Seminarski rad K ontrola izduvnih gasova

1. SeminarskiradKontrolaizduvnihgasova

2. Kontrola izduvnih gasova u komercijalnim vozilima. Od uvođenja zakona o izduvnim gasovima za komercijalna vozila, azotni oksidi su već smanjeni za oko 86%. Međutim, postoje težnje da se i dalje u budućnosti drastično smanji nivo, zasnovane na novim standardima za izduvne gasove. Kompanija Bosch je razvila Denoxtronic, koji se koristi u kombinaciji sa SCR (selektivna katalitička redukcija) katalizatorom, naročito u svrhu smanjenja azotnih oksida.

3. Sastavizduvnihgasova u dizel-motoruVazduh se sastojiod 78% azota (N2), 21% kiseonika (O2) i 1% inertnihgasova (Ar, Xe), vode (H2O) iprašine. Gorivo se sastojiodugljovodonika (HC) isumpora (50ppm). Štaviše, komorazasagorevanjesadržiidrugesupstancepoputmotornogulja (HC, S, aditivi), fosfora (biodizel) iizduvnihgasova.Tokomkompletnogsagorevanja, ugljovodonicireaguju u potpunostisakiseonikom, proizvodećiugljen-dioksidivodu. Azotiinertnigasovi ne izazivajureakciju. U stvarnosti se, ipak, kompletnosagorevanje ne dešava, a azotisumporformirajuštetnematerijepoputugljen-monoksida (CO), azotnihoksida (NOx), nesagorelihugljovodonika (HC), čestica (C+ ostataka) ivodonik-sulfida (H2S).

4. Emisiještetnihmaterijaizdizel-motorauzdelimičnoopterećenjebezkontroleizduvnihgasova (u % potežini):

5. Selektivnakatalitičkaredukcija (SCR)

6. Sagorevanjembenzinaidizeladobija se ugljendioksid (CO2) ivodenapara (H2O). CO2 nijetolikoškodljiv u direktnomkontaktu s njimaliipakimanegativnuulogu u očuvanjuzivotnesredine.Zbognepotpunogsagorevanjajavljaju se štetnigasovikaostosuugljenmonoksid (CO) inesagoreougljenovodonik (HC). Ovigasovioksidirajusaazotomkoji se nalazi u usisnomvazduhuidobijaju se azotnioksidi (NOx). Osimovihdrugeregulisaneilineregulisaneemisijekojećebitiprisutnesu:Emisijačesticamaterijeparticulate matter (PM) je poprilično mala zabenzinsemotore,kada se posmatraukupnamasa (PM).Zbogtežegusitnjavanjadizelčesticaizbognehomogeneraspodele u dizelgorivu, dizelmotorisuuvekproizvodilivišeštetnihmaterija (dima).Do nedavno, takodjesadržajsunporau benzinu je bio dostamanjinego u dizelu.Sanarednimzakonom, sadrzajsumpora u dizeluibenzinu je smanjennaodgovarajućinivo.U proslosti, lead (Pb) je takodje bio prisutan u izduvnimgasovima, zbogupotrebeneeksplozivnihproizvoda (ilioktanskopoboljšanje) kojizadrzeolovo u benzinu.Fosfor, hlor, bromi boronkojimogubitiprisutni u gorivuiliuljuzapodmazivanje, takodje se mogunaćii u izduvnimgasovimakaodioxins.

7. Automobilskeemislije se mogukontrolisatina tri nacina.Jedan je težnja ka potpunomsagorevanju, drugi je povratakviškaugljovodonikanazad u motor gdece se izvršitisagorevanje, ikaotrećinačin je obezbedjivanjedodatnogprostorazaoksidaciju, koji se nazivakatalitičkikonvertor.Honda je uvekbilajedanodpionira u ekološkomrazvoju. 1973 Honda Civic je imalaugradjenukomoruzasagorevanje, da bi umanjilaemislijegasova. Ali ubrzo je katalitičkatehnologijauzelamaha.Ekoloskikatalizatorskatehnologija je bilapovezanasaproblemimazagadjivanjalight-duty vozila, uglavnombenzinskiputničkiautomobili. Sa sledecimusvajanjemzakonazačistvazduhClean Air Act (CAA) postavljenisuosnovnistandardi, oksidacionikatalizatorisukomercjalizovani u SAD jossredinom 1970-ih u svrsikontroleemisije CO i HC.Troizlaznikatalizatori , uvedeni 1980-ih, subili u mogućnostidakontrolišuNOxemisije SI motoranavrloniskimnivoima. 1990-ih oksidacionikatalizatorisupredstavljeni u dizelautomobilima u Evropi. Ranih 70-ih dizelkatalizatorisukorišćeni u nekimprofesionalnimokruženjima , kaostosupodzemnaminiranja.

8. Catalytic converter( Katalitičkikonvertor)Katalitićki-opremljeni automobile supredstavljeni u SAD 1974, alisu se naEvropskimputevimapojavilitek 1985. Sadavišeod 275 miliona (svetskih 500 miliona) ipreko 85% svihnovih automobile proizvedenih u svetusuopremljeniautokatalizatorima. Katalitičkikonverterisupostavljeninasvateškamotornavozila , motorcikle, ioff-roadvozila.Troizlaznokatalizatorskatehnologija, radinaprincipukatalitičkeredukcijeNOx, CO i HC, izahtevada motor imaautomatskipodesivvazduh - gorivoodnos ,air-to-fuel (A/F) ratio.To jestvorilopotrebezaelektronskimsistemomkojicepodešavatiodnosvazduhaigoriva. 1981 supredstavljeniautomatskipodesivimotori (odnosavazduh – gorivo), satakozvanougradjenom feedback (povratnasprega) tehnologijom.Kiseonik – senzor je postavljen u izduvnisistemimerio je sadržajkiseonika u izduvnojgrani. Signal saovogsenzora je vezansa - lambda vrednošću- kojapodesavaodnosvazduh – gorivo . “Lambda senzor” bi poslao signal mikroprocesorukojiposlečitanjaianalizedelujepovratnimsignalom, stouzrokujepovećanjeilismanjenjemesavninegorivaivazduha.Kakoračunarskisistemidostanapreduju, onisutrenutno u mogucnostidapodese moment bacanjavarnice(vremepaljenja) al ipodešavanjedrugihemisijakojepostojenavozilu.U prisustvukiseonika, troizlaznikatalizatorpostajeneefikasan u smanjenjuNOx.Iz tog razlogatroizlaznikatalizatori ne mogudakontrolišuNOxnadizelaplkacijama, zatostoslabosagorevajućimotoriimajuvisokukoncentracijukiseonika u izduvnimgasovimaprisvimradnimuslovima.

9. Oksidacionikatalizatorpretvaraugljenmonoksid (CO) iugljenvodonik (HC) u ugljendioksid (CO2) ivodusmanjujućimasudizelčestica, alimaloutičunasmanjenjeazotnihaksida (NOx).Oni sukorišćeni 70-ih god. u SAD nabenzinskimautomobilimadoknisuzamenjenitroizlaznimkatalizatorima.Skorašnjioksidacionikatalizatorisuzastupljenikoddizelvozila.Prviautomobilskidizel-oksidacionikatalizator je bio primenjenna Volkswagen “Umwelt” iz 1989 god.Upotrebakatalizatoranijebilapotrebna u Evropipopropisimaiz tog vremena.Umesto toga, ova upotrebakatalizatora,predstavljena je kaoekološkiodgovoranstavna auto tržištu.Oduvodjenje EURO 2 emisionihstandardasredinom 1990-ih, oksidacionikatalizator je postao standard zaproizvedene automobile i u Evropi.Kaozadnjaetapasmanjenja CO, HC i PM razvilisu se katalizatoriza Euro 3 standard (2000).

10. Brzilakikatalizatori (Fast light off catalysts) omogućavajudakatalitičkipretvaračradipripovećanimizduvnimtemperaturama.Promenanatermalnomkapacitetuuslovljavada se nakatalizatoruvrševelikapoboljšanja u sastavuitipuunutarnjihplemenitihmetala.Raditermičkeizdrzljivostikatalizatoraipovećanjastabilnosti, katalitičkipretvarač se montirablizemotorućime se ujednopovećavaivektrajanjakatalizatora, naročitotokomzahtevnijevoznje.Kristalitiiprečišćivač u katalizatoruradistabilnostipotrebno je dabudunatemperaturiod 1000˚C.Poboljšano skladistenjekiseonika u područjuprečišćavača, maksimizujevazduh/gorivo “prozor” ioznačava “zdravstvo” katalizatoraprilikom OBD dijagnoze.

11. Substrates (osnova, podloga)Aktivnikatalizator je doživeovelikinapredaksausavršavanjemTehnologijepodloga ( substrates). 1974, keramičkapodlogaimala je gustinuod 200 ćelijapokvadratnominču (u daljemtekstu PKI) ipoprečnimpresekom (31 celija/cm2), ziddebljine 0.012 inčaili 12 milsa (0.305 mm). Na kraju 70-ih brojćelija se kretaood 300 do 400, debljinazida je smanjenaza 50 % do 6 milsa.Udanašnjevremedostupnesupodlogeod 400, 600 i 900 celija PKI, debljinazida je smanjenana 2 milsagotovo 0.05mm. U kasnim 70-im podlogepočunjuda se praveiztankihfolijakoroziječelika. Na samompočetku, folijesu bile izradjeneodmaterijasasamo 0.05 mm iomogućavalesujakogustustrukturu.Kompleksnijeunutrašnjestruktureustupilesukasnije, brojćelija se kretao ok 800 i 1000 PKI a debljinazidova je išla dole do 0.025 mm. Napredakkeramičkihimetalnihpodloga je bio odvelikekoristi.Katalizatorsavećompovršinom je omogućavaoboljuefikasnoskonverzijeitrajnostOptimizovanisistemisuobuhvatilinovetehnologije u proizvodnji. Upotrebadodatnogkatalitićkogkonvertoravišetrukosmanjujevremeemisije.Naimevreme je smanjenosaoko 2 minutana 20 sekundi. Tehnologijapoboljšanepodloge, u kobinacijisavisokotermickimstabilnimkatalizatorom je ušla u EURO 2 i EURO 3 standardekaoi u California Low Emission Vehicle (LEV), Ultra Low Emission Vehicle (ULEV) i Super Ultra Low Emission Vehicle (SULEV) propisima.

12. Održavanjeitrajnosperformansiemisijakaoiprimenanaprednihtehnologijakontroleemisije je odjakovelikogznačajazaekologijuiocuvanjezivotnesredine. Tehnologija bi trebalodabudekorišćena u granicamanjeneizdržljivosti, vozilotrebaredovnoproveravatikako bi se osiguralodainstaliranisisteminavoziluradepravilno. Nakon SAD sredinom 1990-ih, Evropa je usvojila OBD sistemezapraćenjeiupravljanemotorakaoikontroluemisijagasova, uključujućiefikasnoskonverzijekatalitičkogpretvarača. Efikasnositrajnoskatalitičkogpretvaračasujakozavisneodmotora, gorivaisistemazaupravljanje, u svemu tome pretvaračimaključnuulogu.

13. Particulate traps ( filtricestica )Zidnikeramičkifilteriuklonepreko 90% ukupnemasečestica u izduvnojgranikoddizelmotora. Trenutnipropisisupostaviliograničenjatj. granicenamasučestica u gramimapopredjenomkilometru. Koddizelasutečesticeveličine 1 mikronaili PM1 = milionitideometra, kontrola se vršinadbrojemiveličinomtihčestica, jersuistejakoštetnezazdravlje. Filter after tretmaniliposlednajaodnosnozadnjafiltracijamozesmanjitibrojevečesticauključujućii one mikročestice (PM 0.01 PM-1) sačak 99.9% filtracijskomefikasnošću. Postozidovogfiltra u kratkomvremenskomintervalupostaneprljavuslednaletačesticamaterijala, potrebno je obezbeditinekuvrstu “preporoda” odnosnoobnavljanjafiltracijskihsvojstvafiltera. Najčešćemetodezapostizanjeovakvihregenerativnihosobinasu:Električnozagrevanje “zamke” začestice, odnosnofiltera.Ugradnjakatalitičkihpresvlakana filter kojesunamanjojtemperaturi, pa nijepotrebnododatnozagrevanje, vec se česticespaljujutemperaturomizduvnihgasova.Upotrebavrlo male kličineposebnoggorivakoje se nakatalizatorupomešasaotpadnimčesticamaitasmesapostanezapaljivaprinormalnojtemperaturiizduvnihgasova.Ugradnjomjednogoksidacionogkatalizatoraispredfilteračime se povećavakoličina NO2 u izduvnojgrani. Zarobljenečesticeopetsagorevajunanormalnoj temperature izduvnegranezbogvelikihoksidacionihsvojstva NO2.

14. Pežo 607 HDi je prvimoderniautomobilopremljenfilteromčesticakaostandardnim. Filterisaregenerativnimsposobnostimakojizaradkoristecerijumgorivneadetive, supostaliosnovnasofistciranastrategijakodupravljanjauobičajnih, standardnih,motora.Test koji je uradilaAllgemeine Deutsche Automobilclub (ADAC) iUmweltbundesamt (UBA Nemačkasaveznaagencijazazaštitušivotnesredine) nafilterukojim je bio opremljenPežo 607 HDi je pokazaovelikuizdržljivosemisiječestica. Naimetaj filter čestica je pouzdanofunkcionisaonapreko 80 000 km predjenihtokomtesta. Emisionitestovisupokazalidaiposlepredjenih 80 000 km filter uklanja 99.9% finihdizelčestica. UBA agencija je iznelanaosovuinformacijasatestadaPežo 607 HDiodnosnoautomobilsaovakvimfilteromodajeemisijusa 10 000 putamanječesticanegoautomobilbezfiltera.

15. Kraj Milan D. Djordjevic