NOx-kibocsátás

A NOx-kibocsátás nitrogén-oxidokat jelent, elsősorban nitrogén-monoxidot és nitrogén-dioxidot, amelyek akkor keletkeznek, amikor a levegő magas hőmérsékleten ég el a motor belsejében. A levegő nagyjából hetvennyolc százaléka nitrogén, és bár a nitrogén rendes körülmények között közömbös, az égés erős hőhatása és nyomása felbontja a nitrogén- és oxigénmolekulák erős kötéseit, lehetővé téve egyesülésüket. A NOx gyűjtőfogalmat azért használják, mert a két vegyület a légkörben egymásba alakul, és együtt szabályozzák őket.

A NOx képződésének meghatározó feltétele a hőmérséklet. Minél forróbb az égés, annál több NOx keletkezik, ami nehéz helyzetbe hozza a mérnököket, mivel a magas égési hőmérséklet egyúttal javítja a hőhatásfokot és csökkenti az egyéb szennyezőanyagokat is. Ez a kompromisszum a modern motor- és kipufogórendszer-tervezés középpontjában áll, és magyarázza, miért növelheti olykor a NOx-csökkentés a fogyasztást vagy a koromképződést.

A szén-dioxiddal ellentétben a NOx nem elsősorban üvegházhatású gáz, hanem helyi légszennyező anyag. A nitrogén-dioxid izgatja a légutakat, súlyosbítja az asztmát és egyéb légúti betegségeket, a nitrogén-oxidok pedig hozzájárulnak a talaj közeli ózon és a fotokémiai szmog kialakulásához, valamint a savas esőhöz és a légköri szállópor-homályhoz. Káros hatásuk a sűrű városi forgalomban érezhető a leginkább, ezért került a NOx a környezetvédelmi zónák és a belvárosi korlátozások középpontjába.

Különösen aggályosak a dízelmotorok, mert sovány keverékű, magas hőmérsékletű égésük eleve több NOx-ot termel, mint a benzinmotoroké, miközben jó szén-dioxid-értékeket ad. Ez a feszültség a dieselgate néven elhíresült ügyben vált hírhedtté, amikor kiderült, hogy egyes járműveket úgy terveztek, hogy felismerjék a laboratóriumi vizsgálatot, és csak akkor csökkentsék a NOx-kibocsátást, az úton viszont sokkal többet bocsássanak ki. A botrány felgyorsította az úton végzett valós vezetési kibocsátás (RDE) vizsgálatára való áttérést.

A NOx szabályozása kettős stratégián alapul. A folyamat elején a kipufogógáz-visszavezetés a közömbös kipufogógáz egy részét visszavezeti a hengerekbe, csökkentve a csúcsos égési hőmérsékletet, és így már a forrásnál visszaszorítva a NOx képződését. A folyamat végén a szelektív katalitikus redukció karbamidoldatot, kereskedelmi nevén AdBlue-t fecskendez a kipufogóba, ahol az ammóniát szabadít fel, amely egy katalizátoron ártalmatlan nitrogénné és vízzé alakítja a NOx-ot. Egyes motorokon a sovány keverékű NOx-csapdák töltenek be hasonló szerepet.

A NOx tehát közvetlenül kapcsolódik az utókezelő technológiák egy csoportjához, nevezetesen az SCR-hez, az AdBlue-hoz és az EGR-hez, valamint az Euro kibocsátási normák szabályozási kereteihez, amelyek közül az Euro 6 szabja a jelenlegi legszigorúbb határértékeket. Megfelelő kezelése az egyik központi kihívás abban, hogy a belső égésű motorok elfogadhatóak maradjanak a modern városokban.