Termo- och Fluiddynamik Förbränningsmotorer och miljö Sven Andersson Termo- och Fluiddynamik Chalmers, Göteborg

Miljöproblem = Emissioner/Avgaser? Förbränningsmotorer kan orsaka många miljöproblem: - Emissioner till atmosfären - Läckage/Spill till marken - Avloppsvatten - Buller - Avfallsprodukter Dessutom – rening kan innebära att ett problem överförs till ett annat, t.ex. kan rening av NOx med hjälp av en katalysator leda till utsläpp av N2O (lustgas).

Luftföroreningar/Emissioner Föroreningar produceras - som en följd av förbränning, och/eller - som en följd av bränsleegenskaper.   Vissa är reglerade, andra inte:   Reglerade: CO, HC, partiklar (sot), NOx, SO2, (aldehyder)   Icke reglerade: CO2, N2O, metaller

Emissioner från förbränning Förbränning: Reaktion mellan bränsle och oxidant som ger produkter och värme. CxHy +  (O2+3.77N2)  CO2+H2O + (-1) O2+ 3.77N2 (>1)   CxHyOzSsNn +  (O2+3.77N2)  CO2+ H2O +  3.77N2 + CO + HC + PM/sot + NOx + SO2 (emissioner!) (Men CO2!?!? Emission eller inte?)

Lokala/Regionala/Globala Skala Avstånd från källa Problem (exempel) Lokal 0 - 1 km Partiklar, sot Regional 0 - 100 km Försurning, marknära ozon Global ”Hela jorden” Växthuseffekt, ozonhål

Tre-vägs-katalysator ”Tre-vägs”-katalys innebär att man samtidigt eliminerar tre reglerade emissioner: - CO - HC - NOx När luft/bränsle-blandningen som strömmar in cylindern hålls vid stökiometriska förhållanden så kan man använda trevägskatalysatorn för att så gott som fullständigt eliminera alla tre föroreningar. Att rätt blandning upprätthålls styrs med hjälp av ett slutet reglersystem och en syresensor (-sond) som styr bränsleinsprutningen.

Förgiftning av katalysatorn Katalysatorer är känsliga för vissa ämnen som kan deaktivera den katalytiska ytan (förgiftning). Ämnen som kan ha denna effekt är bly, svavel och halogener i bränslet och fosfor, kalcium, zink och bor i smörjoljan.

Diesel emission standards

Nanoparticles

Diesel engine particle filter

Framtiden Bensinmotorn ren men dålig verkningsgrad Dieselmotorn bra verkningsgrad men släpper ut en del Utveckling krävs/pågår för att förbättra motorernas egenskaper, bl.a. för att ny teknologi (som hybridfordon, bränsleceller) lovar låga emissioner. Och detta driver lag-stiftning och därmed utveckling.

ACEA Development