Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off...
Transcript of Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off...
![Page 1: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Egzoz Gazları Emisyonu
Prof.Dr. Cem Soruşbay
Bölüm 6
Emisyonların Kontrolu
İstanbul Teknik Üniversitesi – Otomotiv Laboratuvarı
Taşıtlardan Kaynaklanan Emisyonlar
Egzoz gazları
Buharlaşma yoluyla atmosfere atılan HC’lar
Yakıt deposu
Karbüratör
Karter havalandırmasından atılan kirleticiler
![Page 2: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Benzin Buharı Toplama Sistemi
Benzin Buharı Toplama Sistemi
![Page 3: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Karter Havalandırma
Doğrudan Atmosfere Açılan Sistem
Doğrudan Atmosfere Açılan Sistem
Karter Havalandırma
Pozitif Karter Havalandırma Sistemi
![Page 4: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Pozitif Karter Havalandırma Sistemi
Debi ayar supabı
Hava Filtresi Üzerinden Havalandırma
![Page 5: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/5.jpg)
5
İkili Sistem
İkili sistem – Düşük hızlarda DAS üzerinden havalandırma,
dönme sayısı artığında diğer sistemin de devreye girmesi
Egzoz Gazı Sıcaklıkları
Buji Ateşlemeli Motorlar (Benzin Motorları)
Ortalama 400 – 600o C
Boşta çalışma koşullarında 300 – 400o C
Tam yükte 900o C
Yanma odası sıcaklıkları, supap açıldığında 200 – 300o C daha yüksek
Sıkıştırmalı Ateşlemeli Motorlar (Diesel Motorları
Ortalama 200 – 500o C
Genişleme oranının yüksek olması nedeniyle gazlar soğumakta
![Page 6: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Egzoz Gazı Sıcaklıkları
Egzoz Çıkış Değerleri
CO2 stabil – yaklaşık 13%
H2O artıyor - buharlaştıkça
Hız kesme durumunda, yakıt kesiliyor (Fuel cut-off) ve CO2 azalıyor
Taşıt sürüş koşullarının egzoz çıkış
değerlerine anlık etkisi
![Page 7: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Egzoz Gazı Sıcaklıkları
Egzoz Emisyonları - CO
![Page 8: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Egzoz Emisyonları - HC
Egzoz Emisyonları - NOx
![Page 9: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Emisyonların Kontrolu
Yanma ile ilgili önlemler:
EGR (Exhaust gas recirculation)
Su ve Alkol püskürtme
Egzoz sistemindeki önlemler:
Termal reaktörler
Katalitik dönüştürücüler
Tutucular ve filtreler
EGR Donanımı
![Page 10: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Aşırı Doldurma ve EGR Donanımı
turbocharged engines
200026
-06
EGR cooler
EGR
valve
Air
filter
Intake manifold
Air
/ A
ir In
terc
oo
ler
Engine
Exhaust manifold
Particulate
trap
NOx sensorp sensor
EGR Kontrolu
![Page 11: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/11.jpg)
11
EGR’nin Emisyonlara Etkisi
Düşük Sıcaklıkta Yanma
Yüksek EGR Oranı
etkileri
(Kaynak : Wagner, SAE Paper No.2003-01-0262)
![Page 12: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Düşük Sıcaklıkta Yanma
Emisyon Azaltıcı Donanımlar
Termal Reaktörler
Require high temperatures,
oxygen availability,
sufficient time for reactions.
Used for oxidation of CO and HC
Rich mixture + O2 supplement : CO oxidation in exhaust system increases T, but fuel consumption also increases.
Lean mixture + late ignition : high exhaust temperatures, but loss in power output
![Page 13: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/13.jpg)
13
İTÜ Otomotiv Laboratuvarı
Katalitik Dönüştürücü
İTÜ Otomotiv Laboratuvarı
Katalitik Dönüştürücü
![Page 14: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/14.jpg)
14
İTÜ Otomotiv Laboratuvarı
Katalitik Dönüştürücü
İTÜ Otomotiv Laboratuvarı
Katalitik Dönüştürücü
![Page 15: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/15.jpg)
15
HC ve CO oksidasyonu
NOx dönüşümü
Her üç-bileşeni birlikte azaltan sistem (Three-way catalyst)
Katalitik Dönüştürücü
Katalitik Dönüştürücü
![Page 16: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/16.jpg)
16
İTÜ Otomotiv Laboratuvarı
Seramik Taşıyıcı Matris
Küresel Tanecikli Katalizör
![Page 17: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/17.jpg)
17
İTÜ Otomotiv Laboratuvarı
Katalitik Dönüştürücü
Giriş Çıkış
Katalitik Dönüştürücü
![Page 18: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Lamda (O2) Sensörü
Lamda (O2) Sensörü
![Page 19: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Lamda (O2) Sensörü
Katalitik Dönüştürücü
![Page 20: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/20.jpg)
20
CmHn + [m+n/4] O2 m CO2 + n/2 H2O (1)
CO + ½ O2 CO2 (2)
H2 + ½ O2 H2O (3)
CO + NO ½ N2 + CO2 (4)
CmHn + 2 [m+n/4] NO [m+n/4] N2 + n/2 H2O + m CO2 (5)
H2 + NO ½ N2 + H2O (6)
SO2 + ½ O2 SO3 (7)
5/2 H2 + NO NH3 + H2O (8)
SO2 + 3 H2 H2S + 2 H2O (9)
NH3 + CH4 HCN + 3 H2 (10)
CO + H2O CO2 + H2 (11)
CHn + 2 H2O CO2 + [2+n/2] H2 (12)
Reaksiyonlar
Reaksiyonlar
CO + ½ O2 CO2 (2)
CO + NO ½ N2 + CO2 (4)
Fakir karışımlarda (2) numaralı reaksiyon etkin - O2 mevcut
CO’nun oksidasyonu gerçekleşiyor ve (4) numaralı reaksiyon için
Yeterli CO kalmıyor
CO + H2O CO2 + H2 (11)
CHn + 2 H2O CO2 + [2+n/2] H2 (12)
Zengin karışımlarda (11) ve (12) numaralı reaksiyonların
hızlı gerçekleşmesi gerekiyor.
![Page 21: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Egzoz Gazlarının Kontrolu – HFK Etkisi
Katalizörler – Soy Metaller
![Page 22: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Katalizörler – Soy Metaller
Dizel motorları
Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin
sağlandığı sıcaklık
Catalyst window – sıcaklık artşı ile dönüşüm
verimi düşüşü , örneğin SCR
Sıcaklığın Dönüşüme Etkisi
![Page 23: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Dönüşüm Verimi
Dönüşüm Verimi
![Page 24: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Soy Metaller - Dönüşüm Verimi
HC Tutucu Katalizör (HC Trap)
![Page 25: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/25.jpg)
25
HC Tutucu Katalizör – Ara Tabaka Yapısı
HC Tutucu Katalizör
![Page 26: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Lean NOx
Trap
Reductant HC
Added
Reductant
Urea
Oxidation Catalyst
Diesel
Particulate Filter
+Selective
Catalytic
Reduction
Less
PM
Lower
NOx
Less
PM
Lower
NOx
Exhaust
PM
Exhaust NOx
Exhaust
PM
Exhaust NOx
Diesel Emisyon Kontrol Donanımları
Partikül Filtresi
![Page 27: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Partikül Filtresi
PIMIPol
Pilot injectionMain injectionPost Injection
Injector
Crank angle0° 180°
Ne
ed
le lift
Cylin
de
rp
ressu
re
Common Rail Yakıt Donanımı
![Page 28: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Late post inj.for HC production
(increase ofexhaust temp.)
Maininjection
Coupledpost injection
(soot reduction)
„Split main“for stable
rich operation(storage cat.)
Pilot injectionfor
noise reduction
Common Rail Yakıt Donanımı
LNT (Lean NOx Trap)
Fakir karışımla çalışmada Zengin Karışımla çalışmada
NOx depolanıyor N2’ye dönüştürülüyor
![Page 29: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/29.jpg)
29
LNT (Lean NOx Trap)
LNT (Lean NOx Trap)
![Page 30: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/30.jpg)
30
sDPF – Seçici Diesel Parçacık Filtresi
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 31: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/31.jpg)
31
SCR – Selective Catalytic Reduction
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 32: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/32.jpg)
32
SCR – Selective Catalytic Reduction
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 33: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/33.jpg)
33
SCR – Selective Catalytic Reduction
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 34: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/34.jpg)
34
DeNOx Çalışma Prensibi ve Kazançlar
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 35: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/35.jpg)
35
SCR NOx İndirgeme Prensibi
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 36: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/36.jpg)
36
SCR – Selective Catalytic Reduction
SCR – Selective Catalytic Reduction
![Page 37: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/37.jpg)
37
SCR – Selective Catalytic Reduction
SCR Donanımı Etkisi
![Page 38: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Real-World Exhaust Emissions
(Source : International Council on Clean Transportation, 2015)
Gasoline Direct Injection Engines
(Source : Freeland et al., FISITA, 2013)
NEDC test Residency Points
shift up for
downsized GDI engine
o 2.4 liter , V6 engine
• 1.2 liter , I3 engine
![Page 39: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/39.jpg)
39
CO2 Azaltım Yöntemleri
Yakıt Tüketimi Azaltım Yöntemleri
![Page 40: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Düşük Sıcaklıkta Yanma
Diesel Enginemajor pollutants areNOx and PM
There is a trade – offbetween these emissions
(Source: Akihama, SAE
Advanced Combustion Concepts
(Source : Ulas, PhD Thesis, TU Eindhoven, 2013)
![Page 41: Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu · Katalizörler –Soy Metaller Dizel motorları Light off temperature - %50 dönüşüm veriminin sağlandığı sıcaklık Catalyst window –sıcaklık](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040808/5e4cd4fb748db360934afac2/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Alternatif Motorlar