Lukuaika: 5 minuuttia
Tarve valvoa autojen päästöjä johti autojen tietokoneistamiseen. Palamisprosessissa syntyy hiilivetyjä, hiilimonoksidia ja typen oksideja, jotka päästetään ilmakehään pakoputkesta. Hiilivetyjä vapautuu myös bensiinin höyrystymisen seurauksena ja auton kampikammiosta. Vuoden 1977 puhdasta ilmaa koskevassa laissa asetettiin raja-arvot autoista peräisin olevien epäpuhtauksien määrälle. Valmistajien vastaus oli tiettyjen epäpuhtauksia rajoittavien laitteiden lisääminen ja itsesäätyvän moottorin luominen. Vuonna 1981 esiteltiin ensimmäiset itsesäätyvät moottorit. Niitä kutsuttiin polttoaineen takaisinkytkentäjärjestelmiksi. Pakojärjestelmään asennettiin happianturi, joka mittasi pakokaasuvirran polttoainepitoisuuden. Sen jälkeen se lähetti signaalin mikroprosessorille, joka analysoi lukeman ja käytti polttoaineseos- tai ilmaseoslaitetta oikean ilma/polttoainesuhteen luomiseksi. Tietokonejärjestelmien kehittyessä ne pystyivät säätämään sytytyskipinän ajoitusta sekä käyttämään muita ajoneuvoon asennettuja päästöjenhallintalaitteita. Tietokone pystyy myös valvomaan ja diagnosoimaan itseään. Jos tietokone havaitsee vian, se varoittaa ajoneuvon kuljettajaa sytyttämällä toimintahäiriön merkkivalon. Samalla tietokone tallentaa vian muistiinsa, jotta teknikko voi myöhemmin hakea vian koodin muodossa, joka auttaa häntä määrittämään asianmukaisen korjauksen. Joitakin yleisimpiä autoihin asennettuja päästöjenvalvontalaitteita ovat:
Katalyyttinen muunnin
Autojen päästöjä valvotaan kolmella tavalla: yksi on edistää täydellisempää palamista, jotta sivutuotteita syntyy vähemmän. Toinen keino on palauttaa liialliset hiilivedyt takaisin moottoriin palamista varten ja kolmas keino on tarjota lisäaluetta hapettumista tai palamista varten. Tätä lisäaluetta kutsutaan katalysaattoriksi. Katalysaattori näyttää äänenvaimentimelta. Se sijaitsee pakojärjestelmässä äänenvaimentimen edessä. Katalysaattorin sisällä on platinasta tai palladiumista valmistettuja pellettejä tai hunajakennoa. Platinaa tai palladiumia käytetään katalysaattorina ( katalysaattori on aine, jota käytetään kemiallisen prosessin nopeuttamiseen). Kun pakokaasussa olevat hiilivedyt tai hiilimonoksidi kulkevat katalysaattorin yli, ne hapettuvat kemiallisesti tai muuttuvat hiilidioksidiksi ja vedeksi. Kun katalysaattori puhdistaa pakokaasua, se kehittää lämpöä. Mitä likaisempi pakokaasu on, sitä kovemmin katalysaattori toimii ja sitä enemmän lämpöä syntyy. Joissakin tapauksissa muuntimen voidaan nähdä hehkuvan liiallisesta kuumuudesta. Jos muunnin työskentelee näin kovaa puhdistaakseen likaisen pakokaasun, se tuhoaa itsensä. Myös lyijypitoinen polttoaine pinnoittaa platinan tai palladiumin ja tekee muuntimesta tehottoman. Tämän vuoksi Yhdysvalloissa kaikki automoottoreihin tarkoitetut polttoaineet ovat nykyään lyijyttömiä.
PCV-venttiili
Kampikammion positiivisen ilmanvaihdon (PCV) tarkoituksena on ottaa kampikammiossa normaalin palamisprosessin aikana syntyvät höyryt ja ohjata ne ilman/polttoaineen imujärjestelmään poltettavaksi palamisen aikana. Nämä höyryt laimentavat ilma/polttoaineseosta, joten niitä on valvottava ja annosteltava huolellisesti, jotta ne eivät vaikuta moottorin suorituskykyyn. Tämä on kampikammion ilmanpoistoventtiilin (PCV) tehtävä. Tyhjäkäynnillä, kun ilman ja polttoaineen seos on hyvin kriittinen, vain vähän höyryjä pääsee imujärjestelmään. Suurilla kierroksilla, kun seos on vähemmän kriittinen ja moottorin paineet ovat suuremmat, imujärjestelmään pääsee enemmän höyryjä. Kun venttiili tai järjestelmä tukkeutuu, höyryt kerääntyvät takaisin ilmansuodatinkoteloon tai pahimmillaan ylipaine työntyy tiivisteiden ohi ja aiheuttaa moottoriöljyvuotoja. Jos käytetään väärää venttiiliä tai järjestelmässä on ilmavuotoja, moottori käy tyhjäkäynnillä karheasti tai pahimmillaan moottoriöljy imetään ulos moottorista.
EGR-venttiili
Pakokaasujen takaisinkierrätysventtiilin (EGR-venttiili) tarkoitus on annostella pieni määrä pakokaasua imujärjestelmään, tämä laimentaa ilma-polttoaineseosta siten, että polttokammiolämpötilaa lasketaan. Liian korkea palotilan lämpötila synnyttää typen oksideja, jotka ovat merkittäviä epäpuhtauksia. Vaikka EGR-venttiili on tehokkain menetelmä typen oksidien hallitsemiseksi, se vaikuttaa jo rakenteeltaan haitallisesti moottorin suorituskykyyn. Moottoria ei ole suunniteltu toimimaan pakokaasulla. Tästä syystä imujärjestelmään tulevan pakokaasun määrää on valvottava ja säädeltävä huolellisesti. Tämä onnistuu useiden sähkö- ja alipainekytkimien sekä ajoneuvon tietokoneen avulla. Koska EGR-toiminta heikentää suorituskykyä laimentamalla ilma/polttoaineseosta, järjestelmä ei salli EGR-toimintaa moottorin ollessa kylmä tai moottorin tarvitessa täyttä tehoa.
Höyrystyssäätimet
Bensiini haihtuu melko helposti. Aiemmin nämä haihtumispäästöt johdettiin ilmakehään. Autojen kaikista HC-päästöistä 20 % on peräisin bensatankista. Vuonna 1970 säädettiin laki, joka kielsi bensatankin höyryjen päästämisen ilmakehään. Tämän saastelähteen poistamiseksi kehitettiin haihtumisen valvontajärjestelmä. Polttoaineen haihtumisen valvontajärjestelmän tehtävänä on ottaa talteen ja varastoida kaasusäiliöstä ja kaasuttimesta peräisin olevat haihtumispäästöt. Polttoainehöyryjen sitomiseen käytetään puuhiilikanisteria. Polttoainehöyryt tarttuvat hiileen, kunnes moottori käynnistetään, ja moottorin alipaineen avulla höyryt voidaan vetää moottoriin, jotta ne voidaan polttaa yhdessä polttoaineen ja ilman seoksen kanssa. Tämä järjestelmä edellyttää suljetun bensatankin täyttökorkin käyttöä. Korkki on niin tärkeä järjestelmän toiminnan kannalta, että korkin testaus on nykyisin sisällytetty monien osavaltioiden päästötarkastusohjelmiin. Ennen vuotta 1970 valmistetut autot päästivät polttoainehöyryjä ilmakehään ilmanputsarin avulla. Nykyään käytetään tiivistettyjä korkkeja ja uudelleen suunniteltuja kaasusäiliöitä. Säiliössä on oltava tilaa, johon höyryt voivat kerääntyä, jotta ne voidaan sitten purkaa hiilikanisteriin. Puhdistusventtiilillä ohjataan höyryjen virtausta moottoriin. Puhdistusventtiiliä käytetään moottorin alipaineella. Yksi yleinen ongelma tässä järjestelmässä on, että puhdistusventtiili menee rikki ja moottorin alipaine imee polttoainetta suoraan imujärjestelmään. Tämä rikastuttaa polttoaineseosta ja likaa sytytystulpat. Useimmissa hiilikanistereissa on suodatin, joka on vaihdettava säännöllisesti. Tämä järjestelmä on tarkistettava, kun polttoainekilometrit laskevat.
Air Injection
Koska yksikään polttomoottori ei ole 100-prosenttisen tehokas, pakokaasussa on aina jonkin verran palamatonta polttoainetta. Tämä lisää hiilivetypäästöjä. Tämän päästölähteen poistamiseksi luotiin ilmaruiskutusjärjestelmä. Palaminen vaatii polttoainetta, happea ja lämpöä. Ilman jotakin näistä kolmesta palaminen ei onnistu. Pakosarjan sisällä on riittävästi lämpöä palamisen tukemiseen, ja jos siihen lisätään happea, palamaton polttoaine syttyy. Tämä palaminen ei tuota tehoa, mutta se vähentää liiallisia hiilivetypäästöjä. Toisin kuin polttokammiossa, tämä palaminen on hallitsematonta, joten jos pakokaasun polttoainepitoisuus on liian suuri, syntyy räjähdyksiä, jotka kuulostavat paukahdukselta. Normaaliolosuhteissa, kuten hidastettaessa, on tilanteita, joissa polttoainepitoisuus on liiallinen. Näissä olosuhteissa ilmaruiskutusjärjestelmä halutaan sulkea. Tämä onnistuu ohjainventtiilin avulla, joka ilmapumpun sulkemisen sijasta ohjaa ilmaa pois pakosarjasta. Koska kaikki tämä tapahtuu sen jälkeen, kun palamisprosessi on päättynyt, tämä on yksi päästöjen valvontajärjestelmä, jolla ei ole vaikutusta moottorin suorituskykyyn. Ainoa tarvittava huolto on ilmapumpun jakohihnan huolellinen tarkastus.