Емисии на азотни оксиди (NOx)

Емисиите на NOx са азотни оксиди, главно азотен оксид и азотен диоксид, образувани при изгарянето на въздуха при висока температура вътре в двигателя. Въздухът е около седемдесет и осем процента азот и макар азотът обикновено да е инертен, силната топлина и налягане при горенето разкъсват здравите връзки в молекулите на азота и кислорода и им позволяват да се съединят. Събирателният термин NOx се използва, защото двете съединения преминават едно в друго в атмосферата и се регулират заедно.

Определящото условие за образуването на азотни оксиди е температурата. Колкото по-горещо е горенето, толкова повече NOx се образува, което поставя инженерите в трудно положение, защото високите температури на горене обикновено подобряват и топлинната ефективност, и намаляват други замърсители. Този компромис стои в основата на голяма част от съвременното проектиране на двигатели и изпускателни системи и обяснява защо мерките за намаляване на NOx понякога могат да повишат разхода на гориво или саждите.

За разлика от въглеродния диоксид, азотните оксиди не са парников газ от първостепенно значение, а замърсител на местното качество на въздуха. Азотният диоксид дразни дихателните пътища и обостря астмата и други дихателни състояния, а азотните оксиди допринасят за образуването на приземен озон и фотохимичен смог, както и за киселинния дъжд и за частиците в мъглата. Вредата им се усеща най-остро в плътния градски трафик, поради което NOx стана във фокуса на зоните с чист въздух и ограниченията в центровете на градовете.

Дизеловите двигатели са особен повод за тревога, защото тяхното горене с излишък на въздух и при висока температура по своята същност произвежда повече азотни оксиди от бензиновите двигатели, дори когато дава добри стойности за въглероден диоксид. Това напрежение стана прословуто по време на така наречената афера дизелгейт, когато се разкри, че някои автомобили са били проектирани да разпознават лабораторния тест и да намаляват изхвърляния NOx само при тези условия, а да отделят много повече по пътя. Скандалът ускори преминаването към изпитване на реалните емисии при шофиране.

Контролът над азотните оксиди почива на двупосочна стратегия. На входа рециркулацията на отработени газове връща част от инертните газове обратно в цилиндрите, понижавайки пиковата температура на горене и така потискайки образуването на NOx още при източника. На изхода селективната каталитична редукция впръсква карбамиден разтвор, продаван под името AdBlue, в изпускателната система, където той отделя амоняк, който превръща азотните оксиди в безвреден азот и вода над катализатор. Уловителите на NOx изпълняват сходна роля при някои двигатели.

Затова азотните оксиди се свързват пряко с група технологии за последваща обработка, а именно SCR, AdBlue и рециркулацията на отработени газове, както и с регулаторната рамка на нормите Euro, при които Euro 6 налага най-строгите текущи ограничения. Доброто им управление е едно от централните предизвикателства, за да бъдат двигателите с вътрешно горене приемливи в съвременните градове.