FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJEFAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJEZAGREBZAGREB

Tehnički napredak u Tehnički napredak u pročišćavanju ispušnih pročišćavanju ispušnih

plinova Ottovih motora za plinova Ottovih motora za Euro 4Euro 4

Dragoslav ĐurićDragoslav ĐurićDalibor KraljićDalibor KraljićŽeljko MarovićŽeljko MarovićSiniša MirkovićSiniša MirkovićZagreb, 2005Zagreb, 2005

1/171/17

Sadržaj:Sadržaj:

1. Uvod1. Uvod

2. Usporedba potrebnih mjera za2. Usporedba potrebnih mjera za

ispunjavanje zahtjeva Euro 3 i Euro4ispunjavanje zahtjeva Euro 3 i Euro4

3. Katalizatori3. Katalizatori

4. Sumpor4. Sumpor

5. Povrat ispušnih plinova i OBD sustavi5. Povrat ispušnih plinova i OBD sustavi

6. Zaključak6. Zaključak

2/12/177

1.Uvod1.Uvod

• Štetna emisija HC, CO, NOŠtetna emisija HC, CO, NOxx, čestice , čestice (PM) ograničena je zakonskim (PM) ograničena je zakonskim propisima o homologaciji vozilapropisima o homologaciji vozila

• U Europi vrijede ECE-pravilniciU Europi vrijede ECE-pravilnici

• Za područje EU vrijede nešto strože Za područje EU vrijede nešto strože EEC-direktiveEEC-direktive

3/173/17

Dozvoljene razine štetne emisije Ottovih i Dozvoljene razine štetne emisije Ottovih i Dieselovih motora za osobna vozila propisane Dieselovih motora za osobna vozila propisane su direktivom ECE R-83su direktivom ECE R-83

Vrijednosti početnih ograničenja koje označavaju 100% su:Vrijednosti početnih ograničenja koje označavaju 100% su:1970.1970. CO=21,1 g/km, HC=2,55 g/km 1977. NOx=1,24 g/kmCO=21,1 g/km, HC=2,55 g/km 1977. NOx=1,24 g/km1988. PM=0,35 g/km1988. PM=0,35 g/km 4/14/1

77

Usporedba graničnih vrijednosti Usporedba graničnih vrijednosti emisijskih faktora Euro 3, Euro 4 i Euro emisijskih faktora Euro 3, Euro 4 i Euro 5 norme za osobna vozila5 norme za osobna vozila

OTTO MOTORI DIESEL MOTORI

2000EURO 3

2005EURO 4

2010[1]

EURO 52000

EURO 32005

EURO 42010[1]

EURO 5

CO (g/km) 2,3 1,0 1,0 0,64 0,5 1,0

HC (g/km) 0,2 0,1 0,05 - - 0,05

NOX (g/km) 0,15 0,08 0,08 0,5 0,25 0,08

HC + NOX

(g/km)- - - 0,56 0,3 -

PM (g/km) - - - 0,05 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)

5/175/17

Emisija COEmisija CO22 kod vozila proizvedenih od kod vozila proizvedenih od strane proizvođača članova ACEA sa strane proizvođača članova ACEA sa predviđanjima predviđanjima do 2008do 2008

130

140

150

160

170

180

190

200

1990 1995 2000 2005 2010

GODINA

EM

ISIJ

A C

O 2 (

g/km

)

6/176/17

2. Usporedba potrebnih mjera za2. Usporedba potrebnih mjera za ispunjavanje zahtjeva Euro 3 i ispunjavanje zahtjeva Euro 3 i Euro 4Euro 4

Euro 3Euro 3

• Katalizator s većim stupnjem djelovanjaKatalizator s većim stupnjem djelovanja

• Zagrijavanje katalizatoraZagrijavanje katalizatora

• Smještaj katalizatora bliže motoru (radi Smještaj katalizatora bliže motoru (radi bržeg zagrijavanja)bržeg zagrijavanja)

• Upuhivanje sekundarnog zraka u Upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev kod motora velikog radnog ispušnu cijev kod motora velikog radnog volumenavolumena

7/177/17

Euro 4Euro 4• Skup mjera za Euro 3Skup mjera za Euro 3• Upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev Upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev

za sve motoreza sve motore• Kvalitetnije gorivo (sadržaj sumpora do 50 ppm)Kvalitetnije gorivo (sadržaj sumpora do 50 ppm)• Povrat ispušnih plinova u usisnu granuPovrat ispušnih plinova u usisnu granu• Razvijanje vozila u pogledu smanjenja potrošnje Razvijanje vozila u pogledu smanjenja potrošnje

goriva (ugradnja motora s izravnim goriva (ugradnja motora s izravnim ubrizgavanjem goriva u cilindre, bolja ubrizgavanjem goriva u cilindre, bolja aerodinamika vozila…)aerodinamika vozila…)

8/178/17

3. Katalizatori3. Katalizatori

Trokomponentni katalizatorTrokomponentni katalizator

• HC+OHC+O22 =>=> HH22O+COO+CO22

• CO+OCO+O22 =>=> CO CO22

• 2NO2NOXX+2XCO +2XCO =>=> 2XCO 2XCO22 + + NN22

9/179/17

NONOXX apsorpcijski katalizator apsorpcijski katalizator

1. Cilindar motora1. Cilindar motora 4. Temperaturni osjetnik 4. Temperaturni osjetnik

2. Prva upravljačka 2. Prva upravljačka λλ-sonda-sonda 5. NOx apsorpcijski katalizator 5. NOx apsorpcijski katalizator

3. Trokomponentni katalizator3. Trokomponentni katalizator 6. Kontrolna 6. Kontrolna λλ-sonda sa NOx -sonda sa NOx osjetnikomosjetnikom 10/1710/17

Predgrijavanje katalizatoraPredgrijavanje katalizatora

• Električnim postupkom –otpornici ugrađeni u Električnim postupkom –otpornici ugrađeni u katalizatorkatalizator

• Kemijskim postupkom – vodik iz posebnog spremnika Kemijskim postupkom – vodik iz posebnog spremnika dovodi se u katalizator gdje izgaradovodi se u katalizator gdje izgara

11/1711/17

4. Sumpor4. Sumpor

• Maksimalni dopušteni udio sumpora u gorivu od Maksimalni dopušteni udio sumpora u gorivu od 1. 2005 za EU je 50 ppm (EC 98/70)1. 2005 za EU je 50 ppm (EC 98/70)

• Na tržištu EU treba biti ponuđeno i gorivo s Na tržištu EU treba biti ponuđeno i gorivo s udjelom sumpora do 10 ppm (2003/17/EC), a od udjelom sumpora do 10 ppm (2003/17/EC), a od 2009 sva goriva ne smiju imati više od 10 ppm 2009 sva goriva ne smiju imati više od 10 ppm sumporasumpora

• U Hrvatskoj se koristi gorivo sa sadržajem U Hrvatskoj se koristi gorivo sa sadržajem sumpora od 150 mg/kg za Eurosuper (HRN EN sumpora od 150 mg/kg za Eurosuper (HRN EN 228) što omogućava zadovoljenje Euro 3 normi228) što omogućava zadovoljenje Euro 3 normi

12/1712/17

Utjecaj sumpora na rad Utjecaj sumpora na rad trokomponentnog katalizatoratrokomponentnog katalizatora

• Trokomponentni katalizatori zadnje generacije izrađuju se od Trokomponentni katalizatori zadnje generacije izrađuju se od paladija koji ima bolju termičku stabilnost od platine i rodija, ali paladija koji ima bolju termičku stabilnost od platine i rodija, ali je osjetljiv na sadržaj sumpora u gorivuje osjetljiv na sadržaj sumpora u gorivu

• Do temperature od 450 °C sumpor se pohranjuje u katalizatoru, Do temperature od 450 °C sumpor se pohranjuje u katalizatoru, dok iznad 500 °C oksidira i oslobađa se u obliku SOdok iznad 500 °C oksidira i oslobađa se u obliku SO22

13/1713/17

Utjecaj sumpora na rad Utjecaj sumpora na rad apsorpcijskog NOapsorpcijskog NOxx katalizatora katalizatora

• Sumporni oksidi nastali Sumporni oksidi nastali izgaranjem goriva izgaranjem goriva reagiraju sa ostalim reagiraju sa ostalim oksidima stvarajući pritom oksidima stvarajući pritom sulfate koji se pohranjuju sulfate koji se pohranjuju u katalizatoru te na taj u katalizatoru te na taj način smanjuju način smanjuju mogućnost pohrane NOmogućnost pohrane NOxx..

• Posljedica je smanjenje Posljedica je smanjenje učinkovitosti katalizatoraučinkovitosti katalizatora

• Potrebno je izvršiti Potrebno je izvršiti postupak desulfatizacije postupak desulfatizacije odnosno regeneracija odnosno regeneracija katalizatorakatalizatora

14/1714/17

5. Povrat ispušnih plinova5. Povrat ispušnih plinova

15/1715/17

Osnovni dijelovi i sustavi na motoru kojeOsnovni dijelovi i sustavi na motoru koje

nadgleda OBD program su:nadgleda OBD program su:

-Katalizator-Katalizator

-Povrat ispušnih plinova-Povrat ispušnih plinova

-Sekundarno upuhivanje zraka u ispušnu cijev-Sekundarno upuhivanje zraka u ispušnu cijev

-Spremnik para goriva-Spremnik para goriva

-Kontrola paljenja svakog pojedinog cilindra-Kontrola paljenja svakog pojedinog cilindra

16/1716/17

6. Zaključak6. Zaključak

-razvoj novih metoda u cilju smanjenja štetne emisije-razvoj novih metoda u cilju smanjenja štetne emisije

-smanjenje potrošnje goriva-smanjenje potrošnje goriva

-katalizatori s većim učinkom-katalizatori s većim učinkom

-izravno ubrizgavanje goriva-izravno ubrizgavanje goriva

-varijabilno otvaranje usisnih ventila bez zaklopke u -varijabilno otvaranje usisnih ventila bez zaklopke u usisnojusisnoj

granigrani

-isključivanje iz rada određenog broja cilindara pri -isključivanje iz rada određenog broja cilindara pri

smanjenom opterećenjusmanjenom opterećenju

-alternativni pogoni-alternativni pogoni

17/1717/17