Calculul si Proiectarea unui Sistem de Evacuare Euro5
Introducere
CUPRINS
1CUPRINS
21. INTRODUCERE
21.1 Noiuni introductive - poluarea
62. POLUAREA AUTOMOBILELOR. NORME DE POLUARE. NECESITATEA
REDUCERII POLURII
82.1. Normele europene de poluare
152.2. Normele de emisii n Statele Unite ale Americii
162.3. Legislaia i reglementrile n India
172.4. Norme de poluare n Japonia
182.5. Comparaie ntre normele de emisii ale diferitelor regiuni
din lume
213. STADIUL ACTUAL
213.1 Catalizatorul
223.1.1. Catalizatorul cu 3 trepte
233.1.2. Catalizator cu 2 trepte
233.1.3. Dezactivarea catalizatoarelor:
243.1.4. Date tehnice
253.2. Senzori de temperatur (EGT Exhaust Gas Temperature)
263.3. Senzori de oxigen (Sonda Lambda)
283.4. Senzori NOx
283.5. Filtru de particule
293.6. Sistemul de recirculare a gazelor (EGR)
313.7. AdBlue
313.7.1. AdBlue. O substan natural, existent n mediul
nconjurtor
323.7.2. Sistemul de evacuare pentru un motor EURO 5 cu
AdBlue
364. TRASEUL DE EVACUARE
364.1. Generaliti
364.2. Descrierea i elementele componente ale eapamentului
394.3. Acordarea eapamentului cu motorul
404.4. Diametrul mic al tuburilor traseului de eapament
404.5. Diametrul mare al tuburilor traseului de eapament:
415. EVACUAREA GAZELOR. GRADUL DE PERFECIUNE A EVACURII
45BIBLIOGRAFIE
1. INTRODUCERE1.1 Noiuni introductive - poluareaPoluarea
reprezint contaminarea mediului nconjurtor cu materiale care
interfereaz cu sntatea uman, calitatea vieii sau funcia natural a
ecosistemelor (organismele vii i mediul n care triesc). Chiar dac
uneori poluarea mediului nconjurtor este un rezultat al cauzelor
naturale cum ar fi erupiile vulcanice, cea mai mare parte a
substanelor poluante provine din activitile umane. Sunt dou
categorii de materiale poluante (poluani). Poluanii biodegradabili
sunt substane, cum ar fi apa menajer, care se descompun rapid n
proces natural. Aceti poluani devin o problem cnd se acumuleaz mai
rapid dect pot s se descompun. Poluanii nondegradabili sunt
materiale care nu se descompun sau se descompun foarte lent n
mediul natural. Odat ce apare contaminarea, este dificil sau chiar
imposibil s se ndeprteze aceti poluani din mediu.
Compuii nondegradabili cum ar fi Diclor-Difenil-Tricloretan
(DDT), dioxine, difenili policrorurati (PCB) i materiale
radioactive pot s ajung la nivele periculoase de acumulare i pot s
urce n lanul trofic prin intermediul animalelor. De exemplu,
moleculele compuilor toxici pot s se depun pe suprafaa plantelor
acvatice fr s distrug acele plante. Un pete mic care se hrnete cu
aceste plante acumuleaz o cantitate mare din aceste toxine. Un pete
mai mare sau alte animale carnivore care se hrnesc cu peti mici pot
s acumuleze o cantitate mai mare de toxine. Acest proces se numete
bioacumulare.
Poluarea aeruluiContaminarea uman a atmosferei Pmntului poate
lua multe forme i a existat de cnd oamenii au nceput s utilizeze
focul pentru agricultur, nclzire i gtitul alimentelor. n timpul
Revoluiei Industriale (sec.XVIII si XIX), poluarea aerului a
devenit o problem major.
Poluarea urban a aerului este cunoscut sub denumirea de smog.
Smogul este n general un amestec de monoxid de carbon i compui
organici din combustia incomplet a combustibililor fosili cum ar fi
crbunii i de dioxid de sulf de la impuritile din combustibili. n
timp ce smogul reacioneaza cu oxigenul, acizii organici i sulfurici
se condenseaz sub form de picturi, nteind ceaa. Pn n secolul XX
smogul devenise deja un pericol major pentru sntate.
Un alt tip de smog, cel fotochimic, a nceput s reduc calitatea
aerului deasupra oraelor mari cum ar fi Los Angeles n anii '30.
Acest smog este cauzat de combustia n motoarele autovehiculelor i
ale avioanelor a combustibilului care produce oxizi de azot i
elibereaz hidrocarburi din combustibilii "neari". Razele solare fac
ca oxizii de azot i hidrocarburile s se combine i s transforme
oxigenul n ozon, un agent chimic care atac cauciucul, rnete plante
i irit plmnii. Hidrocarburile sunt oxidate n substane care se
condenseaz i formeaz o cea vizibil i ptrunztoare.
Majoritatea poluanilor sunt eventual "splai" de ctre ploaie,
zpad sau cea dar dup ce au parcurs distane mari, uneori chiar
continente. n timp ce poluanii se adun n atmosfer, oxizii de sulf i
de azot sunt transformai n acizi care se combin cu ploaia. Aceasta
ploaie acid cade peste lacuri i pduri unde poate duce la moartea
petilor sau plantelor i poate s afecteze ntregi ecosisteme. n cele
din urm, lacurile i pdurile contaminate pot ajunge s fie lipsite de
via. Regiunile care sunt n drumul vntului care bate dinspre zone
industrializate, cum ar fi Europa i estul Statelor Unite i Canadei,
sunt cele mai afectate de ploi acide. Ploile acide pot s afecteze i
sntatea uman i obiecte create de oameni; ele dizolv ncet statui
istorice din piatr i faade din Roma, Atena si Londra.
Una din cele mai mari probleme cauzate de poluarea aerului este
nclzirea global, o cretere a temperaturii Pmntului cauzat de
acumularea unor gaze atmosferice cum ar fi dioxidul de carbon. Odat
cu folosirea intensiv a combustibililor fosili n secolul XX,
concentraia de dioxid de carbon din atmosfer a crescut dramatic.
Dioxidul de carbon si alte gaze, cunoscute sub denumirea de gaze de
ser, reduc cldura disipat de Pmnt dar nu blocheaz radiaiile
Soarelui. Din cauza efectului de ser se asteapt ca temperatura
global s creasc cu 1,4 C pn la 5,8 C pn n anul 2100. Chiar dac
aceast tendin pare a fi o schimbare minor, creterea ar face ca
Pmntul s fie mai cald dect a fost n ultimii 125.000 ani, schimbnd
probabil tiparul climatic, afectnd producia agricol, modificnd
distribuia animalelor i plantelor i crescnd nivelul mrii.
Poluarea aerului poate s afecteze regiunea superioar a
atmosferei numit stratosfer. Producia excesiv a compuilor care
conin clor cum ar fi clorofluorocarbonaii (CFC) (compui folosii pn
acum n frigidere, aparate de aer condiionat i n fabricarea
produselor pe baz de polistiren) a epuizat stratul de ozon
stratosferic, crend o gaur deasupra Antarcticii care dureaz mai
multe sptmni n fiecare an. Ca rezultat, expunerea la razele
duntoare ale Soarelui a afectat viaa acvatic i terestr i amenin
sntatea oamenilor din zonele nordice i sudice ale planetei.
Dintre produii chimici rezultai n urma procesului de aredere n
MAI amintim pe cei care sunt monitorizai att pentru efectul direct
ct i pentru pericolul pe care l reprezint: [5] Monoxidul de carbon
(CO) rezultatul arderii incomplete gaz color, cu miros
caracteristic, monitorizat datorit toxicitii deosebite
efecte asupra omului: factor de risc pentru suferinzii de boli
cardiovasculare, expunerea pe termen ndelungat reduce capacitatea
de munc i diminueaz dexteritatea manual.
[motivul pentru care a aprut catalizatorul] Surse: MAS 86%, MAC
5%, aeronave: 4%, nave maritime: 1%, ci ferate: 2500 kg au fost
aprobate ca tip de vehicule comerciale uoare N1 I** Applies only to
vehicles with direct injection engines ** Se aplic numai la
vehiculele echipate cu motoare cu injecie direct Values in brackets
are conformity of production (COP) limits *** Valori n paranteze
sunt n limitele conformitii produciei (COP)
Standarde europene de emisie pentru autovehicule comerciale
uoare, m < 1305kg (categoria N1 I), [g/km] sunt prezentate n
tabelul 2.Tabelul 2 [9]:NivelDate DatCO COHC HCNO x NOxHC+NO x HC +
NOxPM PM
Diesel Motoare cu aprindere prin comprimare (alimentate cu
motorin)
Euro 1 Euro 1October 1994 Octombrie 1994 2.72 - -- - -- 0.97
0.14
Euro 2 Euro 2 January 1998 Ianuarie 1998 1.0 - -- - -- 0.7
0.08
Euro 3 Euro 3 January 2000 Ianuarie 2000 0.64 - -- 0.5 0.56
0.05
Euro 4 Euro 4 January 2005 Ianuarie 2005 0.5 - -- 0.25 0.3
0.025
Euro 5 (future) Euro 5 (viitor) September 2009 Septembrie 2009
0.5 - -- 0.18 0.23 0.005
Euro 6 (future) Euro 6 (viitor) September 2014 Septembrie 2014
0.5 - -- 0.08 0.17 0.005
Motoare cu aprindere prin scnteie (alimentate cu benzin)
Euro 1 Euro 1October 1994 Octombrie 1994 2.72 - -- - -- 0.97 -
--
Euro 2 Euro 2 January 1998 Ianuarie 1998 2.2 - -- - -- 0.5 -
--
Euro 3 Euro 3 January 2000 Ianuarie 2000 2.3 0.2 0.15 - -- -
--
Euro 4 Euro 4 January 2005 Ianuarie 2005 1.0 0.1 0.08 - -- -
--
Euro 5 (future) Euro 5 (viitor) September 2009 Septembrie 2009
1.0 0.1 0.06 - -- 0.005* 0.005 *
Euro 6 (future) Euro 6 (viitor) September 2014 Septembrie 2014
1.0 0.1 0.06 - -- 0.005* 0.005 *
* Applies only to vehicles with direct injection engines * Se
aplic numai la vehiculele cu echipate motoare cu injecie direct
Standarde europene de emisii pentru autovehicule comerciale
uoare 1305kg < m < 1760kg (categoria N1 II), [g/km] sunt
prezentate n tabelul 3.
Tabelul 3 [9]:
NivelDate DatCO COHC HCNO x NOxHC+NO x HC + NOxPM PM
Motoare cu aprindere prin comprimare (alimentate cu motorin)
Euro 1 Euro 1October 1994 Octombrie 1994 5.17 - -- - -- 1.4
0.19
Euro 2 Euro 2 January 1998 Ianuarie 1998 1.25 - -- - -- 1.0
0.12
Euro 3 Euro 3 January 2001 Ianuarie 2001 0.8 - -- 0.65 0.72
0.07
Euro 4 Euro 4 January 2006 Ianuarie 2006 0.63 - -- 0.33 0.39
0.04
Euro 5 (future) Euro 5 (viitor) September 2010 Septembrie 2010
0.63 - -- 0.235 0.295 0.005
Euro 6 (future) Euro 6 (viitor) September 2015 Septembrie 2015
0.63 - -- 0.105 0.195 0.005
Petrol (Gasoline) Motoare cu aprindere prin scnteie (alimentate
cu benzin)
Euro 1 Euro 1October 1994 Octombrie 1994 5.17 - -- - -- 1.4 -
--
Euro 2 Euro 2 January 1998 Ianuarie 1998 4.0 - -- - -- 0.65 -
--
Euro 3 Euro 3 January 2001 Ianuarie 2001 4.17 0.25 0.180 - -- -
--
Euro 4 Euro 4 January 2006 Ianuarie 2006 1.81 0.13 0.1 - -- -
--
Euro 5 (future) Euro 5 (viitor) September 2010 Septembrie 2010
1.81 0.13 0.075 - -- 0.005* 0.005 *
Euro 6 (future) Euro 6 (viitor) September 2015 Septembrie 2015
1.81 0.13 0.075 - -- 0.005* 0.005 *
* Applies only to vehicles with direct injection engines * Se
aplic numai la vehiculele cu echipate motoare cu injecie direct
Standarde europene de emisii pentru autovehicule comerciale
uoare 1760kg < m < 3500kg (categoria N1 III), [g/km] sunt
prezentate n tabelul 4.
Tabelul 4 [9]:
NivelDate DatCO COHC HCNO x NOxHC+NO x HC + NOxPM PM
Motoare cu aprindere prin comprimare (alimentate cu motorin)
Euro 1 Euro 1October 1994 Octombrie 1994 6.9 - -- - -- 4.9
0.25
Euro 2 Euro 2 January 1998 Ianuarie 1998 1.5 - -- - -- 0.96
0.17
Euro 3 Euro 3 January 2001 Ianuarie 2001 0.95 - -- 0.780 0.86
0.1
Euro 4 Euro 4 January 2006 Ianuarie 2006 0.95 - -- 0.39 0.46
0.06
Euro 5 (future) Euro 5 (viitor) September 2010 Septembrie 2010
0.74 - -- 0.28 0.35 0.005
Euro 6 (future) Euro 6 (viitor) September 2015 Septembrie 2015
0.74 - -- 0.125 0.215 0.005
Motoare cu aprindere prin scnteie (alimentate cu benzin)
Euro 1 Euro 1October 1994 Octombrie 1994 6.9 - -- - -- 1.7 -
--
Euro 2 Euro 2 January 1998 Ianuarie 1998 5.0 - -- - -- 0.8 -
--
Euro 3 Euro 3 January 2001 Ianuarie 2001 5.22 0.29 0.210 - -- -
--
Euro 4 Euro 4 January 2006 Ianuarie 2006 2.27 0.16 0.110 - -- -
--
Euro 5 (future) Euro 5 (viitor) September 2010 Septembrie 2010
2.27 0.16 0.082 - -- 0.005* 0.005 *
Euro 6 (future) Euro 6 (viitor) September 2015 Septembrie 2015
2.27 0.16 0.082 - -- 0.005* 0.005 *
* Applies only to vehicles with direct injection engines * Se
aplic numai la vehiculele cu echipate motoare cu injecie direct
Standardele europene de emisii pentru autocamioane si autobuse,
motoare Diesel, g/kWh (fum -1) sunt prezentate n tabelul 5.Tabelul
5 [9].
NivelDate DatTest cycle Ciclu testareCOCOHC HCNO x NOxPM PMSmoke
Fum
Euro I EURO I 1992, < 85 kW 1992, 85 kW 1992,> 85 kW 4.5
1.1 8.0 0.36
Euro II EURO II October 1996 Octombrie 1996 4.0 1.1 7.0 0.25
October 1998 Octombrie 1998 4.0 1.1 7.0 0.15
Euro III Euro III October 1999 EEVs only Octombrie 1999 numai
EEV ESC & ELR CES & ELR 1.0 1.0 0.25 0.25 2.0 2.0 0.02 0.02
0.15 0.15
October 2000 Octombrie 2000 ESC & ELR CES & ELR 2.1 0.66
5.0 0.10 0.13* 0.13 * 0.8
Euro IV Euro IV October 2005 Octombrie 2005 1.5 0.46 3.5 0.02
0.5
Euro V Euro V October 2008 Octombrie 2008 1.5 0.46 2.0 0.02
0.5
* for engines of less than 0.75 dm swept volume per cylinder and
a rated power speed of more than 3,000 per minute. * Pentru
motoarele de mai puin de 0.75 dm volum per cilindru i o turaie de
putere nominal de mai mult de 3000 rot/min. EEV is " Enhanced
environmentally friendly vehicle ". EEV este Enhanced
environmentally friendly vehicle"".
Standardele europene de emisii pentru vehicule mari de transport
marf, categoria N2, EDC (2000 si peste) sunt rezumte in tabelul
6.
Tabelul 6 [9]:
StandardDate DatCO (g/kWh) CO (g/kWh)NO x (g/kWh) NOx (g/kWh)HC
(g/kWh) HC (g/kWh)PM (g/kWh) PM (g/kWh)
Euro 0 Euro 0 1988-1992 12.3 15.8 2.6 none niciunul
Euro I EURO I 1992-1995 4.9 9.0 1.23 0.40
Euro II EURO II 1995-1999 4.0 7.0 1.1 0.15
Euro III Euro III 1999-2005 2.1 5.0 0.66 0.1
Euro IV Euro IV 2005-2008 1.5 3.5 0.46 0.02
Euro V Euro V 2008-2012 1.5 2.0 0.46 0.02
2.2. Normele de emisii n Statele Unite ale Americiin Statele
Unite, standardele de emisii sunt gestionate la nivel naional de
ctre Agenia de Protecie a Mediului (APM).State and local
governments play a subsidiary role. Statele i guvernele locale joac
un rol de filial. [13]Faza 1 (1994-1999)
Reglementarile autoritii naionale de Nivel 1 s-au introdus n mod
treptat, din 1994 pn n 1997, i sunt n curs de eliminare n favoarea
nivelului de standard naional 2, din 2004 pn n 2009. n California
se difeneste un program pentru normele de emisie ale
autovehiculelor, care sunt mai stricte dect n SUA, iar unul dintre
nivelele acestui program se numete LEV (Low EmissionVehicle).
Standardul de emisii LEV a dat natere la alte 5 categorii mari
de emisii poluante, dupa cum urmeaz:
TLEV Transitional Low Emission Vehicle
LEV Low Emission Vehicle
ULEV Ultra-Low Emission Vehicle
SULEV Super-Ultra Low Emission Vehicle
ZEV Zero Emission Vehicle Faza 2 (2004 i mai trziu)
Standardul naional Tier 2 intr in vigoare n perioada 2004 2009.n
loc s se bazeze n definirea limitei maxime a emisiilor pe greutate,
standardul Tier 2 nglobeaz 11 subdiviziuni. Subdiviziunea 1 este
cea mai curat (autovehicule cu emisii zero), iar subdiviziunile 9,
10, 11 sunt temporare. Dou subdiviziuni mai putin restrictive din
punctul de vedere al emisiilor de noxe 9 i 10 au fost scoase din uz
n anul 2006.
Reglementrile Tier 2 prevd de asemenea i limitri ale coninutului
de sulf din carburani (benzina i motorina comercializate in
SUA).
Reglementrile sub Tier 2, Tier 1 i diviziunile TLEV au fost
scose n 2004, rmnnd LEV, ULEV i SULEV care au devenit mult mai
stringente, cunoscute fiind sub numele de LEV 2, ULEV 2, respectiv
SULEV 2.
Urmtoarele noi categorii au fost create:
ILEV Inherently Low-Emission Vehicle
PZEV Partial Zero Emission Vehicle
AT-PZEV Advanced Technology Partial Zero Emission Vehicle
NLEV National Low Emission Vehicle 2.3. Legislaia i
reglementrile n India
Prima reglementare a emisiilor autovehiculelor n India a devenit
activ n 1989. Aceste reglementri au fost curnd nlocuite de norme si
standarde mprite att pentru automobilele alimentate cu benzin
(1991) ct i pentru cele diesel (1992). Dup anul 2000, India a
inceput adoptarea normelor EURO pentru emisii de noxe. [13]2.4.
Norme de poluare n Japonia
Principalul poluant care pune serioase probleme in ara soarelui
rsare este NOx, Japonia avnd unele dintre cele mai poluate
metropole la nivel global. n 1992 pentru a face fa problemelor
generate de poluarea aerului cu NOx Ministerul Mediului japonez a
adoptat Legea privind msurile speciale ce trebuiesc luate pentru
reducerea cantitii de oxid de azot emis de motoarele automobilelor.
n baza legii o serie de msuri drastice au fost luate att n ceea ce
privete mainile noi ct i cele aflate deja n circulaie. n iunie 2001
legii i-a fost adus un amendament care avea prevederi asupra
controlului emisiei de PM (Particulate Matter). n octombrie 2002
aceste legi au devenit standarde de emisii. ntre anii 1997/1998
noile standarde pentru autovehicule au fost aplicate retroactiv
mainilor vechi aflate deja in circulaie. Proprietarii de automobile
aveau deci 2 metode pentru a se adapta legii:1. nlocuirea
vehiculelor vechi cu modele noi i mai curate
2. Montarea pe vehiculele vechi a unor dispozitive de control i
reducere a NOx i PM
Vehiculele au o perioada de graie cuprins ntre 8 i 12 ani pentru
a satisface legea. Perioadele de graie depind de tiupul de vehicule
dup cum urmeaz :
Vehicule comerciale uoare (MMA 2500kg): 9 ani
Microbuse (11-29 locuri): 10 ani
Autobuse mari (> 30 locuri): 12 ani
Vehicule speciale (bazate pe camioane de marf sau autobuse): 10
ani
Autoturisme diesel: 9 ani
[13, 14, 15]
2.5. Comparaie ntre normele de emisii ale diferitelor regiuni
din lumen figurile urmtoare se prezint comparativ toate standardele
de emisii.
Evoluia standardelor de emisii diferentia pe poluani.Monoxid de
carbon (CO)
Hidrocarburi (HC)
Oxid de azot (NOx)
Particulate Matter (PM)3. STADIUL ACTUAL
3.1 CatalizatorulConvertizorul catalitic este cea mai veche
component a sistemului de depoluare. Este un dispozitiv folosit
pentru a reduce toxicitatea unui motor cu ardere intern.
Prima dat a fost introdus n producia de serie pe automobilele de
pe piaa american ncepnd cu anul 1975. Catalizatoarele sunt folosite
cel mai des la sistemele de evacuare ale autovehiculelor, dar mai
poti fi utilizate i la: echipamente de minerit, stivuitoare,
trenuri i alte vehicule echipate cu MAI. n interiorul
catalizatorului au loc reacii chimice unde produii rezultai n urma
arderii sunt convertii n produi mai putin toxici.
Eficiena unui catalizator poate ajunge pn la 90%.
3.1.1. Catalizatorul cu 3 trepte
Are 3 sarcini simultane:1. Reducerea oxizilor de azot (NOx) n
azot i oxigen: 2NOx ( xO2 + N2
2. Oxidarea monoxidului de carbon (CO), care este un produs
toxic, n CO2: 2CO + O2 ( 2CO23. Oxidarea hidrocarburilor nearse n
CO2 i H2O: 2CxHy + (2x+y/2)O2 ( 2xCO2 + yH2O
Aceste 3 reacii chimice se produc atunci cnd motorul funcioneaz
putin peste raportul stoechiometric, mai exact 14.8-14.9 kg aer la
1 kg combustibil.Cnd exist mai mult oxigen dect necesar amestecul
este srac i se afla n condiii de oxidare, caz n care cele 2 reacii
cataltice, oxidarea CO si a HC sunt favorizate, iar reacia de
reducere nu se mai produce. n cazul existenei combustibilului n
exces, amestecul este bogat, reacia de reducere a NOx este
favorizat, iar reaciile de oxidare a CO si HC nu mai au loc.
Dac un motor ar putea fi tinut teoretic n limitele raportului
stoechiometric, teoretic ar exista o eficien de 100% a reaciilor
catalitice.3.1.2. Catalizator cu 2 trepte
Are 2 sarcini simultane.
1. Oxidarea CO n CO2: 2CO + O2 ( 2CO22. Oxidarea hidrocarburilor
nearse sau parial arse n CO2 i H2O:
2CxHy + (2x+y/2)O2 ( 2xCO2 + yH2O
Acest tip de catalizator este rspndit n specila la motoarele cu
aprindere prin comprimare, avnd rol de a neutraliza emisiile de HC
i CO.3.1.3. Dezactivarea catalizatoarelor:Catalizatoarele devin
inactive fiind totodat ineficiente n prezena fumului. Aadar
autovehiculele echipate cu catalizator trebuie alimentate doar cu
combustibili fr plumb, astfel fiind eliminat si poluarea cu PM
(Particulate Matter), poluant care rezult din arderea tetraetilului
de plumb. Dezactivarea catalizatoarelor se ntmpl atunci cnd
substanele din sistemul de evacuare al autovehiculului se aeaz pe
suprafaa elementului catalitic, mpiedicnd accesul gazelor de
evacuare prin ochiurile catalizatorului.
Substanele care afecteaz funcionarea sunt: plumb, zinc, sulf,
magneziu, fosfor si fier. Zincul, fosforul i sulful provin din
lubrifiani antifriciune. Sulful si magneziu provin din impuriti ale
combustibililor sau din aditivi.
Siliciul este rezultatul avariei motorului precum uzarea
garniturii de chiulas permind accesul lichidului de rcire n camera
de ardere.Eliminarea depunerilor de sulf de pe suprafaa
catalizatorului se poate face prin arderea acestuia, nclzind gazele
de evacuare, lucru care se face prin meninerea motorului pe durat
ndelungat la sarcini mari.
O serie de situaii pot cauza supranclzirea catalizatorului:
existena uleiului de ungere n sistemul de evacuare cauzat de
uzura pronunat a motorului (sau de nivelul uleiului n baie peste
limita maxim ) rateuri ale motorului
o supap de evacuare rupt sau fisurat cauzeaz accesul
combustibilului pe traseul de evacuare
utilizarea unui combustibil neadecvat motorului
3.1.4. Date tehnice
Componena catalizatoarelor:
Convertizoarele catalitice sunt alctuite din mai multe
elemente:
Monolitul sau miezul este un metal preios; n cazul
catalizatoarelor moderne acesta este regsit sub forma unui fagure
ceramic, dar sunt folosii de asemenea si faguri din oel inoxidabil;
miezul este denumit suport catalitic.
Platina este cel mai activ metal, des utilizat la catalizatoare.
Nu este folosit n toate cazurile datorit unor reacii adiionale
nedorite i/sau costurilor ridicate.
Paladiul (Pd) i rodiul (Rd) sunt alte metale preioase folosite.
Platina i rodiul sunt folosite pe post de catalizator reductor, n
timp ce paladiul este folosit pe post de catlizator oxidant.
Mai sunt folosite cerium (Ce), fier (Fe), magneziu (Mg) i nichel
(Ni). Start de protecie (washcoat) este un amestec de siliciu i
aluminiu (silicon). Acest strat are rolul de a separa, izola i
proteja monolitul de carcasa metalic ntr-o cavitate perfect
etan.
Carcasa metalic este de obicei din metal inoxidabil.
3.2. Senzori de temperatur (EGT Exhaust Gas Temperature)
Sunt folosii cu dou scopuri:
Rol de sistem de avertizare asupra temperaturii n cazul n care
aceasta trece peste temperatura de siguran de 750O C pentru
catalizatoarele pe dou ci i de 900O C pentru catalizatoarele pe
trei ci cu paltin sau 925O C la cele cu paladiu La monitorizarea
funcionrii catalizatorului de obicei se monteaz 2 senzori, unul
nainte i unul dup catalizator pentru masurarea creterii de
temperatur a miezului cataliticPentru fiecare 1% de CO din gazele
de evacuare, temperatura acestora creste cu 100O C.
3.3. Senzori de oxigen (Sonda Lambda)
Asa numita sond lambda sau senzor EGO (Exhaust Gas Oxigen) este
defapt un mic senzor introdus n sistemul de evacuare a unui motor
cu aprindere prin scnteie pentru masurarea concentraiei de oxigen
din gazele de evacuare i astfel s permit unitii electronice de
control ECU s controleze eficient procesul de ardere. Senzorul de
O2 este ataat pe colectorul de evacuare n scopul determinrii strii
amestecului aer-combustibil ce intr n motor, dac este srac sau
bogat. Aceast informaie este apoi trimis mai departe, iar
managementul motorului ECU ajusteaz amestecul oferind motorului cea
mai bun economie de carburant i emisii reduse.
n mod obinuit o sonda lambda cu un singur fir atinge temperatura
optima de functionate in 3-5 minute. Senzorii mai scumpi (3-5 fire)
ajung la temperatura optima de operare intr-un minut.Defectarea
senzorului de O2, fie n condiii normale fie datorit siliconilor sau
silicailor n urma utilizrii combustibilului cu plumb duce i la
defectarea convertizorului catalitic, ceea ce implic costuri
ridicate.
3.4. Senzori NOx
Au un pre de cost ridicat i sunt n general folosii numai cnd un
motor MAC este dotat cu convertizor catalitic selectiv sau
convertizor convertizor catalitic de oxizi de azot includem aici
doar motoarele diesel EURO 4 i EURO 5.
3.5. Filtru de particule
Filtrul de particule este un dispozitiv menit s nlture
particulele diesel sau fumul din gazele de evacuare ale unui motor
diesel. Un FAP sau DPF (denumeri trademark PSA respectiv VAG)
prezint o eficien de 85 %. Un autovehicul dotat cu filtru de
particule nu va emite fum vizibil la toba final.
Regenerarea filtrelor de particuleUnele filtre sunt concepute sa
fie de unic folosin i altele sunt fcute sa ard acumulrile de
particule cu unele tehnici cum ar fi prenclzitoare care mresc
temperatura gazelor de evacuare. Depunerile de particule diesel ard
la aproximativ 600O C.Variante de filtre de particule [18]Spre
deosebire de un catalizator care este o structur de fagure prin
care gazele circul liber, neforate, filtrele de particule cur
gazele de evacuare forndu-le sa curg prin interiorul filtrului.
Pe pia la ora actual exist o gam foarte larg de tehnologii
pentru filtrele de particule, dar toate au aceleasi cerine:
Filtrare fin
Rezisten hidraulic minim
Fezabilitate n producia de serie (dac se poate aplica)
Diferent de presiune minim
Durabilitate ridicat
Pre minim.
Filtre de particule de cordierit este un material ceramic ce
etse folosit ca material de baz pentru convertizoarele catalitice.
Principala trstur a cordieritei este punctul de topire ridicat,
1200O C.Filtre de particule de crbid de siliciu au punctul de
topire la 2700O C i sunt mai scumpe dect cordierita.
Filtre de particule din fibre metalice
Filtre de particule din fibre de hartie
Filtre de particule pariale3.6. Sistemul de recirculare a
gazelor (EGR)
Este un sistem de reducere a concentraiei de NOx din gazele
eapate. Functionez prin recircularea unei proporii a gazelor de
evacuare napoi n cilindru. Amestecul diluat cu gaz inert reducnd
temperatura adiabtic i la MAC reducnd cantitatea de O2 n exces.
Gazele de evacuare cresc cldura specific a amestecului ce diminueaz
temperatura de ardere, scad NOx.
3.7. AdBlue
Noi stimulente pentru emisii - autocamioane
Toate vehiculele nmatriculate ncepnd cu 1 octombrie 2006 trebuie
s respecte legislaia Euro 4. Euro 5 intr n vigoare pe 1 octombrie
2009.
Noile norme Euro pentru reducerea emisiilor poluante impun
cerine stricte tuturor productorilor de vehicule. Diferena ntre
cerinele n materie de emisii poluante pentru motoarele Euro 3 i
Euro 4 este considerabil. Emisiile de oxizi de azot (NOx) trebuie
reduse de la 5 la 3,5 g/kWh, o reducere de 30%. Emisiile de
particule (PM) trebuie s scad de la 0,1 la 0,02 g/kWh. Acestea
corespund unei reduceri cu pn la 80%.
Stimulente guvernamentaleMai multe ri europene ncurajeaz deja
respectarea anticipat a standardelor Euro 4 i Euro 5 prin metode de
stimulare precum taxe de drum mai reduse (spre exemplu 10 ceni/km n
loc de 12 ceni/km n Germania) sau rate de depreciere mai bune
pentru vehiculele echipate corespunztor (spre exemplu n Olanda). Se
ateapt adoptarea i n alte ri europene a unor metode de stimulare a
utilizrii acestei tehnologii ecologice. Consum de combustibilGraie
combustiei eficiente a motoarelor performante care respect Euro 4 i
Euro 5 (stimilente), aceste agregate asigur cel mai redus consum de
combustibil dintre toate tehnologiile existente, ceea ce nseamn un
ctig att financiar, ct i n privina proteciei mediului. Dei procesul
de reducere catalitic are nevoie de un aditiv lichid denumit
AdBlue, cu estimrile curente ale preului aditivului AdBlue,
costurile totale de exploatare nu vor crete fa de un motor care
respect Euro 3.3.7.1. AdBlue. O substan natural, existent n mediul
nconjurtorTehnologia SCR utilizeaz un aditiv denumit AdBlue
injectat n gazele de evacuare, nainte ca acestea s treac printr-un
catalizator SCR. n catalizator, oxizii de azot sunt transformai n
azot i vapori de ap inofensivi - substane care se afl deja n mod
natural n mediul nconjurtor.Substana activ a aditivului AdBlue -
ureea - este extras din gaze naturale. Ureea este o pudr cristalin
de culoare alb care se gsete i n mediul nconjurtor. Este o substan
stabil i inofensiv, fr restricii la depozitare sau transport.
3.7.2. Sistemul de evacuare pentru un motor EURO 5 cu AdBlue
AdBlue este un lichid stabil, netoxic, nepericulos i
neinflamabil, asemntor apei, dezvoltat pentru tratarea ulterioar a
gazelor de eapament ale autovehiculelor, camioanelor i autobuzelor
diesel EURO 4 i 5.
Tabelul 7 [20].Lichidul este o soluie lichid compus din carbamid
i ap, n care procentul carbamidei este cca. 32,5%. Adaosul AdBlue
este destinat n special reducerii emisiunii de materiale nocive a
autoutilajelor (autocamioane i autobuze), n particular reducerii
monoxidului de azot. Sistemul SCR, pulveriznd n aer comprimat
adaosul AdBlue, direct naintea catalizatorului, dozeaz acesta
gazului cald de eapament ieind din compartimentele de ardere.
La temperatur nalt din carbamid se formeaz amoniac. n a II-a
treapt monoxidele de azot aflate n gazul de eapament intr n reacie
cu amoniacul, pe suprafaa catalizatorului SCR. n cursul acestui
proces acetia se transform n ap i n gaz de azot nevtmtor, prezent n
natur n cantiti mari. Avantajul tehnologiei SCR const n faptul c
este la fel corespunztor satisfacerii exigenelor standardelor Euro
4 i Euro 5, privind emisiunea monoxidelor de azot. n vederea
satisfacerii prevederilor standardului Euro 4 o cantitate de adaos
egal cu 3-5 %, iar n caz de Euro 5 pe lng un randament catalitic
majorat cu 5-7% a combustibilului este pulverizat n gazul de
eapament condus la catalizator, n funcie de starea de funciune a
motorului.
Caracteristicile tipice fizice: [20]Densitate1,087kg/m3 (la 20O
C)
Viscositate1,4 mPas
Temperatur de cristalizare - 11O C
Caracterul produsului:
Adaosul AdBlue este un lichid compus din carbamid i ap distilat,
necolorat, transparent, de un miros uor neptor i cu o concentraie
nominal de carbamid de 32,5%. Carbamida este un material prezent i
n form natural, stabil, netoxic i neinflamabil, fr restricii
specifice privind depozitarea acestuia. Adaosul AdBlue se
cristalizeaz la o temperatur de -11O C, iar la o temperatur
superioar de +35O C se ncepe decompunerea carbamidei. Pe cnd
congelarea nu are consecine deosebite, decompunerea nsemn
degradarea produsului.
Folosina produsului AdBlue:AdBlue este un adaos utilizat n
cursul exploatrii de motoare EURO 4-5, construite pe tehnologia
SRC, prin containerul montat pe asiul camionului coninnd soluia
AdBlue. Utilizarea acestuia are ca baz asigurarea unui proces
optimizat de ardere a motorului i reducerea semnificativ a
nivelului monoxidelor de azot (NOx).
La combustibili prevzui cu AdBlue nu se poate aduga
adaos!Cantitate dozat: Avnd n vedere proporia de dozare de cca. 4
la sut, la 1000 litri motorin se utilizeaz 40 litri de AdBlue.
Tabel 8. Metoda de depozitarea a AdBlue funcie de distana
parcurs i numrul de maini [20]Utilizare n condiii climatice de
temperatur joas:Dup vrsarea produsului AdBlue n containerele
vehiculelor, n cazul n care autocamionul este parcat pentru o
perioad mai ndelungat la un loc de joas temperatur, produsul se
poate congela, ns dup pornirea motorului se nclzete i se
decongeleaz, deoarece depozitarea acestuia se realizeaz ntr-un
container nclzit, racordat sistemului SCR. Fiablitatea sistemului
este asigurat prin nclzirea furtunelor i a racordurilor. Este
important ca toate aceste s nu afecteze calitatea de demarare a
autovehiculului.
Avantaje: fr limite de capacitate motor
folosina produsului, nc de la nceput asigur satisfacerea
prevederilor standardului Euro 5
consum economic de combustibil
reducerea cantitii NOx de aproape 90%
reducerea cantitii de combustibil de cca. 2-5%
consumul de AdBlue este de 3-4% a combustibilului, dac se
prevede respectarea prevederilor standardului Euro 4. n caz de Euro
5 consumul de AdBlue este de 5-7%, preul actual al produsului
AdBlue este 50% a combustibilului.
lichid necolorat, limped
formula chimic a acestuia: (NH2)2CO+H2O
valoare pH: 9.0-9.5
degradare lent la temperatura camerei, descopunndu-se n amoniac,
gaz de dioxid de carbon i ap.
4. TRASEUL DE EVACUARE
4.1. Generaliti Rolul eapamentului este acela de a evacua gazele
produse de motorul unei maini n timpul funcionrii, ntr-o form uman
tolerabil. De la apariia primelor autoturisme cu o putere
semnificativ a fost subliniat pericolul incendiar al eapamentului i
disconfortul generat de zgomotul su. Studii recente asupra calitii
vieii atrag atenia asupra prii de responsabilitate ce revine
motoarelor n poluarea atmosferic. Funcia "Eapament" trebuie s fie
cunoscut i pus la punct la fel de bine ca i funcia "Carburaie". Pe
lng numeroasele probleme ce se pot ivi, un sistem de complet
eapament de tip "cat-back" (de la ieirea catalizatorului pn la
capatul evii de ieire din amortizorul de zgomot) prost conceput
poate diminua cu 4-5% puterea motorului iar un eapament corect
conceput i acordat poate aduce un spor de putere de pn la 2,5%.
4.2. Descrierea i elementele componente ale eapamentului
Elementele componente ale unui sistem de eapament sunt:
conductele de la chiulas n aval de supapele de evacuare
colectorul de evacuare ("galeria") fixat pe chiulas
capacitatile/camerele de rezonanta pe care gazele le strbat
succesiv. n principal acestea sunt: convertorul catalitic , camera
de detent sau detentorul ("toba de mijloc" sau "toba intermediar")
i amortizorul de zgomot ("toba final")
tuburile (evile) de legatur ntre camerele de rezonan i n unele
cazuri tuburile (tevile) de ieire din amortizorul de zgomot.
Ansamblul tuburilor, camerelor de detent, amortizoarelor de
zgomot etc, de la colectorul de evacuare fixat pe chiulas pn la
gura de ieire n aer liber constituie traseul (linia) de evacuare.
Ea se ntinde n lungimea vechiculului cu condiia ca gazele arse s
fie eapate spre spate fr riscul de a se infiltra n habitaclu. Dat
fiind toxicitatea acestor gaze, toate scurgerile catre interior
sunt periculoase pentru pasageri. Eapamentele ce echipeaza mainile
noi sunt prevazute cu ecrane de protecie ntre ele i habitaclu.
Primul element al sistemului este colectorul de evacuare cu
rolul de a prelua ieirea din chiulas i de a conduce gazele de
eapament ctre prima camer de rezonan. n continuarea colectorului de
evacuare, la motoarele fr injecie, se plaseaz o capacitate sau
rezonator cu rolul de a tia acusticile libere. La motoarele cu
injecie dotate cu catalizator acest rezonator lipsete, funcia
acestuia fiind preluat chiar de convertorul catalitic.
Convertorul catalitic are forma unui amortizor clasic, eliptic
sau rotund, n interiorul cruia sa afl un monolit ceramic sau
metalic pe care sunt depuse metale nobile: Pt, Rh, Pd care
favorizeaz conversia gazelor poluante n gaze nepoluante. n
convertorul catalitic au loc procese de transformare a
hidrocarburilor n dioxid de carbon (CO2 ) i vapori de apa, a
monoxidului de carbon (CO) n dioxid de carbon (CO2) i a oxidului de
azot (NO) n nitrogen (N2) i oxigen (O2). O funcionare normal a unui
convertor catalitic corect dimensionat conduce la o transformare a
gazelor rezultate ca urmare a arderii combustibilului n gaze
cvasiinofensive.
La ieirea primului tronson tubular se gasete o capacitate numit
camer detent sau detentor unde gazul pierde o bun parte din
temperatura acumulatp ca urmare a funcionrii motorului. Camera
detent este alcatuit din mai multe incinte acustice fiind elementul
sistemului de eapament care trateaz din punct de vedere acustic
fluxul de evacuare.
Exigentele de reducere a zgomotului pentru incadrarea n
regulamente i pentru confortul pasagerilor sunt asigurate de
ultimul element al sistemului de evacuare denumit amortizor de
zgomot.Fiecare capacitate, detentor sau amortizor, este locul unei
modificri de stare (presiune, volum) a gazelor care se exprim prin
reducerea entalpiei (energiei totale a gazelor) i a temperaturii.
Capacitile i rezonatoarele plasate n general foarte aproape de
supape de evacuare sunt locul efectelor acustice atermice. Camerele
de detent care se gsesc n general n seciunea mijlocie a traseului,
provoac o scdere a presiunii endoterme. n amortizorul de zgomot se
produce o micare violent a reelei de gaze care provoac o mare
degajare de caldur. Suprafaa lor exterioar se comport ca un
radiator iar temperatura exterioar poate depi 200OC i din acest
motiv trebuie izolate de planeu. Amortizoarele plasate n
majoritatea cazurilor la finalul liniei de eapament sunt n general
de dou tipuri: de tip absorbie i de tip reflexie. n cazul
amortizoarelor de tip absorbie materialul fonoabsorbant izolnd
interiorul i fluxul de gaze de invelisul exterior conduce la
diminuarea temperaturii exterioare i deci la o mai bun rezisten n
timp a produsului. Amortizoarele de tip reflexie (cu mai multe
tuburi interioare perforate - modelul eapamentelor pentru
autoturismele Dacia) diminueaz zgomotul printr-o reacie de tip
"spargerea undei".
Temperatura gazului de eapament masurat sub vehicul este n
funcie de turaia motorului n plin sarcin i de distana fa de
colectorul de evacuare. Avnd n vedere diversitatea situaiilor
posibile i a numrului foarte mare de modele existente v prezentam
spre informare masurtorile de temperatur n axa sistemului de
eapament facute la un motor de 1600 cm3. Astfel, imediat dup
galeria de evacuare temperatura poate varia ntre 700OC i 900OC dac
turaia motorului crete progresiv de la 1.500 la 5.000 rot/min. n
acelai regim de lucru al motorului temperatura msurat la 2 metri de
la galeria de evacuare poate varia intre 450OC si 650OC. La ieirea
sistemului de eapament, considerat a fi la 4 metri distan fa de
galeria de evacuare temperaturile nregistrate n acelai regim de
turaii pot cadea pn la 300OC i 500OC. Msurarea acestor temperaturi
s-a fcut n axa sistemului de eapament (deci n mijlocul tuburilor i
al incintelor) ele diminundu-se cu pn la 250OC spre exteriorul
traseului datorit curenilor de aer i soluiei constructive alese
pentru sistemul de evacuare.
4.3. Acordarea eapamentului cu motorul Cercetrile care se fac n
acordarea eapamentului cu motorul mainii au ca obiectiv mbuntirea
performanelor mai ales la regimuri nalte de funcionare.
Principalele elemente care contribuie la realizarea unui
eapament acordat sunt:
lungimea tuburilor (tevilor)
diametrul tuburilor
dimensionarea capacitilor (detentoarelor i amortizoarelor) i
modul lor de amplasare pe vechicul
Daca lungimea tuburilor este n cea mai mare parte dat de
lungimea mainii (putnd alege ntre un traseu direct sau unul mai
sinuos cu restriciile de spatiu generate de arhitectura plaeului
mainii) iar dimensiunea capacitilor fiind aleas pentru o ct mai bun
ndeplinire a funciilor sistemului de eapament (n special cea de
atenuare a zgomotului), diametrul evilor este elementul asupra
cruia se poate aciona cel mai facil pentru mbunatatirea
performanelor motorului unui autoturism.
Vom prezenta n continuare influena diametrului tuburilor
(diametrul evilor utilizate la realizarea ntregului traseu de
eapament "cat-back") asupra performanelor evacurii. Experimentele
fcute pe bancul de probe au generat o serie de concluzii privind
alegerea diametrului tubului de eapament, alegere care este un
compromis ntre zgomotul rezultat ca urmare procesului de evacuare i
performantele dorite ale motorului.
n mod uzual mainile de putere mic i foarte mic (incluzand aici i
Dacia Berlin sau Dacia Autoutilitar fr injecie, Tico, Matiz) au
traseele originale pe diametru de 38-40 mm. Mainile de putere medie
(spre exemplu Dacia SuperNova, Solenza, Autoutilitarele cu injecie,
Cielo, VW Golf) sunt echipate cu trasee de eapament de diametre
cuprinse ntre 45-50 mm. Mainile echipate cu motoare foarte
puternice pot avea un traseu de eapament cu diametru de pn la 63,5
mm. n general, dar nu ntotdeauna, sporirea cu 5-10 mm a diametrului
traseului de eapament conduce la un plus de putere a motorului.
Singurul test edificator se poate face pe un stand de ncercri
dotat cu dinamometru, sonometru i analizor de gaze care s poat
msura n urma unor proceduri specifice, n diferite faze i cu
diferite trasee de eapament urmtorii parametrii: puterea motorului,
cuplul, nivelul noxelor i nivelul zgomotului. Compararea unui set
de date rezultat n urma msurtorilor fcute n diferite faze utiliznd
un traseu de eapament i a altui set de date rezultat n urma
msuratorilor fcute n condiii identice dar cu un alt traseu de
eapament este singura posibilitate de decizie asupra performanelor.
n funcie de preferine se poate ajunge alegnd un traseu de eapament
adecvat la o limit inferioar de putere dar la obinerea unui zgomot
foarte redus, la o cretere semnificativ de putere dar la un zgomot
cu mult peste nivelul admis sau la un echilibru ntre putere-cuplu i
zgomot-emisie de gaze. Montarea unui traseu complet neacordat cu
cerinele motorului poate conduce la scderea puterii motorului
concomitent cu un nivel al zgomotului peste limit. Nu dorim s intrm
n amnunte foarte complicate ce in de mecanica fluidelor.
4.4. Diametrul mic al tuburilor traseului de eapament La
deschiderea supapei de evacuare tubul de eapament de dimetru mic
frneaz ieirea gazelor arse. n timpul fazelor de "suprapunere a
supapelor" (admisia i evacuarea deschise n acelai timp) lipsa de
cdere de presiune incomodeaz intrarea gazelor. Suprapunerea
supapelor trebuie sa fie scurt ceea ce este profitabil pentru
regimurile joase dar defavorabil pentru regimurile nalte. Tubul de
eapament de diametru mic genereaz o bun amortizare a vibraiilor i o
reducere a intesitii zgomotului n defavoarea cuplului motor. La
limit, un diametru foarte mic pentru traseul de eapament conduce la
o accentuare a pierderii de sarcin i la o prbuire a cuplului
motor.
4.5. Diametrul mare al tuburilor traseului de eapament: n cazul
sporirii diametrului tubului de eapament vrful de presiune cuprinde
cea mai mare lungime a tubului i se amortizeaz mai lent n comparaie
cu un tub de diametru mai mic. Un diametru mai mare asigur o cdere
de presiune mai mare n lungul tubului, urmat de o cretere de
presiune, n schimb se permite o lrgire a suprapunerii supapelor
foarte favorabil pentru parametrul putere-cuplu la regimurile nalte
de funcionare.
5. EVACUAREA GAZELOR. GRADUL DE PERFECIUNE A EVACURIIEvacuarea
reprezint partea din procesul de schimbare a gazelor n cursul creia
gazele de ardere parasesc cilindrul.
La motorul cu admisiune normal, sistemul de evacuare este
alctuit din galeria de evacuare, prevazut n chiulasa, din conducta
de evacuare i amortizorul de zgomot. Orificiul liber Op al galeriei
este controlat de supapa de evacuare. La motorul cu admisiune
forat, cnd supraalimentarea se efectueaz cu o turbosuflant,
sistemul de evacuare cuprinde n plus turbina, pus n micare de
gazele evacuate din cilindru.
Evacuarea gazelor la motoarele rapide are loc n trei moduri
denumite: evacuare liber, evacuare forat, evacuare mixt. Evacuarea
liber este partea din procesul de evacuare, n cursul creia gazele
de ardere prsesc cilindrul sub aciunea diferenei dintre presiunea p
din cilindru i presiunea p0 a mediului ambiant sau pge, din galeria
de evacuare.
Analiza procesului de evacuare la motorul autoturismului Dacia
1300 arat urmtoarele (fig. 4): supapa de evacuare ncepe ridicarea
de pe sediu spre finalul cursei de destindere, cnd presiunea n
cilindru este de cteva ori mai mare dect presiunea p0; pna la pme,
cursa de ridicare a supapei ajunge la 58% din cursa maxim de
ridicare (fig. 4, c), presiunea scade sensibil dar ramne nc la o
valoare ridicat (2,4 daN/cm2); sub aciunea diferenei de presiune
(ppge) gazele scap n galerie, trec prin orificiul oferit cu o vitez
de 600...700 m/s i se deplaseaz prin galeria de evacuare cu viteza
de 50.. .250m/s; la inceputul evacurii presiunea pge creste repede.
[2]Evacuarea forat are loc numai sub actiunea pistonului, n ultima
parte a cursei de evacuare aproximativ pe 120 RAC, de la = 600 RAC.
Prin deplasarea pistonului, se menine diferena de presiune p-pge
sau p-p0 necesar pentru a nvinge rezistenele gazodinamice ale
orificiului oferit i ale traseului de evacuare. La motoarele rapide
de autovehicule, n prima parte a cursei de evacuare, procesul se
produce n acelai timp liber i fortat de aceea aceast parte a
procesului se numete evacuare mixt. Pe intervalul cuprins ntre =
540... 600 RAC, diferena de presiune p-pge asigur scparea gazelor
simultan cu refularea lor de catre piston (fig. 4, a).In figura 4,
c se arat masa de gaze evacuate mge n procente, n funcie de RAC, la
motorul autoturismului Dacia 1300. Se observ c n cursul evacurii
libere, masa mge ajunge la 30% din masa de gaze de ardere mga .
Aceasta informaie obtinut prin calcul arat c la motoarele rapide
evacuarea liber are o pondere cu mult mai mic dect aceea evaluat la
motoarele de turaie mic, la care ajunge pn la 60.. .70%. n momentul
nchiderii supapei de evacuare, n cilindru mai ramn gaze de ardere
gazele reziduale de masa mgr sau numarul de kilomoli care particip
la efectuarea ciclului urmtor.
Fig. 4. Variaia unor mrimi caracteristice n procesul de evacuare
[2]Se numete coeficientul gazelor reziduale r , raportul:
[2]Gradul de perfeciune a procesului de evacuare se apreciaz i
prin gradul de evacuare a cilindrului de gazele de ardere ev i se
defineste ca raportul:
[2] Se observ c ev variaz n sens invers cu r. Se obinuiete s se
evalueze perfeciunea procesului de evacuare prin gazele de ardere
rmase n cilindru, de aceea se apeleaz frecvent la r .La motoarele n
patru timpi cu admisiune normal, gr se determin presupunnd c masa
gazelor de ardere care ocup volumul Vc, cnd pistonul se afl la pmi,
la presiunea pg i temperatura Tg (punctul g din ciclu, fig. 4, c),
rmne invariabil pn la nchiderea supapei de evacuare. n acest caz se
aplic ecuaia de stare n punctul g:
[2]i se determin r mprind relaiile. Dac se opereaz substituia
[2]din care va rezulta:
[2]Relaia de mai sus evideniaz faptul c r este invers
proporional cu V, ceea ce explic dezideratul general de a micora pe
r pentru a obine o valoare ridicat a lui V . Apoi se observ c r
este direct proporional cu pg i invers proporional cu Tg . n fine
se observ c r este invers proporional cu . Aceast dependen trebuie
evaluat prudent deoarece, cu ct z este mai mare, gazele de ardere
se destind mai mult n cilindru i Tg scade. Totui, la mrirea lui e
produsul Tg(-1) crete, iar r se micoreaz. Astfel se explic de ce la
MAC, r = 0,03. . .0,06 iar la MAS, r = 0,08. . .0,12, prima clas de
motoare avnd raportul de comprimare de aproximativ doua ori mai
mare. Gazele reziduale nu micoreaz numai volumul Vs disponibil
pentru fluidul proaspt. Ele au i o consecin de natur cinetic
deoarece fiind substane inerte chimic, micoreaz viteza de ardere a
combustibilului. Aciunea de inhibitor intervine cu o mare pondere
mai ales la MAS, n regimurile de sarcini pariale. La aceste
regimuri, prin obturare, V scade la 0,3...0,4 iar r crete pn la
0,3...0,35. Arderea se dezvolt lent, funcionarea devine instabil,
randamentul indicat scade.
Sub aspect energetic perfeciunea evacurii se determin prin
lucrul mecanic consumat pentru evacuarea gazelor de ardere. Parial,
efectul energetic se apreciaz prin lucrul mecanic de pompaj.
BIBLIOGRAFIE1. Bg, N., Burnete, N., Barabas, I., Czil, Aurica,
Filip, N., i colab., Motoare cu ardere intern. Combustibili.
Lubrifiani. Materiale speciale pentru atutovehicule. Economicitate.
Poluare., Cluj-Napoca, UTPress, 2000.2. Grunwald, B., Teoria,
calculul i construcia motoarelor pentru autovehicule rutiere,
Bucureti, Editura Didactic i Pedagogic, 1980, pag. 67-70.3.
Stavrat, M., Dugnescu, M., Cartea Automobilistului, Bucureti,
Editura Tehnic, 19624. http://en.wikipedia.org/wiki/Air_pollution -
09.01.2009
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Air_pollution#Pollutants
09.01.2009
6.
http://www.tutor2u.net/economics/revision-notes/as-markets-oil_clip_image002.gif
- 09.01.20097.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/AirPollutionSource.jpg
- 09.01.20098. http://www.noaa.gov/9.
http://en.wikipedia.org/wiki/European_emission_standards -
09.01.200910. http://www.scania.com/11. http://www.volvo.com12.
http://www.volvo.com/trucks/romanian-market/ro-ro/Home.htm13.
http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_standards - 09.01.200914.
http://www.dieselnet.com/standards/jp/noxpmlaw.php - 09.01.200915.
http://www.implats.co.za/market/emission_standards.asp -
09.01.200916. http://en.wikipedia.org/wiki/Catalytic_converter -
09.01.200917. http://en.wikipedia.org/wiki/Particulate_filter -
09.01.200918.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/Lambda_sond_till_volvo240_etc.jpg19.
http://www.forum-auto.com/les-clubs/section4/sujet365334.htm20.
http://www.vegora.hu/vegora/Roman/adblue.html21. Surs proprie
Figura 1.1. Poluarea chimic a atmosferei [4]
Figura 1.2.a. Surs de poluare a aerului [7]
Figura 2.2. Producia mondial de combustibil petrolier i cererea
viitoare
Figura 2.1. Evoluia consumului (cererii) i produciei mondiale de
combustibil petrolier [6]
Figura 2.6. Analiza evoluiei normelor de poluare de la non-EURO
la EURO 5 - motoare diesel [9]
Fig. 2.7. Poluanti monitorizai - motoare diesel [10]
Fig. 2.8. Limitele maxime admise pentru NOx i PM prin normele de
poluare EURO analiza evoluiei normelor de poluare pentru motoare
diesel [11,12]
Figura 3.1.a. Convertizor catalitic Dodge Ram [17]
Figura 3.1.b. Catalizator Saab 9-5 [17]
Figura 1.2.b. Surs de poluare a aerului gaze eapate
automobil
Figura 3.2.1. Senzori de temperatur gaze evacuate (EGT)
Fig. 3.1.4.1. Seciune printr-un catalizator cu miez metalic
[17]
Fig. 3.1.4.2. Catalizator cu miez tip fagure ceramic [17]
Fig. 3.3.1. Sond Lambda Volvo S40 [18]
Fig.3.3.2. Elemente componente senzor O2
Fig. 3.3.3. Diagram zon de lucru senzor O2
Figura 3.5. Filtru de particule FAP Peugeot [17]
Fig. 3.3.4. Sond lambda pe motor Honda R18A
Figura 3.6.1. Sisteme EGR (Ford stnga, VAG dreapta)
Fig. 3.6.2. Valv EGR de provenien VAG cu acionare cu presiune
negativ [19]
Fig. 3.7.1. Elemete componente ale sistemului de evacuare EURO 5
AdBlue [20]
Figura 2.9. Comparativ ntre normele de poluare ale diferitelor
regiuni din lume [15]
Fig. 2.10. Evoluia CO n timp MAS [15]
Fig. 2.11. Evoluia CO n timp MAC [15]
Fig. 2.13. Evoluia HC n timp MAC [15]
Fig. 2.12. Evoluia HC n timp MAS [15]
Fig. 2.15. Evoluia NOx n timp MAC [15]
Fig. 2.14. Evoluia NOx n timp MAS [15]
Fig. 2.16. Evoluia PM n timp MAC [15]
1PAGE 4
_1292768439.unknown
_1292844848.unknown
_1292844854.unknown
_1292844823.unknown
_1292767916.unknown