Date post: | 02-Mar-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | buzila-andrei-bogdan |
View: | 223 times |
Download: | 0 times |
of 61
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
1/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
1
Tehnici de Evaluare, conversiii
Corelare a unitilor de msur
utilizaten evaluarea poluriiprodusde automobile
Curs 6
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
2/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
2
Preambul Deoarece n urma zilelor libere acordate s-a pierdut o edinde
4 ore, vom da o a doua verificare finaldin toata materia
(rmaspt cei care au promovat prima verificare), n ultimasptmnde curs. Nota finalse va acorda dupurmtoarea formul: Nf= (P1+P2+Vl)/3 Unde: P1 nota parial 1 P2 nota parial 2 Vl nota obinutla colocviul de laboratorPentru cei care nu au P1 va exista un subiect din toatmateria.Susinerea colocviului final se va face n urmtoarea ordine:
Seria 8 9 studenii care au promovat P1Seria 9 10: Gr1, Gr2 i Gr3;Seria 10,30 11,30 Gr4 si Gr5
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
3/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
3
Tehnici de Evaluare a Polurii Chimice
Evaluarea bazatpe principii teoretice pornind de lacaracteristicile fundamentale ale m.a.i;
Evaluarea experimentaldetaliatn urmtoarelecomponente:
Evaluarea pe baza ciclurilor de testare n condiii desimulator;
Evaluarea directprin msurarea emisiilor poluante ndiferite condiii de funcionare (sunt n general ncercricare decurg simultan cu trasarea unor caracteristicifundamentale (caracteristica de turaie, caracteristica desarcin, etc.)
Evaluarea estimativprin extrapolarea efectului simultan aldiferitelor categorii de autovehicule din punct de vedere alcreterii emisiilor globale (se practicndeosebi pentrumonitorizarea efectului transporturilor n mediul urban).
Evaluarea polurii chimice produsde motoarele automobilelor esteorientatn urmtoarele direcii:
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
4/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
4
Evaluarea bazatpe principii teoretice
Evaluarea teoretica emisiilor poluante este fundamentati explicitdetaliatn literatura de specialitate, pornind de la reacia chimicfundamentalcare guverneazreacia de ardere a gruprii CH4 cecaracterizeazcombustibilul fosil:
OHCOOCH 2224 22 ++
Pornind de la aceastreacie ideal, care presupune exista n camerade ardere a oxigenului necesar arderii complete a combustibiluluiaspirat (sau injectat) ntr-un ciclu motor, se evideniazca i constanteale descrierii procesului de ardere, urmtoarele:
c h o
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
5/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
5
Participaia celor trei componente chimice de bazale arderii, funcie de
tipul combustibilului reprezint n ecuaiile de evaluare a emisiilorpoluante constante ce sunt nsoite de variabilele date de cantitatea deoxigen disponibilla un moment dat pentru ntreinerea arderii.
Lmin[kg/kg];
[kmol/kg]
Omin[kg/kg];
[kmol/kg]
Compoziia[kg/kg]
Combustibilul
14,5
0,49663,332
0,10430,0100,1330,857Motorin
14,80,5733,3910,10650,0040,1420,854Benzin
ohc
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
6/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
6
Funcie de condiiile de ardere, relaiile de calcul ale componentelor de bazdin
gazele arse eapate se determincu relaiile teoretice:
Total gazearse
N2
--O2
9hh/29hh/2H2O
--CO
c/12CO2
[kg / kg comb.][kmol /kgcomb.]
[kg / kg comb.][kmol /kg comb.]
Ardere incompletArdere completComponenta
( ) min121,0 L
min79,0 L
( )212
21,0minhc
L ++
c3
11
( ) min123,0 L
min77,0 L
( )[ ]min105,5121
Lc ( )[ ]min1173,0311
Lc
( )[ ]min104,5121 L ( )[ ]min1173,03
7 L
min79,0 L min77,0 L
21279,0 min
hcL ++
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
7/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
7
Din punct de vedere al principalilor evoluiei poluani n gazele de evacuare, joacun rol esenial, astfel:
0,8 1,21,11,00,9 1,3
Concentraia
1
1
1
1CO [%]
500
1000
1500
2000HC [ppm]
1000
2000
3000
4000NO [ppm]
ce
CONOx
HC
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
8/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 8
Evaluarea polurii produsprin trafic rutier
Automobilul, prin: Motorizare;
Clasa de apartenen;
Condiiile de trafic, prin:Regimul de deplasare;
nr. accelerri - decelerri,viteze medii
Fluxul de autovehicule
La evaluarea polurii produsprin trafic rutier se iau n considerare o serie de
factori de influencare caracterizeazdougrupe de variabile:
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
9/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 9
D. A. 02 - 1
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280
time [s]
de
celeration[m/s^2]
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
10/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 10
- 3 - 2 - 1 0 1 2 3 40
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0S t a t is t ic s o n D a t a 1 _ B :
M e a n S D S iz e- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -0 .0 1 0 4 4 0 . 8 9 7 2 8 9 2 6
Freque
ncy
d e c e le r a t io n v a l u e [m /s ^ 2 ]
acceleration
deceleration
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
11/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 11
EVALUAREA POLURII N TRAFICULRUTIER
Evaluarea polurii produs de automobile n
traficul rutier prezint cteva particularitilegate de: Viteza medie de deplasare a cmpului de
vehicule; Componena fluxurilor de vehicule ce sunt n
trafic la un moment dat, din punct de vedereal categoriilor de autovehicule;
Valorile debitelor de vehicule ce sedeplaseazpe arterele monitorizate.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
12/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 12
De ce se realizeazpredicia de poluareurbanprodusprin trafic rutier?
Monitorizarea nivelului de poluare urbancu efecte
directe asupra:Identificrii zonelor cu risc ridicat de mediu;
Asigurarea unor condiii ambientale corespunztoarezonelor rezideniale;
ntocmirea PUG-ului (Planul de Urbanism General);
ntocmirea i aplicarea PUZ-ului (Plan de UrbanismZonal) n contextul deschiderii unor noi societi
comerciale sau cu caracter socio economic).
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
13/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 13
Tehnici de predicie i calcul a emisiilorpoluante produse prin trafic rutier
Evaluarea individual tip Euro, specific
fiecrei categorii de autovehicule n corelarecu norma Euro creia i corespunde n [g/km];
Evaluarea individualanual[mc/an];
Evaluarea globaldirectpentru ntreg fluxulde autovehicule ce circul n arealulmonitorizat [gr/mc];
Evaluarea global anual, detaliat pecomponente poluante [gr (mc)/an]
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
14/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 14
Evaluarea individualtip Euro Este specificfiecrui stat, avnd ca i factor
caracteristic, particularitile de exploatare aautovehiculelor generalizate; Utilizeazatt date de referince decurg din
normele Euro, ct i valori obinute prinmediere statisticn urma derulrii unor testede parcurs ce acoperregimuri caracteristicede parcurs n exploatarea automobilelor;
Emisiile de referindin fia tehnicadiferitelor modele de automobile sunt date decontrol a eficienei metodei de calcul.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
15/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 15
Relaia de calcul generalizatn acest caz, ia n considerare
ca variabildeterminantpentru emisiile prognozate, vitezade exploatare medie a automobilului.
Factorul de emisie (EF) este indicatorul de cuantificare a
efectului poluant al automobilelor i se determinn bazaregresiei polinomiale funcie de viteza autovehiculului curelaia:
3232
vg
vf
vevdvcvbaEF ++++++=
Relaia permite evaluarea tuturor emisiilor poluante prinparticularizarea coeficienilor a .. g, funcie de cilindreeaautovehiculului i particularitile constructive alemotorului.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
16/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 16
Valori orientative ale coeficienilor se prezintn tabelul urmtor:
3,44198---0,017715Motori
n
----9,1 10-5+0,011790,66597Benzi
n>2
12,3712----0,017875Motori
n
61-0,00150,3825Benzi
n1,4 - 2
12,3712----0,017875Motori
n
2 10-73,2 10-5-0,0050,514Benzi
n
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
17/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 17
--2440,17-0,004758-111,8025Motori
n
-52374,14990,9080,005265-92,84363Benzi
n>2
-25712,72597,757-0,004945-75,91956Motori
n
2526,2162,14
10-5
--113,2998Benzi
n
1,4 - 2
1614,6782,14
10-5--105,9261Benzi
n
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
18/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 18
39.9619
-----0,0003
5
0,048779
Motori
n
---3,73
10-8--
0,0006
5
0,04315
Benzi
n>2
--0,543096
---0,003382
Motori
n
2,85---2,5 10-6-0,00040,0023Benzi
n1,4 - 2
----6,5 10-6-0,0010,055Benzi
n
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
19/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 19
--14,1216
-3,754310-5
-0,151694
Motori
n
--1,7510-7-1,1
10-5-0,0222Benzi
n>2
--12,52,75 10-7
--0,15Motori
n
--37,5 10-8-
-5 10-40,0228Benzi
n1,4 - 2
--0,751,25 10-7
-1,5
10-5-0,0518Benzi
n
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
20/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 20
Funcie de norma Euro n care se ncadreazautomobilul ca
specificaie de fabricaie, factorul de scalare pentru corelareavalorilor ce rezultdin polinomialeste:
Factor de scalare (x)
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
21/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 21
Variaia valorilor factorului de emisie cu viteza
Factordeemisie[g
/km]
Viteza [km/h]
EURO IIEURO IIIEURO III/2Ref. calcul
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
22/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 22
Evaluarea individualanualConstn determinarea valorii emisiilor evaporative provenite
de la autovehicule, pe baza unor estimri i coeficieni cecaracterizeazparticulariti caracteristice.
Pentru aceasta s-au dezvoltat o serie de programeelementare de calcul, care pe lng efectul direct alvalorilor calculate au un impact social pe termen mediu,ducnd n final la reconsiderarea atitudinii utilizatorilor deautomobile fade normele de poluare.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
23/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR 23
Evaluarea globaldirectpentru ntreg fluxul de
autovehicule ce circuln arealul monitorizat
n general se apeleazn prealabil la o analizdetaliata regimurilor de deplasarea automobilului din punct de vedere al frecvenei statistice a vitezelor i/sau
acceleraiilor:
Frecvenarelativ
[%]
Viteza [km/h]
Ruta 1
Ruta II
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
24/61
23.11.2015Controlul
i Reducerea Polu
rii - curs
specializarea AR24
Influena factorilor de mediu i urbanism privind relaia de calcul a emisiilorurbane este cuantificatprin relaia:
STTvFTPm CCCMINMvFCE m =
Unde:- FCE factor compus de emisie n [g/km /veh];Vm viteza medie statisticdeterminatpentru arealul observat;- MFTPemisiile unitare specifice vehiculului conform categoriei din care face
parte;MIN rata de utilizare anuala vehiculului;Cv factor de corecie a vitezei funcie de durata anualde utilizare;CT factor de corecie a temperaturii funcie de condiiile atmosferice aleanotimpului din timpul anului;
CST factor de pondere a pornirii la rece i al pornirilor la cald
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
25/61
23.11.2015Controlul
i Reducerea Polu
rii - curs
specializarea AR25
Volumul emisiilor globale urbane se determincu relaia:
hmmgkFDFCEQ mmjj3
/=
Unde:j reprezintpoluantul monitorizat;Dm distana medie de deplasare;Fm fluxul mediu de vehicule;k coeficient de corecie funcie de ponderea autovehiculelor grele
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
26/61
23.11.2015 Controluli Reducerea Polu
rii - curs
specializarea AR26
Monitorizarea emisilor poluante: Legea 137 indica explicit necesitatea monitorizaii
activitatilor din transport prin prisma impactuluiasupra poluarii mediului si al starii de sanatateumana.
Cartarea (predictia) de zgomot si poluare a aeruluieste o actiune explicit nominalizata in legislatia U.E.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
27/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
27
Programe de predictie a poluarii LIIMA
SoundPlan CadnA
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
28/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
28
TEHNICI DE REDUCERE A
EMISIILOR POLUANTE
CURS 8
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
29/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
29
Principalele ci de reducere a poluanilor chimici la
automobile sunt:
Reducerea n proces (prin modelarea procesului de ardere iasigurarea cantitii suficiente de oxigen n camera de ardere,
etc.); Reducerea post-proces prin tratarea gazelor de evacuare cu
coninut bogat de CO, HC i NOx;
Reducerea continu prin crearea condiiilor de mobilitate
urban n traficul rutier; Reducerea conjugatprin aplicarea simultana tehnicilor
menionate anterior;
Reducerea globalprin aplicarea biotehnologiilorn
alimentarea m.a.i.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
30/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
30
Reducerea post-proces prin tratarea gazelor de
evacuare
Tratarea gazelor de evacuare constn promovarea reaciilor de cataliz.
Cataliza este procesul prin care se crete sau se reduce rata de formarea unor compui n cadrul reaciilor chimice derulate.
Catalizatorul este substana care permite derularea reaciilor de
catalizn sensul dorit.
Funcie de natura catalizatorului, reaciile catalitice pot fi:Cataliza heterogen substanele care intrn reacie nu sunt naceeai faz(solidsau lichid);Cataliza omogen(esterificarea);Bio-cataliza prin aciunea enzimelor;Electro cataliza- este favorizatde creterea valorii energetice aatomilor i sau nucleelor
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
31/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
31
Reacii de cataliztipice
CXCX +
ZCCYX XYCYCX +
Dacse considercdousubstane X i Y pot sdezvolte o reaciechimicducnd la obinerea unui nou compus Z i catalizatorul C carepoate duce la modificarea echilibrului cantitativ i calitativ al reaciei,uzual au loc urmtoarele reacii:
ZCZC +
Reacia primarprin care catalizatorul se consum
Reacia de progres n care se obine mixtura dereacie
Reacia de transfer spre faza final
Reacia de regenerare a catalizatorului
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
32/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
32
Variaia energiei de reacie n prezena catalizatorilor
Energiadereacie
Derularea (progresul) reaciei
Ero energia de reacie frcatalizator
Erc energia de reacie cu
catalizator
X, Y
GZ
Catalizatorii nu modificechilibrul reaciilor avnd rol nponderarea energiei de reacie cu efect asupra ratei deobinere a produilor rezultai
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
33/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
33
Katal[kat]: unitatea de msura ratei de cataliz
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
34/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - cursspecializarea AR
34
Prile componente ale sondei de oxigen
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
35/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
35
Cum lucreazsonda de oxigen?
n prezena amestecurilor bogate peste 14,7:1, tensiunea transmisde senzor va fi n
limitele: 600 900 mV;
La amestec srac, sub 14,7 : 1, tensiunea transmisde senzor va fi sub 300mV;
Funcie de prezena oxigenului n gazele de evacuare, sonda de oxigenlucreazca un generator voltaic variabil (de tensiune).
La limita raportului de amestec stochiometric, semnalul generat de sond
va fi njurul valorii de 450 mV
450 mV
1000mV
100mV
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
36/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
36
Modul decontrol
Injector
Senzor O2
Senzor O2
n aval
Semnal de reglaj
Semnal de control
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
37/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
37
Implementarea celui de-al doilea senzor s-a facut datorita normelor OBD 2 carecer ca fiecare componenta care este implicata direct in reducerea emisiilorpoluante sa fie diagnosticata. in cazul in care catalizatorul functioneaza corecttensiunea sondei lambda de dupa catalizator (aval) are amplitudinea mai mica,aceeasi frecventa si faza cu tensiunea sondei dinainte de catalizator (amonte).
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
38/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
38
Catalizator cu sistem de incalzire Emicat
1 - invelis metalic exterior; 2 - conector electric, 3 - disc de incalzire (rezistentaelectrica), 4 - pini de fixare, 5 - carcasa metalica, 6 - pini de retinere, 7 - invelismetalic interior, 8 - catalizator (monolit metalic)
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
39/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
39
Convertorul catalitic
Catalizatorul sau convertizorul catalitic este un dispozitiv folosit pentru areduce toxicitatea emisiilor unui motor cu ardere intern.Prima data fost introdus n producia de serie pe automobilele de pe piaaamerican, ncepnd din anul 1975.
n interiorul catalizatoarelor au loc reacii chimice, prin care produii toxicirezultai n urma arderii sunt convertii n produi mai putini toxici.
Eficiena unui catalizator poate ajunge pnla 90%.
Istoria catalizatorilor a cunoscut un trend ascendent privind eficiena,
funcionalitatea i durabilitatea lor.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
40/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
40
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
41/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
41
Catalizatoarele cu doutrepte
22 22 COOCO +
Catalizatoarele cu doutrepte au dousarcini simultane :
1. Oxidarea monoxidului de carbon (CO) n bioxid de carbon (CO2):
2. Oxidarea hidrocarburilor nearse (sau parial arse) n bioxid de
carbon (CO2) i ap(H2O):
OyHxCOOy
xCxHy 222 2222 +
++
Acest tip de catalizatoare sunt n deosebi rspndite la motoarele cuaprindere prin compresie, avnd rolul de a neutraliza emisiile de hidrocarburii monoxid de carbon.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
42/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
42
Au fost folosite n SUA i la motoarele cu aprindere prin scnteie pnnanul 1981, cnd datoritnoilor regulamente privitor la emisiile de oxizilor
de azot (NOx), au fost introduse catalizatoarele cu trei trepte.
Utilizarea convertoarelor catalitice duce la reducere drastica emisiilorpoluante ale unui motor cu ardere intern, dar crete astfel semnificativcantitatea de bioxid de carbon eliminat n atmosfer, care nu este o
problempentru calitatea aerului urban, insa poate contribui la nclzireaglobal.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
43/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
43
Catalizatoarele cu trei trepte
222 NOxNOx +
22 22 COOCO +
Catalizatorul cu trei trepte are trei sarcini simultane:
1. Reducerea oxizilor de azot(NOx) n azot (N) i oxigen (O2):
2. Oxidarea monoxidul de carbon (CO), care este toxic, n bioxid de
carbon (CO2):
3. Oxidarea hidrocarburilor nearse (HC) n bioxid de carbon (CO2) iap(H2O):
OyHxCOOy
xCxHy 222 2222 +
++
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
44/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
44
Aceste trei reacii chimice se produc cel mai eficient atunci cnd motorulfuncioneazpuin peste raportul stoichiometric, mai exact ntre:14,8 14,9 kilograme aer la 1 kilogram combustibil.
Cnd existmai mult oxigen dect necesar, amestecul este srac isistemul se afla n condiii de oxidare. n aceste caz, cele doureacii
catalitice, oxidarea CO i a hidrocarburilor, sunt favorizate, iar reacia dereducere 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 i ahidrocarburilor nu mai au loc.
Dac
un motor ar putea fiinut n limitele raportului
stoichiometric, teoretic, ar exista o eficiende 100% areaciilor catalitice.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
45/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
45
Catalizatoarele cu trei trepte au fost introduse pentru prima datn anul1981 n nordul Statelor Unite ale Americii, la motoarele cu aprindere prinscnteie, fiind implementate pe vehiculele care circulau pe osele, maitrziu au fost folosite i la motoarele cu ardere internde mare cilindreepentru vehicule folosite n construcii i alte utilaje, urmnd ca n anul 2008
sfie implementate i pe motoarele cu ardere internstaionare.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
46/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
46
Construcia convertorilor catalitici
Monolitul (miezul)
Strat de protecie (mat)
Carcasa metalic
M li l i l l i l li l
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
47/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
47
Monolitul sau miezul, este un metal preios: n cazul catalizatoarelormoderne acesta este de obicei un fagure ceramic, dar sunt folosii, de
asemenea, i faguri din oel inoxidabil. Miezul este deseori denumit suportcatalitic.
Platina (Pt) este cel mai activ metal i este cel mai des utilizat lacatalizatoare. Nu este folosit n toate cazurile datoritunor reacii
adiionale nedorite sau/i datoritcosturilor mai ridicate. Paladiul (Pd) irodiul (Rd) sunt alte doumetale preioase folosite.Platina i rodiul sunt folosite pe post de catalizator reductor.Platina i paladiul sunt folosite pe post de catalizator oxidant.
A - catalizator de reducere, B - catalizator de oxidare, C faguri.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
48/61
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
49/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
49
Strat de protecie numit i mat: este un amestec de silicon i aluminiu.Acest strat are rol de a separa, izola i proteja monolitul de carcasa metalic.
Carcasa metalic: este de obicei din oel inoxidabil
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
50/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
50
Filtrul de particule
Filtrul de particule diesel este un dispozitiv menit snlture particulelediesel sau fumul (funinginea) din gazele de evacuare ale unui motor diesel.Majoritatea filtrelor prezinto eficiende 85%, dar deseori eficiena lordepete 90%. Un autovehicul cu motor diesel (cu aprindere princompresie) dotat cu filtru de particule nu va emite fum vizibil la evacuare.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
51/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
51
Cerine impuse la fabricarea filtrelor de particule
- filtrare fin- rezistena hidraulicminima- fezabilitate n producia de serie
- diferende presiune minim- durabilitate ridicata- pre redus
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
52/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
52
Filtre de particule de cordierit
Majoritatea filtrelor de particulesunt fcute din cordierit (unmaterial ceramic ce este folosit ica material de baza pentru
convertizoarele catalitice).Filtrele din cordieritprezintoeficiende filtrare excelenta, suntrelativ ieftine i au proprietitermice ce le fac uor de folosit laautovehicule.Principala trstura a cordieriteieste care punctul de topirerelativ sczut (1200 C) i
substraturile cordieritei se topescn timpul fazei de regenerare afiltrului de particule.
Filtre de particule de carbid de siliciu (SiC)
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
53/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
53
p ( )
Are punct de topire mai ridicat dect cordierit (2700 C), dar un este lafel de stabil din punct de vedere termic, aadar modelarea lui este maidificila.Miezii de carbid de siliciu sunt n general mai scumpi dect cei decordierit, dar sunt fabricai n mrimi mai mici i sunt interschimbabili.
Filtre de particule din fibre metalice
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
54/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
54
Filtre de particule din fibre metalicen unele situaii miezul filtrelor de particule este fabricat din fibre metalice,mpletite, sub forma unui monolit.Un astfel de miez are avantajul posibilitii trecerii unui curent electric prinmonolit n scopul nclzirii miezului pentru procesul de regenerare.Miezii din fibre metalice sunt mai scumpi dect cei din cordierit sau carbid
de siliciu, i n general nu sunt interschimbabili.Filtre de particule de hrtie:
n anumite aplicaii este folosithrtia, frposibilitatea regenerrii.Filtrele de particule cu miezi din hrtie sunt folosii n special la
motoarele diesel care opereazn ncperi nchise, cum ar fi stivuitoarelecare manipuleazmarfa n interiorul supermarket-urilor.
Filtre de particule pariale:existo gamde filtre de particule care filtreazparticulele n proporie
mai mare de 50%, dar mai micde 85%.Aceste filtre se fabricntr-o varietate de materiale, avnd o rezistenahidraulicmai mare dect a unui catalizator, dar mai micdect a unuifiltru de particule normal.
Regenerarea filtrului de particule
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
55/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
55
Regenerarea filtrului de particule
Filtre de particule:- De unicfolosin
- Regenerabile
Filtre regenerabile:- pasive cu catalizator;- active - prenclzitor care mrete temperatura gazelor de
evacuare ce intrn filtru pnla arderea particulelor
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
56/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
56
Tehnici de armonizare a catalizatoarelor:
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
57/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
57
Tehnici de armonizare a catalizatoarelor:
Prima ipotez presupuneamplasarea unui convertizor dedimensiuni considerabil maimari, sub caroserie.
n cazul al doilea convertizorul
este mprit n douconvertizoaremai mici, primul fiind plasat naintede intrarea n tunel, iar cel de-aldoilea sub caroserie.
Ipoteza III - cazul unui corpcomun, format de cele douaconvertizoare,primul convertizorfiind la intrarea n tunel, cel de-aldoilea fiind sub caroserie.
Ipoteza IV, este cea n care esteprevzut un singur convertizor,amplasat n vecintateacolectorului de evacuare.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
58/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
58
H3, catalizatorul a fost plasat chiar n aval de turbo-suflant, iar filtrul departicule, detaat de convertizor, sub caroserie.
H2b - filtrul de particule i catalizatorul sunt unite, formnd corp comun.Amplasarea convertizorului este fcutsub caroserie, iar a filtrului departicule la intrare n tunel.
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
59/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
59
H1b - implementarea catalizatorului i a filtrului de particule tot sub formaunui corp comun, acestea fiind amplasate n aval de turbo-suflant.
H3 cu filtru NOx, se folosete un filtru de particule i a unui filtru NOx, filtrulde particule fiind poziionat sub caroserie, iar cel pentru emisiile NOx n avalde turbo-suflant.
Deficiente catalizator
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
60/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
60
Catalizatorul se poate deteriora si datorita contaminarii cu substante
chimice. Cele mai comune substante care pot contamina catalizatorul sunt :plumbul (Pb) : chiar si in cantitati mici poate cauza deteriorari semnificativeale catalizatoruluifosforul (P) : prezent in combustibil sau in aditivi reduce eficientacatalizatorului
sulful (S) : prezent in combustibil reduce eficienta catalizatoruluizincul (Zn) : prezent in aditivii uleiului reduce eficienta catalizatoruluisiliconul (Si) : prezent in combustibil sau in gazele de evacuare (datoritasolutiilor de etansare pe baza de silicon) reduce eficienta catalizatorului
Deficiente catalizator
Catalizatorul poate fi deteriorat sau chiar distrus daca functioneaza latemperaturi excesive. Temperaturile foarte inalte pe galeria de evacuare suntcauzate de amestecul aer combustibil nears care se aprinde in catalizator
7/26/2019 7Evaluare.catalizatori
61/61
23.11.2015 Controlul i Reducerea Polurii - curs
specializarea AR
61
cauzate de amestecul aer-combustibil nears care se aprinde in catalizator.
Arderea amestecului aer-combustibil in catalizator poate ridica temperaturaacestuia pana la valori de 1400 C.Expunerea catalizatorului la temperaturi ridicate are influenta si asupraeficientei acestuia. Daca temperatura in catalizator depaseste valoarea deaproximativ 1000 C acesta se deterioreaza ireversibil si in timp, dupa
expuneri multiple, nu mai realizeaza conversia emisiilor poluante.Sursa principala a deteriorarii catalizatorului, datorita temperaturilor, inalte o reprezintaasa numitele rateuri la aprindere . Rateurile la aprindere se produc din urmatoarelecauze:bujii deterioarate: scanteia nu mai este produsa sau este produsa dar cu intensitate
scazutaamestecul aer-combustibil este pre bogat (lipsa acuta de oxigen) sau prea sarac (lipsaacuta de combustibil)cilindrul pierde compresieUn motor care functioneaza cu rateuri la aprindere se va simti la turatia de ralanti cu
socuri si vibratii puternice, iar la turatii mari cu putere scazuta.Datorita efectului distructiv pe care-l au rateurilor la aprindere asupra catalizatorului,standardul OBD impune diagnosticarea acestui fenomen. in cazul in care motorulfunctioneaza cu rateuri la aprindere martorul MIL din bordul automobilului se vaaprinde si posibil ca motorul sa intre in regim de avarie (performante limitate) pentru a
limita efectul distructiv asupra catalizatorului.