LABORATORIUM OCHRONY ŚRODOWISKA
Imię i nazwisko:			Specjalność: Silniki Spalinowe	Semestr: VI	Grupa: 2
Nr ćw.: 10.13	Temat ćwiczenia: Wpływ utleniającego reaktora katalitycznego na emisję silnika ZS	Nazwisko prowadzącego: mgr inż. J. Markowski		Data wyk. ćw.: 19.06.2006	Ocena:

1. Szkic stanowiska badawczego

1 - badany silnik, 2 - płyta fundamentowa, 3 - lawa fundamentowa, 4 - rowki do mocowania, 5 - przekładki, 6 - wspornik, 7 - hamulec, 8 - wał z przegubami, 9 - osłona wału, 10 - miernica paliwa, 11 - układ wydechowy, 12 - wlot instalacji nawiewnej, 13 - wlot instalacji wywiewnej, 14 - dźwignia sterowania silnikiem 15 - przyciski sterowania hamulcem, 16 - miernik momentu obrotowego i prędkości obrotowej, 17 - układ chłodzenia

2. Dane silnika:

Nazwa: Andoria 4CT90 Liczba cylindrów: i= 4

Rodzaj zapłonu: ZS Pojemność skokowa: V_ss=2417 cm³

Rodzaj zasilania: wtrysk pośredni Stopień sprężania: = 20,6

Rodzaj pracy: 4-suwowy Prędkość obrotowa biegu jałowego: n_min=800obr/min

Średnica cylindra: D=90 mm Moc znamionowa: N_e=66 kW/4100 obr/min

Skok tłoka: S=95 mm Maks. moment obrotowy: M_o=195 Nm/2500 obr/min

Wtrysk paliwa: pośredni Rodzaj komory: wirowa (RICARDO COMET VB)

3. Wstęp teoretyczny

Główne związki toksyczne emitowane przez silnik o zapłonie samoczynnym to:

- tlenki azotu NO_x

Tlenki azotu powstają w obszarach komory spalania o wysokiej temperaturze oraz o dużym nadmiarze powietrza. Spośród wielu związków tlenu i azotu największą rolę w toksyczności spalin odgrywa tlenek azotu NO. Ilość powstającego tlenku azotu zależy przede wszystkim od ilości wolnego tlenu, przyrostu temperatury oraz najwyższej temperatury w procesie spalania. Największe ilości tlenków azotu występują w spalinach przy współczynniku nadmiaru powietrza, dla którego sprawność spalania osiąga największe wartości.

Zmniejszenie emisji tlenków azotu uzyskuje się przez ograniczenie szybkości wydzielania ciepła, spalanie mieszanin bogatych w paliwo, intensywne wewnętrzne chłodzenie komory spalania oraz recyrkulację spalin.

- cząstki stałe

Cząstki stałe są to przede wszystkim związki węglowodorów osadzone na cząsteczkach sadzy.

- tlenek węgla CO

Tlenek węgla powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla, a więc w obszarach komory o niedostatecznej ilości tlenu, zwykle przy λ<1. Ponadto powstawaniu CO sprzyja niedostateczne rozpylenie i odparowanie paliwa, niedostateczne wymieszanie (zawirowanie) powietrza z paliwem oraz stosun­kowo niska temperatura procesu spalania. W silnikach o zapłonie samoczynnym wydzielanie tlenku węgla przebiega zwykle równolegle do tworzenia się sadzy. Zapobiega się jego powstawaniu głównie przez doprowadzenie dostatecznej ilości tlenu potrzebnej do procesu spalania i przez utrzymanie właściwych parametrów tego procesu.

- węglowodory

Węglowodory znajdujące się w spalinach pochodzą z dwóch źródeł, a mianowicie:

• z niecałkowitego lub częściowego spalania paliwa, które w postaci par wchodzi w skład spalin,

• z częściowego rozpadu w reakcjach łańcuchowych w procesie spalania frakcji węglowodorów występujących w paliwie.

Niedomiar tlenu prowadzi najczęściej do emisji węglowodorów wówczas, gdy lokalnie występuje zbyt niska temperatura utrudniająca powstawanie sadzy (bezpośrednie sąsiedztwo ścianek komory spalania i tulei cylindrowej).

- dwutlenek węgla (nie jest to związek toksyczny, jednak także dązy się do ograniczenia jego emisji)

Powoduje zmiany w składzie atmosfery, zakłócając pewną równowagę, i przede wszystkim jest przyczyną powstawania efektu cieplar­nianego

4.Metodyka badań

Podczas tego ćwiczenia dokonaliśmy pomiaru emisji tlenków azotu, tlenku węgla oraz dwutlenku węgla w funkcji czasu. Pierwszy odczyt był dla wyłączonego silnika, a kolejnych dokonywaliśmy przy włączonym silniku, co około 10 sekund.

5. Wyniki pomiarów i obliczeń

Początkowa temperatura oleju: 24^oC

Końcowa temperatura oleju: 80^oC

Lp.	czas [s]	Nox [ppm]	CO [ppm]	CO2 [%]
1	1	4	1	1,5
2	10	20	227	8,6
3	20	85	1055	13,8
4	30	123	497	12,3
5	40	134	364	12
6	50	137	296	11,9
7	60	137	250	11,8
8	70	139	225	11,8
9	80	144	166	11,7
10	90	143	128	11,4
11	100	145	107	11,4
12	110	147	93	11,3
13	120	151	80	11,2
14	130	149	72	11,1
15	140	152	67	11
16	150	155	63	11
17	160	158	57	11,1
18	170	157	55	11,2
19	180	160	53	11
20	190	160	54	10,9
21	200	157	56	10,9

5. Wnioski

Analizując otrzymane wyniki, łatwo można zauważyć, że w początkowym okresie emisja wszystkich badanych składników spalin jest wysoka, a następnie wraz z rozgrzewaniem się silnika i reaktora katalitycznego emisja spada, by na końcu ustabilizować się na stałym, o wiele niższym niż na początku poziomie. Pokazuje to jak duży jest wpływ reaktora katalitycznego na emisję związków toksycznych spalin, oraz jak duże znaczenie dla jego prawidłowej pracy mają odpowiednie warunki (temperatura).

---