Protecția și ingineria mediului

1. Formarea emisiilor de particule la mac

Motorul cu aprindere prin comprimare, datorita compoziţiei combustibilului utilizat si particularităţilor proceselor din cilindru, este susceptibil la emisii de particule în gazele de evacuare.

Particulele generate de motorul Diesel pe timpul arderii sunt compuşi ai materialelor carbonoase (funingine), care au absorbit fracţiuni organice solubile, acestea constând din molecule condensate pe funingine, în faza imediat următoare arderii si care ele însele pot constitui precursori ai formării funinginii. Fracţiunile organice solubile conţin esteri, aldehide, lactone, eteri, acizi organici si hidrocarburi aromatice policiclice, însoţite de derivaţi ai azotului si oxigenului. La aceste fracţiuni se pot adăuga câţiva derivaţi anorganici (S02, N02, sulfaţi).

Particulele de funingine se produc din carbonul conţinut în combustibil şi concentraţia acestora depinde de tipul combustibilului, numărul de atomi de carbon din molecule si raportul carbon / hidrogen.

2. Originea fumului emis de către m.a.c.

Fumul este de trei categorii:

- fumul alb - propriu momentelor pornirii, când este antrenat motorul si eventual când se încălzeşte;

- fumul albastru - propriu mersului în gol şi la sarcini mici;

- fumul negru - ce apare la sarcini mari, solicitări termice mari, turaţia fiind indiferentă.

După regimurile opuse la care apare, fumul se mai numeşte rece sau cald.

Fumul alb si cel albastru constă dintr-o suspensie de particule lichide de combustibil nears, sau oxidat parţial cu diametru in jur de 1 μm, pentru fumul alb şi 0,5 μm, pentru cel albastru. Fumul negru este format din particule cărbunoase cu diametral de 1 μm.

Pentru fumul alb si cel albastru, particulele de combustibil parţial oxidat se datorează regimului termic prea coborât, care caracterizează pornirea, încălzirea, mersul în gol sau la sarcini mici. Acestea defavorizează arderea întregii cantităţi de combustibil, combustibilul condensându-se la temperaturi mici în destindere.

Fumul albastru conţine combustibil nears şi eventual şi ulei de ungere; din cauza unor condiţii nefavorabile de concentrate, combustibilul nears ajunge să condenseze în timpul evacuării.

Fumul negru se formează numai în amestecuri cu combustibil în exces.

3. Influenţa sarcinii şi turaţiei asupra formării emisiilor de fum

Emisia de fum creşte cu mărirea sarcinii datorită îmbogăţirii zonale a amestecului aer-combustibil.

Datorită caracteristicilor de funcţionare a motoarelor diesel într-o gamă largă de regimuri de sarcini şi turaţii, optimizarea regimului funcţional este dificilă. Se poate recomanda evitarea funcţionării îndelungate în regim de mers în gol sau cu accelerări bruşte. Pentru scăderea emisiilor poluante se determină caracteristicile emisiilor funcţie de sarcină şi turaţie care, corelate cu caracteristicile de consum de combustibil trasate în aceleaşi coordonate, stau la baza alegerii curbelor de utilizare a puterii; caracteristicile amintite sunt utilizate la elaborarea programelor de reglare automată a regimurilor de funcţionare, la alegerea treptei de viteza, pentru delimitarea zonelor în care se interzice funcţionarea motorului din considerente ecologice.

Figura 1. Influenţa calităţii amestecului şi a sarcinii asupra emisiei de fum

Indicele de fum, [g/kg], la mers în gol, sarcini şi turaţii mici creşte (b) deşi există rezerve mari de oxigen, ceea ce se explică prin temperatura redusă. La sarcini mari, temperatura ridicată acţionează favorabil dar rezervele de oxi¬gen sunt insuficiente.