Metode moderne de reducere a poluării la motoare cu ardere internă cu aprindere prin scânteie
-2012 -
MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUIUNIVERSITATEA <<VASILE ALECSANDRI >>BACĂU
FACULTATEA de INGINERIECatedra: Ingineria Mediului şi Inginerie Mecanică
CALEA MĂRĂŞEŞTI NR. 157Tel. +40 234 580170, Fax. +40 234 580170
http:\\www.ub.ro, [email protected]
Introducere
Studiul motoarelor cu aprindere prin scânteie (benzină), prezintă un interes major, datorită impactului semnificativ pe care le au asupra mediului înconjurător în general și a sănătății populației în special.
Motoarele cu aprindere prin scânteie sunt cele mai avantajate din punct de vedere economic şi se previzionează că 80% dintre automobile le vor mai folosi chiar şi în 2020.
Aproximativ 28 % din cantitatea emisiilor de gaze cu efect de seră se datorează transportului, iar 84 % din aceste emisii provin din transportul auto.
Conținutul lucrării
Lucrarea este stucturată pe 7 capitole dezvoltate pe 44 de pagini într-o succesiune logică, judicios și echilibrat prezentată.
Prima parte prezintă construcția clasică a motoarelor cu ardere internă, cu aprindere prin scânteie și îmbunătățirile moderne aduse acestora
Partea a doua prezintă noțiuni de legislație privind limitele de emisie a noxelor la motoarele echipate cu m.a.s., și poluanţii rezultaţi în urma arderilor
Parte a treia a lucrării prezintă rezultatele prelucrării datelor teoretice și experimentale, impactul transportului auto asupra mediului înconjurător și monitorizarea emisiilor poluante la autovehiculele echipate cu m.a.s.
Obiectul de studiu
S-au studiat, emisiile de noxe și consumul de combustibil pentru cinci tipuri de autoturisme, care fac parte din mărci diferite, echipate cu motoare cu aprindere prin scanteie (m.a.s.) de putere aproximativ egală si anume:
• Opel • Volkswagen • Renault • Mitsubishi • Toyota
Parametrii analizați sunt următorii: emisii de dioxid de carbon (CO2), monoxid de carbon (CO), hidrocarburi (HC), oxizi de azot (Nox) și consumul de carburant.
Cercetări privind nivelul noxelor la autoturisme echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (m.a.s)
Consumul de carburant şi emisiile de CO2 la un autoturism echipat cu motor
cu aprindere prin scânteie m.a.s.
Nume comercial
Motor Consum combustibil[l/100 km]
Emisii CO2
[g/km]
Putere[kw]/[rot/min]
Cilindrii[cm³]
Urban interurban mixt urban interurban mixt
Opel Astra Z16XER
85/6000 1598 8.7 5.2 6.5 208 124 155
Volkswagen Golf BSE
75/5600 1595 9.7 5.6 7.1 225 130 166
Renault Megane K4M-R8
81/6000 1598 10.1 5.9 7.4 234 140 174
Variația consumului de combustibil al autoturismelor echipate cu m.a.s în mediul urban, interurban şi mixt.
Cercetări privind nivelul noxelor la autoturisme echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (m.a.s)
Cercetări privind nivelul noxelor la autoturisme echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (m.a.s)
Variația emisiilor de CO2 al autoturismelor echipate cu m.a.s în mediul urban, interurban şi mixt
Compararea emisiilor de CO, HC şi NOx între două motoare echipate cu m.a.s (Euro IV) și standardul de emisie Euro IV .
Nume
comercial
Putere motor Valori limită
Masa CO Masa HC Masa NOX
g/km g/km g/km
Mitsubishi Colt 109 cp /6000 rpm 0.464 0.066 0.028
Toyota Corolla 110 cp /6000 rpm 0.550 0.040 0.010
Standard euro IV 1.0 0.10 0.08
Cercetări privind nivelul noxelor la autoturisme echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (m.a.s)
Cercetări privind nivelul noxelor la autoturisme echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (m.a.s)
Comparaţie a emisiilor de CO, HC şi NOx între două motoare echipate cu m.a.s (Euro IV) și standardul de emisie Euro IV .
Valorile consumului de carburant si emisiile de CO2 (Toyota Auris vs Toyota Auris hibrid).
Nume comercial
Motor Consum combustibil[l/100 km]
Emisii CO2
[g/km]
Putere[kw]/[rot/min]
Cilindrii[cm³]
Urban interurban mixt urban interurban mixt
Toyota auris 97/6400 1598 8 5.4 6.3 184 125 146
Toyota auris hibrid
73/5200 1798 3.8 3.8 3.8 89 87 89
Variația consumului de combustibil (Toyota Auris vs Toyota auris hibrid).
Variația emisiei de CO2 (Toyota Auris vs Toyota auris hibrid)
Cercetări privind nivelul noxelor la autoturisme echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (m.a.s)
Îmbunătăţiri aduse construcţiei motoarelor cu ardere internăPentru a reduce limitele emisiilor de gaze poluante s-au adus următoarele
îmbunătățiri motoarelor cu ardere internă (m.a.s.):
• Catalizatorul cu triplă actiune - este una dintre cele mai eficiente, sigure şi mai fiabile forme de curăţare a gazelor de eşapament ale motoarelor pe benzină (cu aprindere prin scanteie).
• Sistemul de distribuţie variabilă - este o tehnologie nouă care presupune controlul exact al momentului deschiderii şi închiderii supapelor de admisie şi evacuare, în funcţie de condiţiile de utilizare permite îmbunătăţirea randamentului. Iar dacă acest sistem de distribuţie variabilă este combinat cu sistemul de variere a poziţiei camelor, controlează raportul de compresie şi permite reducerea emisiilor de dioxid de carbon pe o bandă largă de turaţii. Se obţin astfel performanţe foarte bune şi un consum redus de combustibil
Îmbunătăţiri aduse construcţiei motoarelor cu ardere internă
• O altă nouă tehnologie pentru a reduce emisiile de noxe a fost configuraţia sistemului de eşapamen care consta in scurtarea distanţa de la colectorul de evacuare la catalizator, astfel încât gazele de eşapament să ajungă la acesta fără să sufere o scădere de temperatură, ceea ce a permis activarea mai rapidă a catalizatorului pentru pornirea la rece, obţinându-se astfel o reducere semnificativă a emisiilor de noxe.
• Funcția ECO start/stop - un sistem complet nou de admisie şi de evacuare a gazelor de eșapament. Funcția ECO start/stop reduce consumul de carburant și nivelul emisiilor, oprind motorul atunci când autovehiculul staționează sau când se opreşte
Monitorizarea emisiilor poluante la autovehicule echipate cu m.a.s.
Monitorizarea emisiilor poluante pentru autovehicule se realizează în cadrul inspecţiei tehnice periodice (ITP).
Intervalul de timp la care este obligatorie efectuarea inspecţiei tehnice periodice, în funcţie de categoria vehiculelor:
• autovehicole pentru transport persoane cu mai mult de 8 locuri pe scaune, cele cu regim de taxi, inchiriere si vehicolele scoala – la 6 luni
• autovehicule destinate transportului de mărfuri cu o masă totală maximă autorizată mai mare de 3.500 kg, remorci şi semiremorci cu o masă totală maximă mai mare de 3.500 kg, tractoare cu o masă totală maximă mai mare de 3.500 kg, ambulante – la un an
• autovehicole pentru transport persoane cu mai putin de 8 locuri pe scaune, remorci şi semiremorci avand o masă totală maximă autorizată care nu depăşeşte 3.500 kg, motociclete, mopede, autovehicule cu 3 roţi si cvadricicluri, tractoare avand o masă totală maximă care nu depăşeşte 3.500 kg – la 2 ani
• remorci şi semiremorci apicole – la 3 ani
Monitorizarea emisiilor poluante la autovehicule echipate cu m.a.s.
Denumirea
verificării
Metoda de control şi aparatură
necesară
Defecte constatate Cod defect
DMi DMa DP
Zgomot
Sistem de reducere
a zgomotului
Inspecţie vizuală şi auditivă -nivel de zgomot excesiv
-orice parte a sistemului de reducere a
zgomotului nesigură, lipsă, deteriorată,
fixată incorect sau modificată în mod
evident astfel încât ar putea afecta în
mod semnificativ nivelul de zgomot
X
X x
Gaze de evacuare
Emisii produse de m.a.s alimentate cu benzina/GPL
Echipament de
control al emisiilor
de gaze
Inspecţie vizuală a) echipament de control al emisiilor
prevăzut de producător lipsa,
modificat sau defect în mod evident
b) neetanşeităţi ce ar putea afecta
semnificativ măsurarea emisiilor
X
X
Plan operaţional privind efectuarea ITP-ului la autovehiculele echipate cu m.a.s
Denumirea
verificării
Metoda de control şi aparatură
necesară
Defecte constatate Cod defect
DMi DMa DP
Emisii poluante
(+E)
•Control cu analizator de gaze pentru CO
şi HC la autovehicule cu m.a.s fără
catalizator tricomponent şi sonda lambda,
la turaţia de mers în gol încet.
•Control cu analizor de gaze pentru CO şi
HC la autovehiculele cu m.a.s cu
catalizator tricomponent şi sonda lambda,
la turaţia de mers în gol încet şi la turaţia
de mers în gol accelerat (min.2000rot/min,
max. 3000 rot/min).
•Pentru vehicolele echipate cu un sistem
de diagnosticare la bord (OBD),
funcţionarea corectă a sistemului de
control al emisiilor poate fi verificată prin
citirea corespunzetoare a OBD şi a
verificării funcţionarii corecte a OBD în
locul măsurării unor emisii în conformitate
cu cerinţele specific.
a) fie emisiile de gaze depăşesc nivelurile
specific stabilite de producător
b) fie, în cazul în care aceste informaţii nu
sunt disponibile emisiile de COcor şi HC
depăşesc:
1. Pentru autovehicule echipate cu mas:
4,5 % sau
3,5% pentru COcor în funcţie de data
primei înmatriculări.
1000 ppm pt.HC
2. Autovehicule echipate cu m.a.s.-kat:
- 0.5 % la turaţia de mers în gol încet;
- 0.3 % la turaţia de mers în gol accelerat;
- 0.3 % la turaţia de mers în gol încet;
- 0.2% la turaţia de mers în gol accelerat
- 100ppm la turaţia de mers în gol accelerat
Monitorizarea emisiilor poluante la autovehicule echipate cu m.a.s.
Denumirea
verificării
Metoda de control şi aparatură
necesară
Defecte constatate Cod defect
DMi DMa DP
Emisii poluante
(+E)
•La motoarele alimenate duală
benzină/gpl, controlul va fi efectuat
pentru ambele moduri de funcţionare
iar verificarea HC se efectuează
numai pentru funcţionarea cu benzină.
•La autovehiculele cu sistem de
alimentare hibrid sau la cele echipate
cu m.a.s în 2 timpi nu se va efectua
verificarea emisiilor poluante
c) lambda nu se încadrează în
domeniul 1±0.03 sau nu este
conform cu valoarea
specificată de producător la
turaţia de mers în gol
accelerat.
d) OBD indică funcţionare
defectuoasă.
Monitorizarea emisiilor poluante la autovehicule echipate cu m.a.s.
Concluzii
Motorul cu ardere internă datorită multiplelor populaţii de autovehicule pe care le echipează este o sursă importantă de poluare.Legislaţiile în domeniul poluării îşi lărgesc treptat cadrul, tinzând să limiteze toate formele de poluare, pornind de la poluanţii din gazele de evacuare, continuând cu gazele de carter până la vaporii de combustibil scăpaţi din instalaţiile cu ardere internă.Conform rezultatelor obținute s-a ajuns la concluzia că, cantitatea de emisii de dioxid de carbon (CO2) este într-o strânsă dependență față de consumul de combustibil; astfel că, cu cât consumul de combustibil este mai mare cu atât și emisiile de CO2 eliberate în atmosferă sunt mai mariS-a constatat că în urma îmbunătățirilor aduse motoarelor cu aprindere prin scanteie, în vederea reducerii poluării, rezultatele obținute sunt cu mult sub standardul de emisie în care au fost încadrate. Masina hibrid reprezintă mașina viitorului apropiat, cea mai bună soluție a prezentului, care folosește motorul cu combustie, clasic, cu benzină și un sistem electric care redistribuie energia uzată de autovehicul în mers, reduce emisiile de CO2, protejând în mare măsură mediul.
Top Related