c

Originea emisiilor de hidrocarburi # oxizi de azot ale MAC 415

.He(ppm]

500 NO(pp

2000

1000

I,() 20 0 O(S (ORA] 1,0 20 0 oC"sl.RA]

Q b

Fig.11.19.Influenta avansului la producerea scanteii asupra concentratiei de HC ~i NO laevacuare, pentru mai multe dozaje (prelucrat dupa [51] (a) ~i [56] (b».

Mic~orareaavansului sub valoarea AMM reprezinta 0 metoda simpla delucerea emisiilor, dar cu implicatii negative asupra consumului de combustibilmolorului.In cadrul unor experiente, s-a obtinut de exemplu 0 reducere cu

ppmde NO, ~i de 100 ppm de HC, pentru fiecare 10° de reducere a avan-llui;lotodata,consumul de combustibil a crescut cu 10%.

11.3.Originea emisiilor de hidrocarburi ~i oxizi de azotale motorului cu aprindere prin comprimare

11.3.1.Originea emisiilor de hidrocarburi

Gazelede evacuare ale motoarelorcu aprindereprin comprimarecuprindspectrularg de hidrocarburi, care se pot grupa in doua categorii: HC provenindIdincombustibil ~i HC rezultate prin transformarea combustibilului in cursulrii.Proportiilede HC din cele doua categorii variazii in limite largi, in functie

tipulmotorului~i regimul de functionare.Pentrustabilirea amploarei procesului de formare a unor noi tipuri de HC

timpularderii, s-au efectuat experiente in care motorul a functionat cu 0ocarburapura. In gazele de evacuareau fost identificate~iin acest caz 0 mare'dalede HC, deosebite prin masa moleculara, ~i apartinand unor clase diferiteani~iaromate). Prin urmare, in cursul arderii se produce piroliza ~i sintezaivarietatide HC. Unele din acestea se mentin in gazele de evacuare in faza deri,~i se pot identifica in probele prelevate de gaz. Prelevarea se face inralprintr-unsistem incalzit la aproximativ 190°C (inclusiv filtrul de retinereiculelor).HC mai grele condenseaza ~i se afla in general fixate pe particulele

funingine.Pentru analiza acestor HC este necesar sa se colecteze particuleleinfiltrareaunui curent de gaze de evacuare diluate, avand 0 temperatura subDC[20].HC se extrag apoi din particule cu solventi, reprezentand in acest sens\iuneaorganicasolubila(FOS,v. § 8.6.1).

416 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internii

Prezenta hidrocarburilor originare din combustibil in gazele de evacuarepoate fi atribuita mai multor cauze generale: a) compozitie locala excesiv de bo-gata, sau excesiv de saraca a amestecului, care nu poate sustine reactiile auto-aprinderii ~i propagarea flacarii; existenta unoI' zone de amestec care prezinta unraport mare suprafata/volum, determinand pierderi exagerate de caldura. Acestecauze intervin in conditiile neomogenitatii amestecului din camera de ardereamotorului cu aprindere prin comprimare.

Pe 0 schema generala a zonelor specifice de amestecare, care se constituiein jetul de combustibil dintr-un motor diesel cu injectie directa, se pot evidentiasimplu conditiile generale de formare a emisiilor de HC (fig. 11.20).

Zona nucleului jetului:Sarcini par1iale: NOSarcina pUna: funingine,HC. compu§i de oXlcare

par\iala ~,,~ .Zonaamestecurilor ~ ".preformateinflamabile:NO\ \

J I

Zonaamestecurilor L :preformate nelnflamabile: IHC, compu§i de oxidarepartiala

Fig. 11.20. Reprezentarea zonelor specifice de formare a emisiilor poluante in camera deardere a unui motor eu injectie direet~.

In zona amestecurilor preformate inflamabile, fladirile turbulente rezultatein urma autoaprinderii consuma combustibilul, cu exceptia stratului de stingerelaperete ~i a zonei amestecurilor neinflamabile, excesiv de sarace, care se stabile~tein modinevitabilla periferiajetului (v. fig. 10.37).Combustibiluldin aceastazonanu se poate autoaprinde ~i nu poate sustine flacara turbulenta in perioada arderiirapide, angajandu-seeel mult in reactii de descompunere~i de oxidare paqialalenta. Zona amestecurilor preformate neinflamabile constituie astfel 0 sursapotential a de HC ~i compu~i de oxidare partiala, cum sunt aldehidele. In masura incare nu sunt ulterior antrenate intr-o zona de gaze arse cu temperatura ridicatapentru a fi oxidate, se regasesc ca emisii in gazele de evacuare. Amestecurileexcesiv de bogate pot reprezenta, de asemenea, surse de emisii de HC; ardereacompleta este conditionata de diluarea ulterioara cu aer sau cu gaze proveninddinarderea unoI' amestecuri sarace, ~i de timpul disponibil pana la racirea gazelor incursa de destindere. Amestecurile excesiv de sarace rezultate pana in momentulautoaprinderii constituie in orice caz 0 sursa principa\a de compu~i organiciIngaze\e de evacuare.

Dozajul minim la care poate arde combustibilul depinde de natura hidro-

carburilor componente ~i se mic~oreazii prin ridicarea presiunii ~i temperaturii.Cre~terea temperaturi\or locale in timpul arderii prin antrenarea gazelor arse tier-binti, ~i cre~terea presiunii favorizeaziiastfel eliminarea prin oxidare a hidro-

evacuare'v de bo-'ile auto-

~zinHi un. Acesteardere a

onstituievidentia

Originea emisii/or de hidrocarburi # oxizi de azol ale MAl

carburilor~i produ~ilor de oxidare partiala. In acela~i sens, este explicabiladintade mic~orarea emisiilor de HC la cre~terea sarcinii, sau prin supraatareamotorului.Cantitatea relativa de combustibildin zona amestecurik

. formateneinflamabile depinde de proportia combustibilului injectat in peintarzieriila dec1an~area arderii, ~i de viteza de amestecare. Miirirea inmrzhantrenain general tendinta de cre~tere a emisiilor de HC; experientele efectu

i unmotorcu injectie direct!, functionand la diferite sarcini, avansuri la injel, cumaimulte sorturi de combustibil, confirma aceastii tendinta (fig. 11.21).

Fig,11.21.Dependenta emisiei de HC din ga.zele de evacuare ale unui motordiesel cu injectie direct4, fatA deintarzierea la autoaprindere (n ==2800 rpm, diferite sarcini, com-bustibili, avansuri la injectie) [17],

He

[ppm

1600I

1200800

400

4 8 12. 16 20 24 c(a rM]

Modificarea caracteristicilor sistemului de injectie, cu reducerea cantitia de 1decombustibilinjectat in perioada inmrzierii la autoaprindere, apare astfel ca

,mijlocde reducere a emisiilor de He. Intr-o serie de experiente s-au obtirreduceride peste 50% a emisiilor de HC, prin mjc~orarea vitezei medii de inject.cuaproximativ18%, cu pastrarea alurii caracteristicii de injectie [25].

In zona centrala a jetului, cu concentratii ridicate de combustibil la incI~ltularderii,ca ~i in zona de la perete, se asigura in conditii normale de organizarIfonnariiamestecului, posibilitatea arderii practic complete a combustibilului i;feTioadaarderiidifuzive. Temperatura peretelui camerei de ardere poate avea ins;oinfluentasensibilaasupra emisiilor de HC. Dupa unele date, prin scadere~bnperaturiiperetelui de la 90°C la 40°C, emisiile de HC au crescut cu 30%, ceeatt sugereazaun efect de stingere a flacarii in stratu) de )a perete, tara oxidareaItlterioaraa hidrocarburi)or.Importantastingerii )a perete depinde de pondereaitluluipeperete.In cazul cand combustibiluleste depus pe perete sub forma delieu!a(procedeulM), functionarea la regimuri termice reduse ale peretelui - laestefranata formarea amestecului ~i arderea - determina 0 cre~tere puternidi a

isiilorde HC.

o sursaimportantade formarea emisiilorde HC reprezintiicombustibilul:zent la coada jetului (fig. 11.20), ~i in special combustibilul introdus la finele~Iiei,prin post-injectie (dupa prima inchidere a acului injectorului). Viteza

sade curgere la finele injectiei creeaza conditii defavorabile de formare a,estecului,atunci cand ~i rezerva global a de oxigen din camera de ardere este. ima; 0 fractiune de combustibil poate ramane astfel neoxidata, sau poate saezeprodu~ide oxidare partiala ~i produ~i de piroliza, pana la incetarea reac-

418 Emisii/e poluante ale motoarelor cu ardere internii

tiilor datoriHidicirii. Experientele au demonstrat, de exemplu, influenta volumuluiinterior al pulverizatorului ("sacului") de sub acul injectorului (fig. 11.22).Combustibilul din acest volum se scurge partial in cilindru dupa sfar~itul injectiei,in cursa de destindere, ~i devine 0 sursa a emisiilor de HC datorita conditiilorimproprii de formare a amestecului. Alte experiente au aratat ca emisiunea deHCpe cic1ureprezinta aproximativ 20% din vohimul de sub ac, ceea ce sugereazaca0parte din combustibilul scurs in camera de ardere este totu~i antrenat in reactiideoxidare. Posibilitatile constructive de reducere a spatiului de sub acul pulveri-zatorului depind de pozitia de montaj a injectorului ~ide unghiul conului formatdeaxele orifiilor de injectie. Volumul minim se poate obtine in varianta de montajapulverizatorului coaxial cu cilindrul.

HC[ppm]

1.00 I

n=2000rpm I/ .

200~ ~--- ---J vOlumul.soe~\Ui:O~ _1.3mm,I _u 0.5mm

1,00

.sac'

200n:1000rpm ,, \-------- -o z 6 8 fie[doN/emi)

Fig. 11.22. Influenta volumului sacului pulve.rizatorului asupra concentratiei deHC in gazele de evacuare ale unuimotor diesel cu injectie direct![73].

11.3.2. Formarea oxizilor de azot

Mecanismul cinetic al formarii de NO in motorul cu aprindere prin com-

primare este controlat de procesele complexe specifice ale formarii amestecului!iarderii, care determina variatii maTi, in timp ~i in spatiu, a temperaturii ~i con-centratiei de oxigen. Amestecurile preformate cuprinse de flacara se inscriuinintervalullarg de concentratii dintre limitele de inflamabilitate, in timp ce in fazaarderii difuzive, amestecurile care ard sunt mai apropiate probabil de raportulstoichiometric. Amestecarea turbulenta a unor volume de gaze arse fierbinticu

volume mai mici de aer modifica temperatura ~i compozitia local a, ~i implicitviteza de formare de NOx .

Viteza reactiilor de formare de NOx tinde sa fie maxima in zonele in careaexistat 0 proportieapropiatade cea stoichiometrica.Masuratorileefectuateintr-oflacara stationara formata pe un jet de picaturi au indicat 0 u~oara deplasareaconcentratiilormaxime de NOx spre interioruljetului, in raport cu raza concen-tratiilor stoichiometrice; modul in care se coreleaza concentratiile oxigenului!itemperaturile determina variatia putemica a concentratiei de NOx pe raza jetului(fig. Il.23).

Cercetarirecenteefectuateintr-un motordieselaccesibiloptic,au realizatvizualizarea distributiei NO in camera de ardere, prin aplicarea metodei fluores-

fa volumu\ui(fig. 11.22).'tul injectiei,. conditiiloriunea de HCgereaza ca 0in reacti i decui pulveri-ui format dede montaj a

aeului pulve-eentratiei de

uare ale unuiI'eetie direet!\

prin com-stecului ~irii ~i con-inscriu ince in faza

raportu\erbinti cu,i implicit

Originea emisiilor de hidrocarburi ~i oxizi de azot ale MAC 4]

ten\eiinduse de un fascicullaser plan (6 [43, 84]. NO a fost detectat pentru prin!at!\a periferia jetului, pe partea amestecurilor sarace, imediat dupa formar,nicAriidifuzive;aceasta zona, relativ ingusta, este delimitatade prezenta oxigIIIluinecesar~i existenta unor temperaturi ridicate. Este interesant de observat I

IIIa fost detectat NO in faza arderii amestecurilor preformate. Se infirma astf;unctu\de vedere [20] dupa care arderea amestecurilor preformate ar contrib~nlia\\aformarea de NO. 0 data inceputa, formarea de NO continua la perifer~Iui,astfel ca la finele arderii difuzive, NO exista pe portiunea camerei (

rdere carea fost traversata de jetul de combustibil. Pe imaginea obtinuta la finerderii,zona pe care se distribuie NO atinge latimea maxima, iar intensitatcmaginiiindica concentratii maxime.

Fig,11.23.Variatia eoneentratieide NO intr-oflacar!l stationar!l (jet de pie!lturi dedistilat petrolier greu) [47].

I,201 I

I,./

-I/J -20 0 20 40 r [mm]

Acest tabIou general este confirmat de masuratorile concentratiilor locall*ctuatein camera de ardere. La un motor cu camera de ardere de tip deschis, fa.l!liCare organizata a aerului, s-au efectuat prelevari de probe de gaze printr-

,picu actionare electromagnetica (7 [3]. Masurarea temperaturii locale s-uIprinmetoda radiatiei bicromatice. Analiza probe lor de gaze extrase succesilicacre~tereaconcentratiei de NO intr-un interval de aproximativ 25 oRA, de \'elu\ minimcorespunzator gazelor arse reziduale pana la un maxim, intr-uent cand intervine local un u~or exces de aer, iar temperatura este inc

,piat1ide valoarea maxima. Prin diluarea, in continuare, cu aer se accelereaz\ocala ~i concentratia de NO scade pana la jumatate din valoarea maximi

zona din dreptul umerilor pistonului temperatura ~i concentratia locala dIgensunt mai reduse. in consecinta, nivelul concentratiei maxime de NO est.coborat, ~i este decalat cu circa 15 oRA in destindere, aproximativ atunci canrealizeazaconditiile locale stoichiometrice.

La scara globala, evolutia concentratieispatiale medii de NOx in cursuii se aseamanacu aceea observata \a motoru\ cu aprindere prin scanteie

'INorescenlaNOobtinut!leu un impulslaserde 12-15 mJla 226 nm.dedesehidere de 1 ms, momentul deschiderii reglabil.

NOJ A . V(ppm.

601

--.-J\I \1 In

7t40 , \ I I 1,0 1.0

420 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere interna

Figura 11.24 a fost realizata cu datele obtinute prin metoda deschiderii rapideaunei p~Ttiin chiulasa (8,cu transferarea ~i racirea rapida a unei cantitati maridegaze intr-o camera de colectare [72]. Se remarca tendinta de cre~tere rapidaaconcentratiei medii de NO pe un interval de aproximativ 20 oRA, urmata de0u~oara descre~tere pana la nivelul final din gazele de evacuare. Experienteleefectuate la diferite avansuri la injectie ~i sarcini (fig. 11.24, b) au condus la0variatie a duratei cre~terii rapide a concentratiei de NO intre 17 ~i25 oRA. Marireacoeficientului global de dozaj, )., (scaderea sarcinii) antreneaza scaderea coneen-tratiei de NO din gaze1e din evacuare prin efect termic; influenta este moderata,pentru ca independent de dozajul global, NO se formeaza in faza arderii difuzive,in conditii locale apropiate de cele stoichiometrice.

~Ib]

I

15

10

5

NOxNO

[ppm]

2000

1000

o(i=27.RA

,.'-NB"-- -Q(j:27./

/_ - - - - - c(i =18.,. NO

/~

9~-J-

330 340 350 PMi 310 380 390 400 ocrRA]

a

~O PMi 370 380 :BO 400 d:[oAAJ

b

Fig. 11.24. Evolutia concentra-tiei medii de NO,in timpul arderiiintr-un motor diesel

cu injectie directA(n = 1000rpm:a-dozaj constant, ).== 1,67; b - avans la

injectie constant

CIj = 27 ORA) [72].

(8 Prin nerforar~!I IInpj m..mhr..."..

p

[MPa]10

S

NO[ppm]I ;..:=1fJ7

- 11-1.20

20001 // .4.=3,071000

Originea emisiilor de hidrocarburi # oxizi de azot ale MAC "

La motoarele cu camere de ardere divizate, analizele probelor extrase rsupapede prelevare rapida au aratat ca NO se formeaza in special in cam;eparatA.La transferareagazelor din camera separata in camera principala,re',dedeformare au tendinta sa inghete la amestecarea cu aerul rece. Figura 11i.prezintAdatele obtinuteintr-o cameraseparatAde vartej, la diferite adancimijleleVare[45]. lntervalul de cre~tere rapida a concentratiei de NO este totiuroxirnativ20 oRA. Concentratiile maxime au fost masurate in zona centraH,arnerei.Au fost inregistrate, de asemenea, concentratii ridicate in canalulItgatura,in intervalul cand se produce curgerea intensa a gazelor din cameseparatadevartej.

NO[ppm]

16

1400

1200

100

800

600

400

r,.11.25.Variatia concentratiei locale deNO in timpul arderii, in cameraseparatAde vWtej a unui motordiesel [45].

200

Adancimea supapei de prelevarl

,,-,/ \ _",zero

/ I 3p mm

11/ \ -- 6,3Smm/ \ :':'::rTj8'm":nI \ - -15.87mm,

\'\

,,- "/ "

I , II .1'. \~

" I \ \I / '. \

I . \ \i / "' '.

I I .I.i... \ '.

~. -"-"-"'t. '..-" ,~ .0 ,-1-" """, '--""

~,;"",,,,:--,-_,J; 'I. \...:<~__~ J

350 PM; 370 380 390 1,00 oC("RA]

11.3.3. Influentele unor factori asupra emisiilor de hidrocarburi ~ioxizi de azot

Sarcina # tUTa/ia. Influenfa sarcinii asupra concentrafiei de HC din gazeleevacuarenu este semnificativii. .Dacii emisiiJe se raporteaza insii la doza debustibilpe ciclu, eJiminandu-seastfel efectul diluiirii variabile cu aer, setAca influenfa apare importantii: emisiiJe maxime de HC apar in aceste

itiilarnersulin gol (fig. 11.26). Dacii emisiiJe de HC se atribuie in special~stecurilorpreformateneinflamabile,la regimulde mers in gol se poateapreciaaceste arnestecuricuprind 0 fractiune proportional mai mare din doza deIbustibil;cre~terea moderata' a temperaturii in timpul arderii nu asigurainareaulterioaraa hidrocarburiJor.0 influent! importantala mersulin golare,

422 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internli

de asemenea, neuniformitatea ciclica pronuntata, datorita pulverizarii grosolane~ia tendintei de formare a unor dozaje locale foarte sarace. La sarcinile mijlocii,zonele cu ardere difuziva pot deveni surse importante de HC, eventual oxidatepartial. Rezerva de oxigen din camera de ardere ~i temperatura ridicatacaracteristica arderii promoveaza insa eliminarea HC pana la evacuarea gazelordincilindru. In domeniul sarcinilor mari, efectul regimului termic ridicat, favorabilreactiilor tarzii de oxidare, poate fi depa~it de efectul lipsei locale a oxigenului,~iemisiile de HC din gazele de evacuare pot fi mai mari.

[ppm]

'0U~ou

i --~_1Q1X) :._~~ -. .

]'~.~ -=-:. : ---:- ci~' Pe[MPa0) of.

Fig. 11.26. Variatia concentratiei de HC ingazele de evacuare ale unor mo-toare diesel de autocarnion, co-rectatApentru A.= 1,0: 1, 3 - in-jectie directA, 2t; 2 - injecliedirectA, 4t; 4 - camera separat!de vdrtej; prelucrat dup~ [17]ji[52].

Ponderea diferita pe care 0 au sursele specifice de HC din cilindru infunctie de sarcina motorului poate explica ~i modificarea spectrului emisiilor deHC. Astfel, la mersul in gol apare 0 proportie insemnata de HC, cu 9...12 atomidecarbon in molecula, provenind din combustibilulcare nu a reactionat in zonaamestecurilor preformate excesiv de sarace. La plinii sarcina, cre~te ponderea HCcu 0 structura chimica diferita, generata de reactii de transformare primaraacombustibilului, in absenta locala a concentratiilor necesare de oxigen.

Concentratia emisiilor de aldehide are 0 alura de variatie cu sarcinasimilara cu a hidrocarburilor (fig. 11.27), cu 0 concentratie relativa maxima tot lamersul in go!. Aceasta similitudine ar putea fi interpretata in sensuI ca ace~tiprodu~i ai oxidarii partiale sunt generati in buna parte in zona amestecurilorneinflamabile, prin diluarea excesiva cu aer, ~i sunt antrenati partial in reactii deoxidare partiala, in intervalul cand se ating presiuni ~i temperaturi ridicate. 0concentratie ridicata de aldehide se formeaza, de asemenea, la pornire, in perioadacand motorul emite fum alb-albastru.

Cantitateade NO format in cilindru depinde de sarcina ~i turatia moto-rului, care controleaza nivelul general de temperatura, evolutia la scara localaaconcentratiilor ~i timpul disponibil pentru reactiile de formare. Influenta regimuluide functionare asupra structurii jeturilor de combustibil ~i caracteristicii campuluide viteze, de care depind configuratia campului de temperaturi ~i concentratii. ac-tioneaza suplimentar asupra formarii emisiei de NO. La turatie constanta, concen.

Originea emisiilor de hidrocarburi ~i oxizi de azot ale MAC 423

tratiaemisiilorde NO cre~te cu sarcina. Rezultatele prezentate in figura 11.28 aufostobtinutecu un motor cu injectie directa, la trei reglaje diferite ale avansului lainjectie,~i sunt exprimate in functie de excesul global de aer. Influenta turatiei lasarcina constanta este mai greu de definit, modificandu-se in functie de tipulmotorului,iar pentru un anumit tip de motor, dupa domeniul de turatii. In general,emisiilecele mai reduse sunt caracteristice motoare1or cu camere de arderedivizate.

25 so 7S 100l%}5arcina

-~[ppm]u11/~o.!!

CI"II

A:II

~;:(

Fig.11.27. Variatia concentratiei de aldehidein gazele de evacuare ale unuimotor diesel cu injectie direct!,corectat~pentruA= 1,0[5].

Fig. 11.28. Variatia concentratiei de NOx ingazele de evacuare ale unui mo- .

tor diesel cu injectie direct~: a -rezultate directe; b - rezultatecorectate pentru A= 1,36 [25].

o fractiuneinsemnatiidin NO este transformatain timpul arderii in N02,II~inreactia(8.30). Valori maximeale raportuluiN02/NO se stabilesc la sarcinilemici(fig.11.29), la care transformarea finalii din N02 in NO este impiedicata detendintapronuntata de racire locala, prin amestecarea cu gaze mai reci.

Avansu/ $i caracteristica de injec,ie. Rezultatele unui studiu efectuat cuunmotorcu injectie directa, la care a variat avansul la injectie, sunt concentrate infigura 11.30. Cre~terea emisiilor de HC odata cu avansul, a fost atribuitii miiririi~nderiicombustibilului injectat pe perete. Cre~terea avansului antreneazii ~i pre-lungireaintarzierii la aprindere, care favorizeazii marirea ponderii amestecurilor~formate,in general, deci ~i a combustibilului care formeazii amestecuri excesiv'~sArace,generand emisii de HC.

Emisiile de NOx ale motorului cu injectie directa se mic~oreaziisubstantialIrinreducerea avansului la injectie falii de reglajul de moment motor maxim,(fig.11,31). Efectul este determinatde coborarea nivelului mediu al presiunii ~i

[ppm) Avons10injeqie- 20' RA... -20 -.-0' RA0ell"0

: 1000 ---.....a---- ......,-- ..-.-. .

- [):23000CJell..2000-

0

-- - -----..........., bNDell 1000 ,I

'0 ._._0--.-.- "'".><0

1,.0 3,0 2.,0 ).

424 Emisiilepoluante ale motoarelor cu ardere interna

temperaturii.Trebuie remarcat di prin reducerea avansului se atenueaza ~iinflu.entasarcinii, care dispare complet cand injectia incepe in punctul mort. Totinfigura 11.31 se evidentiaza ~i influenta caracteristicii de injectie. Prin reducereavitezei medii de injectie se coboara nivelul temperaturilor ~i formarea de NOxeste,

in consecinta, franata.

Fig. 11.29. Concentratia procentualli de N02din totalul NOr in gazeIe deevacuare ale unui motor diesel,in functie de sarcinli ~i turatie[21].

Fig. 11.30. Concentratia de HC in gazele deeva.cuare ale unui motor diesel cu injecliedirect~ in functie de avansul lainjectie [25].

Durola inj~ct''ei-.- 20 oRA- 18 oRA-.- 17 oRA-- 15.5oRA

Fig. 11.31. Concentratia de NOr in gazele de eva.cuare ale unui motor cu injectie direct~in functiede avansulla injectie~idurata

injectiei [25].

Prin posibilitiitile de influentare pe care Ie ofera, avansul ~i caracteristicade injectie constituie mijloace importante de control al emisiei de NOx in motorulcu camerade arderenedivizata.0 sensibilitatemult mai redusafata de avansullainjectie manifestiiemisiile de NOx ale motoarelor cu camera divizata de ardere.

Recircularea gazelor de evacuare. Reintroducerea in cilindrul motoruluicu aprindere prin comprimare a unei fractiuni din gazele de evacuare racitereprezintii 0 metoda foarte eficienta pentru reducerea emisiilor de NOx' lntensitateaapliciirii metodei se evalueazii prin gradul de recirculare a gazelor de evacuare

N02l

HCNO [ppm]

[%]30 1000 rp m1680

'\ 300. _200020.'.

\ - 2400,.200.

10 .r",.. '" ,/ ........"',, , 300.. ,. "2800rpm ,,<...... "" 100

, , . .0,1 0.2 0.3 0,4 [MftJ] D 20 10 0 O(j['RAJ

NOJ(

[pPm]4000

DXI

2000

1000

0 "-'-:rJ 20 10

Neutralizarea emisiilor poluante din gazele de evacuare 425

iRG=rilg/(mg+ mo),mg~i mofiind debitelemasicedegazearserecirculate,~ipeetivde aer. Se constat! ca la 0 valoare GRG = 10%, concentratia de NOxdeeu40-50%;GRG = 20% poate reduce emisiile de NOx pana la 80% [54].

Influentarecircularii gazelor arse este determinat! esentialmente de efectulie,intrucatNOx se formeazii in zonele cu concentratii apropiate de raportul

toichiometric.Experientele dovedesc, de exemplu, ca eficienta maxima a proce-uluise obtine prin adaosul de C02, caracterizat printr-o capacitate termica'oapedublafatii de N2; eficienta recircularii gazelor de evacuare ocupa 0 pozitieItennediara(fig. 11.32).

NOx

[ppm]

.11.32.Efectulreducerii concentratiei deoxigencu diferiti diluanti, asupraemisiei de NOx in gazele de eva-cuare ale unui motor diesel cuinjectiedirectil(n == 1300rpm,~ ==4 oRA; GE - gaze de evacu-are) [25].

500

/,00

300

200

100

2 IVol~%]

Prin recircularea gazelor de evacuare se mic~oreaziitnsa presiunea partia1aoxigenuluidisponibilin timpul arderii, influentandnegativemisiade fum negrumotorului,prin tendinta de cre~tere a vitezei formarii particulelor ~i reducerea'tezeide oxidare. Influenta asupra emisiei de fum negro devine puternica lainilemari. in figura 11.33 se observa ca la valori egale ale coeficientului'aldedozaj, emisia de fum negru (cifra de fum Bosch CF, uB) cre~te odata cuG;aceasta influenta asupra emisiei de fum se manifesta numai de la 0 anumitalarelimita a dozajului (A.::;;2,2).

11.4. Neutralizarea emisiilor poluante din gazele deevacuare

1l.4.1. Probleme generale

Compozitia limita la care poate ajunge un sistem chimic la 0 anumitaraturacorespundeechilibruluichimic. Ca/cu/u/compozifieichimicea gaze-

lleevacuaredin motoare,in interva/ulde temperaturi250...850°C, a aratat cas.aratinge in rea/itate starea de echi/ibru chimic, emisiile po/uante ar fiiderabilmai reduse. in aceste condifii, in gazele de evacuare nu ar exista HC,

426 Emisiile po/uante ale motoare/or cu ardere internll

cu exceptia unor urme de metan, concentratiade eo la echilibru nu ar depa~i0,25% in cazul functionarii motoarelor cu amestecuri sarace, iar concentratia deNOx nu ar depa~i 30 ppm. De asemenea, in gazele de evacuare ale motoruluicuaprindere prin comprimare nu ar exista particule de funingine.

Prezentain propoqii insemnatea emisiilorpoluantedin gazelede evacuareeste determinatade imposibilitateade a se atinge echilibrul chimic, datoritavite-zelor relativ mici ale reactiilor chimice, la temperaturile pe care Ie ating gazele.Lamotorul cu aprindere prin scanteie, temperatura gazelor de evacuare poate savarieze intre 300...400 °e la mersul in gol, pana la 750...850 °e, la regimulnominal. Temperatura depinde de numero~i factori, in primul rand de avansullaproducerea scanteii electrice ~i de dozaj; la dozajele sarace, exista ~i oxigen liberin gazele de evacuare. La motorul cu aprindere prin comprimare, gazele deevacuare sunt in general mai reci (200...600 0c) ~i contin oxigen liber in proportiiinsemnate.

A

Fig. 11.33. Efectul recircul~rii gazelor de eva.cuare asupra cifrei de fum (u.Bosch), in funqie de coeficientulglobal de dozaj, A, Ja un motordiesel cu injectie dircct~ (n == 1500 rpm, (X; = 7 oRA, presiunea

~i temperatura de supraalimentare:3,1 bar ~i 50°C) [54].1,5 2.0 2,S 3.0 3.5 )..

Substantele poluante gazoase care sunt combustibile (He, eo) potfiprincipial eliminateprin oxidare,inainte de evacuarealor in atmosfera,dacasuntindeplinite urmiitoarele conditii: a) oxigen suficient pentru reactiile de oxidare,~idistribuit omogen in masa gazelor; b) temperatura gazelor suficient de ridicatapentru ca vitezele de reactie,in corelatiecu timpul disponibil, sa asiguredezvol-tarea reactiilor pana la apropierea de conditiile echilibrului chimic. Pentru oxida-rea hidrocarburilor in faza gazoasa s-a evaluat ca ar fi necesara 0 temperatura depeste 600 °e ~i 0 durata de rezidenta a gazelor de ordinul 50 ms. In mod similar,pentru oxidarea eo, temperatura gazelor ar trebui sa depa~easca 700 °e [20].

CF

tuB)

2,S

2.0

I

1.5 r

i

10,

0,5

GRG:- 0°1.4-& 10°/0- 20°/0

-'II 30 Ofo

epa~itia deIui eu

euarevite-

Ie. Late sagimulsuI Ia

IiberIe de

porti i

~ eva-(u.

ientu\motor(/1 "",Juneahtare;

Neulralizarea emisii/or po/uanle din gaze/e de evocuore 42'

in acestsen&,au fost concepute la inceputul anilor '70, pentru motoare CI..m<Iereprin scanteie de autoturism, echipamente speciale numite reaetoar4mee,caresl asigure mentinerea pe 0 durat! prelungit! a gazelor de evacuare 1;otemperaturiridicat!. Efectul termic a fost obtinut partial prin izolareatermicilI1erioarAa reactorului,~i fixarea sa direct pe chiulasl. Temperaturamedie ~~Iorin reactor depinde, de asemenea, intr-o mAsur! important!, de amploare~aqiilorde oxidare a hidrocarburilor ~i CO. Dup! unele evaluiri, la 0 concen.Ihpeinitial! de 1,5% CO, oxidarea complet! antreneazi 0 cre~tere cu aproximath.»J°Ca temperaturii gazelor. Sub acest aspect apare avantajoas! functionareat1toruluicuaprindereprin scinteiecu dozajebogate.AerulsuplimentarnecesarI~ilorde oxidaTeaTfi asigurat prin insuflare, in poarta supapei de evacuaTe;in1mobj~nuit,gazele de evacuare contin 1% pinA la 5% oxigen. a cre~tere supJi-

ItaBatemperatuTiigazelor se poate obtine prin reducereaavansuluila produ-scinteiLin fine, prin constructia interioarA a reactorului se prelunge~teIgazeIor,cu cre~erea corespunzAtoare a timpului disponibil pentru reactii.

'pots! asigure reduceri importante ale emisiilor de HC ~i CO (9,reactoarele'ce nu se mai folosesc, din cauza problemelor constructive create de

lperaturileridicate de functionare (pin! la 1100 °C) ~i deoboseala termicA;delenea, emisiile de NOz din gazele de evacuare rAmannemodificate.

o abordarediferit! a problemeiprelucrAriichimice a emisiilordin gazeleevacuareconst! in utilizarea .catalizatorilor, care pot sA asigure cre~tereaiderabil!a vitezei reactiilor chimice, la temperaturi mai scAzute. OxidareaiticAa hidrocarburiJor~iCO devine astfel posibiJAde la 250°C. Cu ajutorulizatorilorpot fi promovate, de asemenea, reactiile de reducere a NOz, cu'cipareaunor substante ca CO, H2 ~iHC. Pe acest principiu au fost construiteipamentespeciale - cu larg! utilizare in prezent- numite reaetoare eataUtice."areacataJiticApoate fi aplicata ~i ca metodAde combaterea particulelorde'I~nedin gazele de evacuare ale motorului cu aprindere prin comprimare.

eliminareaparticulelor au fost dezvoltate, de asemenea, sisteme speciale de'ere,prinfiltrarea gazelor de evacuare.

11.4.2.Readoare catalitice pentru substantele poluante gazoase

Catalizatoride oxidare. Un cataJizator de oxidare are rolul de promovare a'ilorde oxidare a hidrocarburilor~i oxidului de carbon. Dintre HC evacuatecilindru,aproapejumAtateprovin direct din combustibilulnears, iar restuJdin'ileprimare aJe combustibilului ~i uJeiului de ungere. HC saturate prezintA

, ~entamaximAla oxidare; rezistenta se mic~oreazApe mAsura cre~erii numa-'deatomi de carbon in moleculA. Oxigenul necesar reactiilor de oxidare se

asigurapFin functionarea motorului cu dozaje s!race; in caz contrar, seeo pompApentru introducerea aerului suplimentar in coloana de gaze aIse,

supapei de evacuate.

lostob\'nu\~ teduc.eri de peste S on a conc:entratiei de HC, $i de peste 5 ori a concentratiei .deCOr51.

..

428 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere interna

Catalizatorii cei mai eficienti sunt metalele nobile: platina, Pt, paladiul,Pd, ~i rhodiul, Rh. La temperatura ridicata, Pt are 0 activitate specifica mai intensala oxidarea hidrocarburilor parafinice, iar paladiul pentru oxidarea metanului,olefinelor ~i CO. La oxidarea aromatelor, activitatea lor este echivalentii.Eficaci-tatea lor se evalueaza prin eficienla conversiei, 1Je,i,definitii pentru substanta i prindebitul masic de substant! eliminata prin reactia promovata de catalizator(diferenta dintre debitul masic de substanta i la intrarea in catalizator, miP ~i

respectiv la ie~ire, mie),raportat la debitul masic de substant! la intrare:

(1LlO)

exprimat in procente. La 0 temperatura normala de functionare, eficienta conver-siei HC este Tlc.HC=96...98% pentru Pt, 92...94% pentru Pd, ~i85...87% pentruRh;

la oxidarea CO in C02, se obtine Tlc.co=94...96% pentru Pt, 68...70% pentruPd~irespectiv 88...92% pentru Rh. Eficienta conversiei variaza putemic in domeniultemperaturilor reduse (fig. 11.34). In perioada de incalzire a unui motor euaprindere prin scanteie - dupa pomirea la rece - cand se asigura dozaje foartebogate in combustibil, emisiile de HC ~i CO evacuate din cilindru trec in intregimein atmosfera, pana la incalzirea catalizatorului. Pentru controlul cantitatii de HC~iCO eliminatein atmosferatrebuie redus intervalulde timp pana la inceputuluneiactiuni eficiente a catalizatorului. Se evidentiaza astfel avantajele mic~orariiinertiei term ice a reactorului catalitic ~i a utilizarii unui catalizator eu 0 tempe-ratura mai redusa de intrare in functiune. Aceasta calitate a unui catalizatorseevalueaza in general prin temperatura la care eficienta conversiei atinge 50%,Iso.Pentru Pt, Tsoeste de ordinul 300°C, iar pentru Pd, Tsoeste 290°C, la conversiaHC, ~i respectiv 265°C la CO; un catalizator care contine Pt ~i Pd, in raportul1011, este activ de la temperaturi mai joase: Tso = 240°C (He) ~i respectiv 186°C(CO) [14].

--..

Fig. 11.34. Eficienta conversiei in funcliede300 350 T [~] temperatura catalizatorului.

Substanta activa catalitic trebuie dispersata pe 0 suprafata cat mai maredecontact eu gazele de evacuare. Metalul nobil este dispus pe un strat din material

. ceramic de mare porozitate, slratul impregnat (10- obi~nuit alumina (y-AI203)- eu

(10in literatura st~inii "wash-coat".

'7cjk.

100 -HC--co

BOj-'-NOX60

O

20I

150 200 2SO

NeutraJizarea emisii/or poJuante din gazeJe de evacuare 429

ogrosimede ordinul 20 J.LIt1(fig. 11.35), la rindul sau depus pe un substrat-suport~s, dinmaterial ceramic sau din metal (tipic cu 60 celule/cm2).

10) Fig. 11.35. Reprezentarea substantei active a catalizatorului.

Efectul de catalizii decurge prin adsorbtia reactantilor la suprafata parti-I~lorde catalizator, urmata de reactia chimica, ~i apoi de desorbtia produ~ilor:~ei.Pentru reactia dintre CO adsorbit ~i atomii sau moleculele adsorbite de O2,

fostpropusade exemplu expresia vitezei reactiei, in gm eO/cm2.s [6],

Reo = kxcoxoJ (1 + Kcoxco + K01xoJ ' (11.11)

.ekesteconstanta vitezei de reactie, iar Kco ~i K01 sunt con stante de echilibruadsorbtie,definite prin relatiile:

k = Z exp( - E / RT), (11.12)

Kco = kaCoexp(-EaCo/ RT), (11.13)

(11.14)

esteenergia de echilibru la adsorbtie pentru substanta i, J/mol, iar Xi este:~uneamolara a substantei i.

Relatiile pun in evidenta, odata cu influenta puternica a temperaturii ~iiuneainhibitoare a unor proportii mari de CO ~i O2 asupra reactiei de oxidare.modsimilar, se constata ca viteza de oxidare a parafinelor cre~te la mic~orarealpo~ieide O2 pana in apropierea conditiilor stoichiometrice; viteza de reactieinhibam,de asemenea, de olefine, de CO ~iNO [28].

Dupa0 anumita perioada de functionare, in specialla temperaturi ridicate,l\acataJizatoroJuiscade (11prinu-un mecanism combinat, in care intervin:

Iomerarea(sinterizarea),prin care dimensiunile initiale ale particulelor active,laximum50nm, ajung la 100 nm, cu reducereacorespunziitoarea suprafetei;b)interactiuneacu stratul intermediar, cu tendinta de migrare a metalelor

'lIeininteriorulfazelor din stratul invecinat; c) pierderea catalizatorului prinunoroxizi volatili. Pd este considerat mai durabil termic decat Pt, fiind

,ideratpreferabil,din aceastii cauzii, pentru conversia He la temperaturi

IIsemai nume~e "tmbAtrinirea catalizatorului".

..

430 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere interno

ridicate; de asemenea, suportul din Ce02 asigura 0 durabilitate superioara fatadeAh03. Standardele actuale prevad 0 durabilitate a reactoarelor catalitice panala150000 kIn. Pentru controlul procesului de degradare termica, tehnologiile aetualeprevadpentru materialulstratuluicare se impregneazacu metale nobile,adaosuride stabilizatori ai structurii proprii ~i stabilizatori ai dispersiei metalului nobil,precum ~ipromotori ai metalelor nobile.

Catalizatorul se degradeaza, de asemenea, prin "otravire" fizica ~ichimica,in urma contactului prelungit cu anumite elemente, care fie blocheaza fizicsuprafetele active, fie modifica chimic materialul activ. Cei mai activi agentipentru otravirea catalizatorilor sunt plumbul, provenind din combustibil, ~ifosforul prezent in general in aditivii din ulei. Plumbul este deosebit de aetiv,

actiunea de otravire manifestandu-se in special prin sdiderea eficientei la oxidareaHC (cu precadere a saturatelor). De~i benzinele folosite la motoarele echipatecureactoare catalitice nu contin aditivi anti-detonanti pe baza de plumb, in benzinepot exista urme de plumb, provenind din sistemul de alimentare cu combustibil(deordinul 10 mg Pb/l). Intre 10 ~i30% din plumbul prezent in combustibil se depunepe catalizator [20]. Acumulareaplumbuluipe catalizator,intr-o proporpemasicade 1%, poateantrenascadereaeficienteioxidariiHC la 500°C, la peste30%[28].In general, influenta otravirii catalizatorului, produsa de urmele de elementeprovenind din combustibil ~i ulei, depinde de natura acestor elemente ~i eantitateaacumulata pe catalizator, de natura catalizatorului ~i conditiile de functionare(inspecial de temperatura).

Motoarele echipate cu reactoare cataliticepot sa emita aerosolideacidsulfuric. Benzina tara aditivi anti-detonanti poate sa contina sulf pana la 500ppm(masic),care se transformaprin ardere in S02. Catalizatorulfavorizeazaoxidarea\\\ OO\\t\\\\l~ie.ie.'Z.\l\~\\dS~, ~i pii1\ com\)im\Tet\ C\l apa, \1\ c01\di\11atmosferiee, seformeaza S04H2. Transformarea in S03 depinde de natura catalizatorului ~iregimul de temperatura. Astfel, Pd ~i Rh au un efect catalitic mai redus asupratransformarii S02 in S03 comparativ cu Pt. Gradul de transformare este limitatcinetic la temperaturi mai reduse, ~i de conditia de echilibru la temperaturi supe-rioare: pentru un catalizator cu Pt/Pd in proportie 2/1, gradul de transformareinS03 atinge un maximum de 90% la 500°C, iar pentru catalizatorul din Pd pur,gradul de transformare maxim este de 55%, la 640°C [28].

In prezenta S02 se modifica ~i performantele catalizatorului: seadeeficienta conversiei pentru HC, ~i se mare~te temperatura la care se atinge0conversie de 50% (Tso).Este cunoscut ca in conditii de exces de oxigen S02este

oxidat de catalizator in S03 ~i se formeaza in continuare sulfati cu oxiziidealuminiu ~i ceriu din stratul care sustine catalizatorul. Se presupune ca S02concureazaHC ~ichemisorbtiase producepe locurilecare ar fi fost activepentruoxidarea HC. Experientele au aratat, de exemplu, pentru Pd reduceri ale efieienteiconversiei C~, de la 10% pentru amestecuri sarace, pana la 40% in apropierea

.dozajului stoichiometric.Alte experiente,efectuatecu Pt pe suport de Ce02,auaratat ca la un adaos de 2% S02 in gazele care trec prin reactor, temperatura Tso-definita pentru conversia CO - a crescut de la 135°C la 430°C [36]. Se apreeiaza

Neutraljzarea emisiilor poluante din gazele de evacuare 431

~pentnJca sa se atinga nivelul de emisii propus pentru star~itul actualuluiieceniuestenecesara, printre altele, reducerea cu un ordin de marime a proportiei~sulfdin benzine.

Catalkator;pentru reducereaNO. In absenta unor catalizatori eficienti~trureactia de descompunere in N2 ~i O2, NO din gazele de ardere poate fidiminat prin reactii de reducere cu CO, H2 ~i HC:

(I) 2 NO + 2 CO ~ N2+ 2 C02(II) 2 NO + 5 CO + 3 H20 ~ 2 NH3+ 5 C02(llI) 2 NO + 2 H2~ N2+ 2 H20(IV) 2 NO + 5 H2~ 2 NH3+ 2 H2(V) (2 m + n12)NO + CmHn~ m C02 + nl2 H20 + (m + n14)N2 .

Catalizatorulcare promoveaza aceste reactii este un catalizator reducator11mNO.Reactiile (I) ~i (V) se produc activ, in sensul mic~orarii concentratieiNO,la 0 concentratie suficient de mare de CO ~i HC, care se obtine lationareamotorului cu un dozaj bogat in combustibil. In aceasta situatie se

lOne Wlreactor catalitic in doua trepte: prima treapta, de reducere a NO, urmataundispozitivde insuflare de aer, ~i a doua treapta, pentru oxidarea CO ~i HC.Iefonnate prin arderea amestecurilor bogate contin insa ~i H2, care poateponacu NO, cu formarea de amoniac NH3 (reactia IV). In treapta de oxidareI)estepartial reconvertit in NO. Prin urmare, sunt superiori catalizatoriilucatOriselectivi, care promoveaza reactiile de tipul (I), (III) ~i (V). Functio-

cuamestecuri bogate implica ~i 0 penalizare asupra consumului de combus-ilalmotorului.De asemenea,se observa ca pentru motorul cu aprindereprinlprimare,care functioneaza cu exces de aer, mic~orarea concentratiei de NO

, reacpide reducere apare ca deosebit de dificila.Reducerea NO prin CO, H2 ~i HC in domeniul 350...600 °C se poate

iZ1cucatalizatori de tipul unor oxizi metalici (CuO, NiO etc.). Aceasta cate-:edecatalizatori prezinm insa 0 stabilitate termica insuficienta, ~i sunt foarteibilila actiunea negativa a S02. A doua categorie de catalizatori reducatoriformamdin metalele nobile. Cei mai activi sunt ruteniul, Ru, ~irhodiul, Rh, cultajulcii au ~i 0 actiune selectiva, fiind putin activi in formarea de NH3' Ru se

"'einsa progresiv de pe suportul de alumina, in prezenta oxigenului, prin,areaunor oxizi volatili [28]. Urmeaza apoi, in ordinea eficientei, Pd ~iPt.

Catalizatorul cu trip/a ac/iune. Dadi motorul funcfioneaza intr-un dome-"'gustde dozaje in jurol dozajului stoichiometric (A. = 0,99...1,01), gazele deuarepot fi aduse in conditii apropiate echilibrului chimic. Se realizeaza

" 'eaaproape complem a CO ~i HC (pana la 99%), ~i reduce rea NO pana la,98%(fig. 11.36). Catalizatorul care promoveaza conversia celor trei emisii se~ecatalizator cu tripla acliune (12.

limbaenglez!three-way catalyst.

432 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internlz

20ptiR h =5/1, 1911

0,96 q38 '.0 '. 62 A

Fig. 11.36. Eficienta conversiei intr-un reactorcu tripl~ actiune, in functie decoeficientul de dozaj [78].

Controlul riguros al dozajului pe care il reclama functia catalizatoruluicutripla actiune, a impus in general sistemul de formare a amestecului prin injectiedecombustibilla motorul cu aprindere prin scanteie, ~iun sistem automat de reglajinbucla inchisa. Sistemul de reglaj utilizeaza un senzor de oxigen montat in conductade evacuarea gazelor,numitsonda Lambda (L) (13.In realitate,sistemulasiguraformarea unui amestec combustibil-aer avand un dozaj variabil, cu oscilatii cvasi-periodice. Aceste variatii ciclice ale dozajului se dovedesc favorabile, determinandHirgireadomeniului de dozaje in care se obtine transformarea eficienta a celortreisubstante poluante ("fereastra dozajelor"). Efectul fluctuatiilor dozajelor depinde~i de frecventa: cele mai favorabile sunt frecventele de 0,5...1 kHz, rezultand0largire cu pana la 7% a domeniului dozajelor de maxima eficientii.

Variatia ciclica a compozitiei gazelor de evacuare in jurul conditiei stoi-chiometrice impune catalizatorului cu tripla actiune cerinta de a promovareducerea NO in prezenta unor concentratii reduse de oxigen, la deplasareaindomeniul amestecurilor sarace; catalizatorul trebuie sa promoveze, de asemenea,oxidarea CO ~i HC, in conditiile unui mic deficit de oxigen, la deplasareaindomeniul amestecurilor bogate. La regimul cu amestecuri sarace, catalizatorulcutripla actiune trebuie sa favorizeze reducerea NO prin reactiile cu CO, HC ~iH2'~isa defavorizeze reactia de oxidare a CO, HC ~i H2 cu oxigenul disponibil.Laregimul cu amestecuri bogate, catalizatorul trebuie sa favorizeze reactiile deoxidare a CO, HC ~i H2, cu urmele de oxigen prezente in gazele de evacuare.Deasernenea, \a acest regirn CO poate fi convertit 'in C02 ~i prin reac\ia "gazuluideapa"

(13Principiul traductorului L este cel al electrolitului galvanic, un electrolitsolit!,amestec de zr02 ~i y 203' Materialul este ceramic, ~i conduc~tor al ioni\OT~t ~~. ..

~~ ~b ~ t\~\\'\\)ro\ ~\\~ ~ Y\~ t\~"i\ ~'ro~, ~ ~ Y\~ ,m\t ~ ~ '11m

concentratii diferite de O2, de 0 parte O2 din aer, de cealalt~ parte din gazele de evacuare- cu0concentratie mai redus~ de O2- intre electrozi se stabile~te 0 tensiune eIectricii. Aceasta prezintAingeneral un nivel maxim de 800 - 900 mV pentru dozaje bogate ~i un nivel minim de 10- 15mV

pentru dozaje s~ace, cu tranzitie brusc~ intre aceste niveluri la dozajul stoichiometric.

Neutralizarea emisii/or poluante din gazeIe de evacuare 433

Irhidrocarburilepot fi transformate tot cu ajutorul vaporilor de apa prin reactiarefonnare,

CmHn+ x H20 ~ C02, CO ~iH2.

Gazelerezultate din arderea amestecurilor bogate contin H2 ~i CO in,rtulH2/CO"" 1/3 (§ 1.1). Prin reactia gazului de apa se poate obtine eliminareapecompletaa CO, la apropierea de situatia echilibrului chimic, promovata inialde catalizatorul Pt. Reactia de reformare permite transformarea in mareeaparafinelorde ordin superior, a aromatelor ~i olefinelor, cel mai eficacelizatorfiindRh. Tot catalizatorul Rh este mai activ in reactiile de reducere aI Iiproducemai putin NH3.

Catalizatorulcu tripla actiune contine, in genral, doua metale ~i, in unele" treimetalenobile, Pt, Pd ~iRh. CatalizatorulbimetaliccombinaPt cu Rh,=10/1...5/1, sau cu Pd, in proportiile PtlPd = 1/1...10/1. Cele doua metale

depuseseparat pe stratul de impregnare ~i au, in medie, 0 masa raportata laulsuportului,de (1,2...2,0 g)/l. Alierea celor doua metale are un impact in

ralnegativasupra eficacitapi catalizatorului. Performantele catalizatorului inofavariapei ciclice a dozajului se atribuie, cel putin in parte, unuia dintrelpooenticare suporta reactii de oxidare-reducere, comportandu-se astfel ca unulatordeoxigen.In stareaoxidata,acestcomponentfurnizeazaoxigenpentru

CO~iHC, in situatia dozajului bogat. Dupa trecerea in situatia dozajuluiccomponentuldevenit reducator reactioneaza direct cu NO, sau favorizeazairectreactia de reducere a NO prin mic~orarea concentratiei de O2 tiber. Laputulcicluluiurmator,componentulrevineastfella conditiade agentoxidant.

ltede tipul Ce02 sau Re02 pot fi incluse in catalizator pentru a intari acest"Ceriul,Ce, este considerat eficient in deosebi in promovarea reactiei gazuluiap~inconditiile functionarii cu amestecuri bogate.

Construc(iaunui reactor catalitic. Un reactor catatitic pentru motorul cu, dereprin scanteie este format dintr-o carcasa, cu sectiunea circulara, ovaladreptunghiulara,izolata termic la exterior, in care este introdus suportul cuerialulactivoPrin geometria suportului trebuie sa se asigure distribuirea cat mai':orm!a tluxului gazelor de evacuare pe sectiunea suportului cu material activ,,jlJitAin doua variante constructive. Prima varianta este cu structura monolit, ine,dinmaterial ceramic. Canalele de sectiune patrata cu dimensiuni de I mmdespaqiteprin pereti cu grosimea de 0,15...0,30 mm (fig. 11.37). Pe ace~ti:psedepunestratul impregnat cu catalizatori; acest strat, care poate sa repre-pan!la 15%dinmasasuportuluimonolit,realizeaza0 suprafataactivapentru

, buldemasa, de 100...200 m2/g.in aceste canale regimul de curgere a gazelorlaminar.AI doilea tip constructiv folose§te ca suport un pat de granule din'alceramicporos, cu dimensiuni de ordinul 3 mm, care sunt impregnate culizatorpe 0 adancime pana la 250 p.m. Curgerea gaze lor este dirijata prin patulyanuleastfel ca sa se distribuie pe 0 suprafafAmaxima a granulelor, $i sa

pierderigazodinamice mici, in conditiile unui regim de curgere turbulent11.37,b).

43~ Emisii/e poluante ale motoarelor cu ardere internii

Fig. 11.37. Reaetoare eatalitiee pentru motoare eu aprindere prin sednteie de automobil: a - cu sub-strat monolit; b - eu pat de granule.

II

Combaterea emisiilor dupii pornirea fa rece. Un reactor catalitic esteingeneral ineficient dupa pornirea la rece a unui motor, pana cand se atinge tem-peratura la care catalizatorul devine activ (Tso). In perioada de incalzire a mota-rului, aproximativ 2 minute, motorul este alimentat pe de alta parte cu amesteeurifoarte bogate in combustibil, rezulmnd 0 cre~tere considerabila a em"isiilorde HC~i CO. Considerand ciclul FTP 72 de incercare, de 1371 s, in faza de incalzire (14seemit 60...80% din cantitatea totala de HC. In consecintii, se apreciaza ca reducereaemisiilor corespunzator normelor care ar intra in vigoare la finele acestui deeeniu(Europa, stadiul III, sau California, LEVIULEV) nu este posibila tara 0 redueeredrastica a emisiilor in perioada de incalzire.

Au fost propuse mai multe solutii pentru ameliorarea caracteristiciloremisiilor in perioada de incalzire dupa pornirea la rece: a) reactor cataliticauxiliar,incalzit electric, pentru pornirea la rece; b) incalzirea gazelor printr-un arzatoreuflacara, inainte de intrarea in reactorul catalitic; c) aprinderea gazelor de evacuareintr-o camera de ardere cu bujie de incandescenta, prevazuta in fata reactoruluicatalitic;d) stocarea HC (pana la 70%) prin adsorbtie la suprafataunuimaterialactiv,introdusin circuitulgazelorde evacuare,in special in aval de reactorulcata-litic; HC care se elimina prin desorbtie din elementul adsorbant dupa incalzireagazelor de evacuare trebuie oxidate catalitic.

Reactorulcataliticauxiliar,cu incalzireelectricaesteprevazut,in general,cu un suport monolitic metalic pentru catalizator - otel inoxidabil, din grupaFeCrAI. Suportul este format prin extruziune din pulberi, urmata de sinterizare,care asigura 0 porozitate ridicata (68 celule/cm2). Rezistenta electrica a suportuluipoate fi realizata prin sectionare (fig. 11.38). Reactorul suplimentar poate fi plasatintr-o carcasa comuna cu reactorul principal. Experiente in care sistemul deincalzire electrica a functionat 15 s inainte de pornire, plus 3 s dupa pomireamotorului, au demosntrat reducerea emisiilor de HC cu 87% ~i de CO cu 70%,laprobele efectuate dupa normele FTP 75 (15[63]. Intr-o alta varianta constructiva, se

(14Cu durata de 505 s, ednd se eolecteazA gazele de evaeuare in saeul 1.(IS Reaetorul suplimentar, eu lungimea de 2,54 em ~i rezistenta de 0,032 n, a fost alimentat la 24 V$ia eonsumat 60 Who

- cu sub-

este in,e tem-moto-

~stecuri.de HCe (14seucerea

.,eceniuducere

Neutralizarea emisiilorpoluante din gazele de evacuare 4~

~vaddouareactoare catalitice in serie, precedate de un sistem de incaIzire elel~ca[27, 70]. Eficienta conversiei emisiilor ~i consumul de energie electric

.~inddenumero~i parametri: masa ~i volumul elementului de incalzire ~i a prmuluireactorcatalitic, puterea electrica ~i durata de incalzire, conditiile specificri}toruluietc.

Fig.11.38. Reactor catalitic auxiliar, cu inclUzireelectric!, pentru pornire [63].

in stadiul actual, se considera ca sistemele de control al emisiilor la por-DUsunt inca pregatite pentru introducerea in fabricatia de serie. Dezvoltarile

. necesareprivesc durabilitatea, consumul de combustibil al motorului, sigu-t\!,greutatea~i pretul de cost.

Reducerea NOx fa amestecurife siirace. Dezvoltarea unor catalizatorintruconversiaNOx din gazele de evacuare,in conditiilefunctionariicu oxigenexces,este 0 problema de interes actual, cu aplicatii la motoarele cu aprindere. scanteie ~i diesel.

in reactorul catalitic cu tripla actiune, reducerea NOx din gazele de eva-ebogatein oxigen nu se realizeaza la temperaturilenormalede functionare.todacunoscuta,de reducere a emisiilorde NOx cu amoniac,NH3, injectat inIedeevacuare, se considera tara valoare practica. in ultimii ani s-au studiatizatorispeciali pentru reducerea NOx din gazele bogate in oxigen, de tipul

,lituluiimpregnat cu cupru, Cu-ZSM-5. Experiente in care s-au folosit gazele:uatedeun motordiesel functionandin goI, au aratat0 reducerea emisiilorde

'I de52%, la 0 temperatura de 350°C, in timp ce concentratia de HC s-a~nut,de asemenea, sub nivelul de la intrarea in reactor (fig. 11.39). Reducereaiticaa NOx a atins un van de 86% in timpul regiumuluitermic tranzitoriu

"al.Aceste date sugereaza ca HC joaca rolul de agent reducator in conversia'I' Sensibilitatearidicata a performantelorcatalizatoruluifata de temperatura~i

ilitatea catalizatorului sunt considerate actualmente cele mai importantegunsuricare se cer dep~ite.

436 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internii

HC[ppm-rrC] I . v

2000 r etlleno

1 SOD

1000

SOOr ~..

r,I I

1__ J LI 1

r-t JII

J. T

Fig. 11.39. Efieienta unui reactoreatalitie Cu.ZSM-5,laun regim termic statio-

nar (sursa de emisii:motor diesel cu turbo

supraalimentare. func.

tionand in gol; com.

bustibil eu < 0,0001%

S; dup!!. 15 minute s.a

injeetat etilen!!. (C~H4)

[18].

NOx(pPm]

11"C]600

- - - introre

ie~ire

400t 0 J ._ ._ 0 -0" NOx--01' -._100~ / ;-: ~

A: -/" NOx

10 15 20 25 30 35 t [mln]

11.4.3. Sisteme de control al particulelor

Sisteme de re{inere a particulelor. Pentru obtinerea unor niveluricoborateale emisiilor de particule din gazele de evacuare ale motoarelor cu aprindereprincomprimare, au fost concepute sisteme de retinere, prin filtrarea gaze lor. Elemen.tele de filtrare, a caror rezistenta gazodinamica cre~te prin acumularea treptataaparticulelor, se regeneareaza prin oxidarea depozitelor. Pentru elementele de fiI.trare exista mai multe variante constructive. In varianta monolit din material cera.

mic poros (cordierit (2MgO.2Ah03.5Si02), cu 62 celule/cm2], elementul de filtrareare 0 constructie in fagure,jumatate din canale fiind obturate la sectiunea deintrare, ~ijumatate la sectiunea de ie~ire. Gazele de evacuare sunt fortate astfelsatreaca dintr-o serie de canale in seria de canale adiacente, prin peretii poro\idespartitori, care servesc ca mediu de filtrare. Intr-o alta varianta, elementul defiltrare este realizat dintr-o tesatura din fibra continua de cuart, alumina, A1203,carbura de siliciu, SiC, sau Mullit, realizandu-se in general 0 structura de filtrareinvolum. Aceasta structura este obtinuta cu fibra de diametru uniform (fig. 11.40),sau cu fibra ondulata. In toate aceste variante, gradul de retinere este ridicat, pentru

particule submicronice. Cu filtre realizate de exemplu cu tesatura din fibra de 6~111(porozitate (J673%), se poate realiza un grad de retinere de 99% pentru particulede 0,010 flm; in varianta cu fibra de 10 flm (porozitate 90%) se retin inca 45%dinparticulele de 0,020 flm (fig. 11.41).

(16Porozitatea E este determinat!!. eu relatia E = 1 - kIp, unde k este eompaetitatea (raportul dintre

masa fibrei ~i volumul filtrului; p - densitatea fibrei.

unui reactoru-ZSM-5, II. ,

Itermic statio."de emisii:,

:sel eu turbC)'ntare. func.-"

gol: com- ~< 0,0001%'

,5 minute 5-11

l'len~ (C~H~) .

i coborate

dere prin .

. Elemen~:

treptataa'Ie de fiJ~rial cera~e filtrareiunea de.astfel sil.

ii poro$ientul de.

a, AI20'J.'iltrare in;. 11.40),t, pentrude 6 /-lm.~l

45%;'.

NeutraJiza:ea emisii/orpo/uante din gaze/e de evacuare 437

t :..1

a

b

incalzjreelectrica'

11.40.Filtre de particule realizate din tes!ltum: a - posibili~ti de transfonnare a unui tub deleslltumin matriee eu retinere in volum; de la stanga: tor, pliseu, elieoidal, radial; b -construetiaunui element de filtrare, eu regenerare eleetrie!l [37].

-- --.-.-.-Porozitoteo

-731----907.U\.\/ariatia gradului de refinere

a1tiltrului in funetie de di-mensiuneapartieulelor ~i deporozitate [37J.

20

0.05 0,10

438 Emisii/e poluante ale motoarelor cu ardere inlerna

Activitateaactuala de dezvoltarea filtrelor se concentreazaasupraunorprobleme cum sunt: optimizarea gradului de retinere, in corelatie cu rezistentagazodinamica (17;controlul oxidarii particulelor, regenerarea filtrului.

Problema regenerarii filtrului este creata de temperatura gazelordeevacuare care, pe perioade suficient de mari de timp in functionarea.motorululdiesel de automobil, este insuficienta pentru oxidarea sigura a particulelorcolee-tate. Temperaturade ardere a acestor particuleeste de 500...600°C; temperaturagazelor de evacuare se afla in acest interval la sarcini ~i turatii medii~imari.Regenerarea elementului de filtrare la intervale de timp relativ mari trebuieevitata,intrucat s-ar acumula cantitati mari de particule, care maresc excesiv rezistentagazodinamica din sistemul de filtrare. De asemenea, in perioadele de regenerarevafi antrenatii in reactie 0 masa prea mare de particule, existand riscul distrugeriielementului de filtrare prin inmuiere sau fisurare datorita temperaturilor marideregenerare, care se creeaza intennitent. In figura 11.42 se definesc trei regimuridefunctionare a filtrului, prin caderea de presiune, I¥J, in functie de debitul de gaze(turatiamotorului);temperaturagazelor de evacuaredepindede sarcinamotorului.Domeniul functionarii sigure trebuie sa fie cat mai larg, pentru simplificareacontrolului regenerarii filtrului. Temperatura de inmuiere pentru fibrele folositeInprezent variaza intre 1250 °C (Mullit) ~i2000 °C (Ah03)'

Apc

debit dt gaze ar~

Fig. 11.42. Regimul de inciircarea unuifiltru de particule, pentru 0functionare sigurii: a - filtrucurat; b - inciircare minim~pentru regenerare; c - incAr-care maximl!. rnrl!. distrugeredatoritl!. suprainciilzirii.

Metodele propuse pentru controlul regenerarii filtrelor pot fi caracterizatedrept pasive sau active. Metodele pasive realizeaza in general reducerea tempe-raturii de oxidare a particulelor colectate, prin aditivarea combustibilului, sauprinacoperiri catalitice ale elementului de filtrare. Aditivii pentru combustibil suntdin

(17Pentru filtreletesute din fibrl!.subtire,cMereade presiunein filtru se poate calculacurelatiavalabilii pentru regimullaminar de curgere,

6.p ==kz[(l - e)/e]J.LVld2unde z este adancimea de filtrare; J.L- viscozitatea dinamicii a gazului; V- viteza; d - diametrul fibre!.

Gradul de refinere a particulelor este determinat prin reJafia7J = I - exp{[- 4(1 - e)/ne](zld)cp},

unde factorul cpdepinde de vitezi!., elasticitatea particulelor ~i capacitatea lor de fixare pe fibr~ [37].

Rezistenta gazodinamicl!.a filtrului curat (6.p) tinde sl!.se miqoreze concomitent cu gradul derelinerc

a particulelor.

Neutra/izarea emisii/or po/uante din gaze/e de evacuare 439

IlIIegoriacompu~ilororgano-metalici,de exemplu Ferrocen, pe baza de fieriJ~CsHsh].Prin aditivare cu 60 ppm Fe (masic) a combustibiluluise asigura

.enerareacontinuaa tiltrului la 400°C, printr-unmecanism de cataliza solid-M[33].Probeleefectuate cu un motor de autoturism pe un parcurs de 50000 krndtatcavariatiile caderii de presiune in tiltru nu au depa~it 12%. in cealaltaativa,se folose~teun catalizator aplicat pe un strat intermediar la exteriorul

mentuluide filtrare metalic, sau direct la exteriorul fibrei continue din care selpunefiltrul.Cu ajutorul catalizatorilor se obtine 0 reducere a temperaturii denerarepanala 350°C. Filtrul cu catalizatorinfluenteaza,de asemenea,conti-Idefractiuniorganice solubile al particulelor care nu sunt colectate: au fostltatereduceriintre 30% ~i78% [38].

Sistemeleactive au senzori pentru monitorizarea acumularii particulelor in;periodicsistemul de control activeaza un arzator de combustibil diesel, sau

incAlzitorelectric (v. fig. 11.40), pentru initierea oxidarii particulelor acumu-.Sistemeleactivesunt consideratecomplexe~icostisitoare.in figura 11.43secaexempluun sistem de regenerare cu arzator; arzatorul incalze~te numai 0

.edingazelede evacuare, pentru evitarea unei cre~teri suplimentare a consu-luidecombustibil.

suflont~ deoer

Fig. 11.43. Sistem de retinere a particulelor cu regenerare prin arzAtor[23].

Reactoarede oxidare cataliticli. Oxidarea catalitica poate asigura reduce-semnificativaa masei particulelor din gazele de evacuare ale motorului diesel.

. conversiafractiunii organice solubile (FOS); se obtine, de asemenea, redu-concentratieide CO din gazele de evacuare ~i de He prezent in faza de

,ri.Reactia se produce dupa adsorbtia substantelor - reprezentand in specialproveninddin oxidarea incompleta a combustibilului, precum ~i urme de ulei.izatoml,in primul rand Pt, asigura 0 rata a conversiei de 50% la 0 tempe-Tso== 170°C [80). TemperaturiJe ridicate (peste 400...500 c..:;)trebuie evitate,limitareaconversiei S02 §i S03 in sulfati, care tind sa mareasca masa

.ulelor.Temperatura gazelor de evacuare trebuie sa asigure un compromisminimizareaformarii sulfatilor ~i maximizarea oxidarii FOS din particule.

ienta transformarii FOS, care depinde $i de timpul de rezidenra in reactor §i de.uldefunctionarea motoruJui, este in aceste conditii de 55...70%, la careipunde0 reducere a masei totale a particulelor de ordinul 30...55% [80].'oTUIcataliticconstituie, in general, 0 sectiune a amortizorului de zgomot

440 Emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internli

(fig. 11.44) din considerente de compactitate, ~i pentru posibilitatea de a obtine0rezistenta gazodinamica total a mai redusa. Reducerea masei totale a particulelciinreactorul catalitic este conditionata de utilizarea eombustibililor eu continutredusde sulf.

Fig. 11.44. Schema amortizoruluidezgomot cu sectiunepentruconversie cataliticli.

Gradul de transformare a sulfului din combustibil in su1fati depindedeformula catalizatorului (tabelul 11.5).

Tabelulll.5

Influenta continutului de sulhl combustibilului asupra emisiei de particule a unui motordiesel(ciclul cu 13 regimuri)

Continut de S% (masic)

Emisia de particule [glkWh)

Flirl catalizator I Catalizator A ~atalizator B

0,01

0,05

0,151

0,173

0,130

0,254

0,103

0,143

Bibliografie

[I] Adamczyk, A.A., Kaiser, E.W., Lavoie, G.A., Isack, A.J. Single pulse sampling~ valve measurements of wall layer hydrocarbons in a combustion bomb. Central States

Meeting of Combustion Inst., G.M. Research Labs, Warren, 1981.[2] Alkidas, A.C. Relationships between smoke measurements and particulate measure.

ments. SAE Paper 840412, 1984.[3] Aoyagi, Y., Kamimoto, T., Matsui, Y., Matsuoka, S. A gas sampling study on the

formation processes of soot and NO in a DI diesel engine. SAE Paper 800254, 1980.[4]Apostolescu,N. Model to predict the nitric oxideformation in the direct injection

diesel engine. Rev. Roum. ScL Techn. - Electrot. et Energ., 19, 4 (1974).(5) Araml, C., Apostolescu, N., GrUnwald, B. Poluarea aerului de catre motoarelecu

ardere internli. Editura TehnicA,Bucure~ti, 1975.[6] Boehman, A.L., Niksa, S., Moffatt, R.J. A comparison of rate laws for co oxidation

over Pt on Alumina. SAE Paper 930252, 1993.[7] Brock, S.H. ~.a. Preliminary evaluation of a porous metal diesel particulate filter.

SAE Paper 892493,1989.[8] Chan, T.T., Borman, G.L. An experimental study of swirl and EGR effects on diesel

combustion by use of the dumping method. SAE Paper 820359, 1982.

Bibliografie 441

[9]Cooper, B. Thefuture of catalytic systems. Automotive Engng, 100 (1992), 4, p. 9-12.[10]Daniel, W.A., Wentworth, J.T. Exhaust gas hydrocarbons - genesis and exodus.

SAE Paper 486 B, 1962.[11]Dempster, N.M., Shore, P.R An investigation into the production of hydrocarbon

emissions from a gasoline engine. tested on chemically defined fuels. SAE Paper900354, 1990.

[12]Dyer, T.M. (ed.) Sources of unburned hydrocarbon emissions from homogeneous -charge automotive engines. SAND 83-8241 Sandia Nat. Labs., Livennoore,California, 1983.

[13]Esser, K., Zink, U. Katalysator - Tragersysteme zur Verminderung von Kaltstart-Emissionen. M.T.Z. 56 (1995), 4, p. 228-232.

[14]Fischer, G.B. ~.a. Rhodium alternatives in emissions catalysts. Automotive Engng.,100(1992),7, p. 37-40.

[15]Friedman, R, Johnston, w.e. The wall-quenching of laminar propane jlames as afunction of pressure, temperature and air-fuel ratio. 1. of Applied Physics, vol. 21(1950), p. 791.

[16]Graf, U., Standt, U.-D. Einjluss von Qxidationskatalysatoren auf die Partikelemissionund Zusammensetzung. M.T.Z. 57 (1996), 3, p. 162-171.

[17]Greeves, G., Khan, I.M., Wang, e.H.T., Fenne, I. Origins of hydrocarbon emissionsfrom diesel engines. SAE Paper 770259, 1977.

[18]Heimrich, M.J., Deviney, M.L. Lean NOr catalyst evaluation and characterization.SAE Paper 930736, 1993.

[19]Henein, N.A. Diesel engines combustion and emissions. In: Engine emissions, PlenumPress, New York, 1973, p. 211-267.

[20]Heywood, J.B. Internal combustion enginefundamentals. McGraw-Hill Book Comp.,New York, 1988.

[21]Hilliard, J.e., Wheeler, RW. Nitrogen dioxide in engine exhaust. SAE Paper790691, 1979.

[22]Isack, A.J. ~.a. The effect of turbulence on the hydrocarbon emission from combustionin a constant volume reactor. SAE Paper 840366, 1984.

[23]Johnson, J.H. ~.a. A review of diesel particulate control technology and emissionseffects - 1992 Horning Memorial Award lecture. SAE Paper 940233, 1994.

[24]Kaiser, E.W. ~.a. The effect of oil layers on the hydrocarbon emission from spark-ignited engines. Combustion Sci. and Techn. 28 (1982), p. 69-73.

[25]Khan, I.M., Wang, e.B.T. Factors affecting emissions and gaseous polutants fromdirect injection diesel engines. Symp. on Air Pollution Control in Transport. Engines.Paper C 151n 1 Instn. of Mechn. Engrs, London, 1971.

[26]Kittelson, D.B. ~.a.Oxidation of soot agglomerates in a direct injection diesel engine.SAE Paper 920111, 1992. .

(27] Kollman, K., Abthoff, J., Zahn, W. Three-way catalysts for ultra-low-emissionvehicles. Automotive Engng., 102 (1994), 10,p. 17-22.

[28]Kummer, J.T. Catalysts for automobile emission control. Prog. Energy Combust.ScL,vol. 6 (1981), p. 177-199.

[29]Lavoie, G.A. Spectroscopic measurements of nitric oxide in spark ignition engines.M.I.T. Fluid Mechanics Lab., Report nr. 70-4, march 1970.

[30]Lavoie, G.A., Heywood, J.B., Keck, J.e. Experimentaland theoretical study of nitricoxideformation in internal combustion engines. CombustionSci. and Techn., I (1970).

[31]Lavoie, G.A., Blumberg, P.N. A fundamental modelfor predicting fuel consumption.NOr and HC emissions of the conventional spark-ignited engine. Combustion ScL andTechn., 21 (1980), p. 225.

[32]Lavoie, G.A., Lo Russo, J.A., Adamczyk, A.A. Hydrocarbon emissions modeling forspark ignition engines. In: Mattavi 1.N., Amann C.A. (ed.) - Combustion modeling inreciprocating engines. Plenum Press, New York - London, 1980.

442 Emisii/e poluante ale motoarelor cu ardere internii

[33] Lepperhoff, G., Hflthwohl, G., Li, Q. Mechanismen zur RegenerationvonDieselpartikelfiltern durch KraftstofJadditive. M.T.Z. 56 (1995),1, p. 28-32.

[34] Lo Russo, J.A., Kaiser, E.W., Lavoie, G.A. Quench layer contribution to exhausthydrocarbons from a spark-ignited engine. Combustion Sci. and Techn., 25(1981),p.121.

[35]Ludecke,O.A.,Bly,K.B.Dieselexhaustparticulatecontrolbymonolithtrapandfueladditive regeneration SAE Paper 840077,1984.

[36] Lui, Y.-K., Dettling, J.C. Evolution of Pd/Rh TWC catalyst technology. SAEPaper930249, 1993.

[37] Mayer, A. ~.a.Gestrickte Strukturen auf Endlosfasern fUr die Abgasreinigung.M.IZ.56 (1995) 2, Teill, p. 88-94; 7/8 Teil2, p. 446-449.

[38] McMahon, M.A., Smolon,W.J., DeSousa,D.J. The efJectof an alumina- coatedmetalmeshfilter on themutagenicactivityof dieselparticulateemissions.SAEPaper840363,1984.

[39]Medina,S.c., Green,R.M., Smith,J.R. Opticalmeasurementsof hydrocarbonsemitted from a simulated crevice volume in an engine. SAE Paper 840378,1984.

[40]Mendillo,J.V. Hydrocarbonoxidationin the exhaustport of a sparkignitionengineSAE Paper 810019, 1981.

[41] Moser, F.X., Haas, E., Schl6gl, H. Zur Partikelemission von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren. M.T.Z. 51 (1990),5, p. 186-193.

[42] Muzio, L.J., Starkman, E.S., Caretto, L.S. The efJect of temperature variationsinthe engine combustion chamber on formation and emission of nitrogen oxides.SAEPaper 710158,1971.

[43] Nakagawa, H. ~.a. NO measurement in diesel spray flame using laser inducedfluo-rescence. SAE Paper 970874, 1997.

[44]Namazian, M., Heywood,J.B. Flow in thepiston-cylinder-ringcrevicesofaspark-

ignition engine: efJect on hydrocarbon emissions, efficiency and power. SAE Paper820088, 1982.

[45] Nightingale, D.P. A fundamental investigation into the problem of NO formation indiesel engines. SAE Paper 750848, 1975.

[46] Nunan, J.G. ~.a. Performance of bimetal catalysts. Automotive Engng., 103(1995),10, p. 31-34.

[47] Onuma, Y., Ogasawara, M., Inoue, T. Further experiments on the structure ofaspray combustion flame. 16 th Symp. (Intern) on Combustion, Cambridge, 1976.

[48] Ozturk, S. ~.a. International experience using Diesel catalytic converters for urbanbuses. SAE Paper 940238, 1994.

[49]Pahnke, A.J., Conte, J.F. Effect of combustion chamber deposits and drivingconditions on vehicle exhaust emissions. SAE Paper 690017, 1969.

[50] Pataki, G.M. ~.a. Effects of an oxidation catalytic convertor on regulated andunregulated diesel emissions. SAE Paper 940243, 1994.

[51] Patterson, D.J., Henein, N.A. Emissionsfrom combustion engines and their control.Ann Arbor Science Pub!. Inc., Ann Arbor, 1972.

[52]Pischinger,R., Cartellieri, W. Combustionsystemparametersand theireffectupondiesel engine exhaust emissions. SAE Paper 720756, 1972.

[53] Quader, A.A. Why intake charge dilution decreases nitric oxide emission from S.l.engine. SAE Paper 710009, 1971.

[54] Remmels, W., Velji, A. EinfluJ3der AbgasriickfUhrung auf die Russemission. M.IZ.57(1996),3,p. 144-152. .-

[55] Rohlfing, H., Peters, M., Ktinig, A. Nebenreaktionen am Abgaskatalisator. M.IZ.50 (1989), 6, p. 269-272.

[56] Sakai, Y., Miyazaki, H., Mukai, K. The efJect of combustion chamber shapeonnitrogen oxides. SAE Paper 730154, 1973.

[57] Schafer, F. Gesetzliche Vorschriften zur SchadstofJ und VerbrauchsbegrenzungbeiPkw - Verbrennungsmotoren M.T.Z. 52 (1991),7/8, p. 346-355.

Bibliograjie 443

[58]Schittler, M., FrlnkIe, G. Entwicklung der Mercedes - Benz - Nutzfahrzeugmotorenzur ErfUllung verschdrfter Abgasgrenzwerte. M.T.Z. 55 (1994), 10, p. 576-585.

[59]Selinau, M.e., Springer, G.S., Keck, J.e. Measurements of hydrocarbonconcentrations in the exhaust products from a spherical combustion bomb. SAE Paper810148, 1981.

[60]Simon, G.M., Stark, T.L. Diesel particulate trap regeneration: an overview.Automotive Engng, 93 ( 1985), 7, p. 59-64.

[61]Smedler, G. ~.a. Diesel catalysts for Europe beyond 1996. Automotive Engng. 103(1995), 10, p. 41-46.

[62]Smith, 0.1., Westbrook, C.K., Sawyer, R.F. Bulk quenching of hydrocarbonoxidation in an expanding combustion chamber. Techn. Meeting of the CanadianSection of the Combustion Inst. Banff, Alberta, 1977.

[63]Socha, L.S. ~.a. Reduced energy and power consumption for electrically heatedextruded metal converters. SAE Paper 930383, 1993.

[64]Sodre, J.R., Yates, D.A. Species and time-resolved measurements of exhausthydrocarbonsfrom a S/ engine. SAE Paper 971016, 1997.

[65JSpicher, U., Lepperhoff, G. /nstationiirverhaltendes Abgaskatalisators.M.T.Z.56(1995),6, p. 334-348.

[66]Springer, G.S., Patterson, D.J. (ed.) Engine emissions. Pollutant formation andmeasurement. Plenum Press, New York - London, 1973.

[67]Starkman, E.S., Stewart, H.E., Zvonow, V.A. An investigation into the formationand modification of emission precursors. SAE Paper 690020, 1969.

[68]Subramanian, S., Kudla, R.J., Chattha, M.S. Treatment of natural gas vehicleexhaust. SAE Paper 930223, 1993.

[69]Tabaczynski, R.J., Heywood, J.B., Keck, J.C. Time-resolved measurements ofhydrocarbon mass flow-rate in the exhaust of a spark-ignition engine. SAE Paper720112, 1972.

PO)Terres, F., Froese, D. Der £HC - dos rjchJjge System fJir J:ommende EmissioltS-grenzwerte? M.T.Z. 56 (1995), 9, p. 486-487.

[71] Vasilescu, e.A. Combaterea prodzqilor poluanJi emi;; de motoarele aulovehiculelor.Ed. Academiei, Bucure~ti, 1975.

[72]Voiculescu, I.A., Borman, G.L. An experimental study of diesel engine cylinder -averagedNOx histories. SAE Paper 780228, 1978.

[73]Walder, C.J. Reduction of emissionsfrom diesel engines. SAE Paper 730214,1973.[74]Walsh, M.P. Global trends in diesel emissions control- a 1997 update. SAE Paper

970179,1997.[75]Wentworth, J.T. The piston crevice volume effect on exhaust hydrocarbon emission.

Combustion Sci. and Techn., 4 (1971), p.97.[76]Westbrook, e.K., Adamczyk, A.A., Lavoie, G.A. A numerical study of laminar wall

quenching.Combust. and Flame, 40 (1981), p. 81.[77]Willcock, N., Tidmarsh, D.H., Foss, P., Bates, D. A comparison of hydrocarbon

emissionsfrom different piston designs in a S/ engine. SAE Paper 930714, 1993.[78]Yamada, T., Kayano, K., Funabiki, M. The eJftctiveness of Pd for converting

hydrocarbonsin TWC catalysts. SAE Paper 930253, 1993.[79]Yu, R.C., Shahed, S.M. EJftcts of injection timing and exhaust gas recirculation on

emissionsfrom a D.l diesel engine. SAE Paper 811234, 1981.[80]Zelenka,P., Kriegler, W., Herzog, P.L., Cartellieri, W.P. 1990 Waystoward the

cleanheavy-duty diesel. SAE Paper 900602, 1990.[81]... Emissions standards passenger cars worldwide. Delphi Techn. Centre Luxembourg,

Sept.1995.[82]... EnvironmentalProtectionEnergy-40 CFRCh. I (7-1-93 Edition).[83]". Unburnedfuel observed exiting piston-ring crevice in an engine. CRF News

SandiaNat. Labs., 19 (1997), 3, may-june, p. 3.[84]... Understanding NOxformation in diesel engines using PLIF imaging. CRF News

SandiaNat. Labs., 19 (1997), 5, 1997, p. 2.