Pontonsan mit is pufogunk ki?

Néha-néha (lejárt műszaki vagy rendellenes működés következtében stb.) elvisszük hű szekerünket egy szervizbe ahol gázelemzést végeznek rajta, hogy képet kapjanak a motor és a keverékképzés állapotáról. Ezek után jó esetben a kezünkbe nyomnak egy környezetvédelmi adatlapot (jegyzőkönyvet) ami a legtöbb embernek semmit sem mond. Ebben a cikkben röviden és érthetően szeretném összefoglalni, hogy milyen anyagokat tartalmaznak autóink kipufogógázai és ismertetni ezeket.

A motorokból származó égéstermékek összetétele sokban különbözik más körülmények között keletkező égéstermékektől, ez a motorokban fellépő speciális égéskörülményeknek köszönhető. A kipufogógázban kb. kétszáz féle összetevő mutatható ki, viszont legtöbb csak bizonyos üzemállapotokban van jelen. Ezen összetevők közül csak 3 nem okoz környezetszennyezést: az oxigén, a nitrogén és a vízgőz, a többi kisebb-nagyobb mértékben szennyezi a környezetet. Néhány az emberi szervezetbe kerülve mérgező, néhány rákot is okozhat.

A kipufogógáz összetétele sok tényezőtől függ. Az egyik ilyen tényező a motortípus (Otto-motor, dízelmotor, kettő-, vagy négyütemű). Továbbá függ még az égéstér és a motor szerkezeti kialakításától, az üzemi állapottól, a beállításoktól, a levegőszűrés és a hajtóanyag minőségétől valamint a kipufogógázt kezelő, tisztító berendezésektől. Mindezek mellett az Otto- és dízelmotorok kipufogógázaiban ugyanazok a főbb káros anyagok különíthetőek el, természetesen a koncentrációjuk különbözik. A továbbiákban három fő csoportba foglalva fogom ismertetni a kipufogógáz komponenseit. A szigorodó kibocsátási előírások következtében egyre elterjedtebben és egyre kifinomultabb kipufogógáz utókezelő egységeket alkalmaznak a gépjárműveken. A következő ábrán egy tipikus kipufogórendszert láthatunk.

Üvegházgázok

Szén-dioxid (CO2)
A szén égetésekor keletkező színtelen vegyület, légköri nyomáson légnemű, gáz halmazállapotú, kis koncentrációban szagtalan. A Föld légkörének állandó összetevője. Ma, a tiszta levegő 380 ppm szén-dioxidot tartalmaz. 100 éve ez az érték még csak 280 ppm volt. Mennyisége a kipufogógázban az égéstérbe jutó levegő-üzemanyag keverési arányától, a bejutó üzemanyag mennyiségétől és széntartalmától függ.

Szén-monoxid (CO)
A szén-monoxid színtelen, szagtalan, íztelen gáz. A szén tökéletlen égésekor keletkezik. Éghető, jellegzetes kék színű lánggal ég. Erősen mérgező. 200-szor jobban kötődik a vér hemoglobinjához, mint az oxigén, így nagyobb dózis megakadályozza, hogy a vér oxigént szállítson. Mennyisége a kipufogógázban az égéstérbe jutó levegő-üzemanyag arányától függ, ezért légfelesleg nélkül üzemelő Otto-motorok CO kibocsátása jóval meghaladja a jelentős légfelesleggel üzemelő dízelmotorokét. A katalizátor feladata (többek között) a CO tartalom csökkentése. Az összes katalizátor típus oxidálja a szénmonoxidot széndioxiddá. Üzemmeleg motornál katalizátor előtt mérve alapjáraton a kipufogógáz CO koncentrációja 0,5-1,5 tf% körüli, idősebb motoroknál (pl.: 80-as évek) 2-3 tf% környéki. Katalizátor után (a kipufogó rendszer végén) mérve jól működő rendszernél 0,00-0,30 tf% értékű. Ha ez az érték ettől nagy mértékben eltér (6-7 tf%) akkor elsősorban nem a katalizátor hibájára kell gondolnunk, hiszen nélküle lenne szabad ilyen magas értéket elérni. Ennek oka a befecskendező rendszerünk működési rendellenessége (pl.: a benzin nyomásszabályzó, a hűtőfolyadék hőmérséklet érzékelő, a befecskendező szelep(ek)re a vezérlőegységtől menő vezeték valahol időszakosan letestel, stb.). Ha 1-1,5 %-os értéket mérünk, már lehet, hogy a katalizátor mondta fel a szolgálatot. Ilyenkor célszerű a katalizátor előtt mért értéket összehasonlítani a katalizátor után mért CO tartalommal.

Savas esőt okozó gázok

Nitrogén-oxidok (NOx)
Az égésfolyamat közben kialakuló nagy hőmérséklet, ami a 2000 K feletti értéket is elérheti, hatására a levegő nitrogén- és oxigén tartalma egymással reakcióba lép, elsősorban termikus úton, tehát oxidációval alakulnak ki a nitrogén-oxidok. Magában a lángban és a láng kialvása utáni magas hőmérsékletű részben az oxigén molekulák aktív állapotba kerülnek, szétbomlanak oxigén atomokra, amik egy-egy nitrogénatommal nitrogén-monoxidot (NO) képeznek. A kipufogó rendszeren keresztül a környezetbe kijutó nitrogén-monoxid molekulák gyorsan reakcióba lépnek a levegő oxigénjével (oxidálódnak) és nitrogén-dioxidot (NO2) képeznek, ami sokkal toxikusabb vegyület, mint az NO. A légzőszervekbe jutva fejti ki toxikus hatását, mivel ott salétromsavat képez. Hosszabbtávon tüdőfunkció-csökkenést és hörgőgyulladást okoz. A légúti betegséggel küzdő gyermekekre különösen veszélyes. Legjobban a városi lakosság veszélyeztetett, mivel ők magasabb koncentrációnak vannak kitéve, mint a vidéki lakosság. Rendkívül veszélyes eleme a kipufogógáznak. Az NOx tartalom csökkentése az úgynevezett háromutas katalizátorok feladata, nitrogén és oxigén molekulákká redukálja ezt az igen veszélyes kipufogógáz összetevőt.

Sósav gáz (HCl)
A tüzelőanyag összetevője. Szúrós szagú, színtelen gáz. Vizes oldata (sósav) a legerősebb savak egyike, erőteljes maró hatással bír. A tiszta sósav 35% hidrogén-kloridot és 65% vizet tartalmaz.

Kén-dioxid (SO2)
A hajtóanyag kéntartalmából keletkezik az égés során. A benzin-motorok SO2 kibocsátásai alacsonyak, mivel a benzin kéntartalma erősen korlátozott (maximum 5 ppm). Így a kéntartalom és a kén-dioxid kibocsátás az abszolút nullához közelít, gyakorlatilag elhanyagolható.

Egyéb szennyezők

Szénhidrogének (HC)
Az eredeti tüzelőanyag el nem égett részeiből keletkeznek, összefoglaló néven illékony anyagoknak (VOC) nevezzük őket. A HC kibocsátás 3 módon kerülhet a kipufogógázba: a tüzelőanyag el nem égett szénhidrogénjeiből, az égés alatt kialakult új szénhidrogénekből és a hajtóanyag részleges oxidációjából keletkezett részekből. A telítetlen szénhidrogének [olefinek (CnH2n), acetilének (CnH2n-2)] a szmog képződésben játszanak nagy szerepet. A telített szénhidrogének [nyíltláncúak (CnH2n+2) és gyűrűsök (CnH2n)] pedig kismértékű idegrendszer és nyálkahártya károsító hatással bírnak. A gyűrűs szénhidrogének egyik csoportja, az aromás szénhidrogének felelősek részben a kipufogógáz kellemetlen szagáért és rákkeltő hatásáért. Az összes katalizátor típus oxidálja a HC-ket vízzé és széndioxiddá. Egy korszerű motornál a normális értéke 20-30 ppm. Mérése igen fontos a motordiagnosztika számára, mivel ha csak egy hengerben megszüntetjük a gyújtást akkor már 4-5000 ppm-re is fel tud ugrani ez az érték. Tehát a HC kibocsátás növekedésének klasszikus okai a gyújtáskimaradás, tömítetlenség, hibás vezérlés vagy a túl dús (vagy éppen szegény) keverék.

Részecskék
Az ilyen fajta kibocsátás elsősorban a dízelmotorokra jellemző. A dízelmotorból származó részecskék feketébbek mint más részecskék így nagymértékben hozzájárulnak az épületek piszkolódásához. A részecske kibocsátás több forrásból származhat: a rendszerbe bekerült szilárd anyagok elégéséből, a motor kopásából, és képezhetik különböző salak- és illóanyagok (víz, nem elégett szénhidrogének és szulfátok). Az igen durva por (részecskék) csak az emberi szemet és a nyálkahártyát irritálja. A nagyon durva port az ember orra és torka kiszűri a belélegzett levegőből és csak alig kerül belőle a tüdőbe felső részébe, ahonnan is a szervezet azt könnyen el tudja távolítani. Az legnagyobb problémát a legfinomabb por okozza, ami a tűdő legalsó részéig képes eljutni és onnan több évtized után képes csak távozni.

Forrásaim:
http:/www.injektor.hu
Dr. Emőd, Tölgyesi, Zöldy: Alternatív járműhajtások, Bp. Maróti Könyvkereskedés és Kiadó Kft., 2006.
www.wikipedia.com