Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Emise spalovacích motorů. 2 Výfukové plyny obsahují:  neškodné látky - dusík N 2 kyslík O 2 vodní páry H 2 O a inertní plyny např. Argon „oxid uhličitý.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Emise spalovacích motorů. 2 Výfukové plyny obsahují:  neškodné látky - dusík N 2 kyslík O 2 vodní páry H 2 O a inertní plyny např. Argon „oxid uhličitý."— Transkript prezentace:

1 1 Emise spalovacích motorů

2 2 Výfukové plyny obsahují:  neškodné látky - dusík N 2 kyslík O 2 vodní páry H 2 O a inertní plyny např. Argon „oxid uhličitý CO 2 “  škodlivé látky - oxid uhelnatý CO oxidy dusíku NO x, nespálené uhlovodíky HC oxid siřičitý SO 2 a pevné částice

3 3  Oxid uhličitý CO 2   bezbarvý, málo reaktivní stabilní plyn  produktem dokonalé oxidace paliva – vzniká slučováním uhlíku s kyslíkem  při koncentracích 8-10% ve vzduchu pro člověka nebezpečný  řadí se k tzv. skleníkovým plynům  není administrativně limitován  slouží jako souhrnný diagnostický signál – slouží jako měřítko pro kvalitu spalování, vypovídá o těsnosti výfukové soustavy, činnosti katalyzátoru atd.

4 4  Oxid uhelnatý CO  bezbarvý, bez chuti a zápachu  vysoce toxický – váže se rychle na hemoglobin a tím blokuje okysličování krve  produktem nedokonalé oxidace paliva – vzniká při spalování s nedostatkem kyslíku  vzniká i při spalování s vysokým přebytkem vzduchu díky zpožděnému nebo málo aktivnímu spalování s nízkou reakční rychlostí zejména na ochlazovaných stěnách a ve zhášecích zónách  v atmosféře oxiduje na oxid uhličitý  slouží jako souhrnný diagnostický signál

5 5  Nespálené uhlovodíky HC   vysoce toxické - karcinogenní a mutagenní  jsou částmi nespáleného paliva  tvořeny – nasycenými, nenasycenými a polycyklickými aromatickými uhlovodíky, dále např. aldehydy atd.  podmínky vzniku jako u emisí CO (produktem nedokonalé oxidace paliva)  vzniká i v oblasti chudých směsí (dochází k výpadkům zapalování a ke zpožděnému nebo málo aktivnímu spalování)  vzniká i v místech kam se plamen nemůže dostat a při uhasínání plamene u chladných stěn SP  vyšší podíl ve výfukových plynech poukazuje na energickou ztrátu

6 6  Oxidy dusíku NO X   vznik: při vysokých teplotách v oblasti chudých směsí při vysokých tlacích  podmínky vzniku: A) vysoké teploty, které aktivují reakci pomalu reagujícího dusíku ze vzduchu B) volný kyslík, který už nemůže reagovat s uhlíkem a vodíkem  tvoří je zejména - oxid dusnatý NO, oxid dusičitý NO 2, oxid dusný N 2 O, oxid dusičný N 2 O 5  podporují tvorbu smogu, ozónu a kyselých dešťů, u člověka omezují jeho plicní funkce

7 7  Pevné částice   vznikají při nedokonalém spalování bohatých směsí, při lokálním nedostatku kyslíku nebo při rychlém ochlazování spalin  tvoří je – saze – jádro tvořené uhlíkem uhlovodíky – které jsou kondenzované, či absorbované na saze sulfáty, produkty tepelné degradace oleje, prach, popel, části koroze a otěrové částice  řazeny do rakovinotvorných látek  u vznětových motorů 3x větší produkce než u zážehových – důvodem – krátká doba pro přípravu směsi - pro její homogenizaci – lokální nedostatek i přes vysokou hodnotu lambda) Pokud nemá studené palivo dostatek času pro smísení s horkým vzduchem, nedochází k reakci oxidační, nýbrž k reakci krakovací (rozklad řetězců uhlovodíku a odštěpení uhlíku). Čistý uhlík chemicky reaguje jen velmi pomalu a pro jeho spálení není dostatek času – důvod tvorby sazí

8 8  Součinitel přebytku vzduchu a škodlivé emise u zážehového motoru

9 9  Součinitel přebytku vzduchu a škodlivé emise u vznětového motoru

10 10  činitelé ovlivňující vznik škodlivých emisí   druh použitého paliva  volba nastavení systému přípravy směsi  předstih zapalování  homogenita směsi  konstrukce motoru  způsob provozování motoru

11 Opatření ke snížení škodlivin Zážehové motory -ovlivnění směšovacího poměru a tvorba směsi, tzv. opatření před motorem -ovlivnění průběhu spalování, tzv. opatření u motoru -dodatečná redukce škodlivin, tzv. opatření za motorem Opatření ke snížení škodlivin Katalyzátor Oxidace 2CO + O 2  2 CO 2 HC + (m+n/4) O 2  mCO 2 + n/2 H 2 O 2 H 2 + O 2  2H 2 O Redukce 2 CO + 2 NO  2 CO 2 + N 2 2 NO + 2 H 2  N 2 + H 2 O HC + 2(m+n/4) NO  (m+n/4) N 2 + n/2 H 2 O + m CO 2

12 - Lambda sonda snižuje emise až o 99% -Řídí směs vzduchu a paliva, aby zajistila optimální práci katalyzátoru -Ušetří až 15 % nákladů na palivo ročně -Optimalizuje výkon motoru -Vyloučí nákladnou výměnu poškozeného katalyzátoru

13 13  Zásobníkový katalyzátor

14 Opatření ke snížení škodlivin Vznětové motory -přívod vzduchu a tvorba směsi, tzv. opatření před motorem -ovlivnění průběhu spalování, tzv. opatření u motoru (dělený vstřik, EGR,…) -dodatečná redukce škodlivin, tzv. opatření -za motorem.(kat. oxidační, filtr,SCR)

15 15

16 16

17 Alternativní paliva

18 Rozdělení paliv pro spalovací motory

19 Ropný plyn LPG •Směs propanu a butanu •Za normálního klimatu plynný •Nízký tlak zkapalnění

20 Ropný plyn LPG •Palivová soustava pro LPG •a - tlaková nádrž •b - plnící koncovka •c - multiventil •1 - řídící jednotka •2 – vstřikovací ventily •3 – elektromagnetický ventil LPG •4 – výparník •5 – chladící systém motoru •6 – sací potrubí •7 – přepínač •8 – snímač tlaku

21 Ropný plyn LPG •Výhody LPG –vyšší výhřevnost –vysoká antidetonační odolnost –možnost dosažení lepší homogenity směsi –nižší výfukové emise ve všech sledovaných složkách (zejména u karburátorových motorů) –vyšší ekonomičnost –nižší hlučnost a klidnější chod motoru –větší akční rádius (kombinovaný pohon plyn a benzin)

22 Ropný plyn LPG •Nevýhody –řidší síť čerpacích stanic LPG –zvýšení hmotnosti automobilu (snížení užitečné hmotnosti automobilu) –zmenšení zavazadlového nebo užitkového prostoru –přísnější bezpečnostní podmínky např. při parkování, opravách atd. –nutnost absolvovat pravidelné kontrolní prohlídky –nižší výkon při přestavbě

23 Zemní plyn CNG a LNG •CNG (Compressed Natural Gas) –Stlačený na 20 MPa –Energetická hustota 4 -5 krát menší než kapalná paliva •LNG (Liquified Natural Gas) –Kryogenní nádrže tlak 0,15MPa, teplota -162°C, 600x menší objem, výhřevnost 22 MJ/l –V ČR se nepoužívá

24 Zemní plyn CNG a LNG •Palivový systém

25 Zemní plyn CNG a LNG •Výhody CNG –menší produkce nejen sledovaných složek výfukových plynů, ale i dalších škodlivých látek včetně oxidu uhličitého –Vnitřní části nejsou zaneseny karbonovými úsadami –menší náklady na pohonné hmoty –lepší tvorba spalované směsi a s tím související rovnoměrnější chod motoru, provoz s přebytkem vzduchu –tišší chod motoru –snazší startovatelnost zejména za nízkých teplot –u dvoupalivových systémů větší akční rádius –vyšší bezpečnost díky vyšší zápalné teplotě oproti benzinu a velice odolným tlakovým nádržím –jednoduchá distribuce k uživateli již existujícími plynovody NO x COHCPTCH 4 g/kWh Motor na naftu13,44,65,90,3 - Motor na zemní plyn2,90,30,030,062,7

26 Zemní plyn CNG a LNG •Nevýhody CNG –nedostatečná infrastruktura, zejména malý počet čerpacích stanic –vyšší pořizovací náklady na vozidlo (přestavba) –zhoršení stávajícího komfortu v důsledku zmenšení zavazadlového prostoru –zvýšení hmotnosti vozidla a tím snížení užitečného zatížení –snížení výkonu motoru (u dodatečných přestaveb) –zpřísněná bezpečnostní opatření při parkování a opravách –při pohonu pouze na CNG menší akční rádiu

27

28 Bionafta 1.generace -MEŘO

29 •Výhody MEŘO –obnovitelný zdroj energie –snížení kouřivosti –neobsahuje síru –snížení obsahu CO a HC ve spalinách •Nevýhody MEŘO –pokles výkonu asi o 4% –zvýšení měrné spotřeby –mírné zvýšení emisí NOx –zvýšená tvorba úsad v motoru – vznik látek polymerní povahy –rychlejší znehodnocování motorového oleje –agresivní chování vůči pryži

30 Bionafta 2. generace •Směsné palivo 31% MEŘO •Aditiva –detergenty s označením FIC (Fuel Injector Cleanliness) výrazně ovlivňují čistotu trysek a tím dokonalost úhlu rozstřiku paliva a tím i emise –stabilizátory paliva – antioxidační aditiva – působí proti tvorbě pryskyřic a úsad na stěnách nádrže, na sítkách čerpadla, proti tvorbě sedimentů –protikorozní aditiva působí proti korozi jak nádrží, tak přívodních cest ale zejména vstřikovacího čerpadla –zlepšovače maznosti ovlivňují zejména vibrační opotřebení u rotačních čerpadel rychloběžných vznětových motorů –zlepšovače tekutosti paliva MDFI zlepšují zejména nízkoteplotní vlastnosti a bod tuhnutí –protipěnící aditiva - ANTIFOAM aditiva – zabraňují pěnění paliva při plnění nádrže nebo cisterny a tím urychlují plnění bez čekání na opad pěny

31 Bionafta 2. generace •Výhody –obnovitelný zdroj energie –snížení kouřivosti motorů –snížení obsahu pevných částic ve spalinách –lepší biologická odbouratelnost (oproti motorové naftě) •Nevýhody –mírné snížení výkonu motoru –mírné zvýšení měrné spotřeby –problémy s dlouhodobějším skladováním –agresivní chování vůči pryži

32 Etanol •Výroba fermentací – kvašení cukernatých roztoků a následnou destilací •Na 1 l asi 2,8 kg obilí, z 1kg cukru – 0,65 l •Směšovací poměr 9 : 1 •Vyšší oktanové číslo (106)– vyšší kompresní poměr •Výhřevnost 26,9 MJ/kg •Velké výparné teplo (příznivé ovlivnění naplnění válce motoru – odpaření v průběhu plnícího a kompresního zdvihu – snížení teploty)

33 Etanol •Výhody –Dokonalejší a rychlejší spalování (jednodušší struktura) –dosažení vyššího výkonu –snížení emisí CO, HC, PM a NOx –snížení závislosti na ropě –tvorba pracovních příležitostí v zemědělství –možnost tvorby směsných paliv s benzínem a naftou

34 Etanol •Nevýhody –korozní účinky na palivovou soustavu –agresivní chování vůči plastickým hmotám –výpary negativně ovlivňují schopnost řízení vozidla –zhoršení startovatelnosti při nízkých teplotách (zápalná teplota - 425°C) –zvýšení emisí aldehydů ve spalinách –nutnost použití aditiv zlepšující mazací vlastnosti –vyšší spotřeba z důsledku nižší výhřevnosti

35 Metanol •Výroba ze zemního plynu, zplyněním uhlí, z biomasy (destilací z dřevního odpadu) •Vznětové motory doplněny pomocným zapalováním •Vysoké oktanové číslo (105) •Snížení emisí ve srovnání se vznětovým motorem •Stechiometrická směs 6,5 : 1 •Použití jako směsné nebo čisté palivo •Výhřevnost 19,7 MJ/kg Snížení emisí NOx65% CO95% HC95% PT100%

36 Metanol •Výhody –spolehlivé a široce využívané výrobní technologie –širší potenciál vstupních surovin –nižší výrobní náklady (oproti etanolu) –vyšší oktanové číslo (vyšší účinnost motoru) –vyšší účinnost spalování –nižší emise škodlivých látek –vyšší bezpečnost při nehodě (nižší teplota hoření)

37 Metanol •Nevýhody – formaldehydový zápach při studeném startu (odstraněno katalyzátorem) –nižší energetická hustota – vysoká spotřeba –toxický –vyšší výrobní cena (oproti benzinu)

38

39 Vodík •Akumulátor energie •Uchování kryogenních nádržích (-253°C) •Energetická hustota 5 kWh/kg X benzín 10kWh/kg •Výroba •Štěpení uhlovodíků (ropa, zemní plyn) •Elektrolýza vody •Opel Zafira, 200 palivových článků, trvalý výkon 80 kW/109 k a maximální výkon 120 W/163 k

40 Vodík •Výhody –jediným škodlivým produktem spalování jsou NOx –nízká spotřeba při částečném zatížení –obnovitelný zdroj energie •Nevýhody –nákladná výroba –menší měrný výkon motoru –těžká a objemná palivová nádrž –vodík ve směsi se vzduchem silně výbušný

41 Děkuji za pozornost!


Stáhnout ppt "1 Emise spalovacích motorů. 2 Výfukové plyny obsahují:  neškodné látky - dusík N 2 kyslík O 2 vodní páry H 2 O a inertní plyny např. Argon „oxid uhličitý."

Podobné prezentace


Reklamy Google