Leestijd: 5 minuten
De noodzaak om de emissies van auto’s te controleren gaf aanleiding tot de automatisering van de auto. Bij het verbrandingsproces ontstaan koolwaterstoffen, koolmonoxide en stikstofoxiden, die via de uitlaatpijp in de atmosfeer worden uitgestoten. Er worden ook koolwaterstoffen uitgestoten als gevolg van de verdamping van benzine en uit het carter van de auto. De Clean Air Act van 1977 stelde grenzen aan de hoeveelheid van elk van deze verontreinigende stoffen die door een auto mocht worden uitgestoten. Het antwoord van de fabrikanten was de toevoeging van bepaalde voorzieningen om vervuiling tegen te gaan en de ontwikkeling van een zelfregelende motor. In 1981 kwamen de eerste van deze zelfregelende motoren. Ze werden “feedback fuel control systems” genoemd. Een zuurstofsensor werd in het uitlaatsysteem geïnstalleerd en meet het brandstofgehalte van de uitlaatgassen. De sensor stuurt dan een signaal naar een microprocessor, die de meting analyseert en een brandstofmengsel of luchtmengsel in werking stelt om de juiste lucht/brandstofverhouding te verkrijgen. Naarmate de computersystemen zich verder ontwikkelden, konden zij het ontstekingsvonkmoment aanpassen en de andere emissiecontroles bedienen die op het voertuig waren geïnstalleerd. De computer is ook in staat om zichzelf te controleren en te diagnosticeren. Als er een fout wordt geconstateerd, waarschuwt de computer de bestuurder van het voertuig door een storingslampje te laten branden. De computer zal tezelfdertijd de fout in zijn geheugen registreren, zodat een technicus op een latere datum die fout in de vorm van een code kan terugwinnen die hen zal helpen de juiste reparatie bepalen. Enkele van de meer populaire emissiebeheersingsapparaten die op de auto worden geïnstalleerd zijn: EGR VALVE, CATALYTIC CONVERTER, AIR PUMP, PCV VALVE, CHARCOAL CANISTER.
Catalytic Converter
Automotive emissies worden gecontroleerd op drie manieren, een is het bevorderen van een meer volledige verbranding, zodat er minder bijproducten. De tweede manier is het terugvoeren van overtollige koolwaterstoffen in de motor voor verbranding en de derde manier is het creëren van een extra gebied waar oxidatie of verbranding kan plaatsvinden. Dit extra gebied wordt een katalysator genoemd. De katalysator lijkt op een uitlaatdemper. Hij bevindt zich in het uitlaatsysteem vóór de knalpot. Binnenin de katalysator bevinden zich korrels of een honingraat van platina of palladium. Het platina of palladium wordt gebruikt als katalysator (een katalysator is een stof die wordt gebruikt om een chemisch proces te versnellen). Wanneer koolwaterstoffen of koolmonoxide in de uitlaat over de katalysator worden geleid, worden ze chemisch geoxideerd of omgezet in kooldioxide en water. Terwijl de katalysator werkt om de uitlaatgassen te reinigen, ontwikkelt hij warmte. Hoe vuiler de uitlaatgassen, hoe harder de katalysator werkt en hoe meer warmte er wordt ontwikkeld. In sommige gevallen kan men zien dat de convertor gloeit door de overmatige hitte. Als de converter zo hard werkt om een vuile uitlaat schoon te maken, zal hij zichzelf vernietigen. Ook loodhoudende brandstof zal een coating op het platina of palladium leggen en de convertor ineffectief maken. Dit is de reden waarom, in de U.S.A., alle brandstoffen voor automotoren nu ongelood zijn.
PCV Valve
Het doel van het positieve carterventilatie (PCV) systeem, is om de dampen die in het carter ontstaan tijdens het normale verbrandingsproces op te vangen, en ze om te leiden naar het lucht/brandstof inlaatsysteem om verbrand te worden tijdens de verbranding. Deze dampen verdunnen het lucht/brandstofmengsel, zodat ze zorgvuldig moeten worden gecontroleerd en gedoseerd om de prestaties van de motor niet te beïnvloeden. Dit is de taak van de positieve carterventilatie (PCV) klep. Bij stationair toerental, wanneer het lucht/brandstofmengsel zeer kritisch is, wordt slechts een klein beetje van de dampen in het inlaatsysteem toegelaten. Bij hoge toerentallen, wanneer het mengsel minder kritisch is en de druk in de motor hoger is, worden meer dampen in het inlaatsysteem toegelaten. Wanneer de klep of het systeem verstopt is, zullen de dampen terugstromen in het luchtfilterhuis of, in het ergste geval, zal de overdruk de dichtingen voorbij duwen en motorolielekken veroorzaken. Als de verkeerde klep wordt gebruikt of het systeem heeft luchtlekken, de motor zal stationair draaien, of in het ergste geval, motorolie zal uit de motor worden gezogen.
EGR Klep
Het doel van de uitlaatgasrecirculatie klep (EGR) is om een kleine hoeveelheid uitlaatgas in het inlaatsysteem te doseren, dit verdunt het lucht/brandstof mengsel om zo de verbrandingskamertemperatuur te verlagen. Een te hoge verbrandingskamertemperatuur leidt tot stikstofoxiden, een belangrijke verontreinigende stof. Hoewel de EGR-klep de meest doeltreffende methode is om stikstofoxiden onder controle te houden, heeft hij door zijn ontwerp zelf een nadelige invloed op de motorprestaties. De motor is niet ontworpen om op uitlaatgassen te lopen. Daarom moet de hoeveelheid uitlaatgas die het inlaatsysteem binnenkomt, zorgvuldig worden bewaakt en geregeld. Dit gebeurt via een reeks elektrische en vacuümschakelaars en de boordcomputer. Aangezien EGR de prestaties vermindert door verdunning van het lucht/brandstofmengsel, staat het systeem geen EGR-werking toe wanneer de motor koud is of wanneer de motor vol vermogen nodig heeft.
Evaporative Controls
Gasoline verdampt vrij gemakkelijk. In het verleden werden deze verdampingsemissies in de atmosfeer geloosd. 20% van alle HC-emissies van auto’s komen uit de benzinetank. In 1970 werd wetgeving aangenomen die het afblazen van benzinedampen in de atmosfeer verbood. Er werd een verdampingscontrolesysteem ontwikkeld om deze bron van vervuiling uit te schakelen. De functie van het verdampingscontrolesysteem is het opvangen en opslaan van verdampingsemissies uit de benzinetank en de carburateur. Een houtskoolfilter wordt gebruikt om de brandstofdampen op te vangen. De brandstofdampen blijven aan de houtskool hangen tot de motor wordt gestart en het motorvacuüm kan worden gebruikt om de dampen in de motor te trekken, zodat zij samen met het brandstof/luchtmengsel kunnen worden verbrand. Dit systeem vereist het gebruik van een verzegelde benzinetankvuldop. Deze dop is zo belangrijk voor de werking van het systeem, dat een test van de dop nu wordt geïntegreerd in veel staatsemissie-inspectieprogramma’s. Auto’s van vóór 1970 lieten brandstofdampen ontsnappen in de atmosfeer door het gebruik van een ontluchte tankdop. Tegenwoordig worden, met het gebruik van verzegelde doppen, opnieuw ontworpen gastanks gebruikt. De tank moet voldoende ruimte hebben om de dampen op te vangen, zodat ze kunnen worden afgevoerd naar de koolstofhouder. Een spoelklep wordt gebruikt om de dampstroom naar de motor te regelen. De spoelklep wordt bediend door het motorvacuüm. Een veel voorkomend probleem met dit systeem is dat de spoelklep slecht gaat en het motorvacuüm rechtstreeks brandstof in het inlaatsysteem trekt. Dit verrijkt het brandstofmengsel en vervuilt de bougies. De meeste houtskoolblikken hebben een filter dat periodiek moet worden vervangen. Dit systeem moet worden gecontroleerd wanneer het brandstofverbruik daalt.
Luchtinjectie
Omdat geen enkele interne verbrandingsmotor 100% efficiënt is, zal er altijd wat onverbrande brandstof in de uitlaat zitten. Dit verhoogt de uitstoot van koolwaterstoffen. Om deze bron van emissies te elimineren werd een luchtinjectiesysteem gecreëerd. Verbranding vereist brandstof, zuurstof en warmte. Zonder een van deze drie kan er geen verbranding plaatsvinden. In het uitlaatspruitstuk is er voldoende warmte om de verbranding te ondersteunen, als we wat zuurstof inbrengen dan zal de onverbrande brandstof ontbranden. Deze verbranding levert geen vermogen op, maar vermindert wel de uitstoot van koolwaterstoffen. Anders dan in de verbrandingskamer, is deze verbranding ongecontroleerd, dus als de brandstofinhoud van de uitlaat bovenmatig is, zullen de explosies, die als knallen klinken, voorkomen. Er zijn momenten waarop onder normale omstandigheden, zoals bij het afremmen, het brandstofgehalte te hoog is. Onder deze omstandigheden zouden we het luchtinjectiesysteem willen uitschakelen. Dit wordt bereikt door het gebruik van een richtklep, die in plaats van de luchtpomp af te sluiten, de lucht wegleidt van het uitlaatspruitstuk. Aangezien dit allemaal gebeurt nadat het verbrandingsproces is voltooid, is dit een emissiebeperking die geen invloed heeft op de motorprestaties. Het enige onderhoud dat nodig is, is een zorgvuldige inspectie van de aandrijfriem van de luchtpomp.