Euro1, Euro2, Euro3, Euro4 motorlarının konstrüktif açıdan incelenmesi 2000485030 Volkan KAHRAMAN 2001485010 Deniz BİLDİRİCİ

Avrupa Birliği’nde emisyon gereksinimleri hafif taşıtlar için 1970’li yıllar öncesinde ve ağır taşıtlar içinde 1980’li yılların sonlarında doğmuştur. Birleşmiş Milletler ve bazı Avrupa ülkelerinin benzeşmeleriyle, AB son olarak benzinli araçlarda katalitik konverterlerin kullanımını yeterince katı kurallar koyarak zorunlu hale getirmiştir. AB’nin getirdiği standartlardan önce, belirli bir emisyon kuralına uymadan üretilen motorlara Noneuro (Euro standartları öncesi) motor denmektedir. Daha sonraları ise getirilen sınırlamalar sonucu 1992-1993 yılları arasında EuroI, 1995-1996 yılları arasında EuroII, 2000 yılında EuroIII, 2005 yılında EuroIV standartlarına geçilmiştir. 2008 yılında EuroV ve 2010 yılında da EuroVI sınırlamasına geçilmesi planlanmıştır.

Egzoz emisyon gereksinimleri şu an için dört grup bileşiği düzenlemektedir. Bunlar; -Nitrojen oksitler (NOx), -Hidrokarbonlar (HC), -Karbon monoksit (CO), -Partiküllerdir (PM). Bu limitler aşağıdaki gibidir;

Tablo 1.1 Hafif taşıtlar için AB standartları Hafif ve ağır taşıtlardaki emisyon standartlarının sayısal değerleri Tablo 1.1 ve Tablo 1.2’de gösterildiği gibidir. Tablo 1.1 Hafif taşıtlar için AB standartları Hafif Taşıtlar PM (mg/km) NOx (g/km) HC (g/km) HC+NOx (g/km) Dizel Benzinli Euro 1 140 - 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 0.05

Tablo 1.2 Ağır taşıtlar için AB standartları 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 Euro VI 0.05 2/3 Bu standartlardaki emisyon limitlerine ulaşmak için motora çeşitli eklemeler yapılması, farklı bileşimdeki yakıtların kullanılması ve egzoz gazlarının farklı dönüştürmelere uğratılması yoluna gidilmiştir

BENZİNLİ ARAÇLARDA EURO EMİSYON STANDARTLARI VE GEREKLİ UYGULAMALAR Emisyon kontrolsüz bir benzinli motor, büyük emisyonlarda nitrojen oksit ve yanmamış hidrokarbon üretir. Üreticilerin bu üst derece emisyon gereksinimlerini elde etmek için yaygın olarak kullandıkları teknoloji üç yollu katalitik konverterdir. Konverterler AB ülkelerinde 1990’dan sonra üretilen tüm araçlarda kullanılmıştır.

Konverterin yapısı: Üç yollu katalitik konverter, ince bir film tabakası halinde metallerle kaplanmış, mikroskobik derecede küçük kanalları içeren seramik malzemeden oluşmuştur. Egzoz gazları konverterden geçtikçe, HC ve CO oksijen tarafından oksitlenir. Bu olay 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 gözlenilmiştir, Genel çalışma yüklerinde, % 10 azalma olduğu saptanılmıştır.

DİZEL ARAÇLARDA EURO EMİSYON STANDARTLARI VE GEREKLİ UYGULAMALAR 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 Yakıt enjeksiyon sistemi özellikleri hava ile yakıtın karışması ve yanmasına etkir. Bunun için enjektör delik çapı küçültülerek,ü püskürtme süresi uzatılmakta bu sayede yakıt ile hava daha iyi karışacağından daha iyi yanma elde edilmektedir.

Egzoz Gazları Resirkülasyonu (EGR) Yanma sırasında oluşan NOX miktarı büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Yanma odası içindeki karışımın egzoz gazları ile seyreltilmesi sonucu yanma sonu sıcaklıkları, dolayısıyla üretilen 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.

EGR valf

EGR şeması:

EGR Oranına Bağlı Olarak NOx Değişimi

Egzoz gazı resirkülasyonunun (EGR) iki etkisi bulunmaktadır; 1. Silindir içine geri dönen egzoz gazlan yanma sonu sıcaklığını düşürmektedir. 2. İçeri giren taze Hava/Yakıt miktarını azaltmaktadır. Emme manifolduna giren Hava/Yakıt karışımına direkt olarak etki eden bu egzoz gazları motor gücünü ve NOx miktarım düşürmektedir ve de özgül yakıt tüketimini artırmaktadır.

Seçici Katalitik İndirgeme (SCR) SCR, 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: *HC-SCR : NOx indirgeyicisi HC’dir *Üre-SCR : indirgeyici etmen ürenin ürettiği amonyaktır. SCR sistemi egzoz emisyonlarında % 90 HC ,CO ve partikül indirgenmesi sağlarken aynı zamanda % 80 – 90 arası NOx indirgemesi sağlamaktadır.

Üre-SCR Sisteminin devre şeması

NOx ve Partikül(PM) Emiciler: NOx Emici Katalizörlerin Kullanımı (NAC) Dizel Oksidasyon Katalistleri (DOC) Dizel Partikül Filtreleri (DPF)

NOx Emici Katalizörlerin Kullanımı (NAC) Gelişimdeki en yeni emisyon kontrol stratejilerinden biridirler. 90’lı yıllardan itibaren kullanılmaya başlanmıştır. Temel metal oksitlerin ve zengin metal kaplamalarını kullanarak NOx kontrolüne etki ederler. Giren NOx gazı temel metal elemanlar ve oksitler ile tepkimeye girerek nirtojen gazı ve su buharı olarak atılır.

Dizel Oksidasyon Katalistleri (DOC) Dizel oksidasyon katalistleri kirletici maddeleri zararsız gazlara oksidasyon yoluyla çevirir.

Dizel Partikül Filtreleri (DPF) Dizel partikül filtreleri, dizel kaynaklı partikül emisyonlarının Euro 3 emisyon standartlarına getirilmesinde temel etkendir.