Notiuni introductive cu privire la depoluarea motoarelor Diesel

1.1.  Introducere

Ca si motoarele pe benzina, motoarele diesel sunt supuse unor norme de depoluare foarte severe. Emisiile poluante ale acestor motoare sunt in principal urmatoarele:

Oxidul de azot (NOx)

Monoxidul de carbon(CO)

Particulele solide.

Mijloacele utilizate pentru gestionarea poluarii sunt similare celor de la motoarele pe benzina, dar strategiile de comanda sunt diferite.

1.2. Oxizii de azot (NOx)

Oxizii de azot (NOx) sunt poluanti care provin dintr-o ardere la temperatura ridicata. Aceasta crestere de temperatura poate fi consecinta mai multor fenomene:

Un exces de aer

Un reglaj de avans aproximativ

O presiune de supraalimentare foarte importanta

Un raport volumetric gresit.

Doua mijloace permit diminuarea continutului de NOx din gazele de esapament:

Calculatorul optimizeaza punctul de avans in functie de sarcina si de regimul motor.

Sistemul E.G.R. (Reciclarea Gazelor de Esapament) coboara temperatura de ardere prin inlocuirea excedentului de oxigen cu gazele de esapament (gaze inerte).

1.2.1. Principiul de functionare al EGR-ului.

E.G.R.-ul permite diminuarea emisiilor de NOx recirculand gazele de esapament prin admisie pentru a scadea temperatura de ardere (gazele de esapament iau locul oxigenului).

Calculatorul piloteaza o electrovana in mase secventiale. Cu cat vana este comandata mai mult, cu atat depresiunea creata de pompa cu vid se aplica vanei EGR si o deschide. Cu cat vana se deschide, cu atat rata de recirculare este mai importanta.

1.2.2. Sinoptica EGR-ului.

Gestionarea electronica permite obtinerea unei rate de recirculare variabila care poate fi cartografiata in functie de mai multi parametri. In anumite cazuri, va fi posibila buclarea sistemului controland pozitia reala a vanei EGR.

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

In cazul gestionarii electronice a vanei E.G.R, anumite informatii sunt esentiale pentru calculator:

Sarcina:

Informeaza calculatorul de cererea de sarcina determinand comandarea E.G.R.-ului numai la sarcini joase si interzice comanda vanei in deceleratie (se evita emisiile de fum).

Viteza vehiculului:

Informeaza calculatorul despre viteza vehiculului pentru strategia E.G.R-ului; de exemplu daca viteza vehiculului este nula si pedala acceleratie ridicata sau viteza motorului la relanti, atunci E.G.R se va dezactiva; cand viteza devine mai mare de 40km/h E.G.R. este din nou activata; aceasta pentru a evita ancrasarea supapelor.

Regimul motor:

La fel ca si la informatia viteza vehicul, utila la strategia de comanda a vanei E.G.R.; in majoritatea cazurilor E.G.R.-ul nu mai este comandat peste 3000tr/min si sub un regim de minim 650 tr/min pentru a evita calarea motorului.

Temperaturile apei, aerului si motorinei:

Aceste informatii servesc la strategia de comanda a E.G.R.-ului; de exemplu daca temperatura apei de racire este prea mica se limiteaza  rata de gaz reciclat, altfel s-ar limita cresterea temperaturii motorului; in plus la rece exista mai putin NOx.

Presiunea atmosferica:

Informeaza asupra altitudinii pentru activarea vanei; cu cresterea altitudinii oxigenul se rarefiaza, temperatura de ardere scade, deci nu mi este utila comandarea vanei.

Pozitia vanei:

La vanele E.G.R. electrice, pozitia vanei este controlata printr-un captor de tip potentiometru care este integrat in aceasta. Acesta informeaza calculatorul de pozitia exacta a vanei, calculatorul determinand deschiderea reala precum si functionarea vanei. In caz de defectare a acestui captor vana nu mai poate fi comandata.

Debitmetrul de aer:

Este util la functionarea in bucla E.G.R. / DEBIMETRE D'AIR :

1 - Calculatorul defineste debitul de aer necesar bunei functionari a motorului.

2 - Calculatorul compara acest debit de aer necesar cu debitul de aer admis si masurat prin debitmetru. Se poate determina si cantitatea de gaze de esapament care poate fi reciclat fara sa influenteze performantele motorului.

3 - Se controleaza raportul de deschidere a vanei cu debitmetrul (daca exista prea mult gaz reciclat, debitul de aer consumat va scadea).

1.2.3. Vana EGR cu comanda pneumatica.

1.2.4. Vana EGR cu comanda electrica.

Electrovana EGR este comandata printr-un semnal secvential de catre calculator care permite modularea deschiderii acesteia. Pozitia exacta este controlata printr-un potentiometru integrat.

1.3. Hidrocarburile (HC) si monoxidul de carbon (CO)

Hidrocarburile (HC)

Exista doua tipuri de hidrocarburi (HC):

Hidrocarburile care provin din carburanti.

Hidrocarburile de tip lubrifiant motor.

Hidrocarburile provenite din carburant:

Sunt produse in timpul arderii defectuoase, si se regasesc in gazele de esapament datorita carburantului nears. Cauzele acestora pot fi:

Un exces de motorina: la ardere, datorat unui dozaj gresit.

O alimentare cu aer defectuoasa: filtru blocat sau alimentarea intepata mai ales la sarcina mare.

Un reglaj aproximativ al avansului: un avans prea scazut fata de avansul ideal, temperatura aerului si presiunea in cilindru nu mai sunt suficient de ridicate pentru arderea totala a motorinei (arderea prea tarzie dupa PMS).

Hidrocarburile de tip lubrifiant:

Datorita uzurii motorului (etansarea interna), cand segmentii motorului sunt uzati se pot regasi molecule de motorina in ulei care variaza rata de HC, luand parte la procesul de ardere.

Monoxidul de carbon (CO)

Monoxidul de carbon (CO) rezulta de asemenea datorita arderilor defectuoase

Doua mijloace permit diminuarea continutului  in HC si CO din gazele de esapament:

Catalizatorul care transforma poluantii in gaze curate

Calculatorul optimizeaza dozajul si avansul.

1.4. Principiul de functionare a tobei catalitice.

Toba de oxidare este un catalizator care permite tratarea poluantilor HC/CO in oxidanti. Este compusa dintr-un suport de tip ceramic pe care este depusa o substanta continand metale pretioase (platina). Scopul acestei transformari chimice este obtinerea gazelor curate la evacuare.

Contrar catalizatorului de la motoarele cu benzina, la motoarele Diesel acestea nu se poat distruge, temperatura de evacuare fiind prea scazuta; numai imbatranirea ei si un reglaj defectuos al motorului pot diminua eficacitatea ei.

1.5. Particulele solide.

Motorina injectata in camera de ardere arde treptat oxigenul. Volumul de aer situat aproape de injector intalneste o cantitate de combustibil foarte mare; cand se produce aprinderea, prin ardere se consuma tot oxigenul disponibil si se formeaza un volum de gaz cald.

Acest volum se deplaseaza catre interiorul camerei si incalzeste motorina lichida fin pulverizata care se transforma intr-o anumita proportie in calamina (carbon) prin piroliza (descompunere provocata de caldura).

Mai departe in camera, aerul nu mai gaseste motorina pentru ardere, aceasta fiind consumata si transformata anterior.

Aceste emisii de fum dau o imagine asupra poluarii motorului Diesel.