Tento blogový príspevok skúma problém znečistenia ovzdušia z dieselových vozidiel a obmedzenia a potenciál technológie dodatočnej úpravy výfukových plynov na jeho riešenie.
Soul je vždy vzrušujúce miesto. Keď nastúpite na KTX zo stanice Busan, cestujete dve a pol hodiny a vystúpite na stanici v Soule, často vás to prekvapí. Najmä prvá vec, ktorá vám po príchode na stanicu v Soule udrie do oka, je hmlistá, kalná obloha. Len pred tromi hodinami bola obloha v Busane jasná a priehľadná, ale v Soule má často sivastý odtieň. Toto znečistenie ovzdušia pramení z oveľa väčšej populácie a počtu vozidiel v Soule v porovnaní s Busanom. Hoci si obyvatelia Soulu, ktorí sa s touto sivou oblohou stretávajú denne, na ňu už do istej miery zvykli, nie je to len problém Soulu. Zhoršujúca sa kvalita ovzdušia a smog sú už dlho považované za vážne environmentálne problémy, ktorým čelia veľké mestá na celom svete.
Problém znečistenia ovzdušia spôsobeného výfukovými plynmi automobilov je skutočne predmetom spoločenskej diskusie už od začiatku 20. storočia. Napríklad automobilové múzeum na Aljaške vystavuje ochranné pomôcky, ktoré nosili ženy na začiatku 1900. storočia, aby zabránili znečisteniu oblečenia alebo pokožky výfukovými plynmi, čo dokazuje, že znečistenie ovzdušia bolo uznané ako problém už od samého začiatku automobilovej éry. Problém znečistenia ovzdušia spôsobeného automobilmi sa v priebehu času čoraz viac zhoršoval, čo viedlo mnohé krajiny vrátane Spojených štátov a Európy k sprísneniu predpisov týkajúcich sa emisií z vozidiel v modernej dobe.
Najmä obavy týkajúce sa znečistenia ovzdušia sa zintenzívňujú v dôsledku rastúceho dopytu po dieselových motoroch, ktoré produkujú viac znečisťujúcich látok ako benzínové motory. Hoci sa dieselové motory môžu pochváliť vysokou palivovou účinnosťou, prinášajú s sebou kompromis v podobe emisií väčšieho množstva znečisťujúcich látok. V dôsledku toho sa vyvíjajú rôzne zariadenia a technológie na dodatočnú úpravu výfukových plynov na zníženie znečisťujúcich látok z dieselových motorov a ich význam sa čoraz viac uznáva.
Rozdiel medzi dieselovými a benzínovými motormi začína fyzikálnymi vlastnosťami paliva. Relatívne ľahšie zložky z ropy sa klasifikujú ako benzín, zatiaľ čo ťažšie zložky sa stávajú naftou. Hmotnostný rozdiel medzi týmito palivami vedie k rozdielu v ich bodoch varu (teplota, pri ktorej sa odparujú), čo následne určuje spôsob ich vstrekovania do motora. Benzín sa pred vstupom do motora vopred zmieša so vzduchom, kde dochádza k spaľovaniu v rovnomerne premiešanom stave. To umožňuje benzínu dosiahnuť relatívne úplné spaľovanie. Naopak, motorová nafta s vyšším bodom varu vstupuje do motora oddelene od vzduchu. Palivo sa vstrekuje a spaľuje po vháňaní vzduchu pod vysokým tlakom. Tento rozdiel spôsobuje, že dieselové motory emitujú častice paliva, ktoré ešte úplne nereagovali s kyslíkom. Tieto častice sú škodlivé pevné častice (PM), ktoré sú jednou z hlavných látok znečisťujúcich ovzdušie emitovaných dieselovými vozidlami.
Ďalšou znečisťujúcou látkou, ktorú produkujú dieselové motory, sú oxidy dusíka (NOx). Keďže dieselové motory pracujú pri vysokých teplotách a tlakoch, stabilné molekuly dusíka v atmosfére sa spájajú s kyslíkom a tvoria oxidy dusíka. Oxidy dusíka spúšťajú chemické reakcie v atmosfére, ktoré vedú k tvorbe ozónu a jemného prachu. To môže dlhodobo spôsobiť respiračné a kardiovaskulárne ochorenia. Látky, ako sú oxidy dusíka obsiahnuté vo výfukových plynoch vozidiel, sú vo všeobecnosti neviditeľné, a preto sa dajú ľahko prehliadnuť. Keď sa však znečistenie nahromadí, môže v atmosfére spôsobiť smog a viesť k dlhodobým environmentálnym problémom.
Na zmiernenie problémov so znečistením ovzdušia z dieselových vozidiel bolo vyvinutých niekoľko zariadení na dodatočnú úpravu výfukových plynov. Reprezentatívnym zariadením je filter pevných častíc (DPF), ktorý zachytáva pevné častice vo výfukových plynoch prostredníctvom filtra, čím sa milióny častíc emitovaných motorom zredukujú na tisíce. DPF funguje tak, že zachytáva pevné častice vo svojom uzavretom filtri pri vstupe výfukových plynov a umožňuje výstup iba čistým výfukovým plynom. Na zachovanie funkcie tohto filtra je potrebné pravidelne vykonávať proces „regenerácie“. Ten zahŕňa zvyšovanie vnútornej teploty, aby sa spálili nahromadené pevné častice. Hoci takéto zariadenia dokážu účinne znížiť množstvo pevných častíc, zanedbanie údržby filtra môže spôsobiť jeho upchatie, čo môže viesť k zvýšeným emisiám znečisťujúcich látok. Preto je nevyhnutná dôkladná správa.
Ďalším zariadením na dodatočnú úpravu výfukových plynov je systém recirkulácie výfukových plynov (EGR). EGR recirkuluje časť výfukových plynov späť do spaľovacej komory motora, čím sa znížia teploty spaľovania, čím sa potláča tvorba oxidov dusíka (NOx). Hoci EGR znižuje emisie NOx, má nevýhodu, že môže ovplyvniť účinnosť motora. Okrem toho bol vyvinutý systém selektívnej katalytickej redukcie (SCR) na chemickú neutralizáciu oxidov dusíka. SCR zvyšuje účinnosť čistenia výfukových plynov vstrekovaním materiálu obsahujúceho redukčné činidlo, ktoré rozkladá oxidy dusíka vo výfukových plynoch na vodu a dusík. Túto technológiu obzvlášť široko používajú európski výrobcovia automobilov, ako sú Mercedes-Benz a BMW.
Prítomnosť týchto zariadení na dodatočnú úpravu výfukových plynov však nerieši všetky problémy. Systémy dodatočnej úpravy výfukových plynov v automobiloch fungujú správne iba nad určitou teplotou. Počas krátkych jázd alebo opakovanej jazdy nízkou rýchlosťou v mestských oblastiach nemusia efektívne fungovať. Napríklad väčšina znečisťujúcich látok sa intenzívne emituje približne do 10 minút po naštartovaní motora, čo je obdobie, kedy systémy dodatočnej úpravy výfukových plynov často nemôžu efektívne fungovať. Okrem toho majú niektoré zariadenia na dodatočnú úpravu výfukových plynov problémy, ako je zvyšovanie spotreby paliva alebo potenciálne spôsobovanie tvorby iných znečisťujúcich látok, čo znamená, že je potrebné vyriešiť mnoho problémov.
S rastúcimi obavami zo znečistenia ovzdušia sa celosvetovo sprísňujú predpisy týkajúce sa emisií výfukových plynov z automobilov, čo vedie k aktívnemu technologickému vývoju na zníženie znečisťujúcich látok. Zlepšenie technológie, ktorá zabezpečí, aby systémy dodatočnej úpravy výfukových plynov vznetových motorov udržiavali konzistentnú účinnosť a stabilitu za rôznych jazdných podmienok, zostane kritickou výzvou. Aby sa ďalšej generácii zachovalo lepšie životné prostredie, automobilový priemysel si vyžaduje vývoj vylepšených zariadení na znižovanie emisií a inovatívnych technológií. To postupne prispeje k zabezpečeniu čistejšieho ovzdušia v našom každodennom živote.
