INFLUENTA COMBUSTIBILULUI ASUPRA EMISIILOR POLUANTE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

INFLUENTA COMBUSTIBILULUI ASUPRA EMISIILOR POLUANTE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

Studii efectuate de diverse institutii de cercetare, producatori de motoare diesel, cat si de specialistii din industria petrochimica au relevat influenta compozitiei combustibililor diesel asupra emisiilor poluante. Cercetarile s-au desfasurat de cele mai multe ori separat, iar conditiile particulare pentru fiecare test au dus la obtinerea unor rezultate comparabile numai din punct de vedere calitativ. Problema gasirii compozitiei optime a combustibilului este dificila datorita :

variatiei mari a comportamentului motoarelor la schimbarea calitatii combustibilului

interdependentei diferitelor variabile ale combustibilului;

rezultatelor, adesea contradictorii, ale multor studii din acest domeniu.

Exista cel putin trei avantaje in folosirea unor combustibili mai curati : mai intai, combustibilii mai curati pot fi folositi la toate motoarele diesel, chiar si la cele mai vechi, apoi, reducerea semnificativa a particulelor si de asemenea reducerea emisiilor ca urmare a posttratarii din instalatia de evacuare.

Definirea larga a motorinei auto ca fiind amestecul de hidrocarburi care rezulta din distilarea petrolului in procesul de rafinare la temperaturi cuprinse intre 170 si 370 C a dus la variatii importante ale proprietatilor de baza,care au o influenta considerabila la formarea emisiilor.

Principalele proprietati ale combustibililor, care influenteaza semnificativ emisiile sunt : densitatea, cifra cetanica, continutul de aromate, continutul de sulf, curba de distilare, viscozitatea, ca si aditivarea; multe dintre aceste proprietati sunt cuplate, fiind dificila studierea efectului fiecareia.

CERCETARI IN DOMENIU

Preocupari de studiere a potentialului de reducere a emisiilor poluante prin modificari aduse combustibilului au avut o serie de firme constructoare de autovehicule si motoare, precum si institute de cercetari din domeniul petrochimic. In cele ce urmeaza sunt prezentate succint atat obiectul cat si rezultatele cercetarilor desfasurate; s-a preferat ilustrarea fiecarei cercetari in parte, pentru ca rezultatele nu au fost intotdeauna convergente, ceea ce inseamna ca specificitatea testarii ( tipul motorului, ciclul de incercari utilizat ) a avut o influenta semnificativa asupra corelatiei caracteristica combustibilului emisii poluante.

Studiul specialistilor suedezi [1] a urmarit sa identifice existenta unei legaturi cuantificabile intre variabilele combustibilului si emisiile poluante.

Cercetarile au urmarit comportarea a 8 combustibili diferiti in motoarele diesel ale unui autobuz urban Scania si al unui autocamion Volvo, care au fost incercate pe un sasiu dinamometric, dupa trei cicluri de incercare: ciclul pentru autobuze, ciclul cu 13 trepte si ciclul tranzitoriu US EPA. S-au masurat atat emisiile legiferate cat si cele nelegiferate. Concluziile studiului au relevat urmatoarele idei :

Combustibilii diesel reformulati sunt avantajosi din punct de vedere al emisiilor poluante.

Principalii parametri semnificativi ai combustibilului sunt: densitatea, temperatura de distilare a 90% din volum, temperatura finala de distilare, caldura specifica, continutul de aromate (A), continutul de sulf si continutul de hidrocarburi aromatice policiclice (PAH).

Continutul de PAH din gazele arse este proportional cu PAH din combustibil.

Continutul de sulf nu are efecte asupra componentelor gazoase, ci numai asupra particulelor.

Combustibilii mai usori sunt mai avantajosi din punct de vedere al emisiilor decat cei grei.

In fig. 1 este ilustrata contributia fiecarui parametru asupra emisiilor; barele din partea de sus a figurii arata ca la o crestere a parametrului respectiv, emisiile cresc si ele; barele din partea de jos arata o dependenta inversa. Se observa ca emisiile poluante scad o data cu cresterea CC si a T₁₀ si o data cu scaderea densitatii, A %, T₉₀ si a temperaturii finale de distilare.

Fig. 1. Contributia caracteristicilor combustibilului asupra emisiilor.

Institutul francez de cercetari petrochimice 2] a studiat efectele desulfurarii motorinelor asupra emisiilor poluante ale motoarelor diesel. Calitatea motorinei depinde de calitatea petrolului din care este extrasa. Rezervele de petrol din Orientul Mijlociu ( 2 / 3 din rezervele mondiale ) au de regula 2% sulf, foarte rar sub 1%.

In fig.2 sunt infatisate procentele de sulf din principalele zacaminte petroliere ale lumii.

Fig. 2. Procentele de sulf si densitatea principalelor zacaminte petroliere.

Se observa ca este necesar sa se aplice procedee de desulfurare in rafinarii. Desulfurarea are influente asupra celorlalte caracteristici ale combustibilului.

In continutului total de aromate nu apar deosebiri, dar s-a observat o diminuare a aromaticelor superioare ( diaromatice si triaromatice ) si o crestere a monoaromatelor.

^{Fig.3. Relatia intre CC si emisiile poluante.}

In cazul in care parametrii procesului de hidrotratare sunt mai intensi, monoaromatele se transforma in naftene si asfel, dupa desulfurare, scad densitatea, viscozitatea si punctul final de distilare. Aceasta scadere a aromatelor duce la cresterea cifrei cetanice, care poate atinge valoarea de 65. Pentru m.a.c. fara catalizatori de oxidare, studiile arata existenta unei relatii intre CC si emisiile poluante ( fig. 3 ). In cazul m.a.c. cu catalizatori de oxidare, CO se transforma in CO₂ in proportie de 90 % la 220 C, indiferent de continutul de sulf din combustibil. Totusi, reducerea continutului de sulf duce la scaderea temperaturii de aprindere a catalizatorului si reduce durata sa de inactivitate in situatia pornirii la rece. Reducerea continutului de sulf de la 0,3 % la 0,05 % duce la un castig de 10% a eficientei fata de eficienta considerata ca referinta, masurata la 220 C. Fara catalizator, continutul de HC este practic constant, nu variaza cu continutul de sulf. Desulfurarea nu are nici un efect asupra emisiilor de NO_x .

Asupra particulelor efectul este complex: pentru o temperatura a gazelor arse sub 300 C, catalizatorul de oxidare provoaca o reducere de 30% a particulelor; peste 300 C, se inregistreaza formarea sulfatilor, cu intensitatea crescand cu temperatura. Acest fenomen mascheaza activitatea oxidanta a catalizatorului asupra SOF. Acest lucru se traduce fie prin o stagnare a masei de particule pentru un continut de sulf de 0,05%, fie printr-o crestere a particulelor pentru continuturi de sulf mai mari.

In plus, desulfurarea motorinei de la 0,3% la 0,05% duce la scaderea temperaturii de amorsare a catalizatorului cu 20 C pentru CO si, respectiv, 35 C pentru HC, ( fig. 4

^{Fig. 4. Scaderea temperaturii de amorsare a catalizatorului}

^{cu desulfurarea motorinei.}

Aceste consideratii trebuie interpretate in cadrul legislativ existent, care genereaza urmatoarele doua situatii :

pentru autovehicule usoare (autoturisme, autoutilitare), in 95% din timpul de functionare, temperaturile gazelor arse sunt inferioare valorii de 300 C ; reducerea temperaturii de amorsare a catalizatorului esteun avantaj pentru eficienta acestuia

pentru autovehicule grele care au temperatura gazelor arse peste 300 C (in cursul ciclului cuprins in Reg.CEE nr.49), evitarea cresterii particulelor prin formarea sulfatilor este obiectivul principal urmarit prin reducerea sulfului la 0,05 %.

Cercetari pe aceeasi tema au fost facute si in Romania, la institutul pentru cercetari petroliere I.CE.R.P. Ploiesti [ 3,4 ]. S-au studiat motorinele, masurandu-se emisiile de fum ale unor motoare diesel; s-au obtinut concluziile :

Cresterea viscozitatii si a densitatii ca si a temperaturii medii si finale de distilare determina o emisie crescuta de fum. Acesti factori nu sunt total independenti si studierea lor separata nu se poate face in mod riguros.

Cresterea continutului de sulf duce la marirea emisiei de fum.

Folosirea unor motorine de natura aromatica influenteaza in mod negativ desfasurarea arderii.

Prin adaugarea a 25% - 50% petrol s-a observat o reducere notabila a fumului.

Cercetari asupra aditivarii motorinelor au dus la reduceri importante ale emisiei de fum, prin utilizarea unor aditivi in proportie de 0,8 - 1%. Cele mai bune rezultate s-au obtinut cu aditivul Lubrizol 565 care, adaugat in proportie de 1%, a dus la reducerea fumului cu 35%. O comportare buna a avut si pachetul de aditivi AF, cu 8 aditivi (AF42, AF40), precum si seturile pe baza de bariu (AF712, AF2, AF114) si calciu (AF612, AF615, AF213). Probe de exploatare in trafic urban cu motorina aditivata cu 0,25 % AF42 au condus la reduceri de fum de 25 - 42 %, fara depuneri de aditiv in injectoare.

Studii efectate de firma americana Chevron [ 5 ] au urmarit stabilirea marimilor specifice combustibililor diesel care afecteaza emisiile de particule la motoarele grele. Obiectivele acestui experiment au fost :

identificarea celor mai importante proprietati ale combustibilului care influenteaza particulele si cuantificarea efectelor acestor proprietati;

determinarea efectelor acestor proprietati asupra compozitiei particulelor.

Incercarile au cuprins studiul a 42 de combustibili experimentali si 155 teste de functionare pe motoare si au dus la determinarea a trei marimi considerate cu buna aproximatie independente, care influenteaza esential emisia de particule: continutul de sulf ( S% ), continutul de hidrocarburi aromatice ( A% ) si temperatura de distilare a 90% din volum ( T ). S-au determinat o serie de corelatii, cum ar fi corelatia dintre T₉₀ si viscozitatea combustibilului ca si cea dintre densitate si continutul de aromate A %.

Ciclul de functionare a cuprins trei regimuri: regimul de sarcina si turatie minima stabila, regimul de croaziera 45% din sarcina si regimul de putere la 85% din sarcina, la turatia nominala. Motorul utilizat a fost tip Cummins NTC 290, motor diesel cu injectie directa, supraalimentat, de 14 litri. Metoda de masurare a particulelor respecta procedura descrisa in Reg.CEE nr.49.02 (determinare gravimetrica prin cantarirea unor filtre de teflon dupa trecerea gazelor arse diluate intr-un tunel de dilutie).

Analiza statistica a rezultatelor a urmarit stabilirea unor regresii lineare de tipul :

PT [ g / kWh ] = a ( % A ) + b ( T₉₀ ) + c ( % S ) + d, cu a, b, c, d - coeficienti de regresie.

Pentru fiecare regim s-a determinat coeficientii de regresie respectivi si gradul de incredere care indica masura in care intervine variabilitatea rezultatelor fata de valorile determinate prin regresie. De exemplu, un grad de incredere de 91 % inseamna ca 91 % din variatia particulelor se datoreaza variatiei marimilor A %, T₉₀ si S %. Pentru regimul de croaziera mai sus definit, curba de regresie are ecuatia :

PT = 1,805 ( A ) + 5,604 ( T₉₀ ) + 5,190 ( S ) + 4,019

Pornind de la aceasta ecuatie se poate calcula efectul variatiei fiecarui parametru independent. Spre exemplu, considerand compozitia tipica a unei motorine americane  ( A = 30 %, T₉₀ = 316 C, S = 0,4% ) s-au modificat parametrii in limitele posibile dictate de tehnologia chimica ( A = 10 %, T₉₀ = 260 C, S = 0,05% ). Modificarea secventiala a acestor parametri a condus la scaderea emisiei de particule in urmatorul mod: reducerea sulfului a contribuit cu 36%, reducerea aromaticelor cu 16%, iar reducerea temperaturii de distilare cu 8%.

Figura 5 ilustreaza parametric aceste corelatii. Liniile continue reprezinta T₉₀ = 316 C. Liniile intrerupte corespund T₉₀ = 260 C. Cele doua oblice superioare corespund lui A = 50%, urmatoarele doua lui A = 30% si ultimele doua lui A = 10%. Pornind de la o compozitie tipica a combustibilului, cu T₉₀ = 316 C, A = 30%, S = 0,4%, se poate urmari secvential efectul modificarilor asupra combustibilului; reducerea sulfului de la 0,4% la 0,05% conduce la o scadere cu 36% a particulelor. Reducerea aromaticelor de la 30% la 10% provoaca o reducere suplimentara a particulelor de 16%, iar reducerea T₉₀ cu 56% produce o descrestere suplimentara a particulelor cu inca 8%.

Concluziile cercetarii au fost urmatoarele :

Principalii factori care afecteaza emisia de particule sunt S%, A% si T₉₀ .

Continutul de aromate si volatilitatea afecteaza in primul rand fractiunea carbonoasa a particulelor; continutul de sulf determina cantitatea de sulfati formata si aceasta influenteaza fractiunea organica solubila ( SOF ) si apa legata de sulfati colectata ca particule.

Continutul de sulf este factorul dominant care influenteaza particulele la regimurile de croaziera si de putere, dar este mai putin semnificativ la regimul minim stabil. Emisia de particule este aproape insensibila la variatia A% si T₉₀ la acest regim.

Emisia de SOF variaza puternic cu regimul motorului ; variatiile SOF, datorita variatiei A% si T₉₀ sunt mici la regimul de croaziera si de putere, dar mari la regimul minim stabil.

Fig. 5 Influenta S %, A % si T₉₀ asupra emisiei de particule.

Firmele BMW si Shell ] si-au propus sa studieze dependentele dintre proprietatile combustibilului si emisiile poluante, dezvoltand un program comun de cercetare, care a cuprins studierea a 4 grupe de combustibili, in total 19 tipuri, la care s-a urmarit variatia valorilor de referinta importante, independent una de alta, stabilindu-se o dependenta lineara intre densitate si continutul de aromate.

Programul de incercare a cuprins procedeele de testare consacrate, testul european corespunzator CEE-15.04 si testul american FTP-75 pentru determinarea HC, CO, NO_x, PT. S-au masurat, in plus, consumul de combustibil si puterea dezvoltata. Motorul folosit a fost de tipul BMW 524 td, echipat cu reglaj electronic al injectiei. Rezultatele incercarilor arata efectul CC asupra emisiilor poluante, observandu-se scaderea HC, CO, PT la cresterea CC si mentinerea relativ constanta a emisiei de NO_x, in testele FTP-75 si CEE-15.04.

Ridicarea artificiala a CC prin aditivare are aceleasi efecte asupra emisiilor ca si ridicarea naturala a . Influenta curbei de distilare asupra emisiei de particule este aratata in tabelul 1, observandu-se ca particulele scad cu scaderea T₁₀.

Tabelul 1

Continutul de sulf influenteaza semnificativ emisia de particule, mai ales la reduceri ale acestuia in domeniul 0,32 - 0,2.Reducerea in continuare in intervalul 0,2 - 0,06 nu mai are acelasi efect considerabil de scadere a particulelor. Influenta continutului de aromate asupra particulelor este semnificativa in ambele teste, observandu-se scaderi importante ale particulelor o data cu reducerea procentului de compusi aromatici.

Fiindca valorile de referinta ale combustibilului sunt complex legate unele de altele, nu se pot scoate explicit influente singulare, elaborandu-se ecuatii empirice .

Una dintre cele mai utilizate relatii empirice este :

PT = A B CC + C T₁₀

in care s-au considerat ca variabile determinante CC si T₁₀; constantele A, B, C depind de tipul motorului si de ciclul de incercare, ele avand urmatoarele valori pentru conditiile precizate ( fig.6) :

PT ( CEE ) = CC + T₁₀

PT ( FTP ) = CC + T₁₀ .

Se poate neglija influenta continutului de aromate datorita dependentei indirecte a acestuia de CC si T₁₀ .

Se poate deci decela influenta variatiei fiecarui parametru in parte asupra particulelor constatandu-se, pentru combustibilii exemplificati, urmatoarele :

cresterea CC de la 50 la 57 unitati duce la scaderea PT cu 20 %

cresterea volatilitatii combustibilului in limite acceptabile duce la scaderea PT cu 30%;

reducerea sulfului de la 0,3% la 0,2% duce la scaderea PT cu 10% .

In concluzie, un combustibil cu CC mare, cu S% = 0 si A% = 0 duce la o reducere a particulelor cu 50%, in raport cu combustibilul de referinta, dar el deocamdata nu se poate produce in cantitati industriale.

Fig. 6. Verificarea dependentei ( cvasi- ) liniare de CC si T₁₀ a emisiei de particule.

In fig. 7 [8] sunt reprezentate emisiile relative de CO₂ functie de costul de productie. Se observa ca motorina este singurul combustibil situat in patratul 1 x 1 al graficului, ceea ce inseamna ca, fata de benzina, atat emisia de CO₂ , cat si pretul sunt mai mici, toti ceilalti combustibili sau forme de energie au costurile si emisiile de CO₂ mai mari.

Fig.7 Emisiile relative de CO₂ functie de costul de productie:

benzina; 2 motorina; 3 gaze petroliere lichefiate ( LPG ); 4 gaze naturale comprimate (CNG) pt. m.a.c.; 5 ( CNG ) pentru m.a.s.; 6 diesel - gaz; 7 metanol pentru m.a.s. ; 8 metanol pentru m.a.c.; 9 emulsie carbune - petrol; 10 combustibil din gaz natural; 11 actionare electrica (generator cu gaz); 12 combustibil naval; 13 combustibil din carbune; 14 actionare electrica (generator cu carbune) ; 15 hidrogen (din gaz); 16 hidrogen (din carbune); 17 etanol din biomasa; 18 actionare electrica (cu energie nucleara); 19 hidrogen (obtinut cu energie nucleara).

Sunt interesante masurile de reducere a dispersiei emisiilor care vizeaza :

ridicarea exactitatii si flexibilitatii de reglare a injectiei functie de conditiile de functionare ale motorului ( in principiu, prin reglarea electronica a injectiei );

considerarea influentei proprietatilor combustibilului care variaza cu parametrii motorului si pentru care se preconizeaza dezvoltarea unor senzori.

Pentru compensarea oscilatiilor de densitate, se poate folosi o sonda lambda, plasata in gazele de evacuare, care poate controla continutul de oxigen care sa nu scada sub o anumita valoare. Pentru compensarea oscilatiilor CC se poate folosi un senzor de presiune in locul senzorului de stabilire a inceputului de injectie care sa aprecieze evolutia arderii corelat cu CC.

Pentru reducerea sulfului trebuie construite in urmatorii 3 - 5 ani instalatii suplimentare in procesul de producere a motorinei, care necesita investitii la nivel european de 3 miliarde de dolari, ceea ce inseamna o cresterea a pretului cu 0,02 DM pe litrul de motorina.

Firmele Shell, MAN si Steyr, special pentru motoarele de autovehicule rutiere, -au facut cercetari, [ 9 ] urmarindu-se comportamentul a 5 tipuri de combustibil. Acesti combustibili au fost comparati cu un combustibil considerat ca referinta, avand CC = 53 si S% = 0,16. Modificarile aduse au afectat CC (atat prin crestere naturala cat si prin aditivare), curba de distilare, continutul de aromate si de sulf.

Cercetarile au aratat ca, la combustibilii uzuali, fiecare parametru al combustibilului este, in mare masura, corelat cu ceilalti. De aceea, cercetarea a urmarit separarea efectelor fiecarui parametru prin obtinerea experimentala a unor combustibili speciali, cu parametri extremi, care nu se pot obtine in mod firesc in procesul de distilare a combustibilului obisnuit.

Astfel, tabelul 2 ilustreaza corelarea proprietatilor combustibilului, acceptandu-se ca exista o dependenta semnificativa a parametrilor pentru valori ale coeficientilor de corelare superioare lui 0,8. Se considera astfel ca parametri independenti CC, S %, A % si T₉₀.

Tabelul 2

Observatii : S-au evidentiat cu caractere aldine coeficientii peste 0,80, care marcheaza intercorelatiile mai importante. Pentru marimile puternic intercorelate (de exemplu, d si T ), influenta asupra tertilor este practic aceeasi ( marcata, respectiv, cu linii pe cele doua trasee cu coeficienti de valori asemanatoare ), fiind tranzitiva.

Incercarile au fost efectuate pe un motor MAN tip D0826LF cu injectie directa (alezaj 108 mm, cursa 125 mm ) dupa prevederile Regulamentului CEE-ONU nr. 49 (ciclul cu 13 trepte).

Rezultatele incercarilor au relevat urmatoarele aspecte :

densitatea combustibilului este parametrul dominant pentru puterea motorului; la densitate mare este injectata o cantitate mare de combustibil si, implicit, de energie; o data cu cresterea densitatii creste si continutul de aromate si scade raportul H/C, ca si puterea calorica. Scaderea densitatii (cu 2,8%) duce la scaderea cu 3,1% a puterii dezvoltate in testul cu 13 trepte;

viscozitatea mare a combustibilului micsoreaza pierderile prin neetanseitati, dar are o influenta negativa asupra calitatii amestecului, controland marimea picaturii din jetul de combustibil, influenta care nu poate fi separata de temperaturile din curba de distilare;

marirea cifrei cetanice micsoreaza intarzierea la autoaprindere si duce la o ardere compacta, cu pierderi scazute de temperatura si o crestere masurabila de putere; in plus, cantitatea de combustibil injectata in perioada intarzierii la autoaprindere scade, ceea ce duce la o ardere lina, cu temperaturi mai mici si deci si emisii de NO_x mai scazute; cresterea CC duce la scaderea particulelor;

sulful existent in combustibil formeaza compusi gazosi ( SO₂ ) si solizi ( SO₄ ), care intra in alcatuirea particulelor; acesti sulfati sunt higroscopici si retin apa din gazele de evacuare in raportul constant apa / sulfati de 4 / 3.

Determinarile facute dupa testele cu 13 trepte, cu 8 trepte si dupa testul american tranzitoriu (U.S. Heavy Duty Transient Test) au reconfirmat urmatoarea relatie dintre sulfati si sulful din combustibil:

PT ( SO S

in care: PT reprezinta particulele sub forma de sulfati ( g / h );

S - "debitul" de sulf din combustibil ( g / h ).

Considerand si influenta masei molare, se observa ca sulful din combustibil se transforma in sulfati in proportie de 1,8 %.

Tinand seama de compozitia particulelor (carbon, hidrocarburi din ulei, hidrocarburi din combustibil si sulfati ) se observa ca:

particulele pot fi reduse in proportie de 20% prin micsorarea S% si cu 22% prin variatia altor parametri, a caror contributie individuala nu a putut fi determinata;

continutul total de aromate A% nu caracterizeaza complet emisiile de PT;

cercetari similare desfasurate pe un motor Steyr WD609e cu injectie indirecta, in aceleasi conditii, au aratat ca reducerea NO_x este mai pregnanta, in timp ce reducerea particulelor estemai putin semnificativa;

pornirea la rece este influentata de valoarea CC; cresterea CC duce la scaderea nelineara a timpului de pornire ( cand CC creste de la 53 la 55, se reduce timpul de pornire cu 4 secunde, iar o crestere in continuare a CC de la 55 la 63 mai reduce timpul de pornire cu inca 3 secunde ).

In concluzie, aceste cercetari au dus la urmatoarele rezultate:

Ridicarea CC duce la o imbunatatire a proprietatilor de pornire la rece, cat si a emisiilor produse in aceasta faza a functionarii; se reduce zgomotul, ca si NO_x si PT.

Continutul total de aromate nu are o influenta concludenta asupra emisiilor de particule; trebuie facute alte cercetari, pentru a lamuri influenta aromatelor, functie de numarul nucleelor care le compun.

Continutul de sulf influenteaza, prin emisiile de sulfat, emisiile de particule; prin trecerea la S% = 0,05 se realizeaza un compromis rezonabil intre constructorii de motoare, ecologisti si petrolisti, in scopul atingerii valorilor normelor in vigoare;

Trebuie considerate si procedeele tehnice de obtinere, pretul si disponibilitatea de procurare a acestor combustibili, ca si efectul global de crestere a emisiei de CO₂ in procesele de prelucrare.

Cercetari efectuate de firma Shell [ 10 ] au cuprins o varietate de motoare europene si americane, de generatie noua, care au fost incercate dupa testul european cu 13 trepte si dupa testul american tranzitoriu. S-a urmarit efectul variatiei densitatii, continutului de aromate si sulf, precum si a cifrei cetanice.

Singurul parametru care a influentat emisia de NO_x s-a dovedit a fi CC; la cresterea CC de la 50 la 65, NO_x a scazut cu 0,7 g/kWh in testul european si cu 1,3 g/kWh in testul tranzitoriu american. Rezultatele au fost obtinute pe un motor cu cilindreea de 6 l , cu injectie directa. Asupra particulelor, actioneaza in principal sulful, constatandu-se ca 1 - 2 % din sulful din combustibil se regaseste in sulfatii din particule, reconfirmand rezultate obtinute si de alte cercetari, indiferent de ciclul de incercari utilizat.

Literatura tehnica de specialitate din anii trecuti atesta ca un continut sporit de aromate (A%), duce la o emisie mare de particule. Cercetarile recente ale firmei Shell arata ca, de fapt, alti parametri ai combustibilului, cum sunt densitatea si cifra cetanica (puternic intercorelati cu A%) reprezinta cauza nemijlocita a emisiilor mari de particule, iar A% nu afecteaza direct emisiile de particule.

Densitatea combustibilului influenteaza particulele, printr-o dependenta nelineara. Cresterea PT cu densitatea la motorul supraalimentat se explica prin inertia turbinei care, prin accelerare de la mersul in gol, nu ajunge suficient de rapid la turatiile de lucru si, in consecinta, motorul esteinsuficient alimentat cu aer (rezultand astfel un amestec bogat de combustibil).

Conform fig.8, acest fenomen este mai pregnant la testul tranzitoriu (care impune accelerari si decelerari variate ale motorului). Efectul modificarilor de densitate este mult mai redus in cazul testului european, deoarece, in acest caz, turbosuflanta functioneaza practic permanent la turatie constanta si motorul este alimentat cu aer suficient.

Incercarile s-au facut pe un motor supraalimentat, cu racire intermediara si injectie directa, cu cilindreea totala de 14,6 l .

In figura 9 sunt reprezentate emisiile de particule determinate pe o tipologie variata de motoare, supuse testului tranzitoriu. Se evidentiaza (cu grad de incredere 92,5%) dependenta directa a emisiei de particule de densitatea combustibilului si de continutul sau de sulf. Influenta cifrei cetanice, pe acest ansamblu de caracteristici experimentale esteinsignifianta in raport cu influenta densitatii, asa cum s-a justificat mai inainte :

PT = A S % + B d.

Au fost testate un numar mare de motoare produse de firme americane, observandu-se o foarte buna corelatie intre emisia de particule masurata si cea calculata.

Fig. 8. Efectul modificarii densitatii combustibilului asupra particulelor.

DPT masurata [ g/CPh ; g/km ]

Ortech Cummins Shell DDC 60 Caterpillar Volvo

CRC DDC 60 CRC Cummins CRC Navistar 101 Ortech DDC 60 Amoco Navistar DTA