Studiul Constructiei Si Functionarii Sistemului Cu Reactor Catalitic Cu 3 Cai

8/9/2019 Studiul Constructiei Si Functionarii Sistemului Cu Reactor Catalitic Cu 3 Cai

1/21

UNIVERSITATEA DIN PITESTI

FACULTATEA DE MECANICA SI TEHNOLOGIE

DEPARTAMENTUL AUTOMOBILE SI TRANSPORTURI

MASTER TRAFIC RUTIER SI EVALUAREA ACCIDENTELOR DE

CIRCULATIE

Studiul constructiei si unction!rii siste"ului cu re!ctorc!t!litic cu # c!i

Te"! de c!s! l! disci$lin!POLUAREA MEDIULUI DE CATRE AUTOVEHICULE

RUTIERE

M!ster!nt Titul!r curs

In%&' A& Giorsoi Pro& uni(& dr& in%&' F& I(!n

1


2/21

Cu$rins

1. Isoria catalizatoarelor pentru automobile 32. Necesitatea catalizatorului pentru automobile ....53. Rolul catalizatorului 5

4. Constructia si functionarea sistemului cu reactor catalitic cu 3 cai 85. Tendinte de dezoltare ..2!". #iblio$rafie 21

Re!ctorul c!t!litic cu # c!i T)C

2


3/21

1. Istoria catalizatoarelor pentru automobile

%oluarea reprezint& contaminarea mediului 'ncon(ur&tor cu materiale care interfereaz& cu

s&n&tatea uman&) calitatea ie*ii sau func*ia natural& a ecosistemelor +or$anismele ii ,i mediul 'ncare tr&iesc-. Ciar dac& uneori poluarea mediului 'ncon(ur&tor este un rezultat al cauzelornaturale cum ar fi erup*iile ulcanice) cea mai mare parte a substan*elor poluante proine dinactiit&*ile umane. /unt dou& cate$orii de materiale poluante +poluan*i-. %oluan*ii biode$radabilisunt substan*e) cum ar fi apa mena(er&) care se descompun rapid 'n proces natural. 0ce,tipoluan*i dein o problem& cnd se acumuleaz& mai rapid dect pot s& se descompun&. %oluan*iinonde$radabili sunt materiale care nu se descompun sau se descompun foarte lent 'n mediulnatural. dat& ce apare contaminarea) este dificil sau ciar imposibil s& se 'ndep&rteze ace,tipoluan*i din mediu.

Normele europene de emisie) definesc limitele acceptabile pentru emisiile $azelor deeacuare a eiculelor noi ndute 'n statelemembre ale .Te are defined in a series ofsta$in$ te pro$ressie introduction of increasin$l6 strin$ent standards. /tandardelede emisiesunt definite 'ntro serie de directie a niunii uropenede escal& la introducerea pro$resi& astandardelor din ce 'n ce mai stricte.Currentl6) emissions of +N 7-) +C-) +C- and +%9- are re$ulated for most ) includin$ cars)lorries) trains) tractors and similar maciner6) ) but e7cludin$ sea$oin$ sips and aeroplanes.

:n prezent) emisiile de o7id de azot+N7-) idrocarburi+C-) mono7id de carbon+C-,i particule +%9- sunt re$lementate la cele mai multe tipuri de eicule) inclusi autoturisme)camioane) trenuri) tractoare ,i masini similare)bar(e)dar e7cluznd naele maritime ,i aioanele.

;or eac eicle t6pe) different standards appl6. %entru fiecare tip de eicul) se aplic& diferitestandarde.Compliance is determined b6 runnin$ te en$ine at a standardised ./tandardele europene de emisii pentru autoturisme +cate$oria 91- sunt prezentate 'n tabelul 1.Tabelul 1

Tier Ni(el D!te D!t*CO

+%,-".

HC

+%,-".

NO/

+%,-".

HC0NO /HC

0 NO/ +%,-".

PM

+%,-".

DieselMoto!re cu !$rindere $rin co"$ri"!re 1!li"ent!te cu "otorin*2

uro 1ul6 1??2 Iulie1??2

2.@2+3.1"-2)@2+3)1"-

!.?@ +1.13- !)?@+1)13-

!.14 +!.18-!)14 +!)18-

uro 2 uro2

>anuar6 1??"Ianuarie 1??"

1.! !.@ !.!8

uro 3 uro >anuar6 2!!! !."4 !.5 !.5" !.!5

3
http://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/EU&usg=ALkJrhjr0d_dUepHErfEbyQqbUA0vXtBnghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_standards&usg=ALkJrhiynLmxEYqyneqBNo9Uf7aZnRaEYQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/European_Union_directive&usg=ALkJrhg2U17Ocji77HJmsbFrvuwFjpTWiwhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oxide&usg=ALkJrhialklaJnLaWRfbi_WCniyk_Wtv6ghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrocarbon&usg=ALkJrhjlnACbEkdbW1k_NZIapJteYvVfhAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide&usg=ALkJrhizTd7KNwVcx8JTXoZSDj0RlB21Fwhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Particulate&usg=ALkJrhgYKEUx0lxFo1MySfYBghGoGsbUyQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Particulate&usg=ALkJrhgYKEUx0lxFo1MySfYBghGoGsbUyQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Vehicle_type&usg=ALkJrhhZ53LMdTPwgGSzz4kWAJDWUjQTEghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Vehicle_type&usg=ALkJrhhZ53LMdTPwgGSzz4kWAJDWUjQTEghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Barge&usg=ALkJrhg-NQOCURu0bqr3AzYwaYtiQm6kQAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide&usg=ALkJrhizTd7KNwVcx8JTXoZSDj0RlB21Fwhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrocarbon&usg=ALkJrhjlnACbEkdbW1k_NZIapJteYvVfhAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrocarbon&usg=ALkJrhjlnACbEkdbW1k_NZIapJteYvVfhAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oxide&usg=ALkJrhialklaJnLaWRfbi_WCniyk_Wtv6ghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oxide&usg=ALkJrhialklaJnLaWRfbi_WCniyk_Wtv6ghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Particulate_matter&usg=ALkJrhg5A29rTB5ezj8_xVof_9HTs8TD3Ahttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_standards&usg=ALkJrhiynLmxEYqyneqBNo9Uf7aZnRaEYQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/European_Union_directive&usg=ALkJrhg2U17Ocji77HJmsbFrvuwFjpTWiwhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oxide&usg=ALkJrhialklaJnLaWRfbi_WCniyk_Wtv6ghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrocarbon&usg=ALkJrhjlnACbEkdbW1k_NZIapJteYvVfhAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide&usg=ALkJrhizTd7KNwVcx8JTXoZSDj0RlB21Fwhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Particulate&usg=ALkJrhgYKEUx0lxFo1MySfYBghGoGsbUyQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Vehicle_type&usg=ALkJrhhZ53LMdTPwgGSzz4kWAJDWUjQTEghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Barge&usg=ALkJrhg-NQOCURu0bqr3AzYwaYtiQm6kQAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide&usg=ALkJrhizTd7KNwVcx8JTXoZSDj0RlB21Fwhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrocarbon&usg=ALkJrhjlnACbEkdbW1k_NZIapJteYvVfhAhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_oxide&usg=ALkJrhialklaJnLaWRfbi_WCniyk_Wtv6ghttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Particulate_matter&usg=ALkJrhg5A29rTB5ezj8_xVof_9HTs8TD3Ahttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/EU&usg=ALkJrhjr0d_dUepHErfEbyQqbUA0vXtBng


4/21

3 Ianuarie 2!!!

uro 4 uro4

>anuar6 2!!5Ianuarie 2!!5

!.5 !.25 !.3 !.!25

uro 5

+future- uro5 +iitor-

/eptember 2!!?

/eptembrie2!!?

!.5 !.18 !.23 !.!!5

uro "+future- uro" +iitor-

/eptember 2!14/eptembrie2!14

!.5 !.!8 !.1@ !.!!5

Moto!re cu $rindere $rin sc3nteie 1!li"ent!te cu 4en5in*2Petrol 1G!soline2Moto!re

cModssd

uro 1ul6 1??2 Iulie

1??2

2.@2+3.1"-

2)@2+3)1"-

!.?@ +1.13- !)?@

+1)13-

uro 2 uro2

>anuar6 1??"Ianuarie 1??"

2.2 !.5

uro 3 uro3

>anuar6 2!!!Ianuarie 2!!!

2.3 !.2 !.15

uro 4 uro4

>anuar6 2!!5Ianuarie 2!!5

1.! !.1 !.!8

uro 5

+future- uro5 +iitor-

/eptember 2!!?

/eptembrie2!!?

1.! !.1 !.!" !.!!5==!.!!5 ==

uro "+future- uro" +iitor-

/eptember 2!14/eptembrie2!14

1.! !.1 !.!" !.!!5==!.!!5 ==

= #efore uro 5) passen$er eicles A 25!! B$ ere t6pe approed as N1 I = :nainte de uro5) eiculele de pasa$eriA 25!! B$ au fost aprobate ca tipde eicule comerciale u,oareN1 D I== 0pplies onl6 to eicles it direct in(ection en$ines == /e aplic& numai la eiculele

ecipate cu motoare cu in(ec*ie direct&< Ealues in bracBets are conformit6 of production +C%- limits === Ealori 'n paranteze sunt 'nlimitele conformit&*ii produc*iei +C%-

Conertizorul catalitic este cea mai ece component& a sistemului de depoluare. ste undispoziti folosit pentru a reduce to7icitatea unui motor cu ardere intern&.

4
http://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Light_commercial_vehicle&usg=ALkJrhgM400UXMCUDy1iAtB_GWMYV7jLfQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Light_commercial_vehicle&usg=ALkJrhgM400UXMCUDy1iAtB_GWMYV7jLfQhttp://209.85.135.104/translate_c?hl=en&sl=en&tl=ro&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Light_commercial_vehicle&usg=ALkJrhgM400UXMCUDy1iAtB_GWMYV7jLfQ


5/21

Conertorul catalitic a fost inentat de u$ene oudr6) un in$iner mecanic francez care a tr&it'n /tatele nite. In (urul anului 1?5!) atunci carnd rezultatele studiilor preliminare asuprasmo$ului din Fos 0n$eles au fost publicate) oudr6 a deenit in$ri(orat in priinta rolului pe careil are sistemul de eacuare al automobilelor asupra poluarii aerului ,i a fondat o companiespecial&) 76Catal6st) pentru a dezolta conertoare catalitice) pentru motoarele pe benzin& o

idee foarte inoatia pentru pe care a si patentato .%rima dat& a fost introdus 'n produc*ia de serie pe automobilele de pe pia*a american& 'ncepndcu anul 1?@5. Catalizatoarele sunt folosite cel mai des la sistemele de eacuare aleautoeiculelor) dar mai poti fi utilizate ,i laG ecipamente de minerit) stiuitoare) trenuri ,i alteeicule ecipate cu 90I. :n interiorul catalizatorului au loc reac*ii cimice unde produ,iirezulta*i 'n urma arderii sunt conerti*i 'n produ,i mai putin to7ici.

ficien*a unui catalizator poate a(un$e pn& la ?!H.Catalizatoarele dein inactie fiind totodat& ineficiente 'n prezen*a fumului. 0,adar

autoeiculele ecipate cu catalizator trebuie alimentate doar cu combustibili f&r& plumb) astfel

fiind eliminat& si poluarea cu %9 +%articulate 9atter-) poluant care rezult& din ardereatetraetilului de plumb. ezactiarea catalizatoarelor se 'ntmpl& atunci cnd substan*ele dinsistemul de eacuare al autoeiculului se a,eaz& pe suprafa*a elementului catalitic) 'mpiedicndaccesul $azelor de eacuare prin JociurileK catalizatorului.

liminarea depunerilor de sulf de pe suprafa*a catalizatorului se poate face prin ardereaacestuia) 'nc&lzind $azele de eacuare) lucru care se face prin men*inerea motorului pe durat&'ndelun$at& la sarcini mari.

2. Necesitatea catalizatorului pentru automobile

:n ultimii ani) odat& cu cre,terea num&rului de autoeicule ,i necesit&*ii de transport la niel$lobal) consumul) respecti cererea de petrol au crescut foarte mult. %ropor*ional cu acestea este,i cre,terea de emisii poluante. Ciar dac& industia auto nu are cea mai mare contribu*ie laemisiile poluante ,i emisii de $aze r&spunz&toare pentru efectul de ser& ,i 'nc&lzirea planetar&)m&suri trebuie luate 'n toate domeniile.

3. Rolul catalizatorului

Catalizatorul cu trei c&i are sarcina de a transforma trei componente de no7e rezultate 'n

urma arderii amestecului aercombustibilG C +idrocarburi-) C +mono7id de carbon- ,i N7+o7izi de azot-. Rezult& elemente neto7iceG 2 +apori de ap&-) C2 +dio7id de carbon- ,i N2+azot-.

Tipuri de catalizatoare

Toa6 +2 cai-

5


6/21

Conertorul catalitic pe doua cai are dou& sarcini simultaneG1. 7idarea mono7idului de carbon ce se transforma in dio7id de carbonG

2C L 2 M 2C22. 7idarea idrocarburilor nearse +combustibil nears sau partial nears- ce se transforma in

dio7id de carbon ,i ap&G

C727 L2 L 272 M 7C2 L 272 +o reac*ie de ardere-0cest tip de conertizor catalitic este utilizat pe scar& lar$& la motoarele diesel pentru a

reduce emisiile de idrocarburi ,i mono7id de carbon. le au fost) de asemenea) folosite lamotoarele cu aprindere prin scnteie de pe piata de automobile din /0) in anii 1?8!) atuncicnd incapacitatea catalizatoarelor pe doua cai de a controla N7 a dus la dezoltareaconertoarelor catalitice pe trei cai.

Treea6 +3 cai-

:ncepnd cu 1?81) conertoarele catalitice pe 3 cai au fost folosite 'n sistemele de controlal emisiilor autoeiculelor 'n 0merica de Nord) uropa si 0sia. Conertor catalitic pe 3 cai are3 sarcini de trei simultaneG

1. Reducerea de o7izilor de azot ce se transforma in azot ,i o7i$enG2N7 M 72 L N2

2. 7idarea de mono7id de carbon ce se transforma in dio7id de carbonG2C L 2 M 2C2

3. 7idarea idrocarburilor nearse +combustibil nears sau partial nears- ce se transforma indio7id de carbon ,i ap&GC727 L2 L 272 M 7C2 L 272

0ceste 3 reac*ii cimice se produc atunci cnd motorul func*ioneaz& putin peste raportulstoeciometric) mai e7act 14.814.? B$ aer la 1 B$ combustibil.

Cnd e7ist& mai mult o7i$en dect necesar amestecul este s&rac ,i se afla 'n condi*ii deo7idare) caz 'n care cele 2 reac*ii cataltice) o7idarea C si a C sunt faorizate) iar reac*ia dereducere nu se mai produce. :n cazul e7isten*ei combustibilului 'n e7ces) amestecul este bo$at)reac*ia de reducere a N7 este faorizat&) iar reac*iile de o7idare a C si C nu mai au loc.

ac& un motor ar putea fi tinut teoretic 'n limitele raportului stoeciometric) teoretic are7ista o eficien*& de 1!!H a reac*iilor catalitice.

:n fi$urile urm&toare se prezint& comparati toate standardele de emisii.

6


7/21

olu*ia

standardelor de emisii diferentia pe poluan*i.

Mono/id de c!r4on 1CO2

Hidroc!r4uri 1HC2

7

Evoluia CO n timp MAS [15] Evoluia CO n timp MAC [15]


8/21

O/id de !5ot 1NO/2

P!rticul!te M!tter 1PM2

4. Constructia si functionarea sistemului cu reactor catalitic cu 3 cai

%rocentul de transformare a emisiilor poluante 'n emisii neutre se nume te eficien aconersiei. ficien a transform&rilor din catalizator este optim& la temperaturi 'nalte. %unctul lacare eficien a catalizatorului dep& e te aloarea de 5!H se nume te punctul de Japrindere alcatalizatoruluiK. %entru ma(oritatea catalizatoarelor punctul de aprindere se situeaz& 'n (urultemperaturii de 25!...3!! C. in acest moti este important ca temperatura catalizatorului saatin$& aloarea optim& de func ionare +4!!...8!! C- ct mai repede dup& pornirea motorului.

8

Evoluia HC n timp MAC [15]Evoluia HC n timp MAS [15]

Evoluia O!n timp MAC [15]Evoluia O!n timp MAS [15]

Evoluia "M n timp MAC [15]


9/21

%ozi ionarea catalizatorului ct mai aproape de motor) pe $aleria de eacuare) a facilita'nc&lzirea mai rapid& a acestuia.

%entru a atin$e temperatura optim& de func ionare unele catalizatoare sunt preazute curezisten e de 'nc&lzire amplasate 'naintea monolitului metalic. 0stfel) 'n momentul pornirii)rezisten a electric& este alimentat& cu curent electric i produce c&ldur&. Oazele arse preiau

c&ldura emanat& de rezisten a de 'nc&lzire i intr& 'n catalizator accelerand procesul de 'nc&lzire.

Componen*a catalizatoarelorGConertizoarele catalitice sunt alc&tuite din mai multe elementeG

Monolitul s!u "ie5uleste un metal pre*iosP 'n cazul catalizatoarelor moderne acesta este

re$&sit sub forma unui fa$ure ceramic) dar sunt folosi*i de asemenea ,si fa$uri din o*elino7idabilP miezul este denumit suport catalitic.

%latina este cel mai acti metal) des utilizat la catalizatoare. Nu este folosit& 'n toate cazuriledatorit& unor reac*ii adi*ionale nedorite ,iQsau costurilor ridicate.

%aladiul +%d- ,i rodiul +Rd- sunt alte metale pre*ioase folosite. %latina ,i rodiul sunt folositepe post de catalizator reductor) 'n timp ce paladiul este folosit pe post de catlizator o7idant. 9aisunt folosite cerium +Ce-) fier +;e-) ma$neziu +9$- ,i nicel +Ni-. St!rt de $rotec6ie+ascoat- este un amestec de siliciu ,i aluminiu +silicon-. 0cest strat

are rolul de a separa) izola ,i prote(a monolitul de carcasa metalic& 'ntro caitate perfectetan,&.

C!rc!s! "et!lic*este de obicei din metal ino7idabil.

Catalizator cu sistem de 'nc&lzire micat/ursaG mitec

1. 'neli metalic e7terior2. conector electric3. disc de 'nc&lzire +rezisten & electric&-4. pini de fi7are

#


10/21

5. carcas& metalic&". pini de re inere@. 'neli metalic interior8. catalizator +monolit metalic-

ficien a catalizatorului la temperatura optim& de func ionare +procentul de conersie-

idrocarburi +C- 9ono7id de carbon +C- 7id de azot +N-

5!...?!H ?!...??H ?!...??H

Catalizatorul pe trei c&i +enG TC- ac ioneaz& asupra tuturor elementelor poluante aleunui motor pe benzin&. 0cesta combin& dou& reac ii de o7idare ) pentru conersia C i C) pluso reac ie de reducer e) pentru conersia N7. Reac iile de o7idare i reducere au loc doar 'n prezen a o7i$enului i sunt accelerate de metalele nobile +%t) %d) sau R-.

ficien a ma7im& a catalizatorului este ob inut& atunci cnd motorul func ioneaz& cuamestec stoiciometric+S 1.!-. in acest moti toate motoarele pe benzin& cu catalizatornecesit& un sistem de control 'n bucl& 'ncis& cu sond& lambda pentru amestecul aercombustibil.

a- :naintea trat&rii catalitice +$aze dee,apament brute-b- up& tratarea catalitic&c- Finie caracteristic& de tensiune a

1$
http://www.e-automobile.ro/abrevieri.htmlhttp://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.htmlhttp://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.htmlhttp://www.e-automobile.ro/abrevieri.htmlhttp://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.html


11/21

sondei lambda 'n dou& puncteNielul emisiilor poluante ale unui motor pe benzin& 'n func ie de tipul amestecului aer

combustibil

Catalizator pe trei c&i cu sond& lambda/ursaG #osc

1. sond& lambda2. monolit ceramic3. ecran metalic fle7ibil de protec ie

4. strat termoizolant9onolitul ceramic con ine o multitudine de canale lon$itudinale prin care cur$ $azele deeacuare. 0cesta este rezistent la temperaturi foarte 'nalte fiind produs din silicat de ma$neziu ialuminiu. 9onolitul este 'nf& urat 'ntrun strat de protec ie care se dilat& la cre terea temperaturii i a(ut& la fi7area acestuia 'n carcasa metalic&. e asemenea) stratul de protec ie are i rol de

etan are) 'mpiedicnd $azele de eacuare s& cur$& pe ln$& catalizator.7ist& i catalizatoare cu monolit metalic) fabricat din mai multe straturi metalice sub iri

+foi- de apro7imati !.!3...!.!5 mm $rosime. 0cestea sunt 'nf& urate 'ntrun mod special i fi7ate prin sudare. atorit& $rosimii reduse a foilor metalice) comparati cu monolitul ceramic)monolitul metalic poate con ine mai multe canale de cur$ere pentru $azelor de eacuare. 0stfel

se reduce i rezisten a la cur$ere a $azelor) ceea ce reprezint& un aanta( din punct de edere al performan elor motorului. 0cest tip de catalizatoare se utilizeaz& cu prec&dere la motoarele deperforman &.

11


12/21

Catalizator cu monolit ceramic +(os stn$a-) filtru de particule +sus-) catalizator cu monolitmetalic +(os dreapta-

9onolitul ceramic este acoperit cu un strat din o7id de aluminiu +0l23- cu suprafa anere$ulat&. Rolul acestui strat este de a m&ri suprafa a de contact cu $azele de eacuare deapro7imati @!!! de ori. 0cest strat con ine i metalele nobile) platina iQsau paladiu i rodiu. %latina i paladiul accelereaz& procesul de o7idare al idrocarburilor i a mono7idului de carbon 'n timp ce rodiul accelereaz& procesul de reducere al mono7idului de azot. 9asa de metale nobiledintrun catalizator se situeaz& 'n (urul alorii de 1...5 $ i ariaz& 'n func ie de cilindreea motorului i a normelor de emisii poluante care trebuiesc 'ndeplinite.

Catalizatorul pe trei c&i sursaG #0/;

12


13/21

1. monolit ceramic2. strat din o7id de aluminiu3. metale nobile

Catalizatorul poate fi deteriorat sau ciar distrus dac& func ioneaz& la temperaturie7cesie. Temperaturile foarte 'nalte pe $aleria de eacuare sunt cauzate de amestecul aer

combustibil nears care se aprinde 'n catalizator. 0rderea amestecului aercombustibil 'ncatalizator poate ridica temperatura acestuia pn& la alori de 14!! C.

7punerea catalizatorului la temperaturi ridicate are influen & i asupra eficien ei acestuia. ac& temperatura 'n catalizator dep& e te aloarea de apro7imati 1!!! C acesta se deterioreaz& ireersibil i 'n timp) dup& e7puneri multiple) nu mai realizeaz& conersia emisiilorpoluante.

/ursa principala a deterior&rii catalizatorului) datorit& temperaturilor) 'nalte o reprezint&a a numitele Jrateuri la aprindereK +en$ine misfire-. Rateurile la aprindere se produc dinurmatoarele cauzeGo

bu(ii deterioarateG scnteia nu mai este produs& sau este produs& dar cu intensitatescazut&o amestecul aercombustibil este pre bo$at +lips& acuta de o7i$en- sau prea s&rac +lips&

acut& de combustibil-o cilindrul pierde compresie

n motor care func ioneaz& cu rateuri la aprindere se a sim i la tura ia de ralanti cu ocuri si ibra ii puternice ) iar la tura ii mari cu putere sc&zut&.

atorit& efectului distructi pe carel au rateurilor la aprindere asupra catalizatorului)standardul # impune dia$nosticarea acestui fenomen. :n cazul 'n care motorul func ioneaz&cu rateuri la aprinderemartorul 9IF din bordul automobilului se a aprinde i posibil ca motorul

s& intre 'n re$im de aarie +performan e limitate- pentru a limita efectul distructi asupracatalizatorului.

ficien a catalizatorului este monitorizat& cu a(utorul a dou& sonde lambda) o sond&'nainte de catalizator i una dup& catalizator. :n func ie de nielul de o7i$en m&surat de cele dou& sonde lambda calculatorul de in(ec ie poate determina dac& catalizatorul se afl& 'n parametriinominali sau este defect.

13
http://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.htmlhttp://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.htmlhttp://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/10-senzor-oxigen-sonda-lambda.html


14/21

Catalizator cu dou& sonde lambda D motorul Nortstar E8 /C/ursaG O9

0sa numita sond& lambda sau senzor O +7aust Oas 7i$en- este defapt un micsenzor introdus 'n sistemul de eacuare a unui motor cu aprindere prin scnteie pentru masurareaconcentra*iei de o7i$en din $azele de eacuare ,i astfel s& permit& unit&*ii electronice de controlC s& controleze eficient procesul de ardere./enzorul de 2este ata,at pe colectorul de eacuare 'n scopul determin&rii st&rii amestecului aercombustibil ce intr& 'n motor) dac& este s&rac sau bo$at. 0ceast& informa*ie este apoi trimis& maideparte) iar mana$ementul motorului C a(usteaz& amestecul oferind motorului cea mai bun&

economie de carburant ,i emisii reduse.efectarea senzorului de 2) fie 'n condi*ii normale fie datorit& siliconilor sau silica*ilor

'n urma utiliz&rii combustibilului cu plumb duce ,i la defectarea conertizorului catalitic) ceea ceimplic& costuri ridicate.

14


15/21

Catalizatorul se mai poate deteriora si datorit& contamin&rii cu substan e cimice . Celemai comune substan e care pot contamina catalizatorul sunt Go plumbul +%b- G ciar i 'n cantit& i mici poate cauza deterior&ri semnificatie ale

catalizatoruluio fosforul +%- G prezent 'n combustibil sau 'n aditii reduce eficien a catalizatorului

o sulful +/- G prezent 'n combustibil reduce eficien a catalizatorului

o zincul +Un- G prezent 'n aditiii uleiului reduce eficien a catalizatorului

o siliconul +/i- G prezent 'n combustibil sau 'n $azele de eacuare +datorit& solu iilor de

etan are pe baz& de silicon- reduce eficien a catalizatorului

0lte sisteme de depoluareG

a- ;ilutru de particule;iltrul de particule este un dispoziti menit s& 'nl&ture particulele diesel sau fumul din

$azele de eacuare ale unui motor diesel. n ;0% sau %; +denumeri trademarB %/0 respectiE0O- prezint& o eficien*& de 85 H. n autoeicul dotat cu filtru de particule nu a emite fumizibil la toba final&.;ata de emisiile e7istente in $azele de eacuare ale 90/) $azele produse de 90C cuprind unpoluant definit prin metoda de masurare) si anume particulele diesel) poluant a carui monitorizare

urmareste determinarea emisiilor solide si licide din $azele de eacuare printrun procedeu demasurare mai ri$uros decat masurarea opacitatii fumului. %roblema fundamentala a particulelordin $azele de eacuare.

%articulele sunt definite implicit prin metoda de m&surare) ca totalitatea materiei colectatepe un filtru de teflon la trecerea $azelor arse emise de motorul cu aprindere prin comprimare)$aze care au fost diluate cu aer filtrat pentru men*inerea temperaturii acestora sub 52! C.

15


16/21

7tinderea defini*iei particulelor pentru 90/ este formal& nefiind impus& de preederile$islatie concrete) datorit& faptului c& emisia de particule 90/ este de 4!1!! de ori mai mic&dect aceea a 90C) pentru motoare similare. in punct de edere a compozi*iei cimice)particulele 90/ con*in pe ln$& carbon) %b) %) aditii or$anici din ulei ,i benzin&.

Reenind la cazul particulelor emise de 90C) se apreciaz&) din punct de edere

cantitati) c& din cele !)3H din $azele arse care sunt d&un&toare s&n&t&*ii !)!!5H sunt particule.%articulele proin din procese similare cu cele ale $enezei funin$inei ,i idrocarburilor.

;unin$inea/e formeaz& prin suprapunerea amestecurilor bo$ate la temperaturi 'nalte. Cu ct

amestecul este mai bo$at sau cu ct temperatura este mai ridicat&) cu att cre,te funin$ineaprodus& din carbonul e7istent 'n combustibil. misia de funin$ine este le$at& de cantitatea decombustibil in(ectat& 'n cea dea doua faz& a arderii) dup& perioada de 'ntrziere la autoaprindere.Combustibilul in(ectat 'naintea aprinderii are timp s& se amestece 'n condi*ii mai s&race 'nainteca temperatura s& creasc&.

idrocarburile C%roin din trei surse principale.amestecuri s&race neinflamabilePolumul sacului in(ectoruluiPamestecuri bo$ate formate trziu 'n ciclul motorP

%roblema fundamentala a particulelor din $azele arse este ca sunt prea diluate pentru aputeaarde) de aceea cea mai raspandita metoda este concentrarea lor intrun filtru. ;unc*ionareafiltrului implic& dou& faze de lucruG

%erioada de filtrare ,i acumulare a particulelorP

%erioada de re$enare) prin care particulele sunt fie o7idate) fie 'nl&turate) astfel 'nctfiltrul s& poat& lucra din nouP

;iltrele de particule sunt dispozitie proiectate 'nc& de la sfr,itul anilor V@!) 'n scopulre*inerii ,i o7id&rii particulelor con*inute 'n $azele de eacuare ale motoarelor diesel.

16


17/21

b- /istemul de recirculare a $azelor +OR-

%rimul sistem OR a fost ad&u$at la un motor 'n 1?@3) iar ast&zi cele mai multe motoare au unsistem OR.

metodW foarte eficientW ,i si$urW de reducere a N7 este recircularea $azelor deeacuare +OR 7aust Oasses Recirculation-. 0ceasta constW 'n realizarea unei ramifica*ii 'n$aleria de eacuare) prin care o parte din $azele de eacuare sunt introduse 'n $aleria de admisie,i apoi 'n camera de ardere. 0ceste $aze de eacuare) cu un con*inut e7trem de scWzut de o7i$en)reduc reactiitatea amestecului admis 'n cilindru. /e reduc) astfel) arfurile de temperatura dincamera de ardere) care sunt rWspunzWtoare de aparitia o7idului de azot +N7-. %rin procedeul derecirculare a $azelor) N7poate fi redus) pentru motoarele pe benzinW) 'ntrun procent de peste5! H.

Cantitatea de $aze recirculate este limitatW de instabilitatea ce poate aparea indesfWsurarea procesului de ardere. 0cest fapt poate conduce ciar la imposibilitatea aprinderiiamestecului carburant ,i) deci) la cre,terea con*inutului de idrocarburi nearse din $azele deeacuare.;unc*ionarea acestor sisteme constW 'n captarea unei cantita*i de $aze de eacuare ,i introducerealor) prin intermediul unei supape) 'n $aleria de admisie. /upapa poate fi comandatW pneumaticsau electric) func*ie de sarcina) tura*ie ,i temperatura motorului. /istemele OR cu actionare

17


18/21


19/21

materiale nocie a autoutila(elor +autocamioane ,i autobuze-) 'n particular reducerii mono7iduluide azot. /istemul /CR) puleriznd 'n aer comprimat adaosul 0d#lue) direct 'nainteacatalizatorului) dozeaz& acesta $azului cald de e,apament ie,ind din compartimentele de ardere.

Transform& o7izii de azot +N7- 'n azot D inofensi pentru mediu D ,i ap&) prin intermediul unui

conertizor catalitic ,i cu a(utorul unei cantit&*i de 0d#lue in(ectate 'n flu7ul fierbinte de $aze deesapament. :n sistemul /CR arderea se face la temperaturi mari) producnduse o mare cantitatede No7) dar o cantitate mic& de particule. 7cesul de N7 este 'ndep&rtat prin post tratamentul$azelor de e,apament.

%rocesul /CR este o serie de reac*ii cimice care duc la reducerea N7. Temperaturaoptim& de lucru este de 18!D35!. /istemul este $estionat de C) 'n$lobat 'n modulul pomp&,i *ine cont de tura*ia motorului) de cuplul solicitat) temperatura $azelor de e,apament)temperatura licidului de r&cire) cantitatea de N7 ,i umiditatea aerului la admisie +fi$. 2-./enzorul de umiditate este situat pe $aleria de ie,ire din filtrul de aer. 0cesta are rolul de atransmite la C informa*ia umidit&*ii prezente 'n aer) necesar& pentru calculul emisiilor de azot.

/enzorul de temperatur& $aze e,apament are func*ia de a transmite centralinei alorile detemperatur& ale $azelor de e,apament in punctele de intrare ,i de ie,ire din catalizator) pentrucalcularea cantit&*ii de 0d#lue +uree- necesar& pentru a fi in(ectat& .

1#


20/21

5. Tendinte de dezoltare

Tendinta de dezoltare a catalizatorului cu 3 cai este un catalizator cu 4 cai. 0cesta esteformat dintrun conertor catalitic cu 3 cai si inca un component care reduce dio7idul de carbon.

Noul concept utilizeza un process complet diferit fata de orice alt conertizor catalitic cu3 cai. 9ai intai $azele de eacuare se duc intrun catalizator cu 3 cai dupa care $azele trec printro teaa a(un$and intro camera care contine o fereastra la capat. Oazele or fi e7pulzate catrecealalta pare a camerei care are un continut ridicat de zeolit. 0cesta este un absorbant de dio7idde carbon si doar dio7idul a trece in urmatoarea camera.

Cand apro7imati 14)"@ $rame de C2 or fi colectate in ultima camera) fereastra se adeztia si e7cesul de $aze a inesi in atmosfera. 0poi 1" $rame de ma$neziu arzand or ficoborate in camera si a aparea o reactie cimica care a determina reactantii sa atin$a otemepratura de 2!!! $rade Celsius. easemenea) reactia emite o lumina stralucitoare. Cameraeste incon(urata de 3 straturi) cel mai adnac strat este realizat dintrun material ce contine punctecoantice. Cand punctele cuantice sunt fabricate intrun anumit fel ele emit lumina atunci candincalzite la o temperature ridicata. 0l doilea strat contine cellule fotooltaice) iar al treilea)e7terior) contine intre$ul ansamblu. eci) atunci cand reactia este intiata prin introducereama$neziului in camera se incalzesc punctele cuantice si emit lumina. 0stfel se incarca celulelefotooltaice care le$ate prin fire conduc ener$ia $enerata la bateria automobilului) $enerandcontinuu ener$ie pentru automobil.

%rodusele acestei ractii sunt o7idul de ma$neziu alb si ne$ru de fum. Cand ractia esteterminata) podeaua camerei de reactie se descide asfel incat produsele secundare sunt colectateintro camera de coletare.

2$


21/21

". #iblio$rafie

1. ttpGQQen.iBipedia.or$QiBiQmissionXstandards2. ttpGQQ.forumauto.comQlesclubsQsection4Qsu(et3"5334.tm

3. ttpGQQen.iBipedia.or$QiBiQuropeanXemissionXstandards4. ttpGQQen.iBipedia.or$QiBiQCatal6ticXconerter

5. ttpGQQde.nsta.or$

21
http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_standardshttp://www.forum-auto.com/les-clubs/section4/sujet365334.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/European_emission_standardshttp://en.wikipedia.org/wiki/Catalytic_converterhttp://dev.nsta.org/http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_standardshttp://www.forum-auto.com/les-clubs/section4/sujet365334.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/European_emission_standardshttp://en.wikipedia.org/wiki/Catalytic_converterhttp://dev.nsta.org/

Date post:	01-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	ariangiorsoi
View:	285 times
Download:	0 times

Studiul Constructiei Si Functionarii Sistemului Cu Reactor Catalitic Cu 3 Cai

Documents