Dragoslav Đurić Dalibor Kraljić Željko Marović Siniša Mirković FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAGREB Tehnički napredak u pročišćavanju ispušnih plinova Ottovih motora za Euro 4 Dragoslav Đurić Dalibor Kraljić Željko Marović Siniša Mirković Zagreb, 2005 1/17

Sadržaj: 1. Uvod 2. Usporedba potrebnih mjera za ispunjavanje zahtjeva Euro 3 i Euro4 3. Katalizatori 4. Sumpor 5. Povrat ispušnih plinova i OBD sustavi 6. Zaključak 2/17

1.Uvod Štetna emisija HC, CO, NOx, čestice (PM) ograničena je zakonskim propisima o homologaciji vozila U Europi vrijede ECE-pravilnici Za područje EU vrijede nešto strože EEC-direktive 3/17

Dozvoljene razine štetne emisije Ottovih i Dieselovih motora za osobna vozila propisane su direktivom ECE R-83 Vrijednosti početnih ograničenja koje označavaju 100% su: CO=21,1 g/km, HC=2,55 g/km 1977. NOx=1,24 g/km 1988. PM=0,35 g/km 4/17

Usporedba graničnih vrijednosti emisijskih faktora Euro 3, Euro 4 i Euro 5 norme za osobna vozila OTTO MOTORI DIESEL MOTORI 2000 EURO 3 2005 EURO 4 2010[1] EURO 5 CO (g/km) 2,3 1,0 0,64 0,5 HC (g/km) 0,2 0,1 0,05 - NOX (g/km) 0,15 0,08 0,25 HC + NOX (g/km) 0,56 0,3 PM (g/km) 0,025 0,0025 OBD od 2000. god., trajnost katalizatora: EURO 3- 80000 km, EURO 4- 100000 km ili 5 godina [1] preporuka Njemačke agencije za okoliš, UBA (njem. Umweltbundesamt) 5/17

Emisija CO2 kod vozila proizvedenih od strane proizvođača članova ACEA sa predviđanjima do 2008 6/17

2. Usporedba potrebnih mjera za ispunjavanje zahtjeva Euro 3 i Euro 4 Katalizator s većim stupnjem djelovanja Zagrijavanje katalizatora Smještaj katalizatora bliže motoru (radi bržeg zagrijavanja) Upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev kod motora velikog radnog volumena 7/17

Upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev za sve motore Euro 4 Skup mjera za Euro 3 Upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev za sve motore Kvalitetnije gorivo (sadržaj sumpora do 50 ppm) Povrat ispušnih plinova u usisnu granu Razvijanje vozila u pogledu smanjenja potrošnje goriva (ugradnja motora s izravnim ubrizgavanjem goriva u cilindre, bolja aerodinamika vozila…) 8/17

3. Katalizatori Trokomponentni katalizator HC+O2 => H2O+CO2 CO+O2 => CO2 2NOX+2XCO => 2XCO2 + N2 9/17

NOX apsorpcijski katalizator 1. Cilindar motora 4. Temperaturni osjetnik 2. Prva upravljačka λ-sonda 5. NOx apsorpcijski katalizator 3. Trokomponentni katalizator 6. Kontrolna λ-sonda sa NOx osjetnikom 10/17

Predgrijavanje katalizatora Električnim postupkom –otpornici ugrađeni u katalizator Kemijskim postupkom – vodik iz posebnog spremnika dovodi se u katalizator gdje izgara 11/17

4. Sumpor Maksimalni dopušteni udio sumpora u gorivu od 1. 2005 za EU je 50 ppm (EC 98/70) Na tržištu EU treba biti ponuđeno i gorivo s udjelom sumpora do 10 ppm (2003/17/EC), a od 2009 sva goriva ne smiju imati više od 10 ppm sumpora U Hrvatskoj se koristi gorivo sa sadržajem sumpora od 150 mg/kg za Eurosuper (HRN EN 228) što omogućava zadovoljenje Euro 3 normi 12/17

Utjecaj sumpora na rad trokomponentnog katalizatora Trokomponentni katalizatori zadnje generacije izrađuju se od paladija koji ima bolju termičku stabilnost od platine i rodija, ali je osjetljiv na sadržaj sumpora u gorivu Do temperature od 450 °C sumpor se pohranjuje u katalizatoru, dok iznad 500 °C oksidira i oslobađa se u obliku SO2 13/17

Utjecaj sumpora na rad apsorpcijskog NOx katalizatora Sumporni oksidi nastali izgaranjem goriva reagiraju sa ostalim oksidima stvarajući pritom sulfate koji se pohranjuju u katalizatoru te na taj način smanjuju mogućnost pohrane NOx. Posljedica je smanjenje učinkovitosti katalizatora Potrebno je izvršiti postupak desulfatizacije odnosno regeneracija katalizatora 14/17

5. Povrat ispušnih plinova 15/17

Osnovni dijelovi i sustavi na motoru koje nadgleda OBD program su: -Katalizator -Povrat ispušnih plinova -Sekundarno upuhivanje zraka u ispušnu cijev -Spremnik para goriva -Kontrola paljenja svakog pojedinog cilindra 16/17

6. Zaključak -razvoj novih metoda u cilju smanjenja štetne emisije -smanjenje potrošnje goriva -katalizatori s većim učinkom -izravno ubrizgavanje goriva -varijabilno otvaranje usisnih ventila bez zaklopke u usisnoj grani -isključivanje iz rada određenog broja cilindara pri smanjenom opterećenju -alternativni pogoni 17/17