Zararlı Egzoz Gazları Nedir?

Zararlı egzoz gazları, içten yanmalı motorlarda yakıtın yanması sonucunda oluşan ve egzoz sistemi aracılığıyla atmosfere salınabilen kirleticilerdir. Benzinli ve dizel motorlarda oluşan egzoz emisyonlarının miktarı; yakıt türüne, hava-yakıt oranına, yanma sıcaklığına, motorun çalışma durumuna ve emisyon kontrol sistemlerinin verimine bağlı olarak değişir.

Araçlardan kaynaklanan egzoz emisyonları hava kalitesini ve insan sağlığını olumsuz etkileyebilir. Bunun yanında karbondioksit (CO₂) gibi sera gazları iklim değişikliğine katkıda bulunur. Modern araçlarda zararlı emisyonları azaltmak amacıyla katalitik konvertör, EGR, dizel partikül filtresi (DPF), SCR ve yakıt buharı kontrolü gibi farklı emisyon sistemleri kullanılmaktadır.

Şimdi araç egzozundan çıkabilen başlıca kirleticileri, nasıl oluştuklarını ve insan sağlığı ile çevre üzerindeki etkilerini inceleyelim.

Zararlı Egzoz Gazları Nelerdir?

İçten yanmalı motorların egzozunda bulunan başlıca kirleticiler şunlardır:

• CO – Karbon monoksit
• HC – Yanmamış hidrokarbonlar
• NOx – Azot oksitler
• SO₂ – Kükürt dioksit
• PM – Partikül madde

Bunların yanında egzoz gazında karbondioksit (CO₂), su buharı, azot ve farklı oranlarda başka bileşikler de bulunabilir. Emisyonların miktarı motor ve çalışma koşullarına göre değiştiğinden bütün araçlar için geçerli tek bir egzoz gazı oranı vermek doğru değildir.

CO (Karbon Monoksit) Nedir?

Karbon monoksit (CO), karbon içeren yakıtların yeterli oksijen bulunmadan tam olarak yanamaması sonucunda oluşabilen renksiz ve kokusuz zehirli bir gazdır. Benzinli motorlarda zengin hava-yakıt karışımı CO emisyonunun yükselmesine neden olabilir.

Karbon monoksit solunduğunda kandaki hemoglobine bağlanarak vücudun oksijen taşıma kapasitesini azaltır. Yüksek miktarda CO’ya maruz kalmak ciddi zehirlenmelere ve ölüme neden olabilir.

Bu nedenle kapalı bir ortamda uygun egzoz tahliye sistemi bulunmadan içten yanmalı motor çalıştırılmamalıdır.

Modern motorlarda hava-yakıt oranı elektronik olarak kontrol edilir. Motor kontrol ünitesi sensörlerden aldığı bilgiler doğrultusunda yakıt miktarını düzenler. Bu sistemlerin temel yapısını Yakıt Enjeksiyon Sistemleri konusunda inceleyebilirsiniz.

Egzozdan Fazla CO Çıkmasının Nedenleri

Egzoz gazındaki karbon monoksit miktarının normalden yüksek çıkmasına neden olabilecek başlıca durumlar şunlardır:

• Hava-yakıt karışımının gereğinden zengin olması
• Yakıt enjeksiyon sistemindeki arızalar
• Hava girişinin kısıtlanması
• Kirli veya tıkalı hava filtresi
• Motor sensörlerinden hatalı bilgi gelmesi
• Ateşleme ve yanma problemleri
• Yakıt basıncı veya enjektörlerle ilgili sorunlar
• Katalitik konvertörün görevini yeterince yerine getirememesi

Kirli bir hava filtresi motora giren hava miktarını etkileyebilir. Hava filtresinin görevi ve kontrolü hakkında Motorlarda Hava Filtresi konusundan bilgi alabilirsiniz.

HC (Yanmamış Hidrokarbonlar) Nedir?

Hidrokarbon (HC) emisyonları, yakıtın tamamen yanmadan egzozdan atılan hidrokarbon bileşiklerini ifade eder. Yanma odasının bazı bölgelerinde yanmanın tamamlanamaması, ateşleme hataları veya hava-yakıt karışımındaki problemler HC emisyonlarının yükselmesine neden olabilir.

Benzinli motorlarda yakıt buharlarının atmosfere kaçmasını azaltmak amacıyla buharlaşma emisyonu kontrol sistemleri kullanılır. Yakıt deposunda oluşan buharlar uygun sistemlerde depolanarak belirli çalışma koşullarında motora gönderilir ve yakılır.

Egzoz Gazında HC Neden Yüksek Çıkar?

• Ateşleme sistemindeki arızalar
• Eskimiş, kirlenmiş veya uygun olmayan bujiler
• Ateşleme bobini arızaları
• Yanma kesilmesi (misfire)
• Enjektör veya yakıt sistemi sorunları
• Emme sisteminde hava kaçakları
• Uygun olmayan hava-yakıt oranı
• Düşük kompresyon veya mekanik motor problemleri
• Supap ve zamanlama sistemi problemleri

Ateşleme sistemindeki bir problem yakıtın silindir içerisinde tamamen yanmamasına ve HC değerinin yükselmesine neden olabilir. Ateşleme bobinlerinin kontrol yöntemlerini Ateşleme Bobinlerinin Kontrolü konusunda inceleyebilirsiniz.

Supapların ve supap mekanizmasının çalışma durumu da silindirin dolması, boşalması ve yanmanın verimli gerçekleşmesi açısından önemlidir. Ayrıntılı bilgi için Supap Sistemi ve Çalışması konusuna bakabilirsiniz.

NOx (Azot Oksitler) Nedir?

NOx, yanma sırasında özellikle yüksek sıcaklık koşullarında havadaki azot ve oksijenin reaksiyona girmesi sonucunda oluşan azot oksitlerin genel adıdır.

NOx oluşumu motorun yanma sıcaklığı, hava-yakıt oranı, yükü, ateşleme veya enjeksiyon zamanlaması ve diğer çalışma koşullarıyla yakından ilişkilidir.

Azot oksitler hava kirliliğine katkıda bulunur, solunum sistemini olumsuz etkileyebilir ve atmosferde gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar sonucunda yer seviyesindeki ozon ve fotokimyasal smog oluşumunda rol oynayabilir.

Motorlarda NOx emisyonlarının azaltılmasında araç tipine göre EGR ve egzoz son işlem sistemlerinden yararlanılabilir. Modern araçlarda kullanılan bu sistemler Emisyon Sistemleri içerisinde önemli bir yere sahiptir.

SO₂ (Kükürt Dioksit) Nedir?

Kükürt dioksit (SO₂), yakıtta bulunan kükürdün yanması sonucunda oluşabilir. Araç kaynaklı SO₂ emisyonunun miktarı büyük ölçüde kullanılan yakıtın kükürt içeriğine bağlıdır.

Günümüzde karayolu yakıtlarında kükürt miktarının sınırlandırılması, geçmişteki yüksek kükürtlü yakıtlara göre araçlardan kaynaklanan SO₂ emisyonlarının önemli ölçüde azaltılmasını sağlamıştır. Bu nedenle eski kaynaklarda yer alan “dizel yakıtta benzinin iki katı kükürt vardır” gibi sabit oranlar günümüzde genel bir kural olarak kullanılamaz.

Kükürt dioksit solunum yollarını olumsuz etkileyebilir. Atmosferde gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar sonucunda sülfat bileşiklerinin ve asidik çökelmenin oluşumuna da katkıda bulunabilir.

Egzoz Gazlarında Kurşun Bulunur mu?

Geçmişte benzinin oktan sayısını yükseltmek amacıyla tetraetil kurşun gibi kurşun bileşikleri kullanılmış ve bu durum motorlu taşıtları önemli bir kurşun emisyonu kaynağı hâline getirmiştir.

Ancak karayolu araçlarında kullanılan benzinde kurşun katkılarının kullanımı dünya genelinde büyük ölçüde sona ermiştir. Bu nedenle kurşun (Pb), günümüzde standart kurşunsuz benzin kullanan modern otomobillerin temel egzoz kirleticilerinden biri olarak değerlendirilmemelidir.

Bununla birlikte kurşun toksik bir ağır metaldir ve geçmişte kurşunlu yakıtların yaygın kullanımı çevre ve insan sağlığı açısından önemli bir kirlilik kaynağı oluşturmuştur.

Partikül Madde (PM) Nedir?

Partikül madde (PM), egzoz gazı içerisinde bulunan çok küçük katı ve sıvı parçacıkların genel adıdır. Özellikle dizel motorlar partikül emisyonları açısından tarihsel olarak önemli bir kaynak olmakla birlikte, partikül oluşumu yalnızca dizel motorlarla sınırlı değildir.

Partiküllerin yapısında kurum, organik bileşikler ve farklı yanma ürünleri bulunabilir. Çok küçük partiküller solunum sisteminin derin bölgelerine ulaşabildiği için insan sağlığı açısından önem taşır.

Modern dizel araçlarda partikül emisyonlarını azaltmak amacıyla dizel partikül filtresi (DPF) gibi egzoz son işlem sistemleri kullanılmaktadır.

CO₂ (Karbondioksit) Zararlı Egzoz Gazı mıdır?

Karbondioksit (CO₂), karbon içeren yakıtların yanması sonucunda oluşan başlıca ürünlerden biridir. CO₂, karbon monoksit gibi akut zehirli bir egzoz gazı olarak değerlendirilmez; ancak atmosferde biriken önemli bir sera gazıdır ve iklim değişikliğine katkıda bulunur.

Bir aracın yakıt tüketimi arttıkça, kullanılan yakıt türü ve miktarına bağlı olarak CO₂ emisyonu da genel olarak artar. Bu nedenle yakıt tüketiminin azaltılması aynı zamanda aracın kullanımından kaynaklanan CO₂ emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olur.

Zararlı Egzoz Gazları Nasıl Azaltılır?

Araç egzoz emisyonlarının azaltılması yalnızca motor ayarıyla sağlanmaz. Modern araçlarda motor yönetim sistemi ve egzoz son işlem sistemleri birlikte çalışır.

Egzoz emisyonlarının kontrol altında tutulmasına yardımcı olan başlıca uygulamalar şunlardır:

• Hava-yakıt karışımının doğru kontrol edilmesi
• Yakıt enjeksiyon sisteminin düzgün çalışması
• Ateşleme sisteminin bakımlı olması
• Hava filtresinin uygun durumda olması
• Motor sensörlerinin doğru çalışması
• Katalitik konvertörün görevini yerine getirmesi
• EGR sisteminin doğru çalışması
• Dizel partikül filtresinin (DPF) uygun durumda olması
• SCR gibi egzoz son işlem sistemlerinin doğru çalışması
• Motorun mekanik durumunun ve zamanlamasının uygun olması

Motor yönetim sistemi; hava miktarı, sıcaklık, motor devri, gaz pedalı konumu ve egzozla ilgili çeşitli sensörlerden aldığı bilgileri değerlendirir. Bu sensörlerin yapısı ve kontrol yöntemleri için Motorda Kullanılan Sensörler konusunu inceleyebilirsiniz.

Otomobillerde Hava Kirliliğinin Kaynakları

İçten yanmalı motorlarda yakıt ve hava yanma odasında reaksiyona girerek çeşitli yanma ürünleri oluşturur. Egzoz gazının bileşimi motorun türüne, yakıtına, çalışma koşullarına ve emisyon kontrol sistemlerine göre değişir.

Bu nedenle egzoz gazının sabit olarak “%99 zararsız, %1 zararlı” şeklinde tanımlanması doğru değildir. Benzer şekilde bütün motorların 12:1 ile 17:1 arasında aynı hava-yakıt oranlarında çalıştığını söylemek de modern motor teknolojilerini doğru biçimde açıklamaz.

Benzinli, dizel ve diğer içten yanmalı motorlarda kullanılan yanma stratejileri farklıdır. Motor kontrol sistemi çalışma koşullarına göre yakıt miktarını ve diğer motor parametrelerini sürekli olarak düzenleyebilir.

Egzoz Emisyonlarının Çevreye ve İnsan Sağlığına Etkileri

Motorlu taşıtlardan kaynaklanan CO, NOx, hidrokarbonlar ve partikül maddeler hava kalitesini olumsuz etkileyebilir. Bu kirleticilere uzun süre veya yüksek miktarda maruz kalmak özellikle solunum ve kalp-damar sistemi açısından sağlık risklerini artırabilir.

CO₂ ise doğrudan aynı tür toksik kirletici olmamasına rağmen sera gazı etkisi nedeniyle iklim değişikliği açısından önemlidir. Bu nedenle modern emisyon politikalarında hem insan sağlığını etkileyen kirleticilerin hem de sera gazı emisyonlarının azaltılması hedeflenmektedir.

Egzoz Emisyon Standartları Neden Önemlidir?

Motorlu araçlardan atmosfere bırakılabilecek kirleticileri sınırlandırmak amacıyla farklı ülkelerde egzoz emisyon standartları uygulanır. Bu standartlar araç üreticilerinin motor yönetimi ve egzoz son işlem teknolojilerini geliştirmesinde önemli rol oynar.

Euro emisyon sınıfları ve emisyon sınırlarının gelişimi hakkında ayrıntılı bilgi için Egzoz Emisyon Standartları konusunu inceleyebilirsiniz.

Egzoz emisyonları, motor yönetimi ve diğer otomotiv teknolojileriyle ilgili teknik eğitim içeriklerine MotorDersi ana sayfasından ulaşabilirsiniz.