Universitatea Politehnica din BucureștiFacultatea de Transporturi

Departamentul Autovehicule Rutiere

Temă de casă

“Influența asupra genezei poluanților din gazele de evacuare ale MAC –

Avansul la injecție, βinj”

Student:

Grupa: 8405 B

~2015~

Originea emisiilor la motorul Diesel

Gazele de evacuare ale motoarelor cu aprindere prin comprimare cuprind un spectru larg de hidrocarburi care se pot grupa în două categorii: hidrocarburi care provin direct din gazele de ardere şi cele care rezultă din transformarea combustibilului în timpul ardererii.

Prezenţa hidrocarburilor originare din combustibilul iniţial poate fi atribuită mai multor cauze generale:

Compoziţia locală excesiv de bogată sau excesiv de săracă a amestecului, care nu poate susţine reacţia de autoparindere şi cea de propagare a flăcării.

Existenţa unor zone de amestec care prezintă un raport mare suprafaţă volum, determinând pierderi exagerate de căldură. Aceste condiţii apar datorită neomogenităţii amestecului din camera de ardere a motorului.

Cantitatea relativă de combustibil din zona amestecurilor preformate neinflamabile depinde de proporţia de combustibil injectat în perioada de întârziere la declanşarea arderii şi de viteza de amestecare. Mărirea întârzierii va coduce la tendinţa de creştere a emisiilor de hidrocarburi.

Modificarea caracteristicilor sistemului de injecţie, cu reducerea cantităţii de combustibil injectat în perioada întârzierii la autoaprindere apare ca un mijloc de reducere a emisiilor de hidrocarburi. S-au obţinut reduceri de peste 50% a emisiilor de hidrocarburi prin metoda reducerii vitezei medii de injecţie.

O altă sursă de hidrocarburi este combustibilul de la coada jetului, în special combusibilul introdus la finele injecţiei prin post injecţie. Acesta va conduce la nearderea acestui şi trecerea lui direct în gazele de evacuare.

Formarea oxizilor de azot

Mecanismul cinetic al formării de NOx în motorul Diesel este controlat de procesele specifice ale formării amestecului şi arderii, care determină variaţii mari în timp şi spaţiu a temperaturii şi concentraţiei de oxigen. Amestecurile preformate cuprinse de flacără se înscriu în intervalul larg de concentraţii din limitele de inflamabilitate, în timp ce în faza arderii difuzive amestecurile sunt mai apropiate de raportul stoichiometric. Amestecarea turbulentă modifică concentraţia locală şi viteza de formare a amestecului de azot.

Influenţele unor factori asupra emisiilor de hidrocarburi şi oxizi de azot

Sarcina şi turaţia

Influenţa sarcinii asupra concentraţiei emisiilor de hidrocarburi din gazele de evacuare nu este semnificativă. Dacă emisiile se raportează la doza de combustibil pe ciclu, atunci variaţia cantităţii formate este importantă, reducându-se proporţia odată cu sarcina.

Cantitatea de oxizi de azot formată în cilindru depinde de sarcina şi turaţia motorului care controlează nivelul general de temperatură. La turaţie constantă concentraţia emisiilor de NOx creşte odată cu sarcina. Influenţa turaţiei la sarcină constantă este mai dificil de definit.

Avansul şi caracteristica de injecţie

Pentru ambii compuşi poluanţi reducerea avansului conduce, la fel ca la m.a.s. la o scădere a concentraţiei lor. Aceasta rămâne o opţiune simplă pentru reducerea emisiilor.

Recircularea de gaze arse

Introducerea de gaze arse recirculate conduce la diluarea amestecului şi introducerea unei mase inerte importante cu efecte benefice privind reducerea emisiilor de oxizi de azot. Gazele arse recirculate se determină cu o relaţie de tipul CRG=(masa gaze arse)/(masa gaze arse+masa aer), cu CRG este coeficientul de gaze arse reciculate. Influenţa recirculării este determinată de efectul termic al acestora, temperatura având o creştere mai redusă. Aceste gaze au rolul unei mase inerte de capacitate calorică crescută care nu se vor mai încălzi atât de mult în perioada de ardere.

Introducerea de gaze arse recirculate avantajează reducerea de fum negru şi de aceea este utilă numai la sarcini reduse cu un exces de aer ridicat. [1]

REDUCEREA βinj + CREȘTEREA pinj + REDUCEREA Φorificii injector

Se scurtează durata vaporizării, vaporizarea devine mai completă (diminuare diametru picături și mărire viteză de pulverizare combustibil), se formează nuclee de flacără mai robuste. La MAC supraalimentate scăderea βinj (avansului la injecție) este limitată de necesitatea protejării turbinei împotriva supraîncălzirii. La reducerea βinj arderea trece în destindere și apare pericolul creșterii regimului termic al supapei de evacuare.

Sunt menite să îmbunătățească pulverizarea. Picăturile de combustibil vor fi mai mici ceea ce permite o vaporizare mai rapidă; suprafața prin care are loc procesul de vaporizare este mai mare;

timpul va fi mai redus. Consecințe: HC MAI REDUSE, funingine mai redusă; timp mai mult la dispoziție pentru mecanismul Zeldovici; Dimensiunea mai mică a orificiilor va frâna jetul;

Presiunea a crescut față de soluțiile vechi; de asemenea nr de orificii s-a dublat de la 4 la 8; nucleele devin firave, se tinde către o omogenizare a amestecului; cerință formată de armată: vrem să mergem cu același combustibil cu orice tip de autovehicul;

Avansul la injecție, βinj

βinj deplasarea arderii în destindere Tcil NOx

lim

HC

Tge

HC

injecție la p și T

τ aa ξdifuziv

IF

La βinj

pcil și Tcil

Wch

IF

Figura 1 [2]

Bibliografie

[1] http://clasa-10-b.wikispaces.com/file/view/curs7_8.pdf

[2] Curs Poluarea Mediului si a Resurselor