Calculul Si Proiectarea Unui Sistem de Evacuare Euro5

62
CUPRINS CUPRINS.......................................................... 1 1. INTRODUCERE................................................... 2 1.1 Noţiuni introductive - poluarea.............................2 2. POLUAREA AUTOMOBILELOR. NORME DE POLUARE. NECESITATEA REDUCERII POLUĂRII......................................................... 6 2.1. Normele europene de poluare................................8 2.2. Normele de emisii în Statele Unite ale Americii...........15 2.3. Legislaţia şi reglementările în India.....................16 2.4. Norme de poluare în Japonia...............................17 2.5. Comparaţie între normele de emisii ale diferitelor regiuni din lume.......................................................18 3. STADIUL ACTUAL............................................... 21 3.1 Catalizatorul..............................................21 3.1.1. Catalizatorul cu 3 trepte.............................22 3.1.2. Catalizator cu 2 trepte...............................23 3.1.3. Dezactivarea catalizatoarelor:........................23 3.1.4. Date tehnice.......................................... 24 3.2. Senzori de temperatură (EGT – Exhaust Gas Temperature)....25 3.3. Senzori de oxigen (Sonda Lambda)..........................26 3.4. Senzori NO x ............................................... 28 3.5. Filtru de particule.......................................28 3.6. Sistemul de recirculare a gazelor (EGR)...................29 3.7. AdBlue....................................................31 3.7.1. AdBlue. O substanţă naturală, existentă în mediul înconjurător................................................. 31 3.7.2. Sistemul de evacuare pentru un motor EURO 5 cu AdBlue. 32 4. TRASEUL DE EVACUARE..........................................36 4.1. Generalităţi..............................................36 4.2. Descrierea şi elementele componente ale eşapamentului.....36 4.3. Acordarea eşapamentului cu motorul........................39 4.4. Diametrul mic al tuburilor traseului de eşapament.........40 4.5. Diametrul mare al tuburilor traseului de eşapament:.......40 5. EVACUAREA GAZELOR. GRADUL DE PERFECŢIUNE A EVACUĂRII.........41 BIBLIOGRAFIE.................................................... 45 1

description

proiectarea unui sistem de evacuare

Transcript of Calculul Si Proiectarea Unui Sistem de Evacuare Euro5

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