POLUARE

POLUARE

Automobilele, pe lângă beneficiile de necontestat aduse societății umane, au și dezavantaje. Poluează mediul și sunt zgomotoase. În ultimul secol automobilele și utilizatorii acestora sunt răspunzătoare pentru milioane de morți premature și vătămări mai ales a celora care trăiesc în mediile urbane supraaglomerate.

Drumurile parcurse de automobile au ajuns să facă parte din peisajele naturale, suprafețe importante de grădini și spații verzi au fost transformate în parcări și garaje. Pe lângă poluarea aerului cu substanțe chimice nocive automobilele au și un impact negativ asupra fundațiilor clădirilor. Automobilele poluează și după ce nu mai sunt utilizate, în principal datorită uleiului de motor și a acidului de baterie deversate în natură. Anvelopele uzate constituie de asemenea un element care poluează mediul.

Tobe-si-sisteme-de-evacuare

                 Tobe-si-sisteme-de-evacuare

Sistemul tau de evacuare contine unele dintre cele mai importante componente pentru a atinge performanta maxima. Compus din conducte care elimina gazele de esapament in afara motorului, sistemul de evacuare si componentele sale – tobele, capetele si convertoarele catalitice, simplifica obtinerea performantei motorului tau, crescand caii putere, kilometrajul si eficienta in general.

•        In contrast puternic cu productia oferita de componentele din fabrica, un sistem de evacuare performant contine piese care sunt special create pentru a atinge niveluri diferite de performanta, permitand masinii tale sa toarca ca o pisica sau sa raga ca un leu, totul depinde de stilul tau. Piese de performanta ca si capetele Edelbrock sau piesele produse de Magnaflow. Sunt fabricate pentru a maximiza debitul de evacuare a motorului, oferind o evacuare mai usoara a gazelor, lasand motorul sa respire mult mai usor. Deci, doar printr-un upgrade oferit componentelor sistemului de evacure , vei baga de seama imediat ca s-a produs o crestere in ceea ce privesc caii putere, te poti bucura de un boost de pana la 10%  si iti vei vedea combustibilul sarind pana la 2 mpg.
• 
  
•      Un upgrade foarte popular pentru sistemul tau de evacuare este achizitionarea unei tobe cu un grad mare de performanta. Toba este responsabila de reducerea pulsatiilor create de gazele de esapament si in acelasi timp, permite gazelor folosite sa circule prin sistemul de evacuare. Pentru a mentine si minimiza zgomotul produs de teava de esapament, tobele sunt captusite cu lana sau fibra de sticla, creand o bariera pentru sunetul creat de aceasta. Spre deosebire de piesele care vin direct din fabrica, o toba care ofera o crestere in performanta, obtine acest lucru prin evitarea unei contra presiuni excesive care altfel ar reduce puterea si performanta comportandu-se ca o frana neglijenta impotriva motorului.
• 
  
•      Un alt upgrade pentru cei care cauta sa mareasca puterea motorului lor este adaugarea unui set de capete de toba mai avansat. Acestea  se conecteaza la motor  prin porturile de la sistemul de evacuare, colectand gaze de esapament din cilindrii si canalizand gazele folosite, intr-o evacuare comuna. Aceste capete sunt construite in mod normal din fonta sau conducte de calitate  aftermarket.  Toti  fanii cresterii performantei masinii, cumpara capete de toba produse de companii specializate si sigure.
• 
  
•          Ultimul si unul din factorii principali pe care trebuie sa ii luam in considerare cand oferim un boost sistemului nostru de evacuare, este convertorul catalitic. Convertoarele catalitice reduc cantitatea de poluare produsa de motorul de combustie interna, prin filtrarea acesteia printr-un strat de metale pretioase care se gasesc in substratul convertorului. In unele tari, convertoarele catalitice contin o retea de mici canale ceramice care actioneaza prin a reduce chimicalele producatoare de poluare si transformand acestea intr-un produs de combustie mai prietenos cu mediul inconjurator.
• 
  
•      Inlocuirea tobei  alaturi de un set de capete performante si un convertor catalitic vor spori numarul cailor putere si cuplul cu eficienta consumului. In cele din urma vei ajunge sa ai acel impuls suplimentar pe traseu, plus ca vei salva si niste bani cand va trebui sa alimentezi.

SC NIVI SERVICII SRL: AdBlue - Sistemul-de-tratare-a-emisiilor-de-NOx-(SCR)

SC NIVI SERVICII SRL: AdBlue - Sistemul-de-tratare-a-emisiilor-de-NOx-(SCR): către

Componentele-sistemului-EGR-pentru-automobile

          Componentele sistemului EGR pentru automobile

    Componenta principală a sistemului EGR este supapa de recirculare a gazelor arse care mai este numită și supapă sau vană EGR.

    Primele supape EGR comercializate erau cu acționare electro-pneumatică. Acest tip de acționare avea avantajul izolării părții electronice a EGR-ului de componentele cu temperatură înaltă. Motoarele moderne cu sisteme EGR sunt dotate aproape integral cu supape acționate electric și comandate direct de unitatea de control electronică a motorului.

 Avantajul supapelor EGR cu acționare electrică cu motor electric de curent continuu, comparativ cu cele cu acționare electro-pneumatică, este timpul de răspuns mai mic. Pentru aceste supape deschiderea și închiderea se poate realiza sub 100 de milisecunde. Acest lucru este important deoarece se dorește închiderea completă a supapei EGR când conducătorul auto dorește cuplul motor maxim.

    Pentru răcirea gazelor de evacuare se utilizează radiatoare care folosesc lichidul de răcire al motorului ca agent termic.



 Unele radiatoare sunt prevăzute cu mai multe tuburi centrale prin care circulă gazele de evacuare. Pe lângă aceste tuburi curge lichidul de răcire a motorului care preia o parte din căldura gazelor de evacuare.

Sistemul-EGR-cu-răcire-întermediară

             Sistemul EGR cu răcire întermediară

          Cu cât temperatura gazelor arse introduse în admisie este mai scăzută cu atât densitatea acestora este mai mare. Prin răcirea gazelor de evacuare, înainte de a fi recirculate, se îmbunătățește eficiența sistemului EGR deoarece cantitatea de gaze inerte în admisie crește ce rezultă într-o temperatura la sfîrșitul arderii mai mică și cantitatea de oxigen în cilindru mai redusă.

    Începând cu normele Euro 4 motoarele diesel cu EGR sunt prevăzut cu radiator de răcire a gazelor de evacuare și supapă de by-pass (ocolire). 

1. conductă prin care trece lichidul de răcire al motorului
2. radiator pentru răcirea gazelor de evacuare
3. galeria de evacuare
4. chiulasă
5. galeria de admisie
6. supapa EGR cu acționare electrică
7. unitatea de control electronică

    După ce temperatura motorului ajunge la valoarea nominală, pentru a crește eficiența sistemului EGR gazele arse sunt răcite prin intermediul unui radiator. Supapa de by-pass este activată atunci când motorul este rece, gazele arse ocolesc radiatorul de răcire și intră direct în motor.

Modul-de-funcționare al-sistemului-EGR-pentru-automobile

                Modul de funcționare al sistemului EGR pentru automobile

                EGR-ul este un sistem care permite reintroducerea gazelor rezultate în urma arderii înapoi în galeria de admisie. Acest procedeu conduce la scăderea semnificativă a emisiilor de NOx deoarece reduce cele două elemente care stau la baza producerii acestuia.

        Prin reintroducerea gazelor arse în admisie o parte din oxigenul necesar arderii este înlocuit cu gaze arse ceea ce conduce la scăderea cantității de oxigen în exces. Pe de alte parte deoarece gazele arse absorb o parte din căldura generată în urma arderii se reduce și temperatura maximă pe ciclu.

1. compresor
2. turbină
3. sondă lambda
4. supapă EGR cu comandă electro-pneumatică
5. obturator admisie
6. galerie admsie
7. galerie evacuare
8. injector

        Recircularea gazelor arse în galeria de admisie nu se face continuu în timpul funcționării motorului. Unitatea de control electronică (ECU) comandă supapa EGR (4) pentru a permite gazelor arse să intre în admisie. Pe motoarele supraalimentate controlul debitului de gaze arse se face și cu ajutorul obturatorului (5) care, prin închidere, scade presiunea în galeria de admisie și facilitează curgerea gazelor dinspre galeria de evacuare.

       Sistemul EGR reduce semnificativ cantitatea de NOx dar, dacă gazele de evacuare sunt introduse excesiv în admisie, poate avea impact asupra creșterii emisiilor de monoxid de carbon (CO), hidrocarburi (HC) și particule (PM), deoarece acestea se produc ca urmare a arderii incomplete a combustibilului din lipsă de oxigen.

      Utilizarea EGR-ul se face în domeniul sarcinilor parțiale ale motorului și la turații mici și medii, domenii în care oxigenul este în exces. În cazul în care conducătorul dorește un cuplu ridicat de la motor sistemul EGR este dezactivat.

        Reglarea EGR-ului trebui să se facă astfel încât să se gasească compromisul optim între emisiile poluante și performanțele dinamice ale automobilului.

    Odată cu intrarea în vigoare a normelor de poluare Euro 3 EGR-ul a devenit echipament standard pentru majoritatea automobilelor echipate cu motor diesel. EGR-ul s-a dovedit un sistem eficient și ieftin pentru a reduce emisiile de oxid de azot.

Modul-de-funcționare-al-sistemul-de-recirculare a-gazelor-de-evacuare-(EGR)

Modul de funcționare al sistemul de recirculare a gazelor de evacuare (EGR)

              Oxizii de azot (NOx) sunt emisii poluante din gazele de evacuare ale unui automobil care au efect nociv asupra sănătății. Atât motoarele pe benzină cât și cele diesel produc oxizi de azot în urma arderii amestecului aer-combustibil. Datorită principiului de funcționare și a caracteristicilor diferite ale combustibililor celor două motoare, nivelul emisiilor de NOx este diferit.

    Motorul diesel se caracterizează și prin funcționarea cu amestec sărac, aerul necesar arderii în totalitate a motorinei fiind în exces. În plus, datorită presiunii înalte din cilindru, temperatura la care are loc arderea este de asemenea ridicată. Oxigenul în exces și temperaturile înalte sunt elementele de bază pentru producerea de oxizi de azot. Din acest motiv motorul diesel, comparativ cu motorul pe benzină, produce mai mult NOx.

AdBlue - Sistemul-de-tratare-a-emisiilor-de-NOx-(SCR)

Motoarele diesel, comparativ cu motoarele pe benzină, datorită specificului arderii amestecului aer-combustibil, produc emisii mai mari de oxizi de azot și de particule. Acestea sunt emisii poluante cu efect nociv asupra mediului înconjurător și a omului.

    Normele de poluare au scopul de a reduce emisiile poluante ale autovehiculelor. În Uniunea Europeană norma de poluare Euro 6 va intra în vigoare de la 1 Ianuarie 2015, pentru noile modele de automobile.

          O caracteristică importantă a normei de poluare Euro 6 pentru motoare diesel de automobile este reducerea limitei de NOx de la 0.18 la 0.08 g/km. Pentru a îndeplini această normă motoarele diesel curente de automobile au nevoie de sisteme adiționale de post-tratare a gazelor de evacuare. Momentan sunt identificate două tehnologii care pot fi aplicate motoarelor diesel Euro 6:

1. catalizator/filtru de NOx (en: NOx trap)
2. sistem de injecție de uree în evacuare (AdBlue)

    Prima metodă, catalizatorul de NOx, se aplică în general motoarelor diesel de cilindree mică și medie, cu capacitatea cilindrică mai mică de 2 litri. Mai departe vom discuta despre sistemul de injecție de uree în circuitul de evacuare (AdBlue). Acest sistem se poate utiliza pe orice motor diesel, dar fiind mai costisitor, se pretează mai mult la motoarele cu cilindree mare. De reținut că acestă tehnologie se utilizează deja în industria autovehiculelor de transport.

    Procesul de reducere a oxizilor de azot din gazele de evacuare, utilizând o soluție pe bază de uree, se numește reducere catalitică selectivă. Denumirea consacrată a sistemul de injecție de AdBlue este SCR – Selective Catalityc Reduction.

              Într-un sistem de injecție de uree (SCR) amoniacul este utilizat pentru reducerea oxizilor de azot (NOx). În stare liberă amoniacul (NH3) este toxic. Din acest motiv se utilizează o soluție pe bază de apă și uree (CO(NH2)2), conținutul de uree fiind de aproximativ 32.5%. Acestă soluție este stabilă din punct de vedere chimic, punctul de îngheț fiind la -11 °C. Denumirea comercială, în Europa, a acestei soluții cu uree este AdBlue.



             Ureea CO(NH2)2 se obține prin procedee industriale, prin combinarea bioxidului de carbon (CO2) și a amoniacului (NH3) la temperaturi și presiuni îmalte (150 °C, 50 bari). Substanța rezultată, ureea, este solidă, sub formă de cristale incolore, solubile în apă (H2O).

        Sistemul de injecție cu uree este relativ complex și implică costuri adiționale relativ mari. Acest sistem conține un rezervor de uree, sistem de alimentare cu pompă electrică, modul electronic de control (calculator), injector și catalizator. Adițional sistemul mai poate fi prevăzut și cu un senzor de oxizi de azot după catalizator, care măsoară rata de conversie a catalizatorului.

1. injector uree
2. catalizator SCR
3. modul electronic de control (calculator)
4. rezervor de uree

    Rezervorul de uree este prevăzut cu un senzor de nivel pentru a alerta conducătorul auto în privința necesității alimentării cu uree. De asemenea, datorită temperaturii de înghețare a soluției AdBlue (aprox. -11 °C) rezervorul mai este prevăzut și cu o rezistență de încălzire. Comanda rezistenței de încălzire se face de către modului electronic de control pe baza informației primite de la senzorul de temperatură din rezervor.

1. sistem de alimentare (pompă AdBlue)
2. rezervor AdBlue
3. filtru
4. senzor de temperatură gaze de evacuare
5. senzor de nivel soluție AdBlue
6. modul electronic de control (DCU)
7. ieșiri modul electronic de control (comandă injector, activare rezistență de încălzire, etc.)
8. intrări modul electronic de control (senzor de temperatură, nivel AdBlue, senzori temperatură gaze de evacuare, senzor de NOx, etc.)
9. comunicare protocol CAN
10. diagnoză protocol CAN
11. injector AdBlue
12. senzor de NOx
13. catalizator de oxidare (DOC)
14. catalizator de reducere NOx (SCR)
15. catalizator de oxidare (neutralizare amoniac)

    Bosch comercializează către producătorii de automobile sisteme complete de injecție de AdBlue numite Denoxtronic. Modulul electronic de control (DCU) comunică prin intermediul magistralei CAN cu restul calculatoarelor de pe automobil (injecție, ABS/ESP, BCM, etc.). In funcție de punctul de funcționare al motorului termic și pe baza informațiilor primite de la senzori, modulul electronic de control (DCU) comandă injecția de AdBlue în sistemul de evacuare.
 Utilizând amoniacul (NH3) ca agent de reducere, sistemele SCR reduc semnificativ oxizii de azot din gazele de evacuare. În general, un motor diesel Euro 6 pentru a putea atinge limitele impuse emisiilor poluante, conține următoarele sistemel de post-tratare a gazelor de evacuare:

• catalizator de oxidare (reducere CO, HC, NO, conversie NO)
• filtru de particule (reducere PM)
• catalizator SCR (reducere NO, NO2)
• catalizator de oxidare amoniac (reducere NH3 rezidual)

  În figura de mai sus filtrul de particule este omis deoarece, din punct de vedere chimic, nu are impact asupra componenței gazelor de evacuare.

    În catalizatorul de oxidare (DOC) au loc reacțiile de reducere a hidrocarburilor (HC), monoxidului de carbon (CO) și a oxizilor de azot (NO).

2NO + O2 → 2NO2 monoxidul de azot (NO) combinat cu oxigenul (O2) este convertit în bioxid de azot (NO2)
2CO + O2 → 2CO2 monoxidul de carbon (CO) combinat cu oxigenul (O2) este convertit bioxid de carbon (CO2)
4HC + 3O2 → 2CO2 + 2H2O hidrocarburile nearse (HC) în prezența oxigenului (O2) sunt convertite în bioxid de carbon (CO2) și apă (H2O)
    După catalizatorul de oxidare are loc injecția de Adblue (uree). După injector, gazele și soluția AdBlue trec printr-un mixer (sită metalică care are rolul de a omogeniza amestecul) și intră în catalizatorul de hidroliză. Acesta are rolul de a extrage amoniacul (NH3) din soluția AdBlue.

 Amoniacul (NH3) se obține prin două reacții, una de piroliză și a doua de hidroliză:

CO(NH2)2 → NH3 + HNCO (piroliză) ureea (CO(NH2)2) este descompusă în amoniac (NH3) și acid izocianic (HNCO)
HNCO + H2O → NH3 + CO2 (hidroliză) acidul izocianic (HNCO) rezultat în urma reacției de piroliză, prin combinație cu apa (H2O), formează amoniac (NH3) și bioxid de carbon (CO2)
    Catalizatorul SCR conține metale, în special cupru (Cu) și fier (Fe), în prezența cărora au loc reacțiile de reducere a oxizilor de azot (NO și NO2), cu ajutorul amoniacului (NH3). În urma reacțiilor produsele rezultante sunt apa (H2O) și azotul (N2).

8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O (1)
4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (2)
2NH3 + NO + NO2 → 2N2 + 3H2O (3)

    Reacția (2) are loc la temperaturi joase, sub 300 °C iar reacțiile (1) și (2) la temperaturi mai înalte, de peste  550 °C.

    Catalizatorul de oxidare a amoniacului are rolul de a neutraliza, prin oxidare, amoniacul (NH3) care nu a reacționat în interiorul catalizatorului SCR. Altfel acesta ar fi fost eliberat în atmosferă cu impact toxic asupra mediului înconjurător.

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O

1. catalizator de oxidare (DOC)
2. filtru de particule
3. catalizator hidroliză
4. catalizator SCR + oxidare amoniac

    Componența chimică a gazelor de evacuare:

a – PM, CO, HC, NOx
b – PM, NOx
c – NOx
d – CO(NH2)2
e – N2, CO2, H2O

Legenda:
PM – particule, CO – monoxid de carbon, HC – hidrocarburi, NOx – oxizi de azot, CO(NH2)2 – uree, N2 – azot, CO2 – bioxid de carbon, H2O – apă.

1. catalizator de oxidare (DOC)
2. filtru de particule
3. injector AdBlue (uree)
4. catalizator SCR
5. amortizor de zgomot

    Avantajul injecție de AdBlue pentru tratarea oxizilor de azot este rata de conversie foarte mare, de aproximativ 95%. Dezavantajul acestui sistem este complexitatea și costul ridicat. Din acest motiv, pentru îndeplinirea normelor de poluare Euro 6, constructori vor echipa automobilele cu preț de fabricație mai mic doar cu motoare pe benzină. O altă soluție mai ieftină, comparativ cu sistemul SCR, este utilizarea catalizatoarelor/filtrelor de NOx (en: NOx trap), dar despre acestea într-un articol viitor.