ANALISE DOS GAZES DEESCAPAMENTO E SUAS     APLICAÇÕES
Analise dos gazes de escapamento Surgiram junto com o automóvel mas a partir das legislações anti-poluição é que realmente...
Analise dos gases de escapamento Os gases formados no escapamento dependem:  Da riqueza da mistura ar/combustível;  Dos pa...
Analise dos gases de        escapamentoExistem atualmente vários fabricantes deequipamentos para medição, cada umbaseado e...
Analise dos gases de        escapamentoAtualmente, as técnicas de analise estãomais orientadas as aplicações aosmotores em...
Analisadores de gazes clássicos     As análises tradicionais consistem em dosar     os seguintes componentes em     concen...
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Combustão Low-Nox (Lean burn)                        Volvo Powertrain - Eng. Julio8                                Lodetti
Emissões    no escape                Volvo Powertrain - Eng. Julio9                        Lodetti
Comparativo Gasolina x Diesel                           Volvo Powertrain - Eng. Julio10                                  L...
Vias tecnológicas                         Volvo Powertrain - Eng. Julio11                                Lodetti
Volvo Powertrain - Eng. Julio12            Lodetti
Volvo Powertrain - Eng. Julio13            Lodetti
Volvo Powertrain - Eng. Julio14            Lodetti
Analisadores de gases clássicos     Métodos utilizados para a medição dos principais     constituintes dos gases de escapa...
TIPOS DE ANALISADORES Baseados em métodos de absorção de energia ótica (Espectroscopia de absorção)   Estes aparelhos capt...
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TIPOS DE ANALISADORES   Baseados na absorção de energia óticaEstes aparelhos geralmente detectamcomprimentos de onda no es...
TIPOS DE ANALISADORESBaseados na absorção de energia óticaINFRA-VERMELHO     Existem 2 princípios de análise:1.   Aparelho...
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TIPOS DE ANALISADORESBaseados na absorção de energia óticaINFRA-VERMELHO1.   Aparelhos NÃO     DISPERSIVOS ou     NDIR (no...
TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolos1.   Aparelhos NÃO DISPERSIVOS ou NDIR (non dispersive     infra-red usados ...
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TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolos   Existem também       equipamentos       para se medir o       nível de   ...
TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolosExistem também    equipamentos    para se medir o    nível de    particulado...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio        Volvo Powertrain - Eng. Julio                  Lodetti               26
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio   Localização mais provável da sonda:           Volvo Powertrain - Eng. Julio      ...
TIPOS DE ANALISADORES    Sondas a oxigênioTambém conhecidas como sonda  LAMBDA(λ)   Elas baseiam-se sobre as propriedades ...
TIPOS DE ANALISADORES    Sondas a oxigênioAs propriedades particulares do ZrO2 são   então exploradas:   Um potencial galv...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio  ->Como ela é construída:  Existem dois eletrodos metálicos (platina  porosa) coloc...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio->Como ela funciona:   Uma vez que as concentrações de   oxigênio de cada lado da so...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional          Volvo Powertrain - Eng. Julio                    Lodetti     ...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional...mas como é que é mesmo.....???          Volvo Powertrain - Eng. Juli...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional              Volvo Powertrain - Eng. Julio                        Lode...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional  -> Como ela funciona:     Desta forma, a passagem de uma     riqueza ...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Como ela funciona: Nota-se que em mistura RICA e em mistura POBRE, as variações ...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Como ela funciona:         RICO                   RICO              POBRE       ...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio             RICO      POBRESinal característico emitido pela sonda quando do funcio...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Como ela funciona:  Para a correta medição da concentração de O2 no escape, a fo...
Sonda a oxigênio PLANAR        Volvo Powertrain - Eng. Julio                  Lodetti               40
Sonda oxigênio PLANARVANTAGENS: Além da forma de construção PLANAR (em pastilhas); Permite um aquecimento mais rápido da c...
Sonda oxigênio PLANAR Seu controle de aquecimento, é mais eficiente pois é feito pela central eletrônica do motor (pumping...
Sonda oxigênio PROPORCIONAL Também conhecida como UEGO. Quando devidamente aquecido, este sensor é um gerador de tensão qu...
Sonda oxigênio PROPORCIONAL Este tipo de sensor não apresenta variação brusca de tensão para Lambda = 1; o sinal de saída ...
Sonda oxigênio PROPORCIONAL Desta forma, obtém-se uma boa resposta para qualquer condição de carga. Lembrar que no caso do...
Sonda oxigênio PROPORCIONAL       Volvo Powertrain - Eng. Julio                 Lodetti               46
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio  -> Onde são usadas:   Em TODOS os veículos equipados de  catalisadores multi-funci...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio                  PARA QUÊ?    Para realizar a regulagem da    mistura ar/combustíve...
TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio  ->Qual o seu ponto frágil?  A sonda é rapidamente “envenenada”  por certos aditivo...
MUITO OBRIGADO !!!!               Julio Cesar Lodetti         julio.lodetti@volvo.com
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Analises de gases escapamento

  1. 1. ANALISE DOS GAZES DEESCAPAMENTO E SUAS APLICAÇÕES
  2. 2. Analise dos gazes de escapamento Surgiram junto com o automóvel mas a partir das legislações anti-poluição é que realmente se desenvolveram; Influenciam diretamente no projeto e desenvolvimento e evolução dos motores; São atualmente um dos parâmetros mais importantes a se dominar, assumindo importância tão grande quanto a potência e o consumo de combustível. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 2
  3. 3. Analise dos gases de escapamento Os gases formados no escapamento dependem: Da riqueza da mistura ar/combustível; Dos parâmetros de regulagem do motor; Da forma como o motor é utilizado; Do tipo de combustível; Do projeto do motor; Etc... Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 3
  4. 4. Analise dos gases de escapamentoExistem atualmente vários fabricantes deequipamentos para medição, cada umbaseado em princípios físicos melhoresadaptados a sua aplicação.Os mais comumente usados são capazesde analisar diversos componentes dasemissões no escapamento ao mesmotempo e com grande rapidez. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 4
  5. 5. Analise dos gases de escapamentoAtualmente, as técnicas de analise estãomais orientadas as aplicações aosmotores em funcionamento transitório.Os bancos de chassis são desta forma,muito empregados atualmente. Osdinamômetros dinâmicos também podemter a mesma aplicação. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 5
  6. 6. Analisadores de gazes clássicos As análises tradicionais consistem em dosar os seguintes componentes em concentrações volumétricas, em base seca ou úmida: – CO2, CO e O2 ( % de volume) – NO, NO2 e NOx ( ppm ) – Hidrocarbonetos não queimados ou HC (ppmC) – Particulados Volvo Powertrain - Eng. Julio6 Lodetti
  7. 7. Analisadores de gases clássicos Gamas de concentração em volume dos principais componentes: COMPONENTES Concentração mínima e máxima (vol) Ignição por centelha DIESEL CO2 8 – 16% (*) 0 – 12% CO 0 – 5% 0 – 0,05% HC não queimados 0 – 10 000 ppmC 0 – 2000 ppmC O2 0 – 5% 4 – 20% NOx 0 – 5000 ppm 0 – 3000 ppm H2 0 – 5% - Aldeídos (HCHO) Pequenos traços < 200 ppm Volvo Powertrain - Eng. Julio7 Lodetti
  8. 8. Combustão Low-Nox (Lean burn) Volvo Powertrain - Eng. Julio8 Lodetti
  9. 9. Emissões no escape Volvo Powertrain - Eng. Julio9 Lodetti
  10. 10. Comparativo Gasolina x Diesel Volvo Powertrain - Eng. Julio10 Lodetti
  11. 11. Vias tecnológicas Volvo Powertrain - Eng. Julio11 Lodetti
  12. 12. Volvo Powertrain - Eng. Julio12 Lodetti
  13. 13. Volvo Powertrain - Eng. Julio13 Lodetti
  14. 14. Volvo Powertrain - Eng. Julio14 Lodetti
  15. 15. Analisadores de gases clássicos Métodos utilizados para a medição dos principais constituintes dos gases de escapamento Constituinte Método de análise CO e CO2 Infra-vermelho não dispersivo (NDIR) HC não queimados Ionização de chama FID (NDIR) NO Quimiluminescência CL (NDIR) NO2 Quimiluminescência CL (NDUV) NOx Quimiluminescência CL O2 Paramagnetismo-Eletroquímica Volvo Powertrain - Eng. Julio15 Lodetti
  16. 16. TIPOS DE ANALISADORES Baseados em métodos de absorção de energia ótica (Espectroscopia de absorção) Estes aparelhos captam a radiação eletromagnética absorvidas pela matéria. Esta absorção, e em particular os comprimentos de onda, dependem da estrutura molecular da matéria. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 16
  17. 17. TIPOS DE ANALISADORES Baseados em métodos de absorção de energia ótica (Espectroscopia de absorção) Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 17
  18. 18. TIPOS DE ANALISADORES Baseados na absorção de energia óticaEstes aparelhos geralmente detectamcomprimentos de onda no espectro infra-vermelho ( entre 2µm e 15 µm). O CO é um exemplo de gas detectadoO espectro Ultra-Violeta também permitea detecção dos compostos aromáticos edo NO2. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 18
  19. 19. TIPOS DE ANALISADORESBaseados na absorção de energia óticaINFRA-VERMELHO Existem 2 princípios de análise:1. Aparelhos DISPERSIVOS ou DIR (dispersive infra-red) Empregados essencialmente em laboratório.2. Aparelhos NÃO DISPERSIVOS ou NDIR (non dispersive infra-red) Empregados em caráter industrial e de emprego mais comum em bancos de ensaios de motores. São desenvolvidos para analise em contínuo de um componente em particular ( CO2, CO, CH4, NO,...) Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 19
  20. 20. TIPOS DE ANALISADORES Baseados na absorção de energia ótica INFRA-VERMELHO1. Aparelhos NÃO DISPERSIVOS ou NDIR (non dispersive infra-red) Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 20
  21. 21. TIPOS DE ANALISADORESBaseados na absorção de energia óticaINFRA-VERMELHO1. Aparelhos NÃO DISPERSIVOS ou NDIR (non dispersive infra-red) Aparelho de análise portátil HORIBA Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 21
  22. 22. TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolos1. Aparelhos NÃO DISPERSIVOS ou NDIR (non dispersive infra-red usados para medições em ciclo NMVEG ( Europeu) Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 22
  23. 23. TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolos1. Aparelhos NÃO DISPERSIVOS ou NDIR (non dispersive infra-red usados para medições em ciclo FTP75 (USA) Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 23
  24. 24. TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolos Existem também equipamentos para se medir o nível de particulados em motores a DIESEL. Medição por OPACÍMETRO Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 24
  25. 25. TIPOS DE ANALISADORESEnsaios em banco de rolosExistem também equipamentos para se medir o nível de particulados em motores a DIESEL.Método da FILTRAGEM. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 25
  26. 26. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 26
  27. 27. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio Localização mais provável da sonda: Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 27
  28. 28. TIPOS DE ANALISADORES Sondas a oxigênioTambém conhecidas como sonda LAMBDA(λ) Elas baseiam-se sobre as propriedades especiais de certos óxidos refratários. EX:. O dióxido de Zircônio (ZrO2) a alta temperatura ( t > 300ºC) comporta-se como um eletrólito sólido e apresenta assim uma condutividade iônica devido a mobilidade de íons O2- dentro de seu retículo cristalino. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 28
  29. 29. TIPOS DE ANALISADORES Sondas a oxigênioAs propriedades particulares do ZrO2 são então exploradas: Um potencial galvânico é criado pelas pressões parciais do O2 que são diferentes de uma parte e de outra do elemento ZrO2. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 29
  30. 30. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio ->Como ela é construída: Existem dois eletrodos metálicos (platina porosa) colocadas de uma parte e de outra de uma proteção em forma de uma luva constituída da cerâmica (dióxido de zircônio dopado por óxido de trítio). Se comportam a altas temperaturas como um elemento sólido condutor de íons de oxigênio. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 30
  31. 31. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio->Como ela funciona: Uma vez que as concentrações de oxigênio de cada lado da sonda são diferentes, uma força eletro-motriz é criada entre os eletrodos. A sonda funciona então como uma pilha eletrolítica. Na prática, um lado da sonda é exposto à pressão parcial do ar ambiente (cte) e do outro lado a sonda é exposta aos gases de escapamento, que varia com a riqueza de funcionamento do motor. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 31
  32. 32. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 32
  33. 33. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional...mas como é que é mesmo.....??? Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 33
  34. 34. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 34
  35. 35. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio convencional -> Como ela funciona: Desta forma, a passagem de uma riqueza Ф = 0,999 a uma riqueza Φ = 1,001 conduz teoricamente a uma variação da pressão parcial do oxigênio numa razão da ordem de 107 à 900ºC e 1019 a 500ºC. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 35
  36. 36. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Como ela funciona: Nota-se que em mistura RICA e em mistura POBRE, as variações de tensão são relativamente baixas. O salto de tensão (da ordem de 600- 700mV) pode ser observado na vizinhança da estequiometria. Ф=1. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 36
  37. 37. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Como ela funciona: RICO RICO POBRE Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 37
  38. 38. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio RICO POBRESinal característico emitido pela sonda quando do funcionamento do motor Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 38
  39. 39. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Como ela funciona: Para a correta medição da concentração de O2 no escape, a força eletro-motriz (àquela mesma da pg 16) depende da temperatura da sonda. As sondas deste tipo possuem um fio de aquecimento e um sistema de regulagem interno da temperatura que a mantém constante e em geral superior a 700ºC. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 39
  40. 40. Sonda a oxigênio PLANAR Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 40
  41. 41. Sonda oxigênio PLANARVANTAGENS: Além da forma de construção PLANAR (em pastilhas); Permite um aquecimento mais rápido da cerâmica; Entrando em operação mais rapidamente e diminuindo as emissões totais em ciclo. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 41
  42. 42. Sonda oxigênio PLANAR Seu controle de aquecimento, é mais eficiente pois é feito pela central eletrônica do motor (pumping current); Ela, a central eletrônica, controla o aquecimento e a resistência interna da sonda, em função do funcionamento motor. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 42
  43. 43. Sonda oxigênio PROPORCIONAL Também conhecida como UEGO. Quando devidamente aquecido, este sensor é um gerador de tensão que apresenta uma curva de resposta quase linear para misturas com fator Lambda entre 0,75 e 1,3. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 43
  44. 44. Sonda oxigênio PROPORCIONAL Este tipo de sensor não apresenta variação brusca de tensão para Lambda = 1; o sinal de saída é proporcional à concentração de oxigênio. A utilização desta sonda permite um controle mais preciso e gradual da mistura, e com uma resposta mais rápida. Uma característica muito importante é que durante as acelerações, o sistema permanece funcionando em malha fechada. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 44
  45. 45. Sonda oxigênio PROPORCIONAL Desta forma, obtém-se uma boa resposta para qualquer condição de carga. Lembrar que no caso dos sistemas que utilizam sonda Lambda, durante as acelerações, o sistema passa a trabalhar temporariamente, em malha aberta. É usada em motores a injeção direta e LEAN BURN (mistura pobre). Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 45
  46. 46. Sonda oxigênio PROPORCIONAL Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 46
  47. 47. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio -> Onde são usadas: Em TODOS os veículos equipados de catalisadores multi-funcionais. PARA QUÊ? Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 47
  48. 48. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio PARA QUÊ? Para realizar a regulagem da mistura ar/combustível na estequiometria. Riqueza esta correspondente a eficácia máxima do catalisador. Garantindo assim a eficácia desta técnica de “limpeza” dos gazes de escapamento. Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 48
  49. 49. TIPOS DE ANALISADORESSondas a oxigênio ->Qual o seu ponto frágil? A sonda é rapidamente “envenenada” por certos aditivos no combustível. Como exemplo podemos citar o fósforo e o chumbo. Logo: Sonda lambda e gasolina com chumbo NUNCA podem conviver ao mesmo tempo!!! Volvo Powertrain - Eng. Julio Lodetti 49
  50. 50. MUITO OBRIGADO !!!! Julio Cesar Lodetti julio.lodetti@volvo.com

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