A buszokat általában úgynevezett nehézüzemű dízelmotorok hajtják meg. Csak kevés buszgyártó rendelkezik saját motorgyártással, ezek a jellemzően nagy, tőkeerős gyárak. A kisebb gyárak vagy járóképes alvázzal együtt, vagy ha önhordó a busz, akkor egy nagy motorgyártótól vásárolják meg a motorokat és építik a saját karosszériájukba.
A dízelmotorok gázolajat égetnek el, kipufogógázaikban számos az ember egészségére veszélyes gáz található. Ilyenek a tökéletlen égésből származó szén-monoxid(CO), szén-hidrogének(HC), a magas hőmérsékletű égés következtében megjelenő nitrogén-oxidok(NOx), a dízelmotorokra jellemző szilárd részecskék(korom, PM) és az ammónia(NH3). A törvényhozók világszerte felismerték ezeknek a gázoknak a káros hatásait és egyre szigorúbb előírásokat hoznak, hogy mennyi károsanyagot tartalmazhat a dízelmotorok kipufogógáza.
Ezek az előírások országonként és járműkategóriánként eltérőek. Európában az EURO, amerikában az EPA előírások érvényesek. A fejlődő és harmadik világbéli országokban az előírások csak késve lépnek életbe, ezért ott még a mai viszonyok közt korszerű karosszériákban igen elavult motorokkal is találkozhatunk. A fokozatosan szigorodó emissziós normáknak egy ideig a motorok tökéletesítésével meg tudtak felelni a gyártók. Azaz a motorok nyers kibocsájtását tudták csökkenteni.
Az Európában nehéz teherautókra és buszokra érvényes emissziós előírások:
Norma | Hatályba lépés | CO g/kWh | HC g/kWh | NOx g/kWh | PM g/kWh | NH3 ppm | Füst m-1 |
R49.00 | 1982 | 14 | 3,5 | 18 | - | - | - |
EURO 0 | 1990 | 11,2 | 2,4 | 14,4 | - | - | - |
EURO I | 1993.10. | 4,5 | 1,1 | 8 | 0,36 | - | - |
EURO II | 1996.10. | 4 | 1,1 | 7 | 0,15 | - | - |
EURO III | 2001.10. | 2,1 | 0,66 | 5 | 0,1 | - | 0,8 |
EURO IV | 2006.10. | 1,5 | 0,46 | 3,5 | 0,02 | - | 0,5 |
EURO V | 2009.10. | 1,5 | 0,46 | 2 | 0,02 | - | 0,5 |
EEV | nem kötelező | 1,5 | 0,25 | 2 | 0,02 | - | 0,15 |
EURO VI | 2014.01. | 1,5 | 0,13 | 0,4 | 0,01 | 10 | - |
Az első nehézséget az Euro III bevezetése jelentette, ekkor a gyártók többsége rákényszerült az elektronikusan szabályozott nagynyomású befecskendezők használatára. Az Euro IV előírás szigorú értékei nehéz helyzetbe hozták a motortervezőket. A motoron belüli intézkedésekkel már nem lehetett csökkenteni a károsanyagok kibocsájtását, mert a nitrogén-oxidok és a szilárd részecskék(korom) koncentációja csak ellentétes üzemállapotokban csökkenthető és mindkét szennyezőanyagot csökkenteni kellett. Vagy a részecskék képződését lehet mérsékelni, de ekkor a kipufogógáz utókezelésével kell a nitrogénoxidokat csökkenteni. Vagy a nitrogénoxidok képződését lehet mérsékelni, de ekkor a kipufogógáz utókezelésével kell a részecskéket eltávolítani
SCR
Forrás:www.molling.hu
Az első megoldásban a motorban magas égési hőmérséklet uralkodik, így kevés részecske keletkezik. A nitrogénoxidok csökkentését adalékanyagot igénylő katalizátorral végzik. Ez a szelektív katalizátoros redukció, angol rövidítése SCR, ami az AdBlue nevű folyadék használatán alapul. Az AdBlue a karbamid vizes oldata, teljesen környezetbarát. A kipufogócsőbe a katalizátor elé befecskendezett AdBlue folyadékból ammónia (NH3) szabadul fel, amely a NOx-katalizátorban a következő egyszerősített egyenlet szerint:
NO + NO2 + 2NH3 -> 2N2 + 3H2O,
a kipufogógáz nitrogénoxid tartalmából nitrogén és vízgőz keletkezik. Az AdBlue adagolását pneumatikus, vagy mechanikus adagoló szerkezet végzi, a motorvezérlő elektronika parancsai alapján. A katalizátornak részecskeszűrő tulajdonsága is van. Az AdBlue fogyasztás általában a gázolajfogyasztás 4-8%-ának megfelelő mértékű. A megoldás előnye, hogy relatíve csökken a fogyasztás, a motor ideális körülmények között üzemel. Hátránya az AdBlue folyadék fagyásveszélye, az AdBlue tartály helyigénye, egyes ellenzői szerint a városi buszokban a katalizátor el se éri az ideális üzemi hőmérsékletet. Az ellenző tábor az AdBlue tartály elhelyezését is támadja, ugyanis sok esetben a gázolajtartály betöltőnyílásától messze, esetleg a jármű másik oldalán kap helyet a betöltőnyílása. Ez főleg kis karosszálók esetén igaz, a nagyobbak nem követnek el ilyen bakit.
Forrás:http://www.rktrucks.com/
Ez a második variáció, a kipufogógáz visszavezetés. Az égéstérben ebben az esetben alacsonyabb hőmérséklet uralkodik, így kevesebb nitrogénoxid keletkezik. A megnövekvő számú részecskéket részecskeszűrűvel vagy speciális katalizátorral távolítják el. Erre a folyamatra egy példa reakcióegyenlet:
C+2NO2->CO2+2NO
A visszavezetett kipufogógázt hűteni kell, hogy biztosítani lehessen a nitrogénoxidok kis mennyiségét. Nincs szükség egyéb adalékra, csak gázolajat igényel a jármű. Hátrány a nagy helyigény, a realtíve magas fogyasztás, a lerakódások és a részecskeszűrő eldugulásának veszélye. További hátrány, hogy kamionokba szerelt nagy teljesítményű motorokhoz már nem alkalmazható.
Európában a motorgyártók többsége az új adalékanyag ellenére az SCR rendszert választotta (Mercedes, Volvo, Iveco, DAF, Cummins, stb.), az EGR melett csak két gyártó, az MAN és a Scania döntött. Az Euro V előírásnak az SCR rendszer könnyedén meg tudott felelni, csak az adalék fogyasztása növekedett. Az EGR rendszer Euro V képessége sokáig kérdéses volt, azonban ma már a szigorúbb EEV előírásoknak is megfelelnek az ilyen motorok. A nehezebb út kétségkívűl az EGR volt, azonban az emelett döntő gyártók befektetése hosszú távon megtérülhet.
Az Euro 6 előírás igen szigorú, egyelőre úgy tűnik, hogy csak az SCR és az EGR rendszerek kombinálásával tudják teljesíteni a motorgyártók. Tovább nehezíti a dolgukat, hogy az előírásnak való megfelelőséget vizsgáló tesztciklus is változott, szigorúbb lett. Eddig csak hideg állapotban vizsgálták a motorokat, most hideg és meleg állapotban egyaránt fogják. Az eddig megszokott káros anyagokon túl egy újabbra, az ammóniára is határértéket jelöl meg. A folyamatos szigorítás így olyan fázisba lépett, amikor már csak nagy költség és növekvő üres tömeg árán tudják a gyártók teljesíteni az új előírást. A szigorítások üteme, a tesztciklusok átalakítása, az új normáknak megfelelő dízelmotorok növekvő költségei és tömegük az alternatív és hibrid megoldások terjedésének kedvez, amelyeket a cikksorozatunk következő részeiben mutatunk be.