Πέμπτη, 24 Μαρτίου 2011

ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ


Όπως έχει ήδη δημοσιευθεί, σχεδιάζεται να επιτραπεί η πετρελαιοκίνηση σε Αθήνα και Θεσσαλονίκη. Ευκαιρία λοιπόν να μιλήσουμε για την αντιρρυπαντική τεχνολογία των πετρελαιοκινητήρων.
Ως προς την εξέλιξη των οριακών τιμών των εκπομπών καυσαερίων των πετρελαιοκινήτων οχημάτων σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης, έχουμε αναφερθεί σε προηγούμενη ανάρτηση ΕΔΩ.
Την καταλυτική τεχνολογία στα βενζινοκίνητα οχήματα τη συνηθίσαμε αφού μας απασχολεί από τις αρχές της δεκαετίας του 90. Θυμηθείτε μόνο τι έλεγαν τότε οι ¨ειδικοί ¨ των παραθύρων των ΜΜΕ!!! (κίνδυνος φωτιάς, εκπομπές βενζολίου κλπ).
Είναι δύσκολο για ένα που δεν είναι τεχνικός, να καταλάβει τους άκρως εξειδικευμένους όρους των νέων αντιρρυπαντικών τεχνολογιών στα οχήματα.
Αλλά σε πρώτη φάση (..εάν χρειασθεί θα επανέλθουμε) θα γίνει μια προσπάθεια, με όσο πιο απλά λόγια μπορούμε, να παρουσιάσουμε τους νέους τεχνικούς όρους.
Η βασική διαφορά του βενζινοκινητήρα από τον πετρελαιοκινητήρα είναι η διαδικασία της καύσης του μίγματος καυσίμου - αέρα.
Στον βενζινοκινητήρα η έναυση γίνεται με  επιβαλλόμενη ανάφλεξη με τους σπινθηριστές (μπουζί) , ενώ στους πετρελαιοκινητήρες γίνεται λόγω της συμπίεσης.
Ένα επίσης σημαντικό στοιχείο που επηρεάζει και την αντιρρυπαντική τεχνολογία, είναι η αναλογία αέρα/καυσίμου που λειτουργεί ο κινητήρας.
Ο πετρελαιοκινητήρας λειτουργεί με πολύ μεγάλη περίσσεια αέρα.
Λίγα λόγια για το λ
Ο λόγος αέρα – καυσίμου (Air Fuel Ratio) ορίζεται ως η μάζα του αέρα προς τη μάζα του καυσίμου                                                                              

Στην τεχνική ορολογία συναντάμε πιο συχνά το λ (περίσσεια αέρα) :

Δηλ απλά, εκφράζει  την % περίσσεια η έλλειψη του αέρα σε σχέση με τη στοιχειομετρική. (Στοιχειομετρική είναι αυτή που προκύπτει με βάση την εξίσωση καύσης)
  • Για την στοιχειομετρική καύση της βενζίνης ο λόγος AFR είναι 14,7 και το λ τότε έχει την τιμή 1.
  • Για την στοιχειομετρική καύση του πετρελαίου το AFR είναι 14,6.
 Όταν το λ είναι μικρότερο από το 1 τότε ο κινητήρας λειτουργεί με πλούσιο μίγμα δηλ λείπει αέρας , ενώ όταν είναι μεγαλύτερο από 1 τότε ο κινητήρας λειτουργεί στο φτωχό μίγμα δηλ περισσεύει ο αέρας (αυτή η τεχνολογία βενζινοκινητήρων λέγεται και lean burn).
Το σημαντικότερο στοιχείο
μεταβολής των εκπομπών καυσαερίων ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης, είναι το λ.


Όπως ήδη προαναφέραμε η καταλυτική τεχνολογία επικράτησε στα βενζινοκίνητα με την προσθήκη και του αισθητήρα λ, ένα επιπλέον εξάρτημα ώστε ο κινητήρας να λειτουργεί πάντα με λ=1 διότι μόνο τότε έχει τη μέγιστη απόδοση και για τους τρεις ρύπους (CO, HC, NOX). Εντός του καταλύτη λαμβάνουν χώρα χημικές αντιδράσεις οξείδωσης για τη μείωση των CO, HC και αντιδράσεις αναγωγής για τη μείωση των ΝΟΧ .
Στον πετρελαιοκινητήρα τα πράγματα είναι δυσκολότερα διότι αφενός έχουμε επιπλέον τα σωματίδια (PM) και αφετέρου λειτουργεί με πολύ φτωχό μίγμα, οπότε τα καυσαέρια είναι πλούσια σε οξυγόνο και δεν μπορεί να γίνουν οι αναγωγικές αντιδράσεις για να μειώσουν τα οξείδια του αζώτου (NOX).
Για το λόγο αυτό τα συστήματα αντιρρυπαντικής τεχνολογίας στα πετρελαιοκίνητα οχήματα είναι εντελώς διαφορετικά από αυτά των βενζινοκίνητων.
Το πλέον συνηθισμένο και που έχει επικρατήσει σήμερα είναι της αρχικής φωτογραφίας και αποτελείται:
1: από ένα οξειδωτικό καταλύτη για τη μείωση των οργανικού τμήματος των σωματιδίων και των σωματιδίων σε υγρή φάση, καθώς επίσης των HCκαι του CO.
2: από την φίλτρο (παγίδα) καπνού για τη μείωση των σωματιδίων . Σε αυτό το στάδιο τα καυσαέρια αναγκάζονται να περάσουν μέσα από τους πόρους κεραμικού υλικού, οπότε κατακρατώνται τα σωματίδια και με διάφορα συστήματα αναγέννησης (regeneration CRT κλπ) επιτυγχάνεται ο σταδιακός καθαρισμός από τα σωματίδια που έχουν κατακρατηθεί.
3:από τον καταλύτη μείωσης των ΝΟΧ
έχουν αναπτυχθεί διάφορα συστήματα όπως:
SCR: με έγχυση προσθέτων για τη μείωση των NOX (AdBlue, διάλυμα ουρίας 32,5%)
NSR: συγκράτηση των NOX  και περιοδική αναγωγή, σε επιβαλλόμενες στοιχειομετρικές συνθήκες.

Φυσικά με αυτή την τεχνολογία, που σήμερα εφαρμόζεται εν μέρει στα πετρελαιοκίνητα οχήματα EURO V και σε πλήρη μορφή στα EURO VI, εφαρμόζονται παράλληλα και τα πιο εξελιγμένα συστήματα έγχυσης καυσίμου, σχεδιασμού κινητήρα, ηλεκτρονικών ρυθμίσεων κλπ αλλά και άλλων βοηθητικών συστημάτων όπως π.χ το EGR δηλ της ανακύκλωση μέρους της ποσότητας των καυσαερίων.

ΘΑ ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΟΥΝ ΟΙ ΠΑΡΑΚΑΤΩ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ
  • Πετρέλαιο Vs βενζίνη
  • Το μελλοντικό αυτοκίνητο: ηλεκτρικό, υβριδικό ή ……….

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...