Egzoz Emisyon Standartları

03.07.2020

5.557

A⁺

A^-

Egzoz Emisyonları

Avrupa daki emisyon gereksinimlerine bakacak olursak, birlik binek araçlar için 1970 yılı ile birlikte, ağır vasıtalar için ise 1980 yılından sonra standartlaşmaya gitmiştir. Tüm dünyada ve Avrupa birliğinde daha sonra katalitik konverterlerin kullanımı özendirilmiş ve son olarak ta katalitik konverterler zorunlu hale getirilmiştir.

Özellikle avrupa birliğinin getirdiği bu standartlardan önce emisyon kuralı olmadan üretilen motorlara Non euro (Euro standartları öncesi) motorlar denilmiştir. Sonraları ise getirilen katı sınırlamalar sonucu 1992-1993 yılları arasında Euro I, 1995-1996 yılları arasında Euro II, 2000 yılında Euro III, 2005 yılında Euro IV standartlarına geçilmeye başlanmıştır. 2008 yılında Euro V ve 2010 yılında da Euro VI standartları uygulanmıştır.

Taşıt egzoz emisyonlarında şu an da dört grubun bileşiği düzenlenmiştir.

Bunlar;

Nitrojen oksitler (NOx)
Hidrokarbonlar (HC)
Karbon monoksit (CO)
Partiküllerdir (PM)

Egzoz emisyon limitleri aşağıdaki tablo da yer aldığı gibidir;

Hafif araçlar ile ve ağır vasıtalarda ki egzoz emisyon standartlarının sayısal değerleri Tablo 1.1 ve Tablo 1.2’de gösterildiği gibidir.

Tablo 1.1 Hafif araçlar için AB standartları

Hafif Taşıtlar	PM (mg/km)		NOx (g/km)		HC (g/km)		HC+NOx (g/km)
	Dizel	Benzinli	Dizel	Benzinli	Dizel	Benzinli	Dizel	Benzinli
Euro 1	140	–	–	–	–	–	0.97	0.97
Euro 2	80/100	–	–	–	–	–	0.7/0.9	0.5
Euro 3	50	–	0.50	0.15	–	0.20	0.56	–
Euro 4	25	–	0.25	0.08	–	0.10	0.30	–
Euro 5	2.5	2.5	0.08	0.08	0.05	0.05	–	–

Tablo 1.2 Ağır vasıtalar için AB standartları

Ağır Taşıtlar	NOx (g/kWh)	HC (g/kWh)	PM (mg/kWh)
Euro I	9.0	1.23	400
Euro II	7.0	1.1	150
Euro III	5.0	0.66	100/160
Euro IV	3.5	0.46	20/30
Euro V	2.0	0.46	20/30
Euro VI	0.05	0.46	2/3

Tablolar da gösterilen egzoz emisyon standart değerlerine ulaşmak için motora çeşitli eklemeler yapılması, farklı bileşimdeki yakıtların kullanılması ve egzoz gazlarının farklı dönüştürmelere uğratılması yoluna gidilmiştir.

Benzin Motorlu Araçlarda Euro Emisyon Standartları

Kontrolsüz emisyona sahip bir benzinli motor, büyük emisyonlarda nitrojen oksit (NO_x ve yanmamış hidrokarbon (HC) üretir. Araç üreticisi firmalar üst derece emisyon gereksinimlerini elde etmek için yaygın olarak kullandıkları teknoloji 3 yollu katalitik konverterlerdir.
Konverterler Avrupa birliği (AB) ülkelerinde 1990’dan sonra üretilen tüm araçlarda kullanılmıştır.

Katalitik Konverterleri Yapısı

Bu 3 yollu katalitik konverterler, ince bir film tabakası halinde metallerle kaplanmış, mikroskobik derecede küçük kanalları içeren seramik malzemeden imal edilmişlerdir. Egzoz gazları konverterden geçtikçe, Hidrokarbon (HC) ve Karbon Monoksit (CO) oksijen (O) tarafından oksitlenir. Bu olay Nitrojen Oksit (NOx), Nitrojene (N2) indirgendiğinde sona erer.

Katalitik konverterler

% 97’ye varan oranlarda HC,
% 96’ya varan oranlarda CO
% 90’a varan oranlarda NOx emisyonlarını azaltmaktadır.

Bununla birlikte;

Motor performansından ortalama % 6.6 azalma gözlenirken,
Genel çalışma yüklerinde, % 10 azalma olduğu gözlenmiştir.

Dizel Motorlu Araçlarda Euro Emisyon Standartları

Dizel araçlarda karşılaşılan çevre ve sağlık açısından en büyük problemler nitrojen oksitlerin ve parçacıkların emisyonundan meydana gelmektedir. Bunların ikisinin de emisyonu benzinli araçlardakine oranla çok yüksektir.

Euro III kriterlerini sağlamak için dizel motorlarda alınmış tedbirler aşağıdaki gibidir.

Enjeksiyon basıncı 1400 Bar’dan büyük seçilmiştir.
Merkezi Enjektör ve 4 Valf Tekniği: Daha iyi gaz karışımı için.
Elektronik Kontrollü Enjeksiyon Sistemi.
Değişken Geometrili Türbin veya Egzost BY-PASS Ventili kullanılarak düşük devirlerde bile yüksek turbo verimi sağlanmıştır.
Oksidasyon katalizörleri kullanılmıştır.

Bunlar CO ve HC için Euro III değerlerini sağlamışlardır fakat NOx istenilen değerlere düşürülememiştir. NOx problemini ortadan kaldırmak için alınmış tedbirler de aşağıdaki gibidir;

Amonyak püskürtmeli DENOX katalizatörü kullanılmıştır.
Turboda daha düşük hava sıcaklığı sağlanmıştır.
Enjeksiyon başlangıcının geciktirilmesi gerçekleştirilmiştir.
Valf kumanda süreleri ayarlanarak yanma odasında bir miktar egzoz gazı bırakılması sağlanmıştır.
Soğutulmuş egzoz gazının yanma odasına sirkülasyonu gerçekleştirilmiştir.

Dizel motorlarında NOx emisyonlarını azaltmada kullanılan çeşitli yöntemler şu şekildedir;

Yakıt Enjeksiyon Sistemi Özellikleri
EGR
SCR
Su Püskürtülmesi
Sıkıştırma Oranının Arttırılması
Püskürtme Avansının Azaltılması
NOx ve Partikül Emicilerinin Kullanımı

Yakıt Enjeksiyon Sistemi Nedir?

Yakıt enjeksiyon sistemi hava ile yakıtın karışması ve yanmasına etki etmektedir. Bunu gerçekleştirebilmesi için enjektör meme çapı küçültülerek, püskürtme süresi arttırılmış ve bu sayede yakıt ile hava daha iyi karışacağından daha iyi yanma elde edilmiştir.

Egzoz Gazı Resirkülasyonu Nedir? (E.G.R)

Yanma sırasında oluşan Nitrojen Oksit (NO_X) miktarı büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Yanma odası içindeki karışımın egzoz gazları ile seyreltilmesi sonucu yanma sonu sıcaklıkları, dolayısıyla üretilen Nitrojen Oksit (NOx) miktarı azalmaktadır.

Bu sistemin işlevi egzoz gazlarını silindirlere geri göndererek karışım içerisindeki oksijen konsantrasyonunu azaltıp, karışım oranını azaltmak ve silindir gazlarının ısı kapasitesini yükselterek maksimum gaz sıcaklığını azaltmaktır.

Şekil-2 EGR şeması

Egzoz gazı resirkülasyonunun (EGR) iki etkisi bulunmaktadır;

Silindir içine geri dönen egzoz gazlan yanma sonu sıcaklığını düşürmektedir.
İçeri giren taze Hava/Yakıt miktarını azaltmaktadır.

Emme manifolduna giren Hava/Yakıt karışımına direkt olarak etki eden bu egzoz gazları motor gücünü ve Nitrojen Oksit (NOx) miktarım düşürmektedir ve de özgül yakıt tüketimini artırmaktadır.

Seçici Katalitik İndirgeme (SCR)

Seçici katalitik indirgeme (SCR), Nitrojen Oksit (NOx) emisyonlarını kontrol altına almada kullanılan bir yöntemdir. Seçici Katalitik İndirgemenin belirgin bir avantajı, bu katalizörlerin yakıttaki sülfür veya yağlayıcılarla kirlenmemesidir.

İki tip SCR vardır, Bunlar;

Hidrokarbon-Seçici Katalitik İndirgeme (HC-SCR): NOx indirgeyicisi HC’dir
Üre-Seçici Katalitik İndirgeme (SCR): İndirgeyici etmen ürenin ürettiği amonyaktır.

Seçici katalitik indirgeme (SCR) sistemi egzoz emisyonlarında % 90 HC ,CO ve partikül indirgenmesi sağlarken aynı zamanda % 80 – 90 arası NOx indirgemesi sağlamaktadır.

Şekil-3 Üre-SCR Sisteminin devre şeması

NO_x ve Partikül Emiciler (PM)

NOx Emici Katalizörlerin Kullanımı (NAC)
Dizel Oksidasyon Katalistleri (DOC)
Dizel Partikül Filtreleri (DPF)

NO_x Emici Katalizörlerin Kullanımı (NAC)

Gelişimdeki en yeni emisyon kontrol stratejilerinden biridirler. 1990’lı yıllardan itibaren kullanılmaya başlanmıştır. Temel metal oksitlerin ve zengin metal kaplamalarını kullanarak Nitrojen Oksit (NOx) kontrolüne etki ederler. Giren Nitrojen Oksit (NOx) gazı temel metal elemanlar ve oksitler ile tepkimeye girerek nitrojen gazı ve su buharı olarak atılır.

Dizel Oksidasyon Katalistleri (DOC)

Görevi: Dizel oksidasyon katalistleri kirletici maddeleri zararsız gazlara oksidasyon yoluyla çevirir. Aşağıdaki şekilde dizel oksidasyon katalistinin fonksiyonel diyagramı er almaktadır.