Ugrás a tartalomhoz

Energetika – Energiamenedzsment

Dr. Benkő Zsolt István, Dr. Pitrik József (2011)

Gépjárművek légszennyezési hatásai

Gépjárművek légszennyezési hatásai

A közlekedés és ezen belül a gépjármű közlekedés energetikáját röviden már ele­meztük. A közlekedő ember számára nyilvánvaló, hogy a mobilizáció energia­fel­használással jár. Ismert az is, hogy a gépjárművek hatásrendszert generálnak, s végső hatásviselő az EMBER és KÖRNYEZETE.

Az ok-okozati, azaz a hatáslánc szemlélet alkalmazása nélkül nem tárható fel meg­bízhatóan a településhez kapcsolódó közlekedés bonyolult rendszere és a kapcsolódó folyamatok. A ha­tásrendszer bármely láncát is követjük nyomon további részletek vizsgálhatók, és lényegileg ezek segítik a beavatkozási „pontok”, a beavatkozási stra­tégia rögzítését. Az összefüggések feltárását a térbeliség és az időfüggés is nehezíti. Egy-egy lánc elágazásainak bonyolultsága miatt a rendszer oly összetett, hogy fon­tos­sági sorrendet a problémák megoldására találni nehéz. Az azonban a hatásrendszer vázlat elemzéséből is látszik, hogy ha egy településen „egy forró­pont” megszüntethető, az kedvezően hat más láncokra is (15.1. táblázat). [117] [118]

A gépjárművek légszennyezési folyamatainak részletes vizsgálatától itt eltekintünk, csak néhány olyan kérdést érintünk, amely segít az energiagazdálkodási szemlélet kialakításában.

A 15.2. táblázat kőolajegyenértékben mutatja a világ energiatermelésének meg­oszlását és látható, hogy a 3,08 109 tonna feldolgozott kőolaj gépjárműben kerül fel­használásra. A gépjárművek légszennyezése főként a szénhidrogének oxidációs termékeiből, az alkotók disszociációjából, termikus bomlásokból és mellékreakciókból, valamint az adalékok reakciótermékeiből áll. A kipufogógáz összetevői között jelentős lehet az el nem égett szénhidrogén mennyisége.[119]

Az Ottó és a Diesel motorok eltérő működésűek, így eltérő folyamatok alapján működnek. A legfontosabb szennyező anyagok: a CO2, a CO, NOx, CxHy, szilárd részecskék. A motor konstrukció során mindazon műszaki megoldások alkalmazására törekednek, amelyek a káros anyagok mennyiségét csökkentik, de az általánosan elterjedt megoldás: az utóátalakító rendszerek alkalmazása.

15.1. táblázat - A világ energiatermelése és a gépjárművek energiafelhasználása

A világ energiatermelése 109 tonna kőolajegyenérték 1973 1990 2000 2010 2020
Összes energiatermelés 5,5 7,6 8,7 10 13,7
Megújuló 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3
Vízi 0,1 0,2 0,4 0,2 0,4
Nukleáris 0,4 0,5 0,6 0,8
Szén 1,5 2,1 2,3 2,6 3,2
Földgáz 1 1,6 1,8 2,4 3,5
Kőolaj 2,8 3,1 3,5 4 5,5
Közlekedés által felhasznált kőolaj, % 37 46 50 53 56


Az Ottó motorok károsanyag tartalmának csökkentése

Az Ottó motor üzemanyag–levegő keverékkel működik. Az üzemanyag és a levegő pillanatnyi tömegaránya alapján gazdag illetve szegény keverékről beszélünk. [120]

λ= Lv/ Le

A klasszikus Ottó motor üzemanyagellátó rendszere a karburátor, amely a (gép­járművezető mindenkori igényéhez igazodóan) a motor mindenkori üzemállapotához szükséges keveréket állítja elő. A mai gépjárműmotorok üzemanyag ellátását injektoros rendszerekkel valósítják meg. Három alaptípust különböztetünk meg, a szerint, hogy hol történik a keverékképzés: központi injektálás (~1 bar) a szívócsőben, hengerenkénti injektálás a szívócsőben (~2,5 bar), és a közvetlen injektálás a hengerbe (~80–200 bar). A keverék égési sajátosságaitól függ, hogy a motor milyen káros anyagokat állít elő. A motor konstrukciós módosítására vannak lehetőségek, de a gyártók hosszú ideig az égéstér utáni rendszerek fejlesztésére koncentráltak. Így fejlesztették ki a redukáló kamrát (NOx csökkentésére), az oxidáló kamrát (a CO és a CxHy oxidálására) és a hármashatású katalizátort mindhárom káros anyag mér­sék­lésére. A katalizátor nélküli és a hármashatású katalizátor hatására történő szennyezőanyag változást a 15.5. ábra és a 15.6 ábra mutatja.[121] Látható, hogy csak akkor tudjuk az Ottó motor mindhárom károsanyagtartalmát csökkenteni, ha a légviszony 1 közelében marad. Ez csak úgy érhető el, ha a motort elektronikusan irányítjuk, az üzemanyag ajánlott összetételét betartjuk.[122]

A Diesel motorok károsanyag tartalmának csökkentése

A klasszikus Diesel motorok tiszta levegőt szívnak, majd sűrítenek, így a magas hőmérsékletű nagy nyomású levegőbe befecskendezett gázolaj egy része öngyulladás következtében meggyullad, s ez a további részeket meggyújtja.

15.5. ábra - Kipufogógáz főbb szennyezőinek változása I.

Kipufogógáz főbb szennyezőinek változása I.


15.6. ábra - Kipufogógáz főbb szennyezőinek változása II.

Kipufogógáz főbb szennyezőinek változása II.


Ha a Diesel motorokat un. turbófeltöltővel látják el, több üzemanyag vihető be, így a teljesítmény növelhető. A befecskendezés ~1000 bárral történt, közvetlen vagy közvetett módon, speciális égésterek alkalmazásával (15.5 ábra).A motor égési folyamatai összetettek, számtalan tényező függvényei. A modern motorok elektronikus Diesel szabá­lyo­zással vannak ellátva, s terjedőben van a közös nyomásterű befecskendező rendszer, melynek befecskendezési nyomása: ~2000 bar. [123]

A modern motorok legnagyobb problémája, hogy a NOx és a részecskék jelentős mennyisége. Ezek keletkezése jelentősen összefügg az üzemanyag jellemzőivel (pl. ás­ványanyag tartalmával), a terheléssel, a befecskendezéssel, az égéstér kia­lakítá­sával.

Az Ottó motorokhoz hasonlóan, itt is utóátalakítók segítségével csökkentik a ká­rosanyag tartalmat. Ezek közül a legfontosabb az un DENOX katalizátor rendszer, amely az NOx csökkentését végzi és a részecske emissziót csökkentő DPNR rendszer.

A Diesel károsanyag csökkentő rendszerek alkalmazását nehéz járművek esetén ma már az EU előírja. A három Diesel kategória jelenleg érvényes emisszióit a 15.2 táblázat foglalja össze.[124] [125]

15.2. táblázat - Diesel-motoros járművek emissziójának határértékei

Kibocsátás, g/km
Fokozat CxHy + NOx NOx CO Részecskék
Diesel-motoros személygépjármű Euro 4 0,3 0,25 0,5 0,14
Könnyű Diesel-motoros haszongépjármű Euro 4 0,46 0,39 0,74 0,06
Kibocsátás, g/kWh
CxHy NOx CO Részecskék
Nehéz Diesel-motoros gépjármű Euro 5 0,55 2 4 0,03


15.7. ábra - Hagyományos Diesel motor égéstere

Hagyományos Diesel motor égéstere




[117] Bakács T.–Barna B. 1999:Környezetvédelmi szabályozás. Környezetügyi Műszaki Gazda­sági Tájékoztató. Környezetgazdálkodási Inté­zet, Budapest, p. 80.

[118] Rédey Á.–Módi M. 2002a: Vázlatok a „Környezetállapot-értékelés” jegyzethez. Veszprémi Egyetemi Kiadó, Veszprém, p. 84.

[119] Pitrik József: Gépjárművek légszennyezése, JGYF Kiadó, Szeged, 2005. p. 68.

[120] λ – légviszony; Lv – valóságos levegőmennyiség; Le – elméleti levegőmennyiség; 1kg benzin tökéletes elége­téséhez 14,7 kg levegőre van szükség.

[121] Pitrik József: Gépjárművek légszennyezése, JGYF Kiadó, Szeged, 2005. p. 68.

[122] Részletesen: Dr. VASS Attila (szerk.): Belsőégésű motorok szerkezete és működés. Szaktudás Kiadó­ház, Budapest, 2005. pp. 108–118.

[123] Common rail = közös cső

[124] Nagy Gábor–dr. Hancsók Jenő: Diesel motoros gépjárművek utóátalakító katalizátorai I. In: MOL Szak­mai Tudományos Közlemények 2006/1. pp. 85–108.

[125] DPNR = Diesel Particulate-NOx Reduction;