Uitlaatgasnabehandeling

Uitlaatgas samenstelling

Koolmonoxyde CO Onverbrande koolwaterstof HC Stikstofoxyde NOx Water H2O

Kooldioxyde CO2

Roet (partikels) PM Stikstof N2

Zwaveldioxyde SO2

Dioxyde O2

3 grote milieuverontreinigende boosdoeners

Koolmonoxyde CO Onverbrande koolwaterstoffen HC Stikstofoxyde NOx

De andere bestanddelen zij kenmerken van de ideale verbranding

Water H2O

Kooldioxyde CO2

Ontstaan schadelijke stoffen

Geen homogene mengsels(gebieden met verschillende lucht-brandstof verhouding)

Dus eerst de buitenlaag(ontstaat vrije koolstof)

Koolstofverbranding wordt gehinderd hierdoor ontstaat roet.

Uitlaatgassen

Uitlaatgassen kunnen zichtbaar of onzichtbaar zijn. Met het blote oog kunnen we stofdeeltjes tot 20 micron

zien (ter vergelijking een menselijk haar is ca 70 micron dik). Dit zorgt regelmatig voor een verkeerde inschatting rond het gevaar van uitlaatgassen.

Bij moderne "schone" dieselmotoren is 90% van de uitlaatgasstofdeeltjes kleiner dan 1 micron. Erger nog , een moderne dieselmotor produceert 15 tot 35 maal meer fijne stofdeeltjes.

Gevolgen voor gezondheid

Het zijn net de fijne roetdeeltjes die diep doordringen in onze longen en zich daar vastzetten op de longblaasjes. Dit heeft zowel op korte als lange termijn gevolgen voor onze gezondheid :

- op korte termijn : acute ademhalingsproblemen, verminderde longfunctie, chronische bronchitis, astma, enz

- op lange termijn : chronische longaandoeningen, problemen met hart en bloedvaten, verhoogd risico op kanker, enz

Roet en andere stofdeeltjes kunnen eenvoudig verwijdert worden dmv een roetfilter. Roetfilters bestaan in verscheidene types, dit om een oplossing te kunnen bieden aan de verschillende omstandigheden waaronder de roetfilters dienen te werken.

Maatregelen die roet tegen gaan hebben een negatieve invloed op:

Brandstofverbruik Stikstofoxide vorming Geluidsproductie

Mogelijkheden tot reduceren schadelijke emissies

Katalysator Zwavel uit dieselolie Roetfilters Uitlaatgas-recirculatie Reinigingsmaatregelen Primaire ingrepen Secundaire ingrepen

Katalysator

De emissie is lager dan bij benzinemotoren met 3-weg katalysator.

Katalysator kan pas zijn werk doen als de zwavel uit de brandstof is.

Minder roet,koolstofmonoxyde(CO) en koolwaterstofdeeltjes (HC).

Probleem is stikstofoxiden NOx, de 9 gram per kWh is gehaald.

Minder NOx is meer brandstof. CO en HC kunnen dmv een katalysator aangepakt

worden. De katalysator zal deze stoffen omzetten (oxideren) naar CO2 (kooldioxide) en H2O (water).

Soorten katalysatoren

Oxidatiekatalysator Tweetraps - katalysator Drietraps - katalysator

Katalysator

Element typen

Element met los materiaal Keramische monoliet Metallieke monoliet

Keramisch monoliet

Duizenden kanaaltjes Voornamelijk monolieten met 62 kanalen

per cm2

Smeltpunt 1400 graden Uiterst gevoelig voor mechanische

spanningen.

Metallieke monolieten

Hogere kosten dan keramisch monoliet Veroorzaakt geluid Bouwt minder tegendruk op Oververhitting wordt snel afgevoerd

Zwavel uit de dieselolie

Zwavel verbrandt niet. Zonder zwavel verbeterde verbranding. Duurder dan normale dieselolie. Katalysatoren blijven langer heel.

Roetfilter of partikelfilter

Een roetfilter is een poreuze wand die de uitlaatgassen doorlaat, maar roetdeeltjes tegenhoudt.

De roetdeeltjes vastkleven aan de wanden van het filtermateriaal. De poreuze wand zit een in een metalen omhulsel en kan relatief

eenvoudig onder de uitlaat worden gemonteerd. De roetproductie bij dieselvoertuigen is dusdanig groot dat een filter

in de regel na 600-1000 kilometer totaal gevuld is met roet. Het opgevangen roet moet verbrand worden, anders verstopt het.

Zonder verbranding van het roet gaat het filter dichtzitten. Voor filters die in nieuwe auto's worden geleverd hebben

fabrikanten verschillende manieren ontwikkeld om dat verstoppen van het filter te voorkomen. Die filters houden 95% of meer van de roetdeeltjes tegen.

Roetfilter doorsnede

Uitlaatgasrecirculatie

Men houdt de motor beter op temperatuur door warme uitlaatgassen terug te voeren.

Hierdoor minder onverbrande delen in uitlaatgas.

Reinigingsmaatregelen

Primaire ingrepen Secundaire maatregelen

Primaire ingrepen aan de motor

Uitlaatgasrecirculatie Waterinspuiting Thermische isolatie v/d verbrandingsruimte. Luchtinblaassysteem

Secundaire ingrepen

Uitlaatgasnabehandeling Roet of Partikelfilter Keramisch monoliet-filter Keramische wikkelfilter

Secundaire ingrepen

Uitlaatgasnabehandeling Men moet zo fijn mogelijk filteren maar de motor mag

er niet te veel tegendruk van ondervinden. Dan komen we uit op roetfilters, de technici van alle

fabrikanten stoppen liever hun energie in het veranderen van motorinterne of primaire maatregelen.

SCR systeem (adblue)

Een SCR-systeem zal het Nox gehalte met 70 tot 80 % doen dalen.

Om het Sox gehalte aan te pakken volstaat het om zwavelarme of zwavelvrije diesel te tanken.

De installatie

Fabrikanten

verminderen van cilinderinhoud, terwijl koppelcurve behouden blijft door verhogen van de laaddruk (engine downsizing)

variabele compressieverhouding volledig variabele kleppenaansturing, met mogelijk hieraan

gekoppeld uitschakelen van één of meerdere cilinders bij deellast (cylinder cutout) weglaten van een gasklep

injectiesystemen op hoge druk & meergats injectoren DeNOx katalysatoren, zodat mager mengsel motoren kunnen

gebruikt worden reductie voertuigmassa door gebruik van lichtgewicht materialen directe injectie (zie hierboven)