Capitulo XII. ANALISE DOS GASES DE ESCAPAMENTO E …damec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/MCapitulo XII.pdf · ANALISE DOS GASES DE ESCAPAMENTO E SUAS APLICAÇOES ... CO et O2 são

Capitulo XII.

ANALISE DOS GASES DE ESCAPAMENTO E SUAS APLICAÇOES

A composição dos gazes de escapamento de um motor dependem, como anteriormente visto, da riqueza da mistura combustível ( capítulos III e IX) e mais geralmente dos parâmetros de regulagem e de utilização do motor, que condicionam a qualidade da combustão.

As técnicas de estudo e de afinamento dos motores, fundadas sobre as análises dos gazes de escapamento vem sendo empregadas desde o nascimento do automóvel, mas elas tem sido realmente desenvolvidas ao longo das últimas décadas, sob o efeito das exigências cada vez maiores impostas pelo desenvolvimento de motores de maior rendimento e baixa emissão de poluentes.

Deste modo, diferentes métodos de análise de gases de combustão e de medição das emissões de poluentes foram adaptados especificamente para os ensaios sob os motores ou diretamente nos veículos. Estes métodos se baseiam na sua grande maioria em princípios físicos diferentes para analisar os componentes particulares dos gazes de escapamento; aparelhos específicos que permitem analisar ao mesmo tempo diversos componentes foram lançados e desenvolvidos nos últimos anos.

As evoluções das técnicas de análise estão atualmente mais orientada para as medições aplicadas aos motores em funcionamento transitório sob dinamômetros de chassi ou sob bancos motor dinâmicos. Certos aparelhos de análise de resposta rápida (inferior a um mili-segundo) nos dão atualmente a possibilidade de rastrear as variações de concentração de certos compostos dos gases de escapamento na escala de tempo de um ciclo motor.

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão XII.

XII.1. Analisadores de gaz clássicos

Observações preliminares sobre as medições

As análises tradicionais dos gazes de escapemento consistem em dosar: CO2 , CO ; HC (hidrocarbonetos totais não queimados - THC : Total hydrocarbons –sem precisar a sua natureza em particular), NO, NO2 , ou NOx , que geralmente designam a soma : (NO + NO2), et O2.

Os aparelhos utilisados para analisar os gazes de escapamento permitem geralmente de medir concentrações volumétricas de gazes secos ou húmidos. Dependendo da natureza dos aparelhos de analise e suas respectivas compatibilidades com a presença de água nos gazes analisados, as medições são feitas na realidade com gazes húmidos (mantidos a uma temperatura superior ao ponto de orvalho destes mesmos) ou com gazes secos ( previamente resfriados, com a extração a água condensada e eventualmente expostas a secadores para eliminar o vapor de água residual). A conversão dos valores em “base seca”em “base húmida”ou vice-versa, pode ser obtida graças a formulas simples que serão apresentadas posteriormente.

As concentrações em CO2 , CO et O2 são geralmente experssas em “% de volume”, os valores de NO, NO2 et NOx em " partes por milhão” (p.p.m. ou 10

-6

vol.). Os valores em HC são expressos em “ppm equivalente”de um hidrocarboneto particular, que pode ser o metano CH4, o propano C3H8, o hexano C6H14, ..... a medida que se façam então comparativamente com gazes padrão constituídos de misturas de concentração conhecida destes mesmos hidrocarbonetos no ozônio ou no ar. Ultimamente estas medições tem sido feitas sob a base do átomo de carbono e suas concentrações expressas em ppm C; desta maneira 1 ppm de C6H14 = 6 ppm C. Em realidade, estas taxas de HC totais efetuadas, consistem em valores médios que, como veremos adiante, os diferentes hidrocarbonetos existentes causam respostas variadas nos aparelhos de medição.

A tabela XII.1 abaixo resume, para os compostos mais comumente medidos, os métodos tradicionais de analise que podem ser empregados e que serão descritos mais adiante.

Para cada tipo de motor – ignição por centelha ou Diesel – as gamas de variação máximas de concentrações em volume dos principais constituintes encontrados nos gazes de escapamento em valores brutos estão expostos pela tabela XII.2

Métodos de análise

onstituintes CO2 Infra-vermelho não dispersivo

NDIR CO Infra-vermelho não dispersivo

NDIR HC não queimados (NDIR) – Ionização de chama FID totais NO (NDIR) - Quimioluminecencia CL

NO2 (NDUV) - QuimioluminecenciaCL

NOx Quimioluminecencia CL

O2 Paramagnetismo - Eletroquímica

(*): NDIR / NDUV : Non Dispersive Infra Red / Ultra Violet FID : Flame

Ionisation Detection - CL : Chemiluminescence

Tabela XII.1 – Métodos utilizados para a medição dos principais

constituintes dos gazes de escapamento.

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão

XII. (*) : 0 - 16 %, para ignição por centelha, injeção direta, estratificada.

COMPONENTES

Concentrações mini-maxi (vol.)

Ignição por centelha DIESEL CO2 8 - 16 % (*) 0 - 12 % CO 0 - 5 % 0 - 0,05 % HC não queimados 0 - 10 000 ppmC 0 - 2 000 ppmC O2 0 - 5 % 4 - 20 % NOx 0 - 5 000 ppm 0 - 3 000 ppm H2 0 - 5 % - Aldéhydes (HCHO) Traces < 200 ppm

Tabela XII.2 – Gamas de

concentração em volume

dos principais componentes para os dois

tipos de motor.


XII.1.1. Aparelhos de analise que utilisam metodos de absorção ótica (Espectroscopia de absorção)

XII.1.1.1 Principio de funcionamento.Generalidades

As raidações eletromagneticas – onde os comprimentos de onda estão identificados pela figura abaixo – são suceptíveis de serem absorvidos pela matéria ; esta absorção e em particular o (os) comprimento (os) de onda dependem da estrutura molecular da mesma.

Fig. XII.3 –Comprimentos de onde de radiações eletro-magnéticas Como primeira aproximação, a energia interna total de uma molécula pode ser escrita: :

WW W W Wel

+ v+

= t+

r

onde Wt = energia de translação Wr = energia de rotação Wv = energia de vibração Wel energia eletromagnética dos elétrons de ligação ( passagem de um elétrom sobre uma orbita

mais interna)

Somente a energia de translação não é quantificada. Os estágios energéticos estáveis da molécula variam de maneira discontínua, a passagem de um a outra se fazem por absorção de uma quantidade de energia determinada pela fórmula:

=

∆Wh.ν= h. c

λ onde ∆W = variação de energia h = constante de Planck (h = 6,626 . 10

-34

J.s) ν = fréquencia (s-1

) c = velocidade de propagaçao da luz m/s) λ = comprimento de onda (m)

As variações de ∆Wr e ∆Wv correspondem a absorção de radiações infra-vermelha, ∆Wel se situa dentro do domínio do visível e do ultra-violeta. Se para uma determinada molécula, seja traçada a absorção de energia eletro-magnética em função da freqüência ( ou do comprimento de onda) obten-se um espectro de bandas. A figura XII.4 indica que uma maneira esquemática as bandas de absorção de certos gazes no domínio do infra-vermelho entre 2 µm et 15 µm e no detalhe o espectro de rotação-vibração do CO, entre 4,5 e 4,9 µm, obtido com um aparelho com poder de ampliação elevado e mostrando a superposição dos raios de absorção correspondentes aos estados de rotação sobre as bandas de absorção de vibração.

Os gazes nobres monoatômicos (Ar, He, ...) e os gazes elementares bi-atômicos onde a molécula é simétrica (H2, O2, N2, ...) não possuem banda de absorção dentro do infra-vermelho. O ultra-violeta permete a detecção de compostos aromáticos e do NO2. Em determinadas moléculas (SO2, hidrocarbonetos aromáticos poli-cíclicos, por exemplo), a energia de radiação UV absorvida pode dar lugar a uma nova emissão sob a forma de radiações de maior comprimendo de onda: é o caso do fenômeno de fluorescência que pode ser usado para determinar determinados compostos (fluormetria).


Entre os aparelhos baseados sobre a absorção de infra-vermelho, dois princípios de análise podem ser distinguidos:

Os aparelhos dispersivos, equipados de um monocromatógrafo (prisma ou rede) dão a decomposição do espectro de radiação. Estes aparelhos são empregados essencialmente em laboratório. A figura XII.5 nos mostra, a título de exemplo, o espectro de absorção infra-vermelho de um gaz de escapamento seco. Os aparelhos não dispersivos ( ou sem decomposição espectral), de caráter industrial, desenvolvidos para a medição em contínuo de um componente em particular (CO, CO2, CH4, NO, ...) são de emprego freqüente no banco de ensaio motor.


Fig. XII.4 – Bandas de absorção para certos gazes no infra-vermelho

* (O número de onda (wave number) é as vezes utilizado para caracterizar uma emissão e o numero de ondas compreendidas dentro de uma distancia de 1 cm: ela é expressa em cm

-1

Fig. XII.5 – Espectro infravermelho de uma amostra de gaz de escapamento.


XII.1.1.2. Analisador de absorção de radiação infra-vermelho não dispersivo(NDIR : Non Dispersive Infra Red)

O espectro infra-vermelho é o domínio que oferece as maiores possibilidade de análise dos constituintes dos gazes de escapamento. As análises de CO2 e CO são sistematicamente efetuadas seguindo a técnica NDIR onde, o princípio é colocado em prática sobre a forma de diversas realisações, variáveis segundo os construtores de analisadores, que contribuíram a dar atualmente este tipo de medição confiável, estável e preciso.

O princípio desta análise está representado logo abaixo, sobre a base de um analisador a duplo feixe e com filtro positivo. O aparelho possui dois elementos emissores idênticos, geralmente constituídos de filamentos aquecidos eletricamente ao vermelho nascente e munidos de refletores; os aparelhos mais recentes utilizam uma única fonte emissora de infra-vermelho afim de minimizar as conseqüências de envelhecimento diferente entre os emissores.

Dois tubos de mesmo comprimento contêm janelas transparentes em suas extremidades e são atravessadas pelos feixes de infra-vermelho, servem uma de tubo de análise, e outra de tubo de referência. No primeiro tubo, circula o gás a ser analisado, o segundo, contém um gaz inerte. Um receptor, separado em duas câmaras, recebe os feixes de infra-vermelho transmitidos. (fig XII.6).

Fig, XII,6 - Esquema de um analizador NDIR a duplo feixe


XII.1.2.Analisador de hidrocarbonetos por ionização de chama (FID : Flame Ionization Detector)

Os aparelhos de analise FID foram progressivamente substituídos pelos analisadores NDIR para a determinação da taxa de HC totais, na verdade a sua resposta é mjuito mais uniforme para os diferentes tipos de HC observados nos gases de escapamento motor.

Principio de funcionamento Este detector baseia-se na ionização de uma chama de hidrogênio uma vez que os compostos de

hidrocarbonetos são introduzidos nesta chama. O elemento sensível do aparelho é constituído por um queimador (fig XII.12). A figura XII.13 nos mostra uma visão geral da aparelhagem.

Fig. XII.12 Esquema do queimador de um aparelho FID Fig XII.13. Esquema e equipamento de um analizador de hidrocarbonetos FID

Uma chama de difusão de um combustível (hidrogênio ou hidrogênio diluído por um gaz inerte) no ar, é mantida por uma queimador. O gás a ser analisado é introduzido e pré-misturado dentro de um fluxo de hidrogênio. Uma diferença de potencial de 100 a 300 Volts é aplicada entre os dois eletrodos localizados de um lado e de outro da chama. As cargas elétricas produzidas dentro da chama são recolhidas sobre estes eletrodos.


O mecanismo de ionização da chama conhecido como o mais provável corresponde as reações entre os radiais CH e oxigênio atômico O:

O −

CH +→CHO ++e

+

CHO++H O →H O +CO

23 −

3 eHO + → H O +H

2

Os radicais CH resultam de uma quebra térmica das moléculas de hidrocarboneto dentro da chama de hidrogênio, o oxigênio atômico O é produzido dentro da zona de combustão pelas reações reversíveis a seguir: H2 +OH �H O +H

2 HOH �H2 +O

+ HO2

+ � OH +O

As diferenças de resposta segundo a natureza das moléculas iniciais são de todo modo observadas. Para os hidrocarbonetos alifáticos, a resposta é proporcional ao numero de átomos de carbono; os átomos de carbono a outros átomos de C e H tem uma resposta mais um pouco mais inibida. Desta forma, as ligações C=O resultam uma resposta praticamente nula.

De uma outra forma, em presença do oxigênio contido no gás a analisar, os mecanismos de oxidação de certos hidrocarbonetos em um queimador podem modificar a sua ionização dentro da chama e conduzir a diferentes sensibilidades de acordo com as espécies.

A linearidade do aparelho depende, entre outras, da eficiência do processo de captura, pelos eletrodos, das cargas produzidas dentro da chama antes de suas desaparições eventuais por reações de recombinação.

A corrente gerada depende da quantidade de hidrocarbonetos (átomos de carbono) que atravessam a chama. A vazão de gás a analisar deve então estar minuciosamente controlada e mantida constante. Em geral, é escolhido um fluxo igual ao mínimo que permita de obter a sensibilidade que se necessita sobre um determinado aparelho. A resposta do aparelho é igualmente influenciada pelos fluxos de ar e de hidrogênio que modificam a riqueza da chama e sua temperatura posteriormente. Como indica a figura XII.14, para os fluxos que o atravessam, a resposta do analisador aumenta de inicio, passa por um Maximo e depois decresce. As condições operatórias ótimas, acarretam um erro mínimo em caso de variação do fluxo e são geralmente escolhidas na vizinhança da resposta máxima.

Fig. XII.14 – Resposta do detector a ionisacao de chama en função dos fluxos de ar e hidrogênio.

O analisador FID não e sensível ao vapor de água; em conseqüência, as analises podem ser feitas com gases humidos. Somente o oxigênio presente no gás a analisar pode acarretar uma “interferência” que depende do tipo de aparelho (geometria e material do queimador e do coletor) e das condições de utilização (natureza do combustível, vazões, etc ).


Para minimizar este efeito, emprega-se geralmente uma mistura de 40% H2 e 60% He (ou H2 – N2) e a vazão da amostra é reduzida ao mínimo compatível com o nível de sinal de saída necessário. Aconselha-se de se utilizar como gás padrão e gás de zero, misturas onde a quantidade de O2 de 0 a 5% não exceda 2%.

A sensibilidade destes analisadores podem ir até alguns ppmC em plena escala e a resposta é normalmente linear.

Mesmo sendo incomparavelmente melhor que o metodo NDIR, a resposta aos compostos organicos de um aparelho FID calibrado com um hidrogenio aliphatico ( propano, n-hexano, n-heptano) pode as vezes distanciar-se notavelmente de 1 ( sobrea base de um numero de atomos de carbono) em determindos compostos como os hidrocarbonetos não saturados (olefinicos) e sobretudo pelos compostos oxigenados (álcool, aldeídos, eters, etc..).

Em determinadas combinacoes classicas, a tabela XII.15 resume as contribuições dos átomos de C e O respectivamente à resposta sobre a base de um número de átomos de carbono da molécula.

Atomo Tipo de ligação Contribuição efetiva devido ao numero de C

Tabela XII.15 – Contibuicao

efetiva do numero de Carbono na resposta FID

Estas diferenças de resposta podem depender em outra, muito do tipo de aparelho

e dê suas respectivas regulagens.

C Aliphatico 1,0 C Aromatico 1,0 C Olefinico 0,95 C Carbonyla 0,0 C Nitrila 0,3 O Ether -1,0 O Alcool primario -0,6 O Alcool secondario -0,75 O Alcool terciario -0,25

O tempo de resposta para 90% da escala depende do sistema de amostragem e é

geralmente da ordem de um segundo, a resposta do detector é inferior a um milisegundo. .


XII.1.3. Analisador de óxidos de nitrogênio (NOx) por quimiluminescência.

Principio de funcionamento

O método de quimiluminescência utiliza a reação do NO com o ozônio O3 que pode dar origem a moléculas de NO2 excitadas no nível das camadas eletronicas (NO2*), respeitando as seguintes reações:

NO + O3 → NO

2( ou NO

2

* ) + O

2

NO2

* → NO

2 + hν [ λ�(06 − 3 µm)]

, **

NO2 + M → NO

2 + M

O retorno espontâneo das moléculas de NO2* excitadas, em relação ao seu estado normal de não excitada, se acompanha de uma emissão luminosa onde o comprimento de onde é característica desta reação; esta emissão é captada por um foto-multiplicador e amplificada.

Em presença de um excesso de O3, a quantidade de energia emitida é função do NO2* formado a partir do NO antes de participar da reação.

Em temperatura ambiente, algo em torno de 10% do NO dá origem ao NO2*; esta porcentagem aumenta ligeiramente com a temperatura. Um fenômeno de “quenching” inibindo a emissão luminosa pode intervir entre o NO2* e certos constituintes do gás a analisar, em particular nos casos de moléculas tri-atomicas como o CO2, H2O.

Este efeito pode ser reduzido em se operando a baixa pressão e com a adição de um excesso considerável de oxigênio ozonizado em uma amostra a analisar de maneira que o oxigênio seja o principal gás de

diluição dentro do reator.

Na maioria dos analisadores comercializados, uma bomba mantem um vácuo parcial ( pressão entre 3 a 10 mm Hg) dentro da câmara de reação.(Fig. XII.17). Determinados analisadores de construção mais recente funcionam a uma pressão atmosférica e sem auxilio de uma bomda de vácuo.

Um conjunto filtro ótico – fotomultiplicador, permete a medição da emissão luminosa dentro de uma banda de comprimento de onda correspondente à reação precedente. As interferências com os outros corpos presentes nos gases de escapamento, devido ao efeito de “quenching” mencionadas anteriormente podem modificar ligeiramente a intensidade luminosa seguindo a variação da composição dos gases a analisar (CO2, H2O, H2, ...) mas elas tornam-se secundarias e podem ser minimizadas com a redução da vazão das amostras em analise.

Para se medir as concentrações de NO2 ou NOx ( NO2 + NO), os gazes passam primeiro em um conversor onde se opera uma transformação de NO2 em N). Esta conversão é obtida por um efeito termo-catalitico fazendo-se circular o gas a ser analisado dentro de um tubo (aço inox, molibidenio, ...). mantido a uma temperatura suficientemente elevada para garantir a transformação quantitativa de NO2 em NO. Certas limitações ou precauções devem, entretanto, serem observadas quando do emprego destes fornos de conversão.


A figura XII.18, que nos mostra um exemplo de resultados obtidos com um forno em aço inoxidável mostra, desta forma, que para a Analise dos NOx seja correta, este conversor deve ser usado em zonas de temperaturas limitadas. É nescessario na verdade, assegurar-se da transformação quantitativa de NO2 em NO, evitar as reações parasitas que podem conduzir a oxidação de certas substancias nitrogenadas ( NH3, CN2, etc...) em NO ou a transformação de NOx em NO ou outros corpos não detectáveis por quimiluminescência.

Estes resultados dependem das seguintes condições de utilização: . • Natureza do forno de conversão (aço inox, molibidênio, ...) . • Tratamento anterior da superfície podendo modificar seu efeito catalítico (utilização prolongada em meio redutor,..) . • Composição do gás a ser analisado ( misturas oxidantes ou redutoras, taxa inicial de NO2, ...)

Se os métodos de dosagem dos compostos particularas ( NH3 por exemplo) colocam em risco as características a que estes conversores foram projetados, a utilização destes sob certas zonas de temperaturas, sem um estudo prévio das “interferências”possíveis, podem vir a ocasionar erros de medição.

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão �.XII. �.XII.

Fig. XII.17 – Representação de analizadores de NOx por quimioluminescencia

Fig. XII.18 – Analisador a quimioluminescencia. Exemplos de transformações obticas com um conversor em aço inoxidável..

O controle da eficiência de um conversor pode ser feito através de analises suscessivas sobre os modos NO e NOx de uma mistura de NO e de ar contidos dentro de um saco. A temperatura ambiente, o NO se transforma progressivamente em NO2. O conversor é considerado eficaz se a analise de NOx após 20-30 minutos não de diferencie da analise incial efetuada logo após a introdução do NO dentro do saco ( Fig XII.19).

Fig. XII.19 – Controle da eficiencia de um conversor NO2 -NO.

Este controle pode ser igualmente obtido por analises de uma mistura de gás resultante de uma vazão constante de gás padrão (NO + N2) e de uma vazão constante de O2 ou de ar passando dentro de um gerador de ozônio (Fig. XII.20 a).

Em presença do ozônio ( ou do ar sintético) é adicionado progressivamente de maneira a que a quantidade analisada caia em torno de 10% (valor c); as analises sucessivas realizadas na seqüência, em modo NO ou NOx e com o ozonizador em funcionamento ou não, seguindo a seqüência esquematizada pela figura XII.20.b, permitem de verificar a eficiência do conversor que é igual a:


⎛⎜�

b d −

100. ⎞⎟⎟⎠

a

Eficiência(%) 1 +

= −

⎝ c

onde : (c - d) representa o NO2 formado pela reacao (a -b) representa o NO2 não detectado pelo analisador (b - c) sendo a medição do NO2 já

presente na mistura.

Esta eficiência devera ser superior ou iguar a 95%

Fig. XII.20 – Verificação da eficiência do conversor NOx - NO com a ajuda de um ozonizador.

Este tipo de analisador é muito sensível ( 0,01 ppm) e permite de obter uma resposta linear até 10.000 ppm. A precisao é geralmente da ordem de ± 0,5 % da escala. O tempo de resposta depende do modo de utilização ( NO ou NOx); inferior a um segundo para 90% da escala para as quantidades elevadas, ele é um pouco superior ( <3 s) para as baixas quantidades ( escala < 25 ppm).


XII.1.4. Analisadores de oxigenio

XII.1.4.3. Varetas eletroquímicas e as sondas a oxigênio

Estes aparelhos baseiam-se sobre as propriedades especiais de certos oxidos refratarios, como o zirconio ( dioxido de zirconio : ZrO2 ) que, a alta temperatura ( t > 300 C ) se comporta como um eletrólito solido e apresenta uma condutividade iônica devido a mobilidade dos íons O

2-

dentro de seu reticulo cristalino.

Duas propriedades particulares são exploradas:

Um potencial galvânico é criado pelas pressões parciais do O2 diferentes de uma parte e de outra do elemento ZrO2: Sonda oxigênio clássica. Os íons de oxigênio podem se deslocar dentro da cerâmica se uma tensão é aplicada a um elemento de ZrO2 (electromechanical pumping characteristics) : sonda UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor)ou analisador de riqueza por vareta eletroquímica.

Fig XII 2.7 Sonda oxigênio ou sonda “lambda”.

Este tipo de sonda é constituida de dois eletrodos metalicos ( platina porosa) colocadas de uma

parte e de outra de uma proteção em forma de luva constituída da cerâmica ( dióxido de zircônio dopado por oxido de trítio) se comportam a altas temperaturas como um eletrolito sólido condutor de íons de oxigênio.

Uma vez que as concentrações de oxigênio de cada lado da sonda são diferentes, uma força eletromotriz é criada entre os dois eletrodos. A sonda funciona como uma pilha eletroquímica com as seguintes reações nos eletrodos: :

+ 4

e −

� 2

O 2e −

O

Na pratica, um lado da sonda é exposta à pressão parcial (pO2 air) dentro do ar ambiente, que por conseqüência é constante, e do outro lado, a sonda é exposta ao gás de escapamento onde a pressão partial (pO2 gaz) varia com a riqueza de funcionamento do motor. A expressao teorica da tensao gerada em circuito aberto é dada pela lei de NERNST:

RT

. ⎡

p O2 air

⎤

⎥⎦ E

= .ln

⎢⎣ 4. F

p gaz O2

com a. E : f.e.m. en volts R : constante universal dos gases perfeitos (8,33 J.mol

-1

.K-1

) Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão XII. b. T : Temperatura absoluta de utilização (K)

F : constante de Faraday (9,648.104

C.mol-1

) E ainda :

O2 air ⎤ 20 9

(, ,,

EmV ) =0 0496 . T . log ⎡

⎢

p

⎥≈0 0496 . T . log [O2 ]gaz

(%)

p gaz

⎣ O2 ⎦

A presença da platina sobre os eletrodos orienta, rapidamente por um efeito catalítico quando em contato, a composição da mistura gasosa em seu equilíbrio termodinâmico. Em mistura pobre, a concentração de oxigênio em equilíbrio, resultante da combustão completa, é função direta da riqueza; em mistura rica, esta concentração depende das constantes de equilíbrio de três reações químicas : reação do gás com a água, oxidação do CO e oxidação do H2 que, freqüentemente concorrem para o desaparecimento do oxigênio residual.

Desta forma, a passagem de uma riqueza Φ = 0,999 a uma riqueza Φ = 1,001 conduz teoricamente a uma variação da pressão parcial do oxigênio numa razão da ordem de 10

7

à 900 °C et 1019

à 500 °C.

A forma do sinal obtido em funcao da riqueza de funcionamento do motor é apresentada pela figura XII.28.

Fig. XII.28 – Tensão da sonda em função da riqueza.

Nos podemos notar que, em mistura pobre e em mistura rica, as variações de tensão são relativamente baixas. Um salto de tensão importante, da ordem de 600 – 700 mV pode ser observado na vizinhança da estequiometria; esta particularidade é utilizada nos veículos equipados de catalisadores multifuncionais, para realisar a regulagem da alimentação da mistura na estequiometria, riqueza esta correspondente a eficiência máxima desta técnica de “limpeza”dos gazes de escapamento.


Podemos notar que, como os catalisdores multifuncionais ( 3 vias) geralmente constituídos a base de materiais precisos ( platina, paladium, rodium, ) este tipo de sonda é rapidamente “envenenada”por certos aditivos do combustível ( chumbo, fósforo,...) e seu emprego só pode ser feito com gasolinas sem chumbo.

Para a medição da concentração absoluta do oxigênio em uma mistura, como por exemplo os gases de combustão, a força eltro-motriz produzida depende da temperatura da célula. As sondas deste tipo possuem um fio de aquecimento e um sistema de regulagem interno da temperatura que a mantem constante e em geral superior a 700 graus centígrados. Nos podemos notar que, para uma temperatua de T = 375 C, a variação da tensão é de 50 mV uma vez que a concentração de oxigênio a ser medido varia em uma razão de 10.

Sonda UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor) (Fig. XII.29)

A sonda de detecção é constituída de dois substratos de ZrO2 aquecidos em ambos os lados por elementos de cerâmica aquecedoras.

Fig. XII.29 – Exemplo do principio de funcionamento de um captor UEGO

(Vs/Icp) Constitui a célula de detecção e utilisa as duas propriedades 1 e 2 do ZrO2 mencionadas anteriormente.

(Icp) Constitui a célula de bombeamento e utilisa a propriedade 2 constitue la cellule de pompage et utilise la propriété 2.

(Vs/Icp) É alimentado por uma corrente constande de baixa intensidade que drena o O2 do lado direito do elemento e abastece a célula de referencia com uma concentração elevada de O2. O lado esquerdo da célula está exposto aos gases de escapamento. A célula funciona como uma sonda a oxigênio clássica e gera uma tensão Vs podendo variar entre 100mV (pobre) a 900mV (rica).

(Ip) Célula de bombeamento que pode controlar a pressão parcial do O2 dentro da cavidade de detecção afim de manter Vs com um valor constante (por exemplo: Vs = 450 ou 00 mV) qualquer que seja a composição do gás de escapamento. Isto graças a uma regulação de corrente de bombeamento Ip controlada por um circuito eletrônico.


O analisador funciona desta forma como uma bomba de oxigenio, este passando de um senso ou de outro, segundo o que se encontrar em mistura pobre ou mistura rica. Neste ultimo caso, as moléculas de 02 são drenados da cavidade de detecção e se combinam com os gases não queimados de CO, Hs, HC, ..... A corrente Ip é, desta forma, proporcional a concentração residual de O2 em mistura pobre e, no senso inverso, proporcional a soma das concentrações de gases não queimados em mistura rica (Fig XII.30).

Fig. XII.30 – Relação AR-Combustivel (ou Normalized Air

Fuel Ratio λ) e corrente de bombeamento em misturas pobre e rica. [ : Documentation Horiba Mexa 101 λ, SAE Paper 860408]

A relação a é calculada a partir do valor de Ip e, em se conhecendo a relação estequiométrica do combustível utilisado, a riqueza pode ser deduzida.

Este analisador cobre uma gama de riqueza entre 0,45 a 1,45. O tempo de resposta (~0,1 s) permete o estudo das fases transitórias.


XII.3. Determinaçao da riqueza apartir das analises dos gases de escapamento.

O cálculo da riqueza de funcionamento de um motor, em regime estacionário, pode ser feito apartir do balanço dos elementos químicos C, H, O, N,....que, em não existindo vazamento (ou introdução ) intermediário, devem ser conservadas entra a admissão e o escapamento.

Mesmo que não se leve em conta as impurezas que podem se encontrar no ar e no combustível admitido, pode-se desconsiderar a pequena quantidade de óleo lubrificante que possa a ser consumido dentro da câmara de combustão.

O cálculo geral da composição dos gases de combustão, tratados no capitulo 9, mostra que esta composição depende da riqueza mas também da temperatura no qual estes gases são considerados e analisados. Em temperaturas de analise comumente praticadas, ligeiramente inferiores às temperaturas medidas no escapamento, os produtos atômicos e os radicais são completamente ausente e os produtos participantes se limitam geralmente a: CO2, H2O, CO, H2, N2, O2, HC (hidrocarbonetos não queimados), eventualmente carbono livre C, NOx (oxidos de nitrogênio sob a forma de NO ou NO2), SOx

Nota-se imediatamente que HC, Nox, Sox sao os mais comumente dosados em concentracoes muito mais baixas que os outros compostos e eles podem desta maneira, serem negligenciados às vezes sem acarretar um erro maior no calculo. Entretanto, é raro de se poder dispor de uma analise completa dos gases de escapamento. Vários métodos que utilizam um numero reduzido de analise de determinados componentes e que introduzem certas hipóteses, foram desenvolvidas e serão apresentadas em seguida.

XII.3.1. Analise completa dos gases de escapamento

O principio dos balanços de elementos sera apresentado de inicio, sobre a base de um caso simplificado relativo a combustão de uma mistura de um hidrocarboneto CHy e de ar seco, de riqueza Φ no caso geral de uma combustão incompleta, onde encontra-se no gás de escapamento: CO2, CO, H2O, 2, O2, HC (hidrocarbonetos não queimados dosados sobre uma base do átomo de carbono e assimilados no combustível inicial) e N2. Em uma primeira analise, desconsidara-se a formação de NOx supondo que o nitrogênio atravassa a câmara de combustão sem ser modificado.

Da definição da riqueza:

lCombustive Re al Φ=

etricolEstequiomCombustive para uma mesma massa de ar

ou :

Φ= metricoArEstequio

para uma mesma masssa de combustivel.

Ar Re al Sendo :

Y ⎞⎫

,

Φ .CHY +

⎝⎜⎛

1 + 4 ⎠⎟

.( O

2

+ 3785. N

2

)

⎪

⎪

CHY + .⎝⎜ 1 +

Y ⎞

⎠⎟ .( O + 3 785. N2 )

⎬

⎪

→ nCO2

.CO 2 + n

H O . H O + n

CO .CO + n

H 2. H

2 + n

O2.O

2 + n

HC .CH

y + n

N 2. N

1 ⎛⎪ 22 2 ,

Φ 42

�

↑

(eau vapeur ou condensée )

Se nós podemos, atraves da analise dos gases de escapamento secos ( H2O condensada) ou humidos ( H2O vapor) conhecer as concentrações volumétricas dos diferentes compostos, torna-se possivel de se dudizir a relação ar/combustível da mistura e a riqueza, em se conhecendo o valor Y = H/C do combustível.

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão 298

XII. Exemplos de cálculos de riqueza a partir das analises completas dos gases de escapamento

Seja segundo a analise dos gases de combustão de um combustível CH1,8 , e os seguintes valores medidos de gás seco:

(*) Os hidrocarbonetos nao queimados são

supostamente possuir a mesma composição global que o combustível inicial.

Constituinte CO2 H2O CO H2 O2 CH1,8_

(*) % (volume) 13,1 condensado 2,7 0,9 0,7 0,1

Observe que as concentrações volumétrica representam igualmente as concentrações molares de cada gás.

O valor de N2 da mistura pode ser deduzido pela diferença:

N2 = 100 -(13,1 + 2,7 + 0,9 + 0,7 + 0,1) = 82,5 %

a)Determinação da riqueza por um balanço de oxigênio

Seja Φ= Air stoechiométrique Ostoech .

= 2

Air réel O2 réel

Em mistura pobre : Φ= O2 réel −O2 en excès

=− O

2 en excès

1 O2 réel Oréel

2

Em mistura rica : Φ= O2 réel +O2 manquant

1 O

2 manquant

=+ O2 réel O réel

2

(O2 em excesso) ou (O2 faltante) pode ser deduzido de um balanço entre o oxigenio necesario a combustão dos gasee não queimados : CO, H2 et HC não queimados (assimilados ao hidrocarboneto inicial CHY) e ao oxigênio residual:

O2 en excès ⎫

⎛⎛ Y ⎞⎞

=

,. CO +0 5

⎜05 , . H2 +⎜1 +⎟. HC⎟−O2

O2 manquant ⎬

⎝⎝4 ⎠⎠

� Então, para todos os casos:

⎛⎛ Y ⎞⎞

⎜05 ,. H2 +⎜1 +⎟. HC⎟−O2

,. CO +05 ⎝⎝4 ⎠�

Φ= +

1

N 2

3785

, No presente caso: (05 2 7 +0 5 0 9 +1 45 0 1 )−0 7

Φ= + ,., ,. , ,., ,

1

≈ 1 057

82 5 ,

, 3785

,

b)Determinação da riqueza por um balanco de carbono

(Carburant / Air )(Carbone / Azote )

Φ= réel =

réel (Carburant / Air )(Carbone / Azote ) stoech . stoech.

,.[CO2 +CO +CH1 8 ](1 +Y /4).3 785 28 0 [CO +CO +CH1 8 ] 3 785.(1 +Y /4)

Φ= 12 0

, ,.,

= 2

N2

,

.,28 0 ,

,.[N2 ] .

12 0

Para a mesma composição do gás precedente:

Φ= ,,, ,

(13 1 +2 7 +0 1 ) 3 785.⎜

⎛1 +

18 ⎞

82 5 ., ⎝4 ⎠

⎟ ≈1057 ,

,


c) Determinação da riqueza por um balanço de hidrogenio

O método precedente conduz a erros se, no caso de certas combustões mal reguladas, existe a formação de carbono livre em uma quantidade não negligenciavel ( e não dosada) nos gases de escapamento. Pode-se então se passar a um balanço de H2 da mesma maneira:

Φ= (Hydrogène / Azote )réel

(Hydrogène / Azote ) . stoech.

Sendo por exemplo, a nova constituição dos gases de escapamento:

Constituintete CO2 H2O CO H2 O2 CH1,8_ C livre % (volume) 13,1 condensada 2,5 0,9 0,8 0,1 Não

dosado Tem-se sempre:

N2 = 100 -(13,1 + 2,5 + 0,9 + 0,8 + 0,1) = 82,6 %

A quantidade de água condensada pode ser deduzida por um balanço de oxigênio:

(82,6 / 3,785) = 13,1 + (2,5 / 2) + 0,8 + (H2O)/2

Seja 13,3 moles de H2O formadas por 100 moles de gases secos, onde o numero de átomos de hidrogênio inicial:

:

H 2.[() =2.([H2 ]+[H O ])+Y CHY ]

Y ⎞

, 2.[⎝4 ⎠., .,

1008.{2([H2 ]+[H O ])+Y CHy ]}⎛

⎜1 +⎟

3 785 28 0 2.

([H2 ]+[H O ])+Y CHY ]

2.[ 4 +Y

e Φ= = 3785. ., ,

[N2 ]28 0 .

1008.Y [N2 ] .,

4.Y

., ,,., + ,

Pelo exemplo escolhido : Φ= 20 9 +13 3 )+1 8 0 1

.41 8

., ,

( 3 785 ≈1 055

82 6 41 8

, .,

Estes métodos utilisam um balanço completo de um dos elementos da mistura combustível ( C,O,H) permitindo de determinar a riqueza com uma boa precisão. Entretanto elas necessitam de dosagens de certos elementos (hidrogênio em particular, oxigênio) menos comumente efetuadas na pratica que aquelas dos CO2, CO e HC.

Metodos mais simples foram desenvolvidos para se calcular a riqueza a partir de amostras de um numero reduzido de constituintes dos gases de escapamento : CO2 , CO, HC e éventualmente O2 , NOx, com uma precisão aceitável, mas elas dependes de certas hipóteses e aproximações.

Por exemplo : . • XII.3.2 Calculo da riqueza a partir do " CO2 total " (CO2, CO, HC) . • XII.3.3.Calculo da riqueza pelo método de Spindt ( CO2, CO, HC, O2) . • XII.3.4. Calculo da riqueza e do parâmetro de distribuição da mistura injetada pelo método de Eltinge (CO2 , CO, HC, O2) ` . • XII.3.5. Calculo da riqueza pelo método dos cinco gases (CO2 , CO, HC, O2 , NOx)


XII.3.5. Calculo da riqueza pelo método dos cinco gases (CO2 , CO, HC, O2 , NOx)

Este método esta baseado na analise dos gases secos e leva em conta a presença dos óxidos de nitrogênio contidos nos gases de escapamento.

Para um combustivel de formula CHYOZ ,, a equação de combustão da mistura de riqueza Φ pode ser escrita na sua forma genérica:

⎛ Y

Φ. CH OZ ++−

Z ⎞⎟.(O +χ. N

2 )→n

CO2. CO

2 +n

CO . CO +n

H 2. H

2 +n

O2. O

2 +n

H O . H O

Y ⎜⎝1

22

42 ⎠2

Hw

+nHC

. Cα β

+nN 2

. N 2 +n

NOx . NO

Considera-se o ar constituído de N2 (hidrogênio e gases nobres incluso) e de oxigênio O2 em proporções molares N2/O2 = χ..

São medidos nos gases em base seca de escapamento CO2 (%),CO (%), O2 (%), NOx (%) ou NOx

(ppm.10-4

), HC (%) ou HC (ppmC.10-4

). Estas medições em %vol são semelhantes as medidas dos números de moles sobre um total de 100 moles de gases secos.

Estima-se que as composições estatísticas de hidrocarbonetos não queimados HC assim como as de óxidos de nitrogênio NOx nos gases de escapamento pela escolha dos valores : α, β. Eles correspondem a uma formula media CαHβet w de NOw.. Pode-se admitr que o equilíbrio da composição de gases secos se traduz, qualquer que seja a riqueza, pela relação % H2 = δ . % CO. A humidade residual dos gases secos é dada em ε %.

A representação dos balanços dos diferentes elementos pode ser expressa pelas equações seguintes:

C Bi )1(

nCO 2= Φ nn HCCO .++ α

H Bilan )2(

nY H 2.2 . =Φ nn HCOH 2 ..2 ++ β

O Bilan )3(

Z.Φ 1 .2 ⎜ ⎝ ⎛ ++

Y 4 −

Z 2

nCO 2.2 =⎟ ⎠ ⎞ nCO+ nO 2.2 + n w NOx.+ n OH 2+

N Bilan )4(

1 . .2 ⎜ ⎝ ⎛ +χ

Y 4 −

Z 2

nN 2.2 =⎟ ⎠ ⎞ nNOx+

ionsconcentrat Bilan )5( nCO 2100= − ε nCO+ nH 2+ nO 2+ nHC+ nNOx+ nN 2+

sèches

A resolução do sistema nos conduz as seguintes relações:

Eq. 1 → A = =Φ nCO2 nCO+ nHC.+α Eq. . 1

2 3 −

.

. 1 4

Eq . 2 → B =

Z . 2Φ 1+ +⎛ ⎝⎜

Y 4 −

Z Y .2 4 ⎞ ⎠⎟−Φ = nCO2 + nCO

2 nO2+ − nH 2 2

nHC . 4−β +

w n NOx . 2

1 ⎛ Y Z ⎞ n NOx

Eq 4 −Eq 5 C χ⎜1+ −⎟=100 − −−−−− −ε

2.. . →= .

⎝42 ⎠n

CO2 n

CO n

H 2 n

O2 n

HC

2 Tem-se :

Z ⎞

AB ). ⎜⎝

⎛

−=(Φ−11+ Y

− ⎟=(Φ−1). C

42 ⎠χ


Onde a riqueza Φé escrita por :

−

AB

1

Φ= +χ.

C mais precisamente :

.

1 ⎛ wn

NOx

.(nCO

+nH 2

)+⎜α+ β⎞⎟. n

HC −n

O2 −

2 ⎝4 ⎠2

1

Φ= +χ. ε

100 −−nCO 2

−nCO −n

H 2 −n

O2 −n

HC −

nNOx

2

Pode-se notar que esta expressão é análoga äquela resultade de um balanço de oxigênio que foi utilizada anteriormente (XII3.1). Ela está sendo completada agora pela adição dos NOx. Na verdade, o termo (A – B) representa o excesso de O2 - - (A-B) < 0 - (ou por definição - (A-B) > 0) após a oxidação completa do CO, H2 e HC levando-se em conta a presença do NOx. O termo C representa a concentração de N2 contido nos gases de escapamento em base seca.

Em resumo :

A =CO 2% +CO % +HC ppmC .10

−4

1−δ 1

w NOx ppm .10

−4B = . CO % +CO

2%

+O2% −

1

. ⎜⎛β⎟⎞

.HC ppmC .10−4

+2. .

24 ⎝α⎠

11

C =100 −ε% −(1+δ). CO % −CO 2% −O

2% −

α. HC ppmC .10

−4 −

2. NO

x ppm.10

−4 (AB)

− 1

et Φ=+χ.

C

Observa-se que esta expressão da riqueza não faz menção a formula do combustível H/C, O/C).

No caso de um motor a gasolina, alimentado com um combustivel liquido comercial, pode-se adotar :

β/α = 1,84 com α= 7

w = 1,2 (supondo-se uma repartição : NOx = 80 % NO + 20 % NO2 , justificaval, mesmo que praricamente só o NO seja formado num motor a gasolina pelo tempo de transferencia do gas até o analisador que permete, em presenca do O2 residual, uma oxidacao de uma fração do NO em NO2).

2

,δ = 0,3 ;

em realidade, a relacao de equilibrio do gas agua se escreve: [CO].[H O ]

≈35 , logoc

[CO ].[H2 ]

2

2

[H2 ]=

1

. [HO]

ou, em se admitindo que as taxas de transformação de C em CO2, H2O sejam

, identicas, teremos : [CO2 ]≈k..

[CO] 35 [CO2 ]

αΦ e [HO]≈k. β. Φ

, entao, admitindo-se : β/ α= 1,84 encontra

2

2 [HO]

≈ ,

2 184

se : e [H

2 ]≈026, ; na pratica, esta razao determinada a partid de analises é mais

[CO2 ] 2 [CO] comumente utilisada.

( 0,2 < δ < 0,5).

ε = 1 % (o que corresponde sensivelmente a uma condensação de vapor dàgua a 4 -8 °C , temperatura na qual a pressao parcial do vapor saturado é da ordem de 8 – 10 mbar, para uma pressão de gás vizinha a uma pressão atmosferica em torno de 1000 mbar.)


Com base nestas hipoteses, a riqueza é escrita :

0 65. CO (%) +1 46. HC ( ppmC .10−4

) −O2 (%) −0 6. NO ( ppm.10

−4)

,, ,Φ= + ,

13 785. x

1 , . CO (%) −O2 (%) −014. HC ( ppmC .10

−4) −0 5

100 −−CO2 (%) −13, , . NO ( ppm.10

−4)

x

Uma relação de compatibilidade pode ser escrita a partir da equação (5) estabelecendo um balanço de concentrações secas. Para esta, considera-se os valores Y = H/C et Z = O/C como valores conhecidos do combustível. A prova consiste em recalcular a somma. COMPA = ( nCO2 + nCO + nH2 + nO2 + nHC + nNOx + nN2 + ε)

Que teoricamente deve ser igual a 100%.

Pode-se entoa escrever as seguintes relacoes :

⎛ YZ ⎞

Eq.4 → nN 2

=χ. ⎜⎝1+ −⎟− 05n

NOx

, . 42 �

⎛ YZ �

Eq.3 −Z Eq .1 → 2. ⎜1+−2 ⎠⎟=(2 −Zn

CO2 +(1−Zn

CO +2. n

O2 +w n

NOx +n

H O −Z. .

. ⎝4

). ). .2 αn

HC

1

Eq .2 −Y Eq .1 → nH O

= 2.(Yn +Yn

CO +(Y.αβ). n )−n

. 2

. CO2

. − HC H 2

que permetem de demonstrar nH2O et nN2 em funcao das concentracoes medidas e conhecidas : nCO2 , nCO , O2 , nHC , nNOx .

Chega-se entao a : ⎡ χ⎤

COMPA = ⎢(χ+1)+χ

.Y − . Z ⎥. . nCO2

(%)

⎣42 �

⎡ ⎛ χχ�

+⎢(χ+1)+δ. ⎜1−χ⎞⎟+ .Y −

2. Z

⎦⎥. n

CO (%)

⎣⎝2 ⎠4

+[χ+1]. nO2

(%)

⎡⎛ αβ⎞α α�

1 −χ..

⎟+χ..Y −χ.. Z ⎥. nHC

(%) +

⎣

⎢⎝⎜

4 ⎠42 ⎦

,. [χ. w +1]. nNOx

(%)+05

+ε(%)

Com o valor de χ = 79,1 : 20,9 = 3,785 esta expressao é escrita da seguinte forma: :

COMPA =(4 785 +0 946 . Y −1 892 . Z ). . nCO2

(%)

,, ,

,, ,,

+(4 785 −0 892 .δ+0 946 . Y −1 892 . Z). nCO

(%)

,

+4 785 . nO2

(%)

+−0 946. . , αY −1 892. .

(1, αβ+0 946. . , αZ ). nHC

(%)

+05 ,,. (3785. w +1). nNOx

(%)

+ε(%)

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão 303

. XII.

. XII.

Um ábaco para a validação das medições permitindo de assegurar uma certa precisão de determinação da riqueza pode então ser estabelecido. A figura XII.37 indica um exemplo deste tipo de ábaco.

Bibliografia do Capitulo XII

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NF X 20-301 – Janvier 1978;- (Méthode d’analyse de gaz par absorption d’un faisceau de radiations infrarouges nondispersé) NF X 20-361 – Septembre 1976 – (Analyse des gaz – Dosage du monoxyde de carbone – Méthode d’absorption d’un faisceau de radiations infrarouges non dispersé) Journal Officiel des Communautés Européennes (Directives concernant le rapprochement des législations des Etats membres relatives aux mesures à prendre contre la pollution de l’air par les émissions des véhicules à moteur) Federal Register. Environmental Protection Agency. (Control of air pollution from motor vehicles and motor vehicles engines) SAE Handbook 1997. Vol. 1 – Materials, Fuels, Emissions and Noise (Part 13 : Emissions) Society of Automotive Engineers, Inc. – 400, Commonwealth Drive. Warrendale, PA 15096-0001. USA.

Documentations techniques des Sociétés (anciennes ou actuelles) :

Beckman Instruments France S.A. Bosch Cosma Environnement S.A. Gazométrie (La) Hartmann & Braun Herrmann-Moritz Horiba I.P.M. (Ingenieur-Produktions Gruppe München) Maihak NGK Spark Plug Co.,Ltd (NTK) Pierburg Rosemount Analytical Schlumberger (Société d’Instrumentation) Siemens Thermo Electron Corporation


FIGURAS VARIAS

Evolução das normas européias anti-poluição

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão

XII. XII. XII. XII. XII. XII. XII. XII.

Comparação entre a severidade dos ciclos Europeu ECE 15 (Urbano) e o americano e FTP 75;

Representação do ciclo Europeu NMVEG utilizado atualmente na legislação anti-poluição veicular. Diagrama representando o ciclo FTP 75. (USA). Exemplo de um circuito de coleta e

cálculo de emissões segundo a norma americana. Esquema genérico de um banco de rolos utilizado para medição de emissões veiculares. Caracterização da lei de dissipação de energia

para um motor a ignição por centelha. Esquema da lei de dissipação de energia durante a combustão para um motor DIESEL.

NOTAÇAO

AOA Avance abertura admissao (Avance ouverture admission) AOE Avance abertura escapamento (Avance ouverture echappement) C Torque CA50 Posicionamento da combustao para a qual temos 50% da carga queimada Ci Torque indicado Cp Calor massico a pressao constante Crel Carga relativa (Cap V) CSE Consumo especifico efetivo CSI Consumo especifico indicado Cv Calor massico a volume constante D Diametro do cilindro Gf Consumo horario de carburante HLC Velocidade maxima da lei de combustao L Curso do pistao L Taxa de entrega (Cap V) Li Limite inferior de inflamabilidade (Cap VI) Ls Limite superior de inflamabilidade (Cap VI) m Nº atomos de H (Cap III) n Nº de cilindros n Nº atomos de C (Cap III) N Regime nc Nº de tempos motor por segundo P Potencia p Pressao Pc Poder calorifico a pressao constante PCI Poder calorifico inferior PCS Poder calorifico superior Pe Potencia efetiva Pf Potencia perdida por atrito Pi Potencia indicada PMB Punto morto inferior (Point Mort Bas) PME Pressao Media Efetiva PMF Pressao Media de Atrito PMH Punto morto superior (Point Mort Haut) PMI Pressao Media Indicada PMI-BP Pressao Media Indicada bucle baixa pressao PMI-HP Pressao Media Indicada bucle alta pressao q Energia calorifica especifica da mistura associado a unidade de massa ou de volume de ar Q(α) Liberaçao de energia funçao do angulo do virabrequim q* Energia calorifica especifica da mistura associado a unidade de massa ou volume de mistura qs Energia calorifica especifica da mistura estequiometrica r Constante dos gases perfeitos (J/kg.K) r Radio da manivela r Nº atomos de O (Cap III) R Constante universal dos gases perfeitos (J/mol.K) RFA Retardo fechamento admissao (Retard fermeture admission) RFE Retardo fechamento escapamento (Retard fermeture echappement) Rr Rendimento de enchimento (Cap V) Rs Relaçao de varredura (Cap V)

Introcução ao estudo e aos ensaios de motores a combustão . XII. . XII.

T Temperatura Ti Temperatura minima de inflamaçao (Cap VI) Vcyl Cilindrada do motor Vp Velocidade media do pistao Vu Cilindrada unitaria W Trabalho Wi Trabalho indicado Y Relaçao entre nº de atomos H e C Z Relaçao entre nº de atomos O e C γ Relaçao dos calores especificos ∆Hc Entalpia de combustao ∆Hf º Entalpia de formaçao duma especie quimica δi Retardo de autoinflamaçao (Cap VI) ε Relaçao volumetrica de compressao ηb Rendimento de varredura (Cap V) ηcomb Rendimento de combustao ηcycle Rendimento de ciclo ηg Rendimento global ou efetivo ηi Rendimento indicado ηmeca Rendimento mecanico ηorg Rendimento organico ηt Rendimento de entrega (Cap V) ηth Rendimento termico ηth.th Rendimento termodinamico teorico ηv Rendimento volumetrico λ Relaçao biela/manivela λ Inverso da riqueza (usado na alemanha) ν Volume do espaço morto ρ Densidade Φ Riqueza ψs Relaçao ar/combustivel estequiometrica ω Velocidade angular

Traduçao realizada por:

• Capitulos I, II, III, IV, VI, IX: Noël Moreno Lahore • Capitulo V: Frederic Santos • Capitulo VIII: Carlos Siqueira & Noël Moreno Lahore • Capitulos X, XI, XII: Julio Lodetti


Documents

Capitulo XII. ANALISE DOS GASES DE ESCAPAMENTO E …damec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/MCapitulo XII.pdf · ANALISE DOS GASES DE ESCAPAMENTO E SUAS APLICAÇOES ... CO et O2 são