Metode de Reducere Pasivă a Poluării

7/23/2019 Metode de Reducere Pasivă a Poluării

http://slidepdf.com/reader/full/metode-de-reducere-pasiva-a-poluarii 1/17

METODE DE REDUCERE PASIVĂ A POLUĂRII

MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

1. INTRODUCERE

Autovehiculele stau la baza stilului nostru de viata datorita faptului ca faciliteaza interactiunea

sociala si o distributie sigura a bunurilor pe intregul continent. Lantul complex de valori din industria

autovehiculelor joaca un rol important in economia europeana, iar importanta sa rezulta, in mare parte,

din legaturile sale cu structurile economice interne si internationale.Industria autovehiculelor este prezenta in intreaga lume si este unul dintre promotorii globalizarii,

fiind caracterizata de o deschidere rapida a pietelor mondiale si de o diversitate si crestere ulterioara in

ceea ce priveste circulatia capitalului. Revolutia tehnologica in curs de desfasurare transforma industria

autovehiculelor dintr-un sector bazat in mod traditional pe productie intr-unul bazat din ce in ce mai mult

pe informatie. Pe plan national, industria vehiculelor face pasi importanti, adesea dificili, spre optimizarea

bazei de cost si a proceselor de productie, dand nastere la temeri privind restructurarea si

schimbarea locului de productie.Acesti factori, asociati cu nevoia de a proteja mediul natural, sanatatea si vietile oamenilor si de a

opera intr-un mediu cu un pret ridicat al petrolului, au creat pentru industria autovehiculelor noi

provocari, responsabilitati si ocazii care ar putea aduce modificari atat industriei in sine, cat si produselor

acesteia.

Luand in considerare punctul de vedere ecologist un om curat intr-o lume curata!, existanemultumiri privind impactul m.a.i. asupra ambiantei terestre pe care o polueaza prin emisii de gaze

nocive si zgomot, in principal, dar si prin alte inconveniente, aparent de o mai mica insemnatate, cum ar fi

scurgeri de uleiuri si combustibili, deseuri din procesul de fabricatie sau de reciclare al vehiculelor,

perturbatii electromagnetice.Atentia deosebita acordata sectorului de transporturi rutiere cu un grad ridicat de motorizare este

justificata prin aceea ca in prezent acesta consuma circa "#$ din productia de petrol extras anual, folosind

"%-&#$ din energia mondiala. Activitatea de transport este responsabila de circa &%$ din totalul emisiilor

de '(". In centrul marilor aglomerari urbane, traficul rutier este generatorul a )#-)%$ din concentratiile

de '( si Pb regasite in aer, *#-+#$ din cele ale noxelor si hidrocarburilor, precum si un important procent

de particule aflate in suspensie.Poluarea aerului relizata de autovehicule prezinta doua mari particularitati in primul rand

eliminarea se face foarte aproape de sol, fapt care duce la realizarea unor concentratii ridicate la inaltimi

foarte mici, chiar pentru gazele cu densitate mica si mare capacitate de difuziune in atmosfera. In al doilea

rand, emisiile se fac pe intreaga suprafata a localitatii, diferentele de concentratii depinzand de

1



intensitatea traficului si posibilitatile de ventilatie a strazii. 'a emisii care realizeaza poluarea aerului,

formate dintr-un numar foarte mare sute de substante, pe primul rand se situeaza gazele de

esapament. /olumul, natura, si concentratia poluantilor emisi depind de tipul de autovehicul, de natura

combustibilului si de conditiile tehnice de functionare. 0intre aceste substante poluante sunt demne de

amintit particulele in suspensie, dioxidul de sulf, plumbul, hidrocarburile poliaromatice, compusiiorganici volatili benzenul, azbestul, metanul si altele. 1otoarele cu aprindere interna, folosite in transporturi, genereaza o poluare a aerului pe unitatea

de energie mai mare decat orice alt consumator energetic. Prin folosirea acestor tipuri de motoare se

produc emisii de substante in cantitati si de natura sa cauzeze efecte daunatoare eco-bio-sistemelor atat la

nivel local cat si la nivel global.0atorita activitatii de transport cu vehicule motorizate neelectrice, se emit numerosi poluanti care

contribuie la realizarea efectului de sera. In acest secol rezultatul acestui efect a condus

la incalzirea suprafetei terestre cu aproape ",& 23m".

2. EMISIILE POLUANTE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ2.1. Legislaţia privin e!isiile p"l#an$e'unoa4terea efectelor nocive ale emisiilor poluante emise de motoarele cu ardere intern5 a impus

limitarea lor treaptat5. Aceast5 ac6iune a 7nceput 7n anul 8)%) 7n statul american 'alifornia c9nd s-au

stabilit primele standarde de reducere a emisiilor poluante pentru concentra6iile de '( 4i hidrocarburi.Ac6iunea a continuat 4i 7n anii urm5tori cu emisiile de evaporare din carburator 4i rezervorul de

combustibil, apoi densitatea fumului 4i a4a mai departe pentru toate gazele ce fac parte din emisiile

poluante.2.2. N"%ivi$a$ea e!isiil"r:fectul poluant cel mai important al m.a.i se datoreaza emisiilor de gaze nocive existente in

gazele de evacuare, emisii care apar datorita arderii defectuoase, incomplete, a combustibilului in m.a.i.2



Poluantii se gasesc in principal in gazele de evacuare, dar si in gazele de carter si emisiile

evaporative la motoarele cu aprindere prin scanteie. In camera de ardere a unui m.a.i., arderea are un

caracter real datorita timpului foarte redus de reactie, dificultatilor de formare a amestecului, pierderilor

de caldura si altele.

0in cele aproximativ 8### de substante distincte existente in gazele de evacuare, din cauzaefectului nociv dovedit, s-au limitat prin reglementari legislative urmatoarele ; hidrocarburile ; <'=

; monoxidul de carbon ; '(= ; oxizii de azot ; >(x >( ? >(" = ; particulele ; P@ doar pentru motoarele cu aprindere prin comprimare ; m.a.c.= ; fumul ; masura a efectului vizibil produs de gazele arse.&C ' (ir"%ar)#ri - Aceste substan6e nu au un efect direct asupra san5t56ii, cu excep6ia

hidrocarburilor policiclice aromate, despre care este stabilit caracterul lor cancerigen. -a stabilit c5 aceste

hidrocarburi nearse care sunt evacuate de motoarele cu ardere intern5 au un rol important 7n formarea

smogului fotochimic.mogul fotochimic reprezint5 o cea65, caracteristic5 unor regiuni geografice 'alifornia, @oBCo.

0enumirea provine de la combinarea cuvintelor de origine englez5 smoBe ? fog 4i este produs 7n

atmosfer5 sub ac6iunea razelor solare, 7n specil datorit5 hidrocarburilor 4i oxizilor de azot. mogul este

iritant pentru ochi 4i mucoase, reduce mult vizibilitatea 4i este un pericol pentru traficul rutier.

1ecanismul de formare este generat de 8& reac6ii chimice catalizate de prezen6a razelor solare.

Ale(iele - ubstan6e organice prezente 7n gazele de evacuare 7n propor6ie relativ sc5zut5 pentru

combustibili clasici de natur5 petrolier5, dar cu o pondere mult mai mare pentru combustibilii proveni6i

din alcoli. unt substan6e iritante pentru organism, iar dintre acestea formaldehida are un important

poten6ial cancerigen.CO *"+i#l e %ar)"n, ; are unefect toxic generat de fixarea hemoglobinei 7n s9nge prin care se

7mpiedic5 alimentarea cu oxigen a creierului. ( mare influen65 o are la persoanele cardiace, care pot avea

crize cardiace cu o frecven65 mult mai mare.O+i-ii e a-"$ NO i NO2 / (xizii de azot au efecte d5un5toare prin contribu6ia adus5 la

formarea smogului, precum 4i prin efect direct asupra omului. Principalele efecte sunt legate de fixarea

hemoglobinei 4i prin efecte mai ales la bolnavii pulmonari. 0e asenenea, oxizii de azot 7mpreun5 cu oxizii

de sulf contribuie la formarea ploilor acide.Par$i%#lele ne!e$ali%e - Aceste particule, 7n special cele de carbon, sunt emise mai ales de

motoarele diesel. Aceste particule pot fi inhalate 7n pl5m9ni, unele din ele put9nd avea 4i efect cancerigen.

:fectul particulelor se poate manifesta 4i asupra cl5dirilor.Par$i%#lele e pl#!) - Ac6iunea plumbului este foarte d5un5toare asupra omului 4i este bine

cunoscut5 7nc5 din antichitate. 'oncentra6ii sc5zute de plumb provoac5 tulburarea albuminelor 4i

glucidelor, atac5 rinichii 4i sistemele nervos 4i central. Intoxica6ia cronic5 de Pb se nume4te saturnism 4i

provoac5 colit5, insuficien65 renal5,etc. Plumbul se g5se4te 7n combustibilii etila6i pentru motoarele cu

3



aprindere prin sc9nteie. e impune evitarea folosirii tetraetilului de plumb ca aditiv antidetonant si gasirea

unor inlocuitori nepoluanti.0i"+i#l e %ar)"n este prezent 7n aerul atmosferic, iar la concentra6ii de p9n5 la &-D la mie este

util 7n procesul de fotosintez5. Aspectul 7ngrijor5tor al cre4terii concentra6iei de bioxid de carbon este dat

de apari6ia efectului de ser5 reducerea cantit56ii de energie radiate de p5m9nt c5tre spa6iul cosmic,datotorit5 re6inerii c5ldurii 7n unele gaze. Acest efect de ser5 poate conduce la cre4terea temperaturii

medii la nivelul solului, iar motoarele cu ardere intern5 au o mare pondere 7n cre4terea concentra6iei de

bioxid de carbon.:fecte nocive incontestabile produc si alte substante, pentru care sunt in discutie unele propuneri

de limitari ; dioxidul de carbon ; '(" , considerat pana de curand un produs curat! al arderii, este acuzat in

prezent de producerea efectului de sera, cu consecinte nefaste asupra mediului inconjurator= singura

metoda de a limita acest poluant fiind reducerea consumului specific de combustibil. 0in pacate, jumatate

din dioxidul de carbon ajuns in atmosfera intre 8)## ; 8)+# se gaseste inca aici, neputand fi prelucrat decatre clorofila plantelor=

; oxizii de sulf ; (x (" ? (& , impreuna cu >(x cauzeaza ploile acide, care distrug

vegetatia= metoda de limitare a acestor poluanti consta in reducerea continutului de sulf din combustibil= ; benzoapirena si alte substante chimice din grupa <' au efecte cancerigene sau mutagene

dovedite.2.. Ms#rarea pr"#il"r p"l#anţiLa motoarele cu ardere intern5 m5surarea produ4ilor poluan6i se poate face 7n mai multe moduri'oncentra6ia gazelor poluante 7n gazele de evacuare exprimat 7n p5r6i pe milion ppm sau

procentual

'oncentra6ia de emisie poluant5 a unui motor care echipeaz5 un autovehicul raportat la unitateade distan65 parcurs5 g3Bm sau g-mil5 pentru a determina mai exact efectu produs de autovehicolul

respectiv.Pentru motoarele diesel sta6ionare de putere mare se poate utiliza o unitate de m5sur5 raportat5 la

energia produs5 g3'Ph sau g3B2hLeg5tura care exist5 7ntre cantitatea de emisii evacuat5 7n atmosfer5 4i regimul de func6ionare al

motorului a impus elaborarea unor norme de definire a ciclurilor func6ionale considerate reprezentative

pentru condi6iile obi4nuite de func6ionare. 0e asemenea sunt standardizate tehnica de m5surare

experimental5, metodele de prelevare a probelor de gaz 4i prelucrarea rezultatelor.

4



. METODE DE REDUCERE A POLUARII PRODUSA DE TRANSPORTURILE

RUTIERE

1etodele de reducere a poluantilor se impart in metode aplicate combustibililor, metode pasive

care actioneaza asupra emisiilor dupa formarea acestora, mai ales prin post-tratarea chimica si mecanica

a poluantilor in instalatia de evacuare si metode active care actioneaza inca din faza de geneza aemisiilor, combatandu-le chiar din procesul de combustie.

.1. Me$"e apli%a$e %"!)#s$i)ilil"rtudii efectuate de diverse institutii de cercetare, producatori de motoare, cat si de specialistii din

industria petrochimica au relevat influenta compozitiei combustibililor asupra emisiilor poluante.

'ercetarile s-au desfasurat de cele mai multe ori separat, iar conditiile particulare pentru fiecare test au

dus la obtinerea unor rezultate comparabile numai din punct de vedere calitativ. Problema gasirii

compozitiei optime a combustibilului este dificila datorita

E variatiei mari a comportamentului motoarelor la schimbarea calitatii combustibilului=E interdependentei diferitelor variabile ale combustibilului=E rezultatelor, adesea contradictorii, ale multor studii din acest domeniu.

:xista cel putin trei avantaje in folosirea unor combustibili mai curati mai intai, combustibilii

mai curati pot fi folositi la toate motoarele chiar si la cele mai vechi, apoi, reducerea semnificativa a

particulelor si de asemenea reducerea emisiilor ca urmare a posttratarii din instalatia de evacuare.

.1.1.Me$"e apli%a$e )en-inel"rFenzinele auto sunt reformulate adica sunt modificate in sensul reducerii efectelor poluante si de

unificare a caracteristicilor lor pe plan mondial. Principalele directii de modificare sunt - Reducerea continutului de sulf, de la %## ppm in anul "###, la %# ppm in "##% si catre 8# ppm

in "##G. - Reducerea continutului de benzen de la %$ la 8$ sau chiar #,"$ pentru a scadea nivelul de

toxicitate benzenul este cancerigen si tendinta de formare a smogului fotochimic.

5



- Reducerea continutului de olefine fiindca acestea sunt componente foarte volatile, de la8G$ la

8#$ in "##G.- Reducerea continutului de plumb ;cerinta pietei ca acesta sa fie eliminat total si cat mai rapid

din benzine.- 'resterea continutului de oxigen prin adaugare de etanol sau eteri de tipul :@F:, 1@F:,dar nu

mai mult de ",+$ oxigen.- 1entinerea densitatii intr-o plaja ingusta de valori

- Reducerea temperaturii finale de distilare si a temperaturii de distilare a )#$ din volum va

conduce la reducerea hidrocarburilor din gazele de evacuare cu circa "#$ HG.

.1.2. Me$"e apli%a$e !"$"rinel"r0efinirea larga a motorinei auto ca fiind amestecul de hidrocarburi care rezulta din distilarea

petrolului in procesul de rafinare la temperaturi cuprinse intre 8+# si &+# J' a dus la variatii importante

ale proprietatilor de baza, care au o influenta considerabila la formarea emisiilor.

Principalele proprietati ale motorinelor, care influenteaza semnificativ emisiile sunt densitatea,

cifra cetanica, continutul de aromate, continutul de sulf, curba de distilare, viscozitatea, ca si aditivarea=

multe dintre aceste proprietati sunt cuplate, fiind dificila studierea efectului fiecareia.

.2. Me$"e pasive e re#%ere a p"l#an$il"r.2.1. Me$"e pasive e re#%ere a p"l#an$il"r !.a.s.olutia pasiva cea mai utilizata si cea mai eficienta este cea care foloseste cataliza si catalizatorii.

Au fost concepute sisteme catalitice denumite reactoare catalitice sau convertoare catalitice in carereactiile de oxidare si3sau de reducere pot avea loc cu ajutorul unor substante chimice promotoare.

Actiunea catalizatorilor se bazeaza pe proprietatea acestora de a reduce substantial pragul energetic,

pentru declansarea reactiilor de oxidare si de reducere si de a accelera viteza de reactie a acestor procese.

Astfel, temperatura necesara pentru producerea acestor reactii se reduce semnificativ.:ficienta unui catalizator este apreciata prin gradul de conversie definit cu formula: K ci ; ce 3 ci

in care -ci este concentratia poluantului inaintea catalizatorului=-ce este concentratia poluantului dupa catalizator.

Principalii parametri care influenteaza gradul de conversie sunt

E coeficientul de exces de aer si variatia acestuia=E temperatura gazelor arse= ; viteza spatiala debitul gazelor arse raportat la volumul catalizatorului.In prezent, in :uropa se foloseste aproape in exclusivitate catalizatorul trivalent sau cu tripla

actiune sau cu trei cai, din traducerea termenului din limba engleza three aC catalCst - @2' cu

suport ceramic, catalizator integrat in sistemul descris anterior ca apartinand generatiei a treia.

6



8 ; suportul =" ; stratul intermediar =& ; stratul catalitic activ.

Fig.1. Catalizatorul trivalent sau cu tripla actiune

Rolul catalizatorului este de a !"i3i%a %"n in#$#l eț

s#)s$an e %(i!i%e in ga-ele e eva%#areț , prin transformarea elementele poluante <', '( i >(x,ș

nocive mediului 7nconjur5tor, 7n substan e sigure, neutre. @ransform5rile chimice din catalizator seț

realizeaz5 cu ajutorul unor !e$ale n")ile cu ar fi platina Pt, paladiu Pd sau rodiu Rh.Reac iile chimice care au loc 7ntr-un catalizatorț

<idrocarburi <' ? (xigen #" KM 0ioxid de carbon '(" ? /apori de ap5 <"(

1onoxid de carbon '( ? (xigen (" KM 0ioxid de carbon '("

(xid de azot >( ? <idrogen <" KM Azot >" ? /apori de ap5 <"(Procentul de transformare a emisiilor poluante 7n emisii neutre se nume teș e3i%ien a %"nversieiț .

:ficien a transform5rilor din catalizator este optim5 la temperaturi 7nalte. Punctul la care eficien aț ț

catalizatorului dep5 e te valoarea de %#$ se nume teș ș ș p#n%$#l e 4aprinere al %a$ali-a$"r#l#i5.

Pentru majoritatea catalizatoarelor punctul de aprindere se situeaz5 7n jurul temperaturii de

"%#...&## J'. 0in acest motiv este important ca temperatura catalizatorului sa ating5 valoarea optim5 de

func ionare D##...G## J' c9t mai repede dup5 pornirea motorului. Pozi ionarea catalizatorului c9t maiț ț

aproape de motor, pe galeria de evacuare, va facilita 7nc5lzirea mai rapid5 a acestuia.Pentru a atinge temperatura optim5 de func ionare unele catalizatoare sunt prevazute cu rezisten eț ț

de 7nc5lzire amplasate 7naintea monolitului metalic. Astfel, 7n momentul pornirii, rezisten a electric5 esteț

alimentat5 cu curent electric i produce c5ldur5. Nazele arse preiau c5ldura emanat5 de rezisten a deș ț

7nc5lzire i intr5 7n catalizator accelerand procesul de 7nc5lzire.ș

1. înveli metalic exterior ș

2. conector electric

3. disc de încălzire

(rezisten ă electrică)ț

4. pini de fixare

. carcasă metalică

!. pini de re inereț

". înveli metalic interior ș

#. catalizator (monolit

metalic)

Efciența catalizatorului la temperatura optimă de uncționare

7

Fig.2. Catalizator cu sistem de încălzire $micat



(procentul de conversie)

Hidrocarburi (HC) Monoxid de carbon (CO) Oxid de azot (NO)

50...90 90...99 90...99

'atalizatorul pe trei c5i T6C ; three aC catalCst ac ioneaz5 asupra tuturor elementelor ț

poluante ale unui motor pe benzin5. Acesta combin5 dou5 rea% ii e "+iareț , pentru conversia <' i '(,ș

plus o rea% ie e re#%erț e, pentru conversia >(x. Reac iile de oxidare i reducere au loc doar 7nț ș

prezen a oxigenului i sunt accelerate de metalele nobile Pt, Pd, sau Rh.ț ș

:ficien a maxim5 a catalizatorului este ob inut5 atunci c9nd motorul func ioneaz5 cuț ț ț a!es$e%

s$"i%(i"!e$ri% O K 8.#. 0in acest motiv toate motoarele pe benzin5 cu catalizator necesit5 un sistem de

control 7n bucl5 7nchis5 cu s"n la!)a pentru amestecul aer-combustibil.

Fig.3. %ivelul emisiilor poluante ale unui motor pe &enzină în func ie de tipul amestecului aer'com&usti&il ț

Sistemul de reducere a emisiilor poluante cu catalizatorul este compus dintr-o o sondă lambda

(1), un monolit din material ceramic (2), un ecran metalic flexibil de protecție (3), și un start termoizolant

(4).

1onolitul

ceramic con ineț o multitudine

de canale longitudinale

!

Fig.4. Catalizator pe 3 cai cu sonda lam&da

http://www.e-automobile.ro/abrevieri.html

http://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.html







prin care curg gazele de evacuare. Acesta este rezistent la temperaturi foarte 7nalte fiind produs din silicat

de magneziu i aluminiu. 1onolitul este 7nf5 urat 7ntr-un strat de protec ie care se dilat5 la cre tereaș ș ț ș

temperaturii i ajut5 la fixarea acestuia 7n carcasa metalic5. 0e asemenea, stratul de protec ie are i rol deș ț ș

etan are, 7mpiedic9nd gazele de evacuare s5 curg5 pe l9ng5 catalizator.ș

:xist5 i catalizatoare cu monolit metalic, fabricat din mai multe straturi metalice sub iri foi deș ț

aproximativ #.#&...#.#% mm grosime. Acestea sunt 7nf5 urateș

7ntr-un mod special i fixate prin sudare. 0atorit5 grosimiiș

reduse a foilor metalice, comparativ cu monolitul ceramic,

monolitul metalic poate con ine mai multe canale de curgereț

pentru gazelor de evacuare. Astfel se reduce i rezisten a laș ț

curgere a gazelor, ceea ce reprezint5 un avantaj din punct de

vedere al performan elor motorului. Acest tip de catalizatoare seț

utilizeaz5 cu prec5dere la motoarele de performan 5.ț

1onolitul ceramic este acoperit cu un strat din oxid de aluminiu Al"(& cu suprafa a neregulat5.ț

Rolul acestui strat este de a m5ri suprafa a de contactț cu gazele de evacuare de aproximativ +### de ori.

Acest strat con ine i metalele nobile, platina i3sau paladiu i rodiu. Platina i paladiul accelereaz5ț ș ș ș ș

procesul de oxidare al hidrocarburilor i a monoxidului de carbon 7n timp ce rodiul accelereaz5 procesulș

de reducere al monoxidului de azot. 1asa de metale nobile dintr-un catalizator se situeaz5 7n jurul valorii

de 8...% g i variaz5 7n func ie de cilindreea motorului i a normelor de emisii poluante care trebuiescș ț ș

7ndeplinite.

9

Catalizator cu monolit ceramic (os stnga)*

de particule (sus)* catalizator cu monolit metalic

reapta)



'atalizatorul poate fi e$eri"ra$ sa# %(iar is$r#s dac5 func ioneaz5 la temperaturi excesive.ț

@emperaturile foarte 7nalte pe galeria de evacuare sunt cauzate de amestecul aer-combustibil nears care seaprinde 7n catalizator. Arderea amestecului aer-combustibil 7n catalizator poate ridica temperatura acestuia p9n5 la valori de 8D## J'.

:xpunerea catalizatorului la temperaturi ridicate are influen 5 i asupra eficien ei acestuia. 0ac5ț ș ț

temperatura 7n catalizator dep5 e te valoarea de aproximativ 8### J' acesta se deterioreaz5 ireversibil iș ș ș

7n timp, dup5 expuneri multiple, nu mai realizeaz5 conversia emisiilor poluante.

ursa principala a deterior5rii catalizatorului, datorit5 temperaturilor 7nalte o reprezint5 a aș

numitele4ra$e#ri la aprinere5 engine misfire. Rateurile la aprindere se produc din urmatoarele cauze

o bujii deterioarate sc9nteia nu mai este produs5 sau este produs5 dar cu intensitate scazut5

o amestecul aer-combustibil este prea bogat lips5 acuta de oxigen sau prea s5rac lips5 acut5 de

combustibil

o cilindrul pierde compresie

n motor care func ioneaz5 cu rateuri la aprindere se va sim i la tura ia de ralanti cuț ț ț "%#ri siș

vi)ra ii p#$erni%eț , iar la tura ii mari cuț p#$ere s%-#$.

0atorit5 efectului distructiv pe care-l au rateurilor la aprindere asupra catalizatorului, standardul

(F0 impune diagnosticarea acestui fenomen. Qn cazul 7n care motorul func ioneaz5 cu rateuri laț

aprindere !ar$"r#l MIL in )"r#l a#$"!")il#l#i se va aprine i posibil ca motorul s5 intre 7n regimș

de avarie performan e limitate pentru a limita efectul distructiv asupra catalizatorului.ț

:ficien a catalizatorului este monitorizat5 cu ajutorul aț "# s"ne la!)a, o sond5 7nainte de

catalizator i una dup5 catalizator. Qn func ie de nivelul de oxigen m5surat de cele dou5 sonde lambdaș ț

calculatorul de injec ie poate determina dac5 catalizatorul se afl5 7n parametrii nominali sau este defect.ț

10

Fig.!. Catalizator cu 3 cai

1. "ono#it cera"ic

2. $trat din oxid de a#u"iniu

3. "eta#e nobi#e





'atalizatorul se mai poate deteriora si datorit5 %"n$a!inrii %# s#)s$an e %(i!i%eț . 'ele mai

comune substan e care pot contamina catalizatorul suntț

o pl#!)#l Pb chiar i 7n cantit5 i mici poate cauza deterior5ri semnificative aleș ț

catalizatorului

o 3"s3"r#l P prezent 7n combustibil sau 7n aditivi reduce eficien a catalizatoruluiț

o s#l3#l prezent 7n combustibil reduce eficien a catalizatoruluiț

o -in%#l n prezent 7n aditivii uleiului reduce eficien a catalizatoruluiț

o sili%"n#l i prezent 7n combustibil sau 7n gazele de evacuare datorit5 solu iilor de etan areț ș

pe baz5 de silicon reduce eficien a catalizatoruluiț

.2.2. Me$"e pasive e re#%ere a p"l#an$il"r !.a.%.0ezvoltarea tehnicilor catalitice a dus la punerea la punct a unor metode de tratare catalitica

pentru reducerea >(x din gazele de evacuare ale m.a.c. 1etodele de reducere s-au impartit in reducerecatalitica neselectiva, >'R >on-elective 'atalCtic Reduction si reducere catalitica selectiva, 'R

elective 'atalCtic Reduction.

.2.2.1. Me$"a re#%erii %a$ali$i%e sele%$ive +educerea catalitica selectiva

Rezultate bune de reducere a >(x din gazele de evacuare a motoarelor diesel se obtin prin

folosirea unui agent care reactioneaza preferential cu >(x selectiv. Reducerea catalitica selectiva 'R

foloseste injectarea unui agent reducator in gazele arse evacuate amoniac sau uree, mai rar alcooli si

apoi trecerea acestora printr-un catalizator de reducere. Agentul reducator poate fi fie amoniac gazos sauin solutie apoasa, fie uree in solutie apoasa. 'and se foloseste ureea se produce piroliza ;hidroliza, pana

se obtine amoniac, dupa pulverizarea in sistemul de evacuare. La folosirea 'R pot aparea produsi

secundari ><D"(D si ><D<(D, care acoperind suprafata catalizatorului il pot inactiva.:ficienta reducerii de >(x depinde de tipul catalizatorului, de temperatura gazelor arse inaintea

intrarii in catalizator si de scaparile de amoniac acceptate.

Filtre de particule

:misia de particule este o particularitate a motorului diesel, 7n compara ie cu motorul pe benzin5.ț

Qn func ie de procesul de ardere i punctul de func ionare al motorului, emisiile con in 7n mare parteț ș ț ț

particule de carbon precum i aerosoli sau sulfi i.ș ț

Particulele sunt emisii poluante cu i!pa%$ n"%iv asupra mediului miros ur9t, vizibilitate sc5zut5,

depuneri i a s5n5t5 ii omului efect cancerigen.ș ț

0atorit5 efectelor negative ale emisiilor de particule, organismele de reglementare a transportului

rutier a impus reducerea progresiv5 a acestora. Qncep9nd cu normele de poluare :uro 8 p9n5 la :uro *

emisiile de particule au fost reduse de "G de ori.

11

http://www.e-automobile.ro/categorie-poluare/23-emisii-automobile-sanatate.html





Fig.". %ivelul de emisii de particule ,g-m/ reglementat pentru comunitatea europeană

Produc5torii de autovehicule, pentru a putea omologa i comercializa automobilele cu motoareș

diesel, au dezvoltat sisteme de reducere a polu5rii pre active i post-ardere pasive.ș

:misia de particule se datoreaz5 arderii incomplete a combustibilului. Acest fenomen se poatediminua prin optimizarea procesului de injec ie i ardere pre-ardere sau tratarea gazelor de evacuareț ș

post-ardere.

Qn categoria post trat5rii gazelor de evacuare intr5 i filtru de particule al unui motor diesel. Rolulș

filtrului de particule este de a separa par$i%#lele s"lie e ga-ele e e apa!en$ș . Siltrul este montat pegaleria de evacuare a motorului i pentru a func iona corespunz5tor mai are nevoie de o serie de senzori iș ț ș

de un catalizator de oxidare. tilizarea unui filtru de particule a devenit oarecum standard odat5 cunormele :uro D care a 7njum5t5 it masa de particule emise comparativ cu normele :uro &. 0in acest motivț

majoritatea automobilelor diesel :uro D sunt echipate i cu filtru de particule.ș

1ajoritatea filtrelor de particule

sunt dinmaterial

ceramic poros

7n form5 de fagure. /olumul filtrului de particule depinde 7n principal de

debitul de gaze arse. 'u c7t cilindreea motorului este mai mare cu at9t

volumul filtrului trebuie crescut.

12

1. injectoare piezoelectrice

2. rampă comună de combustibil (1600 bar3. radiator de răcire a gazelor arse recircula

( EGR )4. catalizator de oxidare primar ( DOC )5. injector pentru regenerarea ltrului6. senzor de presiune !nainte de ltru". senzor de temperatură intrare catalizato#. catalizator de oxidare secundar $. senzor de temperatură catalizator 10. ltru de particule11. senzor de temperatură ie%ire ltru

12. senzor de presiune după ltru Fig.#. 0aleria de evacuare a unui motor diesel

cu filtru de particule

http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/42-egr-motor.html


http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/42-egr-motor.html




'erin ele unui filtru de particule sunt extrem de severeț

o filtrarea particulelor extrem de mici de p9n5 la #.#8 Tm

o reducerea la minim a rezisten elor la curgere a gazelor de evacuareț

o filtrarea particulelor 7n propor ie de )%$, 7n func ie de m5rimeț ț

o rezisten 5 la temperaturi 7nalte de p9n5 la 8#%# J'ț

0atorit5 procesului de re inere a particulelor dup5 un anumit num5r deț

Bilometri filtrul trebuie regenerat.Regenerarea 3il$r#l#i 7nsea!na arerea

par$i%#lel"r s$"%a$e 7n 3il$r#. 0ac5 regenerarea filtrului nu se produce 7ntr-un

anumit interval de Bilometri, cantitatea de particule poate dep5 i un prag critic care atrage dup5 sineș

imposibilitatea regener5rii.

Procesul de regenerare presupune continuarea procesului de ardere 7n filtru. 'ontinuarea arderii

7n galeria de evacuare, 7n filtru, se poate face prin dou5 moduri

o utilizarea unui injector adi ional pe galeria de evacuare al %-lea injectorț

o divizarea injec iei de combustibil i 7nt7rzierea post-injec ieiț ș ț

0ecizia de a regenera filtrul de particule este luat5 de calculatorul de injec ie pe bazaț

informa iilor primite de la senzori. 'u ajutorulț sen-"ril"r e presi#ne, 7nainte i dup5 filtru,ș se

es$i!ea- gra#l e 7n%r%are al 3il$r#l#i. 'u c9t filtrul este mai 7nc5rcat cu at9t diferen a de presiuneț

7ntre cei doi senzori va fi mai mare. :xist5 i sisteme cu un singur senzor montat 7naintea filtrului deș

particule care face diferen a dintre presiunea gazelor de evacuare i presiunea atmosferic5.ț ș

13

Fig. . nector adi ional pentru regenerarea filtrului de particuleț



1. filtru curat

2. acumulare de

particule

3. regenerarea filtrului

Fig.1. rocesul de

regenerare a unui filtru de

particule utilizînd sistemul cu

al 'lea inector

Pentru a permite

regenerarea filtrului de

particule motorul trebuie s5

se situeze 7ntre anumi i parametrii. @emperatura gazelor de evacuare trebuie s5 fie peste o valoare minim5,ț

tura ia motorului trebuie de asemenea s5 fie peste o valoare minim5, pentru a asigura un anumit debit deț

gaze arse. 0ac5 pragul de regenerare cantitatea de particule stocat5 7n filtru a fost dep5 it i motorul,ș ș

datorit5 condi iilor de exploatare, nu intr5 7n parametrii necesari, calculatorul de injec ie poate comandaț ț

regenerarea filtrului chiar i la tura ia de ralanti. Qn acest caz sarcina motorului va fi crescut5, func ionareaș ț ț

se va face cu amestec mai bogat i tura ia de ralanti crescut5.ș ț

Srecven a regener5rilor depinde de modul de exploatare al motorului. 'u c9t motorul va fi 7mpinsț

mai des c5tre zona de sar%in !a+i!, cu c9t exploatarea se va face la $e!pera$#ri s%-#$e cu

at7t %re $e %an$i$a$ea e par$i%#le in 3il$r#ș . Av9nd 7n vedere c5 regenerarea filtrului presupune

utilizarea unei cantit5 i adi ionale de combustibil consumul automobilului va cre te propor ional cuț ț ș ț

num5rul de regener5ri.

14



1. gaze arse

neltrate

2. sec&iune prin ltrul

de particule

3. modul de

re&inerea a particulelor

4. senzor de

presiune după

ltru

5. senzor de

temperatură

6. 'azele 'unc&ionării

ltrului (

re&inerea

particulelor* +

arderea particulelor* regenerarea)

". gaze arse ltrate

Fig.11. 5ec iune printr'un filtru de particule i etapele regenerăriiț ș

Al doilea mod de regenerare a filtrului de particule, f5r5 utilizarea unui injector adi ional,ț

presupuneivi-area in8e% iei i 7n$9r-ierea p"s$/in8e% ieiț ș ț foarte mult astfel 7nc9t arderea combustibilului

s5 se produc5 7n filtru.Catalizatori de oxidare

unt dispozitive antipoluante utilizate pentru reducerea <', '( si a fractiunii solubile a

particulelor din gazele de evacuare ale motoarelor diesel.

'onstructiv, catalizatorii de oxidare sunt fixati pe un reactor catalitic denumit si convertor catalitic, avand aceleasi particularitati ca si convertorul catalitic trivalent denumit catalizator triplu sau

mai impropriu, catalizator cu trei cai, conform traducerii cuvant cu cuvant din limba engleza, folosit la

motoarele cu aprindere prin scanteie.Partile componente sunt suportul, stratul intermediar, stratul catalitic activ si carcasa.uportul ceramic poros sau metalic este acoperit cu un strat intermediar, cu scopul de a mari

suprafata de asezare a catalizatorului, care este din platina, paladiu, rhodiu sau oxizi metalici.uportul ceramic este un cilindru monolit cu sectiunea circulara sau eliptica, avand structura

celulara, cu forma celulei, de regula, patrata. 1aterialul este un aliaj ceramic, alcatuit din oxizi de

magneziu, aluminiu si siliciu.uportul metalic este alcatuit din pachete de foi din tabla din otel inoxidabil, distantate prin

intermediul unor foi din tabla ondulata, pachete care sunt rulate in forma de spirala.tratul intermediar este din oxizi de aluminiu, de regula Al" (& alumina, care au rolul de a

imbunatati reactivitatea chimica a stratului activ si de a oferi o suprafata de depunere foarte mare.tratul activ se suprapune peste stratul intermediar si contine metale pretioase ; platina, paladiu,

rhodiu ; dar si oxizi metalici de titan vanadiu, molibden si niobiu.

15



:ficienta reducerii unui poluant se defineste : K ci ; ce 3 ci in care -ci este concentratia poluantului inaintea catalizatorului=

-ce este concentratia poluantului dupa catalizator.:ficienta catalizatorilor de oxidare depinde de o multitudine de variabile natura stratului catalitic

activ, compozitia stratului intermediar si a materialului suportului, densitatea celulelor, rezistentagazodinamica, continutul de aditivi din uleiul de ungere, continutul de sulf din combustibil, pozitia

catalizatorului, viteza spatiala, ciclul de incercari, dar, mai ales, de temperatura gazelor arse la intrarea in

catalizator. Acest ultim parametru este hotarator pentru eficacitatea reducerii particulelor solubile, o

temperatura prea mare favorizand producerea reactiilor de formare a sulfatilor, in timp ce o temperatura

prea mica nu reduce suficient particulele solubile organice.Performantele catalizatorilor de oxidare, in principal eficienta si durabilitatea, sunt influentate de

parametrii care depind de catalizator, de motor, precum si de combustibilul folosit.

:. CONCLU;II

Autoturismele sunt o parte importanta din viata cotidiana a unui numar mare de oameni iar

industria de autoturisme este o sursa semnificativa de ocupare a fortei de munca si de crestere in

numeroase regiuni ale lumii. 'u toate acestea, folosirea autoturismelor are impact semnificativ asupraschimbarilor climatice, circa 8"$ din emisiile totale din : fiind reprezentate de dioxidul de carbon

'(", principalul gaz cu efect de sera, care provine de la combustibilul consumat de autoturisme. 0esi

s-au inregistrat imbunatatiri semnificative in tehnologia vehiculelor, in special in eficienta

combustibilului, ceea cea inseamna, de asemenea, si emisii mai reduse de '(", acest lucru nu a fost

suficient pentru a neutraliza efectul traficului crescut si a dimensiunilor mai mari ale autoturismelor. In

16



timp ce : si-a redus, pe ansamblu, emisiile de gaze cu efect de sera N: cu doar %$ in perioada 8))#-

"##D, emisiile de '(" provenite din transportul rutier au crescut cu "*$.

Influentele negative ale traficului rutier asupra sanatatii publice sunt urmarea a doua fenomene

principale eliberarea de substante poluante in atmosfera si zgomotul. Principalele substante poluante provenite din trafic, care au efecte negative directe asupra sanatatii, sunt oxidul si bioxidul de azot >( si

>(", monoxidul de carbon '(, bioxidul de sulf (", amoniacul ><&, compusii organici volatili

/(' si pulberile in suspensie sau aerosolii. Acestea sunt substante primare, denumite astfel deoarece

sunt produse direct de autovehicule, pe cand alte substante, cele secundare, apar ca rezultat al reactiilor

din atmosfera. Printre acestea se numara ozonul, azotatul de amoniu >< D >(&, sulfatul de amoniu

H><D"H(D si aerosolii organici secundari.

17

Documents

Metode de Reducere Pasivă a Poluării