Φαίνεται ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης δεν έχει πει την τελευταία του λέξη. Τουλάχιστον ακούγοντας τον Έλληνα μηχανικό Βαγγέλη Καρβούνη, επικεφαλής του τμήματος εξέλιξης κινητήρων diesel της Ford (Senior Technical Leader & Manager, Global Diesel Powertrain Systems, Ford Research & Advanced Engineering) αντιλαμβανόμαστε όχι μόνο την πρόοδο που έχει συντελεστεί τα τελευταία χρόνια στους τομείς της αύξησης της απόδοσης και της μείωσης των ρύπων και της κατανάλωσης, αλλά και την περαιτέρω βελτίωση που έλθει τα επόμενα χρόνια.
 
Oι αυτοκινητοβιομηχανίες, η μία μετά την άλλη, επιλέγουν να κινηθούν στις παρακάτω κατευθύνσεις, τουλάχιστον όσον αφορά τη βελτίωση της απόδοσης των κινητήρων diesel: Αξηση ειδικής ισχύος, περαιτέρω εξέλιξη της υπερπλήρωσης, Βελτίωση συστήματος καύσης, Ενίσχυση της μηχανικής δομής, Εξέλιξη του συστήματος ψεκασμού, Υιοθέτηση συστημάτων ανακυκλοφορίας καυσαερίων, παγίδων αιθάλης και ηλεκτρονικού ελέγχου για τη μείωση των ρύπων, Ηλεκτρονικός έλεγχος λειτουργίας κ.ά.
Σε γενικές γραμμές, όπως βλέπουμε και στο σχετικό σχήμα η αύξηση της αποδιδομένης ισχύος σε συνδυασμό πάντα με τη μείωση των ρύπων και τις κατανάλωσης, που είναι το μεγάλο ζητούμενο, αυξάνει αναμφισβήτητα το ειδικό βάρος όχι μόνο των ηλεκτρονικών συστημάτων, αλλά και των αλγορίθμων βάσει των οποίων αυτά λειτουργούν. Προσέξτε, λοιπόν, το πλήθος των δεδομένων που λαμβάνονται υπόψη για τη ρύθμιση των παραμέτρων λειτουργίας του κινητήρα.
Στην παρούσα φάση, στα παραγόμενα αυτοκίνητα, για τη μείωση των ρύπων εφαρμόζονται λύσεις όπως το Σύστημα Ανακυκλοφορίας Καυσαερίων Υψηλής Πίεσης, και οι Παγίδες Αιθάλης, ενώ περαιτέρω μείωση αναμένεται να φέρει το Σύστημα Ανακυκλοφορίας Καυσαερίων Χαμηλής Πίεσης αλλά και οι τεχνολογίες μείωσης των οξειδίων του αζώτου (ΝΟx) στα καυσαέρια.
 
Ανακυκλοφορία Καυσαερίων – Προβληματική NOx και Καπνού
 

 
Βασικός μηχανισμός: περιορισμός της συγκέντρωσης O₂ με τη βοήθεια ανακυκλοφορίας καυσαερίων (EGR), χαμηλώνει τη μέγιστη θερμοκρασία καύσης και, κατά συνέπεια, το σχηματισμό NOx
•       Καθώς το φορτίο μεγαλώνει, και το διαθέσιμο O₂ δεν είναι αρκετό για την πλήρη καύση (l χαμηλό), η απόδοση της καύσης μειώνεται εκτός εάν το επίπεδο υπερπλήρωσης αυξηθεί περισσότερο
 
Σύστημα Ανακυκλοφορίας Καυσαερίων Υψηλής Πίεσης
 

 
Σε ένα σύστημα ανακυκλοφορίας καυσαερίων (EGR – Exhaust Gas Recirculation) υψηλής πίεσης, μέρος των καυσαερίων λαμβάνεται από την πολλαπλή εξαγωγής πριν από την εισαγωγή της τουρμπίνας και οδηγείται μέσω ενός ψυγείου στην πολλαπλή εισαγωγής μετά την έξοδο του συμπιεστή
Για τον περιορισμό εκπομπής CO και HC κατά την κρύα εκκίνηση του κινητήρα, το ψυγείο του EGR διαθέτει παράκαμψη (by-pass) που ενεργοποιείται από το λογισμικό ελέγχου του κινητήρα.
Ο έλεγχος της ποσότητας του EGR είναι ένα από τα πιο πολύπλοκα και απαιτητικά μέρη του λογισμικού και γίνεται με συντονισμένη χρήση της βαλβίδας του EGR και του μηχανισμού μεταβλητής γεωμετρίας της τουρμπίνας – σε περιπτώσεις που αυτό δεν επαρκεί, (χαμηλά φορτία) χρησιμοποιείται επιπλέον και πεταλούδα εισαγωγής.
 
Παγίδες Αιθάλης

 
•       Οι σύγχρονες παγίδες αιθάλης κατακρατούν πάνω από το 90% της αιθάλης που παράγεται κατά την καύση
•       Μετά από χρόνια εφαρμογής σε μεγάλο όγκο αυτοκινήτων, η τεχνολογία έχει ωριμάσει και βελτιστοποιηθεί αποτελώντας πια αναπόσπαστο κομμάτι του σύγχρονου πετρελαιοκινητήρα
•       Παράλληλα έχουν εξελιχθεί και οι πολύπλοκοι αλγόριθμοι ελέγχου της λειτουργίας και διάγνωσης, καθώς επίσης και οι διαδικασίες και ρυθμίσεις αναγέννησης
 
Σύστημα Ανακυκλοφορίας Καυσαερίων Χαμηλής Πίεσης
 

 
Σε ένα σύστημα ανακυκλοφορίας καυσαερίων (EGR) χαμηλής πίεσης, μέρος των καυσαερίων λαμβάνεται απο την πολλαπλή εξαγωγής μετά απο την καπνοπαγίδα και οδηγείται μέσω ενός ψηγείου πρίν από την εισαγωγή του συμπιεστή
Με τον τρόπο αυτό, δεν αφαιρείται καθόλου ποσότητα ροής από τον στροβιλοσυμπιεστή ο οποίος και παραμένει σε σημείο λειτουργίας πολύ καλύτερου βαθμού απόδοσης
Πέραν του ακόμα πιο πολύπλοκου ηλεκτρονικού ελέγχου, η μεγαλύτερη δυσκολία στην επιτυχή εφαρμογή ενός συστήματος EGR χαμηλής πίεσης είναι η βέλτιστη διάταξη των εξαρτημάτων του μέσα στον περιορισμένο χώρο γύρω από τον κινητήρα.
 

 
Τεχνολογίες Μείωσης Οξειδίων Αζώτου (NOx) στην Εξάτμιση

•       Οι συνθήκες στην εξαγωγή καυσαερίων στοιχειομετρικών βενζινοκινητήρων είναι ευνοϊκές για την καταλυτική μείωση ρύπων με σχετικά απλούς τριοδικούς καταλύτες (TWC) που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες (400~500 °C) και με στοιχειομετρία καυσαερίου λ ~ 1 +/-0.05
•       Από την άλλη μεριά, οι συνθήκες στην εξαγωγή καυσαερίων πετρελαιοκινητήρων χαρακτηρίζονται σε μεγάλο μέρος της οδήγησης με χαμηλές ταχύτητες (π.χ., μέσα στην πόλη) από χαμηλές θερμοκρασίες (150~250°C) και υψηλή συγκέντρωση O₂ (λ πάνω από 1,4) που δεν επιτρέπουν την επεξεργασία NOx με παρόμοιο τρόπο
•       Δύο βασικές τεχνολογικές κατευθύνσεις διακρίνονται στην προσπάθεια επεξεργασίας NOx στην εξάτμιση κινητήρων Diesel:
1.     Παγίδες Οξειδίων Αζώτου Φτωχού Μείγματος (Lean NOx traps – LNT)
2.     Επιλεκτική Καταλυτική Αναγωγή (Selective Catalytic Reduction – SCR)
 

 
Επιλεκτική Καταλυτική Αναγωγή (SCR)
•       Για την επιλεκτική καταλυτική αναγωγή του NOx στην εξάτμιση κινητήρων υπό συνθήκες φτωχού μείγματος χρησιμοποιείται ουρία σαν αναγωγικός φορέας
•       Ένα σύστημα επιλεκτικής καταλυτικής αναγωγής αποτελείται από διάφορα μέρη:
1.     Ο οξειδωτικός καταλύτης μετατρέπει CO/HC και οξειδώνει μέρος του NO σε NO₂, βελτιώνοντας την απόδοση του συστήματος σε χαμηλές θερμοκρασίες (ξεκίνημα).
2.     Υδατικό διάλυμα ουρίας ψεκάζεται πριν από τον αναγωγικό καταλύτη και παρέχει μέσω υδρολυτικής διάσπασης αμμωνία NH₃
3.     Το NOx ανάγεται από την αμμωνία NH3 στον καταλύτη σε άζωτο N₂ και νερό Η₂Ο (με τη μορφή υδρατμών).
4.     Εάν χρειάζεται, ένας τελικός καταλύτης επεξεργάζεται την αμμωνία που ενδεχομένως θα διαφύγει από το βασικό αναγωγικό καταλύτη.