
Az ún. városi menetciklusban külön is megvizsgálják a károsanyagok kibocsátását, a kezdeti Európa-Teszt alkalmazásával. A határértékekre vonatkozó európai előírásokat a 2.32. táblázat.
|
Motor típusnál alkalmazott menetciklus és emisszió vizsgálat |
Vonatkozó tömeg kg |
Tehetetlenségi tömeg kg |
Emisszió értéke g/teszt |
|||
|
CO |
CH+NOx |
|||||
|
Típus jóváhagyás |
Sorozat gyártmány |
Típus jóváhagyás |
Sorozat gyártmány |
|||
|
Ólmozott benzin |
≤ 750 |
680 |
58 |
70 |
19,0 |
23,8 |
|
ECE R15/04 |
≤ 850 |
800 |
58 |
70 |
19,0 |
23,8 |
|
≤ 1020 |
910 |
58 |
70 |
19,0 |
23,8 |
|
|
Ólmozatlan benzin |
≤ 1250 |
1130 |
67 |
80 |
20,5 |
25,6 |
|
és gázolaj |
≤ 1470 |
1360 |
76 |
91 |
22,0 |
27,5 |
|
ECE R 83/01 |
≤ 1700 |
1590 |
84 |
101 |
23,5 |
29,4 |
|
(EU 91/441/EEC) |
≤ 1930 |
1810 |
93 |
112 |
25,0 |
31,3 |
|
ECE R 83/02 |
≤ 2150 |
2040 |
101 |
121 |
26,5 |
33,1 |
|
(EU 93/59/EEC) |
//>// 2150 |
2270 |
110 |
132 |
28,0 |
35,0 |
2-32. táblázat - ECE kipufogógáz emisszió előírások gépjárművekre, össztömeg = 3500 kg (Vizsgálat görgős padon) (min. 4 kerék, össztömeg //>//400 kg és max. sebesség //>//50 km/h)
* Magyarországon is lényegét tekintve érvényben van a 6/1990. (IV. 12.) KÖHÉM ill. a 21/1995. (XII.15.) KHVM rendelet alapján.
A 3500 kg össztömegnél nagyobb gépjárművek dízelmotorjait kipufogógáz emisszió szempontból Európában az 1988-ban bevezetett 13 mérőpontos ECE R49 előírásnak megfelelően motor-fékpadon vizsgálják. A 13 mérőpontban kapott károsanyag emissziós értékéből a súlyozó tényezőkkel kiszámított számadatra írják elő a határértékeket, amelyeket az évek folyamán egyre szigorítottak az EU-ban (2.33. táblázat).
|
Megnevezés |
Előírások jelöléseés az emissziós határértékek |
||||
|
ECE R49 |
EG |
EURO I |
EURO II |
EURO III |
|
|
ECE R 49/021) 13 pontos fékpadi vizsgálat g/kWh-ban |
|||||
|
CO |
14 |
11,2 |
4,5 (4,9)* |
4,0 |
2,0 |
|
CH |
3,5 |
2,45 |
1,1 (1,23)* |
1,1 |
0,6 |
|
Nox |
18 |
14,4 |
8,0 (9,0)* |
7,0 |
6,0 |
|
PM (részecske) |
– |
– |
0,36 (0,4)* |
0,15 (0,25)** |
0,1 |
|
Érvényre emelés Európában |
88.01.01. |
90.10.01. |
93.10.01. |
96.10.01. |
? |
|
Érvényre emelés |
90.06.01. |
||||
|
Magyarországon |
98.01.01.**** |
96.07.01. |
97.01.01. |
98.01.01.*** |
? |
2-33. táblázat - EU/ECE kipufogógáz emisszió előírások dízelmotorral ellátott gépjárművekre, össztömeg //>// 3500 kg (Vizsgálat motor-fékpadon)
1) Megegyezik az MSZ 21866/1-2 vizsgálati előírással)
* (Ha P//>// 85 kW)
** (Ha egy henger lökettérfogata//<// 700 cm3 és a névleges fordulatszám //>// 3000 1/min -nél)
*** Magyar előírás a 21/1995.(XII.15.) KHVM rendeletben
**** Mezőgazdasági vontatóra és a lassú járműre, 21/1995.(XII.15.) KHVM rendelet
A belső égésű motorok levegőszennyező hatásának mérséklésére Magyarországon is lényegében az EU előírások és vizsgálati módszerek érvényesek illetve a magyar bevezetés határideje egyre kisebb késéssel követi az európai érvénybe lépés időpontját.
A magyar előírások formája és esetenként a tartalma is kismértékben eltér az európai társaitól. A határértékekre vonatkozó előírásokat „ 6/1990. (IV.12.) KÖHÉM rendelete, a közúti járművek forgalomba helyezésének és forgalomban tartásának műszaki feltételeiről” illetve a „21/1995.(XII. 15.) KHVM rendelet” kiegészítései tartalmazzák.
Magyarországon az Otto-motorral rendelkező személygépkocsira, valamint a 3500 kg össztömeget nem meghaladó tehergépkocsira és autóbuszra vonatkozó előírásokat a 2.35. táblázat foglalja össze. A dízelmotorral ellátott gépkocsik szennyezőanyag kibocsátásának határértékeit, valamint a mezőgazdasági vontató és a lassú jármű szennyezőanyag kibocsátásának megengedett határértékeit a 2.36. táblázat foglalja össze.
Korábban elegendő volt a dízelmotorok füstkibocsátásának mérését elvégezni és az erre vonatkozó határértékeket betartani (2.34. táblázat), de 1993. 10. 01.-től károsanyagként a kipufogógázban előforduló szilárd részecskék tömegét (PM) is határértékhez kötik. A dízelmotorral rendelkező gépjárművek időszakos környezetvédelmi felülvizsgálatánál és a közúti ellenőrzésénél ma is az egyszerűen elvégezhető füstkibocsátás mérését alkalmazzák Európában.
|
Gépjármű/ motor kategória |
Minden (szívó-, vagy turbófeltöltött) dízelmotorral rendelkező gépjármű esetén, tömeghatárérték nélkül |
|
Előírás |
72/306/ECE, figyelembe véve a ECE R 24/03-ban közőlteket |
|
Vizsgálat módszere |
A füstkibocsátásának mérése állandósult üzemmódban (fékpadon): |
|
A füstölést teljes terhelésnél a maximális fordulatszámon és a max. fordulatszám 45 %-án, vagy 1000 min* közül a nagyobbik fordulatszámon, továbbá közöttük egyenlő intervallumonként, összesen 6 fordulatszámon kell elvégezni*. Az ECE R 24/03 teljes terhelésnél 7 mérési pontot ír elő. |
|
|
A füstkibocsátásának mérése szabad gyorsításkor (terhelése nélkül): |
|
|
A füstölés maximális értékét kell megmérni az alapjáratról a max. fordulatszámig terhelés nélkül, maximális gázpedál lenyomással felgyorsított motornál* . |
|
|
Előírt határértékek |
A szabványok a füstölés mértékének meghatározását a kipufogógáz fényel-nyelési együtthatójának mérésével írják elő és ennek határértékét a motor el-méleti légnyelése (levegő térfogatáramának) függvényében adják meg * . |
2-34. táblázat - EU/ ECE dízelmotorok füstkibocsátásának mérése
* Lényegében megegyezik a magyar MSZ 21865-83 sz. szabvány előírásaival.
|
A gépkocsi vonatkoztatási tömege |
Vizsgálat során kibocsátott szennyező anyag tömege g/km-ben |
|||
|
típusjóváhagyás (típusvizsgálat) |
sorozatgyártás minőségének ellenőrzése |
|||
|
m |
||||
|
kg |
CO |
CH+Nox |
CO |
CH+NOx |
|
m = 1020 |
14,3 |
4,69 |
17,3 |
5,87 |
|
1020 //<// m = 1250 |
16,5 |
5,06 |
19,7 |
6,32 |
|
1250 //<// m = 1470 |
18,80 |
5,43 |
22,5 |
6,79 |
|
1470 //<// m = 1700 |
20,7 |
5,80 |
24,90 |
7,26 |
|
1700 //<// m = 1930 |
23,0 |
6,17 |
27,6 |
7,72 |
|
1930 //<// m = 2150 |
24,9 |
6,54 |
29,9 |
8,17 |
|
2150 //<// m |
27,2 |
6,91 |
32,8 |
8,64 |
2-35. táblázat - Otto-rendszerű motorral hajtott személygépkocsi, valamint 3500 kg-ot nem meghaladó megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsi és autóbusz szennyezőanyag kibocsátásának határértéke Magyarországon [6. sz. melléklete a 6/1990.(IV.12.) KÖHÉM rendeletnek]
A vizsgálati módszer és számítási eljárás az MSZ 21870/1-4 szabvány szerinti.
(A szabvány szerint számitott g/teszt értékeket a fenti határértékekkel való összehasonlitáshoz 4,052 km/teszt számértékkel osztani kell!)
A CH+NOx együttes határértékét csak 1991. január 1. után kell alkalmazni kétütemű motorral hajtott
személygépkocsira.
|
Szénmonoxid CO |
szénhidrogének CH |
nitrogén-oxidok NOx |
szilárd részecske PM |
||||
|
4,0 |
1,1 |
7,0 |
0,15 |
||||
|
A mérési módszert az MSZ 21866/1-4 előírás tartalmazza, (megegyezik az ECE R 49/02 előírással) |
|||||||
|
A mezőgazdasági vontató és a lassú jármű szennyezőanyag kibocsátásának megengedett határértékei típusjóváhagyás (típusvizsgálat) és a sorozatgyártás minőségének ellenőrzése esetén Magyarországon [A 21/1995.(XII.15.) KHVM rendelet 6.sz. melléklete] |
|||||||
|
Fajlagos emissziók g/MJ-ban (g/kWh-ban) |
|||||||
|
A beépített motor rendszere |
Szénmonoxid CO |
Szénhidrogének CH |
Nitrogénoxidok NOx |
CH + NOx |
|||
|
Otto-motor |
22,77 |
– |
– |
6,95 |
|||
|
(82) |
(23,7) |
||||||
|
Dizelmotor1 |
3,9 |
0,98 |
5,0 |
– |
|||
|
(14) |
(3,5) |
(18) |
|||||
2-36. táblázat - Dízelmotorral ellátott gépkocsi szennyezőanyag kibocsátásának megengedett határértékei típusjóváhagyás (típusvizsgálat) és a sorozatgyártás minőségének ellenőrzése esetén Magyarországon (az EURO-II előírással megegyezik) [A 21/1995.(XII.15.) KHVM rendelet 5.sz. melléklete] (Fajlagos kibocsátás g/kWh-ban)
1 A határértékek megegyeznek az ECE R 49 értékeivel.
A vizsgálati módszer és a számítási eljárás Otto-motorokra az MSZ 21871, dízelmotorokra az
MSZ 21866/1-4 (megegyezik az ECE R 49/02-vel) előírás szerint.
A belső égésű motorral ellátott gépjárművek légszennyező hatásának mérsékléséhez nem elegendő az új típusok fejlesztése, vizsgálata és azok elfogadása illetve a sorozatgyártás termékeinek minőségellenőrzése. A használatban levő gépjárművek légszennyező hatását is rendeletileg határértékekhez kell kötni, abból a célból, hogy a kellő szintű műszaki állapot mindig megkövetelhető legyen.
A gépjárművek időszakos műszaki felülvizsgálata keretében Magyarországon 1977-től kezdtek környezetvédelmi vizsgálatokat végezni. A környezetvédelmi felülvizsgálat rendszere a Közlekedési Főfelügyelet irányítása mellett fokozatosan kiépült. A legfontosabb idevonatkozó hatályos jogszabályokat és előírásokat a következő rendeletek tartalmazzák: a már idézett 6/1990. (IV.12.) KÖHÉM rendelet, a 18/1991. (XII. 18.) KHVM rendelet a gépkocsik környezetvédelmi felülvizsgálatáról és ellenőrzéséről, amelyet módosított a 21/1995. (XXII. 15.) KHVM és a 32/1997. (XII. 20.) KHVM rendelete.
Környezetvédelmi felülvizsgálatot az Otto-motorral hajtott három komponensre ható katalizátorral ellátott, szabályzott keverékképzésű gépkocsinál háromévenként, minden más gépkocsinál évenként a következők szerint kell elvégezni. A felülvizsgálat során ellenőrizni kell a kipufogórendszer állapotát, a kartergáz visszavezető rendszerét, az alapjárati fordulatszám egyenletességét (bekapcsolt fényszórók mellett) és a légszűrőbetét állapotát. Otto-motornál még az alapelőgyújtást, a zárásszöget és a gyújtógyertyák állapotát is ellenőrizni kell. Dízelmotornál pedig az előbefecskendezési szöget és a teljes töltés leszabályozási fordulatszámát. A légszennyezési ellenőrzésre vonatkozó előírásokat és a megkövetelt határértékeket a 2.37. táblázat foglalja össze.
|
Gépjármű |
Motor jellege |
CO (tf %) alapjáraton |
CH (ppm) alapjáraton és névl. fordsz. 60%-án |
||||
|
Otto-motorral |
Kipufogógáz utókezelés nélkül |
Négyütemű motorral |
1982 előtti gyártási év |
4,5 |
– |
||
|
1982–1987 gyártási év |
4,0 |
1000 |
|||||
|
1987 utáni gyártási év |
3,0 |
800 |
|||||
|
Kétütemű motorral |
2,5 |
– |
|||||
|
Motor jellege |
CO (tf %) alapjáraton és névl.fordsz. 60%-án |
CH (ppm) alapjáraton és névl. fordsz. 60%-án |
|||||
|
Kipufogógáz utókezeléssel |
3 komponensre ható katalizátor, szabályozott keverékképzéssel |
0,4 |
250 |
||||
|
egyéb után égető |
négyütemű motornál |
1,0 |
400 |
||||
|
kétütemű motornál |
2,5* |
2000* |
|||||
|
Dizel-motorral |
Motor jellege |
Szabadgyorsításos füst kibocsátás (m–1) |
|||||
|
alapjáratról K1 |
emelt alapjáratról K2 |
||||||
|
Kipufogógáz utókezelés nélkül |
3,5 t megengedett legnagyobb össztömegig |
1,5 |
1,5 |
||||
|
3,5 t össztömeg felett |
feltöltött, füstkorlátozó nélkül |
3,5 |
2,5 |
||||
|
egyéb |
3,5 |
1,5 |
|||||
|
Kipufogógáz utókezeléssel |
0,5 |
0,5 |
|||||
|
Motorkerékpár és segédmotoros kerékpár |
Motor jellege |
CO (tf %) alapjáraton |
CH (ppm) alapjáraton és névl. ford.szám 60%-án |
||||
|
Otto-motorral |
Kipufogógáz utókezelés nélkül |
kétütemű |
3,0 |
– |
|||
|
négyütemű |
3,0 |
1000 |
|||||
|
Kipufogógáz utókezeléssel |
kétütemű |
2,0 |
2000 |
||||
|
négyütemű |
1,5 |
600 |
|||||
|
Mezőgazdasági vontató és lassú jármű |
CO (tf %) |
CH (ppm) alapjáraton és névl. ford.szám 60%-án |
|||||
|
alapjáraton |
névl. ford.szám 60%-án |
||||||
|
Otto-motorral |
3,5 |
2,5 |
500 |
||||
|
Dizelmotorral |
Motor jellege |
Szabadgyorsításos füst (m–1) |
|||||
|
alapjáratról K1 |
emelt alapjáratról K2 |
||||||
|
Feltöltött, füstkorlátozó nélkül |
3,5 |
2,5 |
|||||
|
Egyéb |
3,5 |
1,5 |
|||||
2-37. táblázat - Gépjármű, motorkerékpár, segédmotoros kerékpár, mezőgazdasági vontató és lassú jármű kipufogógázának megengedett szennyezőanyag-tartalma Magyarországon az időszakos környezetvédelmi felülvizsgálatnál [A 21/1995. (XII.15.) KHVM rendelet 4.sz. melléklete]
Megjegyzés: A 20/1991. (I.29.) Korm. rendelettel módosított 89/1988. (XII.20.) MT rendelet 8.§ (1) bekezdésének hatálya alá tartozó gépkocsikra a *-gal jelzett határértékeket kell alkalmazni.
Az időszakos környezetvédelmi felülvizsgálatnál megkövetelt valamennyi előírást 1992. 05. 01-től a közúton, a telephelyen esetleg lefolytatott ellenőrzéskor is teljesítenie kell a gépjárműnek. Az ellenőrzéskor nem megfelelő gépjárművet 15 napos türelmi időszak után – amennyiben a műszaki állapotát nem állították helyre – a Közlekedési Felügyelet kizárja a forgalomban való részvétel lehetőségétől. Az üzemeltetőnek tehát meg van a felelőssége abban, hogy a gépjárművének belső égésű motorja a szükségesnél nagyobb mértékű légszennyezést ne okozzon.
A belső égésű motorgyártók az egyre szigorúbb hatósági szabályozások miatt természetesen azon vannak, hogy terméküket egyre inkább környezetbaráttá tegyék.
A belső égésű motor kipufogógáz károsanyag emissziójának mérséklése összetett feladat. A motor légszennyező hatásának csökkentése érdekében fejleszteni kell a konstrukciós adottságokat, az egyes részmegoldásokat, az égéstér alakját, égés lefolyásának szabályozását, a keverékképzést, a töltetcsere szabályozását, a motor hűtésének és kenésének vezérlését, az alkalmazott üzemanyagokat stb.
A gyártó kompromisszumok árán dönt a motor beállítási paraméteinek megválasztásában. Az üzemeltető nem rendelkezik annyi ismerettel, hogy ha a motor beállítási értékeit megváltoztatja ne rotson a kipufogógáz károsanyag összetételén. Például a 2.35. ábra Otto-motor esetén a károsanyag emisszió alakulását mutatja a légviszony függvényében különböző előgyújtásiszög értékeknél. A légviszonytól (benzinben dús vagy szegény a keverék) nagy mértékben függ a kipufogógáz károsanyag összetétele, ahogyan azt a 2.36. ábra mutatja. Az Otto-motor legnagyobb teljesítményt 0,8 körüli légviszonynál szolgáltat, míg a károsanyag összetétele legkedvezőbben az 1-es értéknél, az elméletileg szükséges levegő mennyiségnél adódik. A keverékképző berendezés (karbulátor vagy benzinbefecskendező) beállításától és állapotától tehát jelentősen függ a levegőszennyezés mértéke.

2-35. ábra - Otto-motor esetén a károsanyag emisszió alakulása a légviszony függvényében különböző előgyújtási szög értékeknél
A levegőszennyezés csökkentése érdekében az utóbbi harminc év egyik legeredményesebb fejlesztése Otto-motor esetén a szabályozott keverékképzés (elektronikusan vezérelt benzinbefecskendezés vagy elektronikus-karburátor) és a hármas hatású („háromutas”) katalizátor együttes alkalmazása volt.
Ennek a megoldásnak a lényege az, hogy a kipufogógázban lévő CO, CmHn és a NOX, a platina és ródium katalizátorral nagy hatásfokkal tisztítható 1-es légviszony mellett. Az ideális benzin-levegő keverési arányt pontosan az elektronikusan vezérelt keverékképző berendezés állítja elő, amelyhez a vezérlő jelet az ún. lambdaszonda (O2 szonda) szolgáltatja. A lambdaszonda feszültsége 800 mV-os változást mutat, ha a kipufogógázban szabad oxigén van, és az elektronika ennek a jelnek hatására módosítja a levegőhőz adagolt benzin mennyiségét. A pontosan szabályozott keverékképzéssel hajtóanyag megtakarítás is elérhető. A katalizátor működésének fenntartásához ólommentes benzinnel kell a motort működtetni, hogy az aktív nemesfém rétegre ne rakódjon rá az ólom és vegyületei. (Az ólmozott motorbenzinek forgalmazása Magyarországon 1999. 04. 01.-től hatóságilag tilos.) A benzin-és motorkenőolaj egyes adalékai is károsak lehetnek a katalizátorra, ezért a katalizátor élettartama kisebb mint a mai korszerű Otto-motoré.
Az Otto-motoroknál a másik lehetőség az 1,3 légviszonnyal rendelkező (benzinben szegény) keverékkel üzemeltetni a motort, mert ekkor igen kevés károsanyag keletkezik. A megvalósítást a közvetlen befecskendezésű ún. réteges feltöltésű, katalizátoros Otto-motor konstrukciók biztosítják, amelyek elterjedése megkezdődött.
A dízelmotorok károsanyag kibocsátásának csökkentése elsösorban a nitrogénoxidokra (NOX), a koromra és a szilárd részecskékre irányul. Az előbefecskendezési szög helyes megválasztása, annak betartása jelentős mértékben befolyásolja a kipufogógáz összetételét és a motor gazdaságos üzemét. A befecskendezési kezdet késleltetése a NOX csökkentésének lehetőségét kínálja fel, de ezzel együtt növekszik az el nem égett CH (szénhidrogének) mennyisége, a füstölési hajlam és a motor fajlagos hajtóanyag fogyasztása. A gyártók ezért az előbefecskendezési szög kíjelölésekor igen körültekintően járnak el.
ANOX csökkentése érdekében eredményesen alkalmazza a dízelmotortechnika az elektronikusan szabályozott kipufogógáz visszavezetést, amely részterheléseknél igen hatásos.
A CH mérséklése katalizátor alkalmazásának lehetőségével dízelmotornál is megoldható, de a magas kéntartalmú gázolaj esetén katalizátorral nagymértékben megnő a szulfát részecskék részaránya. Az EU-ban 1996-tól, hazánkban 1997-től a 0,05% (m/m) kéntartalmú gázolaj van forgalomban, de rövidesen várható a 0,01%-os kis kén és aromásanyag tartalmú dízel hajtóanyag általános bevezetése.
A dízelmotoroknál bevezetésre kerülő elektronikus szabályozású befecskendező rendszerek és az igen nagy (1400–1800 bar) befecskendezési nyomás használata jelenthet újabb előrelépést a levegőszennyezés mérséklése tekintetében.
A belső égésű motorok levegőszennyezése (különösen a széndioxid vonatkozásában) és annak mérséklése összefügg az energia felhasználás problémájával. A belső égésű motorral hajtott gépjárművek a primer energia forrás (pl. a földben lévő kőolaj) energia tartalmának 9–10%-át hasznosítják mechanikai munkaként! A korszerű belső égésű motorral elérhető teljes hatásfok ugyanakkor 27–32%-os, jobb mint a villamos motoré (ha a villamos energia hőerőműbeni előállításának hatásfokát és a villamos energia szállításának hatásfokát is figyelembe vesszük). A mérnököknek szembe kell nézniük ezzel a tragikusan alacsony hatásfokkal, mindent el kell követni az energiafogyasztás mérséklése érdekében.
A belső égésű motorokkal kapcsolatos energia megtakaritás három faját lehet megkülönböztetni (primér-, szekunder-és terciér energia megtakarítást), annak alapján, hogy a mérnöktársadalom három különböző rétegét érintik.
A primér energia megtakaritás alatt az energiaátalakitó gépeink rész hatásfokának a javitását értjük. A jelenlegi helyzetben és valószínüleg még jó néhány évig gépjárműveink belső égésű motorokkal üzemelnek, ezért főleg a belső égésű motorok fejlesztése szükséges.
A primer energia megtakarítását szolgálják többek között a beső égésű motor égésterének fejlesztése, az elektronikusan szabályozott keverékképzés és égési folyamat alkalmazása illetve tökéletesítése, a kompresszió viszony növelése, a magasabb égési véghőmérséklet megengedése, a motor belső mechanikai veszteségeinek mérséklése.
A szekunder energia megtakarítás a gépjárműfejlesztő mérnökök tevékenységi köre. Ide tartozik többek között a gépjármű légellenállásának csökkentése, a hajtáslánc harmonizálása és belső veszteségének mérséklése, a gumiabroncsok fejlesztése, a fékezés megvalósítása energia rekuperációval, a vezető és utastér klimatizálása hulladék hővel.
A terciér energia megtakarítás pedig a járművet üzemeltető és a közlekedést (a munkavégzést) tervező mérnökök tevékenységén múlik. Az energia takarékossági szempontok alapján megválasztott útvonalak kíépitése és használata, a szállítás és a munkavégzések optimalizálása, a kombinált szállítás (közúti-vasúti, vagy közúti-vízi) bevezetése, a városi forgalom tervezése, a zöld haladási hullám kialakitása, az energia takarékosságon alapuló közlekedésrendészeti előírások bevezetése stb. jelenthetnek eredményes energia takarékosságot.
A tömegközlekedés preferálása az egyéni közlekedéssel szemben az egyik legjelentősebb energia megtakarítási lehetőséget jelenti, annak ellenére, hogy a személygépkocsi gyártók a 3 liter/100 km fogyasztású, négy személyes kis autók ellőállításán fáradoznak.

Előző



Előző